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Patrice Potvin, François Boucher-Genesse et Martin Riopel.
Photo: Nathalie St-Pierre

La physique par le jeu

Deux tableaux du jeu Mécanika.

Par Valérie Martin

Apprendre les rudiments de la physique peut causer bien des maux de tête aux élèves. Mais comprendre les lois de Newton par l'intermédiaire d'un jeu vidéo aiderait les jeunes du deuxième cycle du secondaire à intégrer la matière apprise en classe plus rapidement et à la retenir plus longtemps en mémoire. C'est du moins le constat auquel sont arrivés trois chercheurs du Laboratoire mobile pour l'étude des cheminements d'apprentissage en science (LabMécas), avec Mécanika, un jeu vidéo éducatif développé en partenariat avec CREO, une entreprise québécoise dirigée par la diplômée Caroline Julien (B.A. communication/ multimédia, 02) qui développe du matériel pédagogique scientifique. «Mécanika vise à acquérir des compétences en physique mécanique sans s'en rendre compte, explique Martin Riopel, professeur de technologies de l'information et de la communication (TIC) au Département d'éducation et pédagogie. Pendant le jeu, il n'y a pas d'équations à apprendre ni de tableau théorique à lire. Les joueurs doivent diriger des robots afin de détruire une machine déviante dont les circuits sont déréglés. Leurs actions reproduisent des effets d'impulsion, d'accélération et de gravité, notions associées à la physique mécanique.»

Un sens intuitif de la mécanique

Subventionné par le Fonds Inukshuk et mis en ligne gratuitement sur le site Web de Science en jeu (CREO), Mécanika a d'abord été conçu pour accompagner la théorie enseignée en classe. «Le but du jeu n'est pas d'appliquer des concepts mathématiques, mais de faire réfléchir et de développer un sens intuitif de la mécanique», dit Patrice Potvin, également professeur au Département d'éducation et pédagogie et directeur du LabMécas. Les chercheurs du LabMécas élaborent notamment des applications informatisées pour faciliter l'apprentissage des sciences par les étudiants de tous les niveaux.

«L'objectif du jeu est également d'induire l'élève en erreur, de lui tendre des pièges», observe François Boucher-Genesse, qui a conçu les règles de base du jeu et sa programmation, dans le cadre de son projet de maîtrise dirigé conjointement par Patrice Potvin et Martin Riopel. Durant le jeu, les joueurs se heurtent fréquemment à des conceptions erronées, l'équivalent dans le domaine scientifique des croyances populaires. Une des conceptions erronées les plus «persistantes» en physique est de croire que deux balles de poids différents lancées simultanément et à la même vitesse ne peuvent atterrir au sol en même temps (alors que c'est bel et bien le cas!). «Mécanika permet aux élèves de vérifier leurs hypothèses», explique l'étudiant. «Ils ne peuvent pas accéder aux leviers supérieurs du jeu s'ils n'ont pas compris leurs erreurs», poursuit cet ancien concepteur-designer de jeux vidéos, qui a fait partie de l'équipe de création du jeu Halo 3. La plateforme de jeu Physica de CREO, sur laquelle on retrouve le jeu Mécanika, a été finaliste dans la catégorie «Meilleure production originale interactive jeunesse» aux derniers Numix, les prix d'excellence en production multimédia du Québec.

Apprendre de manière durable

Les chercheurs ont par la suite vérifié la portée réelle de Mécanika en testant trois groupes d'élèves de secondaire 5 qui ont reçu le cours théorique sur les lois de Newton. Ils ont présenté le jeu à un premier groupe d'élèves qui ont joué à Mécanika sous la supervision de leur professeur. Dans le second groupe, les élèves ont eu pour devoir de jouer à Mécanika à la maison (sans la supervision du professeur). Le troisième groupe d'élèves n'a pour sa part reçu que les enseignements du professeur et n'a pas été invité à jouer au jeu. «Nous nous sommes aperçus que même sans la supervision d'un professeur, en jouant à Mécanika, les jeunes ont appris plus rapidement les concepts de physique mécanique, et ce, de manière plus autonome. La recherche démontre également que les élèves ont mieux retenu ces concepts, même un mois après avoir reçu la théorie et joué au jeu. Ils ont aussi eu plus de plaisir à apprendre!»

Les chercheurs du LabMécas ont développé d'autres applications informatisées, dont Mécanique animée, conçue par Martin Riopel, et SpatioPet, créée par Patrice Potvin et Alexandre Ayotte. «Le but de SpatioPet, un autre jeu qui fait appel à des notions de physique, est de concevoir des plans de vol pour une baleine unicellulaire télécommandée (!) de l'espace. La baleine doit parcourir une distance déterminée sans se faire détruire par des astéroïdes. Pour modifier sa trajectoire, elle peut utiliser... ses flatulences (programmées par le joueur)», explique le plus sérieusement du monde Patrice Potvin.
Le lancement des jeux Mécanika et SpatioPet aura lieu le 29 septembre prochain à l'UQAM.

Source : Journal L'UQAM, vol. XXXVIII, no 2 (19 septembre 2011)

Catégories : Éducation, Recherche et création, Étudiants, Professeurs