L'accident vasculaire cérébral (AVC) est une des principales causes de handicap et de décès chez les adultes dans le monde. Un nombre important de travaux de recherche ont été émergés afin d'améliorer les stratégies de rééducation en incluant les jeux sérieux dans le processus thérapeutique. L'avantage des jeux sérieux consiste à fournir aux patients un environnement d'entraînement personnalisé et immersive. La thèse se focalise sur une technique d'adaptation qui vise à améliorer les résultats de l'entrainement des patients tout en maintenant leur motivation durant une session thérapeutique. La technique est basée sur l'évaluation des capacités motrices des patients hémiplégiques pour adapter dynamiquement la difficulté de jeu. Elle a été évaluée via des expérimentations avec des joueurs sains, des thérapeutes et des patients atteints d'AVC. Les résultats de l'évaluation montrent que la technique d'adaptation permet d'augmenter le nombre de tâches, le nombre de tâches réussies ainsi que l'amplitude du mouvement. En outre, elle permet également de maintenir la motivation des joueurs en la comparant aux stratégies de contrôle. Cela peut être donc prometteur pour améliorer la récupération de patients qui ont subi un AVC. / A stroke is among the major causes of adults' disability and death worldwide. To date, a growing amount of research studies have been devoted to improve rehabilitation strategies by including serious games in the therapeutic process. The benefit of serious games lies in providing patients with a customized and immersive training environment. The thesis focuses on an adaptation technique that seeks to enhance the patients' training outcomes while maintaining their motivation. It is based on the assessment of the patient's motor abilities to dynamically adapt the game difficulty. The technique has been evaluated through experiments with healthy players, therapists and stroke patients. The results of the evaluation show that the adaptive technique has increased the training outcomes in terms of the number of tasks, number of successful tasks as well as the movement amplitude. In addition, it has also maintained the players' motivation compared with the control strategies. This can therefore be promising to enhance stroke patients' recovery.

Cette thèse présente une étude qualitative sur les affordances d'un jeu sérieux éducatif (JSÉ) pour l'apprentissage de l'anglais langue seconde (ALS) dans un contexte formel de classe. Les affordances pour l'apprentissage réfèrent aux possibilités d'action offertes par un jeu numérique pour apprendre une langue seconde aux apprenants-joueurs capables de les percevoir. L'étude des affordances des jeux numériques s'avère utile pour identifier les composantes du jeu pouvant soutenir l'apprentissage du point de vue des apprenants-joueurs, ce qui est peu documenté dans la littérature scientifique. D'ailleurs, identifier les composantes du jeu soutenant l'apprentissage s'avère utile pour (1) soutenir les décisions relatives à la conception des JSÉ afin d'optimiser leur potentiel pédagogique et (2) pour appuyer le choix du JSÉ comme outil pédagogique pour l'apprentissage dans un contexte d'éducation formelle similaire. Pourtant, peu d'études se sont penchées sur l'étude des affordances des jeux numériques pour l'apprentissage de l'ALS dans la littérature scientifique. Au meilleur de notre connaissance, aucune étude n'a ciblé l'identification des affordances dans un JSÉ conçu spécifiquement pour l'apprentissage de l'ALS. Les résultats de notre recherche s'adressent aux professionnels de la conception de jeux numériques pour l'apprentissage, aux compagnies de JSÉ, aux enseignants qui sélectionnent le matériel pédagogique pour leurs cours et à tous les professionnels de l'éducation qui conçoivent des formations et des interventions pédagogiques basées sur le jeu numérique. Les assises théoriques de notre étude relèvent de la deuxième génération de la théorie de l'activité (TA) et du concept d'affordance. Les concepts activité, médiation, et agentivité nous permettent de caractériser notre modèle d'étude étant donné que nous nous y sommes appuyés pour étudier les interactions des apprenants-joueurs avec le JSÉ en fonction de leurs intentions ou objets; pour étudier les JSÉ comme artefacts médiateurs de l'apprentissage et du divertissement; ainsi que pour tenir compte des aspects contextuels qui pourraient influencer l'activité dans le jeu des apprenants-joueurs. Afin de répondre à nos questions de recherche, nous avons collecté des données auprès des participants par plusieurs moyens dont des questionnaires, des entrevues semi-dirigées, des rapports de réflexion et des traces numériques relatives à chaque séance de jeu. Nous avons analysé l'activité dans le jeu des quatre étudiantes universitaires de premier cycle, inscrites dans un cours d'ALS et sélectionnées en fonction de leur expérience à jouer à des jeux numériques et leur niveau d'anglais. Cette analyse fut inspirée par les travaux de Reeves et al., (2017) sur les niveaux d'analyse ethnométhodologique des jeux. Dans le cadre de cette étude, l'activité dans le jeu comporte (1) les actions menées par les participantes hors du monde virtuel du jeu mais inscrites au niveau de la classe dans la salle de cours, (2) les interactions des apprenants-joueurs avec le JSÉ à l'écran et (3) la perception des participantes à l'égard du JSÉ. Ainsi, à partir de la perception des étudiants universitaires et des traces numériques de leur activité dans le jeu, nous avons identifié huit affordances perçues qui mobilisent des connaissances linguistiques, sociolinguistiques, discursives et langagières : (1) apprendre de nouveaux mots, (2) prononcer les mots en anglais, (3) percevoir la structure grammaticale, (4) communiquer des messages appropriés selon le contexte, (5) s'entraîner pour communiquer dans la vie réelle, (6) organiser des mots et phrases pour communiquer et agir, (7) s'entraîner en compréhension orale, et (8) s'entraîner en compréhension orale et écrite. Dans cette thèse, les affordances perçues réfèrent aux possibilités pour apprendre l'anglais langue seconde remarquées par les étudiants Cinq sur les huit affordances perçues constituent des affordances réelles, c'est-à-dire, des possibilités pour apprendre l'ALS remarquées et utilisées par les participantes lors de l'activité de jeu: (1) apprendre des nouveaux mots; (2) communiquer des messages appropriés selon le contexte; (3) organiser des mots et des phrases pour communiquer et agir; (4) s'entraîner en compréhension orale; et (5) s'entraîner en compréhension de l'oral et l'écrit de manière intégrée. Les affordances réelles ont été déclarées par les participantes et peuvent être identifiées sur les traces numériques. Trois affordances perçues n'ont pas été identifiées sur les traces numériques pour des raisons méthodologiques: (1) prononcer les mots en anglais, (2) percevoir la structure grammaticale, et (3) s'entraîner pour communiquer dans la vie réelle. Les affordances pour l'apprentissage de l'ALS identifiées dans le cadre de cette thèse sont associées à des composantes du jeu spécifiques, dont quatre mécaniques du jeu principales et dix-sept objets numériques du jeu (ONJ). Il ressort de cette étude que l'expérience des participantes à jouer à des jeux numériques semble exercer une influence plus forte sur la perception d'affordances pour l'apprentissage de l'ALS que le niveau d'anglais déclaré. Les résultats de cette étude soulèvent le besoin de l'accompagnement pédagogique de la part du professeur durant et à la suite d'une activité basée sur le jeu dans un contexte formel de classe afin de focaliser l'attention des étudiants sur le contenu linguistique et d'éviter la fossilisation de vocabulaire incorrect. Par ailleurs, nous apportons une série de recommandations pour soutenir la conception de jeux numériques pour l'apprentissage des langues secondes. / This thesis presents a qualitative study on the affordances of an educational serious game (ESG) for learning English as a second language (ESL) in a formal classroom setting. Learning affordances refer to the action possibilities offered by a digital game for learning a second language to student-players who can perceive them. The study of digital game affordances is useful for identifying game components that can support learning from the perspective of student-players, which is not well documented in the scientific literature. In fact, identifying game components that support learning could be useful to (1) inform game design decisions when creating games for educational purposes and (2) to inform the selection of ESGs as a pedagogical tool for learning in formal educational settings. Yet, few scientific studies have examined the affordances of digital games for ESL learning. To the best of our knowledge, no study has focused on identifying affordances in an ESG designed specifically for ESL learning. Our findings are relevant to game designers of ESGs, videogame companies creating ESGs, teachers selecting games as instructional materials for their courses, and all educators designing digital game-based interventions. The theoretical framework of our study is based in the second generation of activity theory (AT) and the concept of affordance. In particular, the concepts of activity, mediation, and agentivity characterize our approach to study student-players' interactions with an ESG based on their intentions or objects; to study ESGs as mediating artifacts of learning and entertainment; and to consider contextual aspects that might influence activity in learner-players' play. Data was collected from participants through a variety of instruments including questionnaires, semi-structured interviews, reflection reports, and digital traces of 2 gaming sessions. We analyzed the gaming activity of four undergraduate students enrolled in an ESL course and selected based on their experience playing digital games and their proficiency level of English. This analysis was inspired by the work of Reeves et al., (2017) on ethno-methodological analysis of games. It included (1) participants' actions in the classroom, (2) student-players' interactions with the ESG on screen and (3) participants' perceptions of the ESG. Thus, based on the analysis of students' perceptions and digital traces of their gaming activity, we identified eight perceived affordances that mobilize linguistic, socio-cultural, discursive and language knowledge : (1) learning new words, (2) pronouncing words in English, (3) perceiving grammatical structure, (4) communicating messages appropriate to the context, (5) practicing communication in real life, (6) organizing words and phrases to communicate and act, (7) practicing listening comprehension, and (8) practicing listening and reading comprehension. Perceived affordances refer to the opportunities for learning English as a second language noticed by the students. Five of the eight perceived affordances were coded as real affordances, that is, affordances that are perceived and used by participants as documented in digital traces: (1) learning new words; (2) communicating context-appropriate messages; (3) organizing words and phrases for communication and action; (4) practicing listening comprehension; and (5) practicing listening and reading comprehension in an integrated manner. Three perceived affordances were not identified on the digital traces for methodological reasons: (1) pronouncing words in English, (2) perceiving grammatical structure, and (3) practicing communication in real life. The affordances for learning ESL are associated with specific game components, including 4 chore game mechanics and 17 digital game objects (DGO). Our findings indicate that participants' experience playing digital games had a stronger influence on the perception of affordances for learning than their declared English language proficiency level. The results of this study highlight the need for pedagogical support from the teacher during and after a game-based activity in a classroom setting in order to focus students' attention on language content and avoid the fossilization of incorrect vocabulary. In addition, we provide a series of recommendations to support the design of digital games for second language learning.

Cette thèse présente une étude qualitative sur les affordances d'un jeu sérieux éducatif (JSÉ) pour l'apprentissage de l'anglais langue seconde (ALS) dans un contexte formel de classe. Les affordances pour l'apprentissage réfèrent aux possibilités d'action offertes par un jeu numérique pour apprendre une langue seconde aux apprenants-joueurs capables de les percevoir. L'étude des affordances des jeux numériques s'avère utile pour identifier les composantes du jeu pouvant soutenir l'apprentissage du point de vue des apprenants-joueurs, ce qui est peu documenté dans la littérature scientifique. D'ailleurs, identifier les composantes du jeu soutenant l'apprentissage s'avère utile pour (1) soutenir les décisions relatives à la conception des JSÉ afin d'optimiser leur potentiel pédagogique et (2) pour appuyer le choix du JSÉ comme outil pédagogique pour l'apprentissage dans un contexte d'éducation formelle similaire. Pourtant, peu d'études se sont penchées sur l'étude des affordances des jeux numériques pour l'apprentissage de l'ALS dans la littérature scientifique. Au meilleur de notre connaissance, aucune étude n'a ciblé l'identification des affordances dans un JSÉ conçu spécifiquement pour l'apprentissage de l'ALS. Les résultats de notre recherche s'adressent aux professionnels de la conception de jeux numériques pour l'apprentissage, aux compagnies de JSÉ, aux enseignants qui sélectionnent le matériel pédagogique pour leurs cours et à tous les professionnels de l'éducation qui conçoivent des formations et des interventions pédagogiques basées sur le jeu numérique. Les assises théoriques de notre étude relèvent de la deuxième génération de la théorie de l'activité (TA) et du concept d'affordance. Les concepts activité, médiation, et agentivité nous permettent de caractériser notre modèle d'étude étant donné que nous nous y sommes appuyés pour étudier les interactions des apprenants-joueurs avec le JSÉ en fonction de leurs intentions ou objets; pour étudier les JSÉ comme artefacts médiateurs de l'apprentissage et du divertissement; ainsi que pour tenir compte des aspects contextuels qui pourraient influencer l'activité dans le jeu des apprenants-joueurs. Afin de répondre à nos questions de recherche, nous avons collecté des données auprès des participants par plusieurs moyens dont des questionnaires, des entrevues semi-dirigées, des rapports de réflexion et des traces numériques relatives à chaque séance de jeu. Nous avons analysé l'activité dans le jeu des quatre étudiantes universitaires de premier cycle, inscrites dans un cours d'ALS et sélectionnées en fonction de leur expérience à jouer à des jeux numériques et leur niveau d'anglais. Cette analyse fut inspirée par les travaux de Reeves et al., (2017) sur les niveaux d'analyse ethnométhodologique des jeux. Dans le cadre de cette étude, l'activité dans le jeu comporte (1) les actions menées par les participantes hors du monde virtuel du jeu mais inscrites au niveau de la classe dans la salle de cours, (2) les interactions des apprenants-joueurs avec le JSÉ à l'écran et (3) la perception des participantes à l'égard du JSÉ. Ainsi, à partir de la perception des étudiants universitaires et des traces numériques de leur activité dans le jeu, nous avons identifié huit affordances perçues qui mobilisent des connaissances linguistiques, sociolinguistiques, discursives et langagières : (1) apprendre de nouveaux mots, (2) prononcer les mots en anglais, (3) percevoir la structure grammaticale, (4) communiquer des messages appropriés selon le contexte, (5) s'entraîner pour communiquer dans la vie réelle, (6) organiser des mots et phrases pour communiquer et agir, (7) s'entraîner en compréhension orale, et (8) s'entraîner en compréhension orale et écrite. Dans cette thèse, les affordances perçues réfèrent aux possibilités pour apprendre l'anglais langue seconde remarquées par les étudiants Cinq sur les huit affordances perçues constituent des affordances réelles, c'est-à-dire, des possibilités pour apprendre l'ALS remarquées et utilisées par les participantes lors de l'activité de jeu: (1) apprendre des nouveaux mots; (2) communiquer des messages appropriés selon le contexte; (3) organiser des mots et des phrases pour communiquer et agir; (4) s'entraîner en compréhension orale; et (5) s'entraîner en compréhension de l'oral et l'écrit de manière intégrée. Les affordances réelles ont été déclarées par les participantes et peuvent être identifiées sur les traces numériques. Trois affordances perçues n'ont pas été identifiées sur les traces numériques pour des raisons méthodologiques: (1) prononcer les mots en anglais, (2) percevoir la structure grammaticale, et (3) s'entraîner pour communiquer dans la vie réelle. Les affordances pour l'apprentissage de l'ALS identifiées dans le cadre de cette thèse sont associées à des composantes du jeu spécifiques, dont quatre mécaniques du jeu principales et dix-sept objets numériques du jeu (ONJ). Il ressort de cette étude que l'expérience des participantes à jouer à des jeux numériques semble exercer une influence plus forte sur la perception d'affordances pour l'apprentissage de l'ALS que le niveau d'anglais déclaré. Les résultats de cette étude soulèvent le besoin de l'accompagnement pédagogique de la part du professeur durant et à la suite d'une activité basée sur le jeu dans un contexte formel de classe afin de focaliser l'attention des étudiants sur le contenu linguistique et d'éviter la fossilisation de vocabulaire incorrect. Par ailleurs, nous apportons une série de recommandations pour soutenir la conception de jeux numériques pour l'apprentissage des langues secondes. / This thesis presents a qualitative study on the affordances of an educational serious game (ESG) for learning English as a second language (ESL) in a formal classroom setting. Learning affordances refer to the action possibilities offered by a digital game for learning a second language to student-players who can perceive them. The study of digital game affordances is useful for identifying game components that can support learning from the perspective of student-players, which is not well documented in the scientific literature. In fact, identifying game components that support learning could be useful to (1) inform game design decisions when creating games for educational purposes and (2) to inform the selection of ESGs as a pedagogical tool for learning in formal educational settings. Yet, few scientific studies have examined the affordances of digital games for ESL learning. To the best of our knowledge, no study has focused on identifying affordances in an ESG designed specifically for ESL learning. Our findings are relevant to game designers of ESGs, videogame companies creating ESGs, teachers selecting games as instructional materials for their courses, and all educators designing digital game-based interventions. The theoretical framework of our study is based in the second generation of activity theory (AT) and the concept of affordance. In particular, the concepts of activity, mediation, and agentivity characterize our approach to study student-players' interactions with an ESG based on their intentions or objects; to study ESGs as mediating artifacts of learning and entertainment; and to consider contextual aspects that might influence activity in learner-players' play. Data was collected from participants through a variety of instruments including questionnaires, semi-structured interviews, reflection reports, and digital traces of 2 gaming sessions. We analyzed the gaming activity of four undergraduate students enrolled in an ESL course and selected based on their experience playing digital games and their proficiency level of English. This analysis was inspired by the work of Reeves et al., (2017) on ethno-methodological analysis of games. It included (1) participants' actions in the classroom, (2) student-players' interactions with the ESG on screen and (3) participants' perceptions of the ESG. Thus, based on the analysis of students' perceptions and digital traces of their gaming activity, we identified eight perceived affordances that mobilize linguistic, socio-cultural, discursive and language knowledge : (1) learning new words, (2) pronouncing words in English, (3) perceiving grammatical structure, (4) communicating messages appropriate to the context, (5) practicing communication in real life, (6) organizing words and phrases to communicate and act, (7) practicing listening comprehension, and (8) practicing listening and reading comprehension. Perceived affordances refer to the opportunities for learning English as a second language noticed by the students. Five of the eight perceived affordances were coded as real affordances, that is, affordances that are perceived and used by participants as documented in digital traces: (1) learning new words; (2) communicating context-appropriate messages; (3) organizing words and phrases for communication and action; (4) practicing listening comprehension; and (5) practicing listening and reading comprehension in an integrated manner. Three perceived affordances were not identified on the digital traces for methodological reasons: (1) pronouncing words in English, (2) perceiving grammatical structure, and (3) practicing communication in real life. The affordances for learning ESL are associated with specific game components, including 4 chore game mechanics and 17 digital game objects (DGO). Our findings indicate that participants' experience playing digital games had a stronger influence on the perception of affordances for learning than their declared English language proficiency level. The results of this study highlight the need for pedagogical support from the teacher during and after a game-based activity in a classroom setting in order to focus students' attention on language content and avoid the fossilization of incorrect vocabulary. In addition, we provide a series of recommendations to support the design of digital games for second language learning.

Depuis les années 1990, on a souvent critiqué et questionné notamment à l’époque du edutainment et du CBT (Computer-based training), l’intégration des jeux sur ordinateur dans les situations d’apprentissage sans apporter d’études concluantes sur le sujet (Egenfeldt-Nielsen, 2005; p.265). L’émergence des environnements d’apprentissage constructivistes, des approches pédagogiques constructivistes centrées sur les apprenants et des modèles de design pédagogique a tout de même facilité leur intégration des jeux éducatifs dans les écoles. Mais la venue d’une troisième génération de jeux éducatifs, fondée sur le socioconstructivisme et le constructiviste, a relancé le débat de cette intégration d’environnements d’apprentissage complexes en système ouvert (Squire, 2008). En d’autres mots, le développement de jeu sérieux à partir d’un outil de création favorise un « apprentissage par le design » (Kafai, 2005) tout en faisant émerger une nouvelle forme de « pensée design » ou design thinking où les apprenants deviennent des « créateurs de connaissances » (Perkins, 1991) Ce mémoire analyse les conditions préalables au design et développement lors de la mise en œuvre d’un modèle de design pédagogique où les apprenants eux-mêmes interviennent en tant qu’apprentis-concepteurs, cela afin de créer un jeu sérieux. Mots-clés : Apprentissage par le design, co-conception, processus de design pédagogique, modèle de design pédagogique, système, jeu sérieux. / Since the 90s, integrating computer-based educational gaming into the learning process has been amply studied and criticized for not producing conclusive evidence, especially within the context of edutainment and CBT (Egenfeldt-Nielsen, 2005; p.265). Nonetheless, the emergence of constructivist learning environments, constructivist- centered learning approaches and instructional design models are providing new ways for integration of educational game in classrooms. A third generation of educational gaming initiated by socio-constructivists and constructivism has provided complex open system learning environments. In others words, the development of serious gaming assisted by various authoring software is providing what has been termed learning through design or learning by design (Kafai, 2005) but it is also bringing about a new form of design thinking by students who are increasing being seen as knowledge creators (Perkins, 1991). This thesis analyses the requisite design and development conditions prior to the implementation of a user-based design model. Keywords: Learning through design, co-conception, instructional design and model, serious games.

Les jeux vidéo font aujourd'hui partie de la culture de nombreux étudiants au même titre que la télévision, les films ou les livres. Or depuis quelques années, les étudiants se détournent des sciences. La recherche dans le domaine de l'enseignement de l'informatique aborde les problèmes du recrutement et du maintien des étudiants dans les formations informatiques. Une approche prometteuse consiste à utiliser la culture vidéoludique des étudiants pour les motiver à investir du temps dans la pratique de la programmation. Dans ce cadre, les travaux présentés portent sur la conception, la réalisation et l'évaluation d'un jeu sérieux pour l'apprentissage des fondamentaux de la programmation. Ce jeu est basé sur un jeu de stratégie temps réel où la programmation est un moyen d'interaction. Grâce au système Prog&Play, le jeu sérieux a pu être déployé et évalué dans différents contextes d'enseignements.

Le nombre croissant de cas de démence chez les personnes âgées attire l’attention de nombreux chercheurs de différentes disciplines. Diverses solutions non médicamenteuses ont été proposées dans lesquelles la stimulation cognitive prend place parmi les choix possibles. D’ailleurs, les jeux vidéo ont été impliqués dans de nombreux projets de santé comme soutien privilégié pour étendre et résoudre les limites des traitements non médicamenteux. Cependant, l’utilisation du jeu vidéo pour les personnes âgées avec la démence pendant une longue période est considérée comme une activité difficile. Ils n’ont pas les mêmes expériences de jeu que la jeune génération et ne peuvent pas utiliser activement et indépendamment cet outil en raison des troubles cognitifs et de la mémoire causés par la maladie. Dans cette thèse, une approche est proposée avec le but de maintenir l’engagement des personnes âgées avec la démence en interagissant avec les jeux vidéo. Cette approche vise à fournir dynamiquement les interactions appropriées aux utilisateurs en fonction de la situation courante définie par leurs activités physiques et leurs activités de jeu. Un système de support est développé pour valider l’approche à travers 3 expériences réalisées avec des participants recrutés via le centre de mémoire. Les résultats montrent que: 1) les personnes âgées atteintes de démence peuvent interagir successivement avec le système proposé 2) leur performance du jeu est maintenue, 3) l’efficacité du système de support est similaire à celle d’un thérapeute. Les futurs travaux visent à tester le système de support à domicile pendant de longues périodes avec des personnes âgées souffrant démence. / Recently, the world witnesses an increasing number of the dementia cases in the older population, which causes an important impact in the society. This phenomenon attracts the attention of many researchers in multi-disciplines. Various socio-medical non-drug solutions have been proposed in which cognitive stimulation takes a place among the possible choices. In parallel, video games have been involved in many healthcare projects as privileged support for both extending and solving the limits of non-drug treatments. However, using video game for older adults with dementia in long period of time is considered as a difficult activity. They do not have the same gaming experiences as the young generation and cannot use actively and independently this tool because of memory and cognitive troubles caused by the disease. In this thesis, an approach with the purpose of maintaining the engagement of older adults with dementia while playing video game is proposed. This approach aims to provide dynamically the appropriate interactions to the users based on the current situation encompassing their physical activities and game activities. A support system is developed for validating the approach throughout 3 experiments with participants recruited from the memory center. The results show that : 1) older adults with dementia can interact successfully with the support system, 2) their game performance (playing time, accuracy rate, learning effect) is maintained, 3) the effectiveness of the support system is similar to the one of a therapist. Future work aims at testing the support system at home for long periods of time with older adults with dementia.

Cette thèse en informatique se situe dans le domaine des jeux sérieux destinés à l'apprentissage et s'intéresse à leur conception et aux outils auteurs d'adaptation. Les jeux sérieux sont des Environnements Informatiques Pour l'Apprentissage Humain dont la conception nécessite la collaboration d'experts variés parmi lesquels les enseignants. Pour faciliter la conception multi-expertise initiale des jeux sérieux métissant motivation et apprentissage, nous proposons un cadre conceptuel, les 6 facettes de la conception des jeux sérieux, qui aide les parties prenantes à collaborer à chaque étape de conception. Les 6 facettes sont enrichies par la bibliothèque de patrons de conception que nous proposons, et qui construit un vocabulaire favorisant la conception participative.Pour permettre la co-conception des jeux sérieux dans l'usage par les enseignants, nous avons prolongé l'approche de la conception participative à celle du meta-design. Nous proposons un modèle et un outil auteur permettant aux enseignants d'adapter les jeux sérieux à leurs contextes spécifiques d'enseignement. MoPPLiq est un modèle à la fois formel et graphique qui représente la scénarisation des jeux sérieux à étapes, de façon à la rendre compréhensible et manipulable. APPLiq est un outil auteur permettant de manipuler des modèles MoPPLiq, en maintenant leur cohérence grâce à une vérification et une compensation automatique de la planification. Nos outils conceptuels (6 facettes et patrons de conception) et logiciels (MoPPLiq et APPLiq) ont été mis à l'épreuve lors de travaux de conception de jeux sérieux avec des partenaires publics et privés et avec des jeux sérieux utilisés par des enseignants. / This thesis in computer science is in the field of Serious Games (SGs) for learning, and focuses on designand authoring tools for adaptation.SGs are Technology Enhanced Learning systems whose design requires collaboration of different types ofexperts among which teachers.To help the initial multi-expertise design of the SGs that mix fun and learning, we propose a conceptualframework named the 6 Facets of the Design of SGs, which helps stakeholders to collaborate at everystage of design. The 6 Facets are enhanced by the design pattern (Dps) library we offer, which builds avocabulary promoting participatory design.To enable teachers to co-design SGs during the use stage, we extend the participatory design approach tometa-design. We propose a model and an authoring tool that help teachers to adapt SGs to their specificteaching contexts.MoPPLiq is a model, both formal and visual, representing the several stages of an SG. It is meant to beexplicit and adaptable by teachers. APPLiq is an authoring tool meant to adapt instances of MoPPLiqmodels, and automatically check and compensate their inconsistencies.Our conceptual tools (6 Facets and DPs) and software tools (MoPPLiq and APPLiq) were tested whiledesigning SGs with public and private partners and with SGs used by teachers.

Actuellement, avec l’essor de l’informatique ubiquitaire, un intérêt grandissant est porté à l’exploitation du contexte de l’utilisateur pour une adaptation des applications et de leur contenu à ses besoins et activités en temps réel, dans divers domaines (tourisme, maisons intelligents, hôpitaux). De cet intérêt résulte bon nombre de projets traitant la définition et l’élaboration de modèles de contexte et de plateformes de gestion dudit contexte. Dans le cadre du projet GéoÉduc3D, l’utilisation du contexte pour l’amélioration de l’aspect immersif et interactif de jeux éducatifs revêt un intérêt certain. Ce cadre applicatif (jeux éducatifs, réalité augmentée, téléphones intelligents) est complètement différent et amène la question de l’interopérabilité peu abordée dans les précédents travaux. Nos travaux ont donc pour objectif de concevoir et d’implémenter une solution informatique dédiée à l’acquisition et à la diffusion de contexte spatial dans un environnement multi-joueurs sur et pour des téléphones intelligents. Dans ce but, nous proposons tout d’abord une nouvelle définition et une modélisation du contexte spatial adapté à notre cadre particulier. Ensuite, nous présentons l’architecture d’un système orienté service pour la gestion de cette information contextuelle. Afin de tester notre approche, un prototype de service Web a été élaboré selon trois fonctions principales : récupération des informations auprès des téléphones intelligents ; enregistrement des données dans la base de données et interrogation flexible en mode synchrone ou asynchrone des données. Ce travail de recherche ouvre ainsi la voie à la conception et au développement d’applications de jeux éducatifs, destinées à n’importe quel type de téléphone intelligent, sensible au contexte spatial des joueurs dans un environnement multi-joueurs. / Currently, with the rise of ubiquitous computing, one is growing interest in using the user context, for adapting applications and their contents to users’ needs and activities in real time, in different fields (tourism, smart homes, and hospitals). Many projects dealing with the definition and context models and management platforms have emerged. In the GeoEduc3D project, exploiting the context to improve the immersive and interactive aspects of interactive educational games is to be explored. This particular application framework (serious games, augmented reality, smart phones) is completely different and brings the issue of interoperability, which was not really addressed in previous work. Therefore, our work aims to design and implement a solution dedicated to the acquisition and dissemination of spatial context in a multi-players environment on and for smart phones. For this purpose, we first propose a definition and modeling of spatial context. Then we define the architecture of a service-oriented system for managing that information. To test our approach, a Web service prototype was developed according to three main functions: retrieving information from smart phones, storing data in the database and query flexible synchronous or asynchronous data. This research opens the way for the design and development of context-aware serious games applications for any type of smart phone, in a multiplayer environment.

L’utilisation des jeux en éducation, appelés jeux sérieux, se développe de plus en plus, mais pour être performants, ces jeux doivent être personnalisés en fonction de la progression des apprentissages tout en conservant leur aspect ludique. Un état de l’art sur le domaine de l’analyse de l’apprentissage a été effectué pour comprendre comment personnaliser de tels jeux. Cependant, les travaux actuels prennent peu en compte les deux aspects pédagogiques et ludiques. L’objectif de cette recherche a été de proposer un modèle de personnalisation du contenu pédagogique et ludique pour les joueurs-apprenants dans les jeux sérieux. Le modèle proposé organise le savoir du domaine à apprendre et indique les télémétries à enregistrer sur l’apprenant pour personnaliser son parcours en fonction de ses performances. Le modèle a été validé par la création d’un prototype qui a permis de vérifier sa fonctionnalité. Ainsi, avec ce modèle, le jeu peut proposer le contenu le plus pertinent pour l’apprenant, lui montrer sa progression et interagir avec lui selon la mécanique de jeux qui lui correspond le mieux. Bien que la personnalisation ludique soit limitée, le modèle est assez flexible pour s’adapter à toute forme de matériel pédagogique et tout domaine d’étude. Des tests impliquant des apprenants permettraient une validation plus avancée. / The use of games in education, called serious games is growing, but to be effective, these games must be personalized according to the progress of learning while keeping their playful aspect. A state-of-the-art on the field of learning analytics was conducted to understand how to customize such games. However, the current works do not cover educational and entertainment aspects. The objective of this research project was to propose a model for the personalization of educational and playful content for players-learners in serious games. The proposed model organizes the knowledge of the field to be learned and indicates the telemetry to be recorded on the learner in order to personalize his or her path according to his or her performance. The model was validated by creating a prototype that verified its functionality. Thus, with this model, the game can offer the most relevant content for the learner, show him his or her progress and interact according to the game mechanics that best match him or her. Although playful customization is limited, the model is flexible enough to adapt to any form of educational content and any field of study. Tests involving learners would allow a more advanced validation.

Cette thèse s'inscrit dans le domaine de l'ingénierie des Environnements Virtuels pour l’Apprentissage Humain (EVAH). Les jeux épistémiques numériques (JEN) sont une catégorie des jeux sérieux dédiés à la résolution de problèmes complexes, pluridisciplinaires et non-déterministes afin de proposer des situations d'apprentissage plus authentiques.La première partie de la thèse est consacrée à l’exploration des dimensions spatiales, temporelles et sociales des interactions dans un JEN. Des expérimentations ont été menées en milieu écologique et ont montré un apport pédagogique par une augmentation de l'engagement des apprenants. La conception des prototypes expérimentés a mis en évidence que le développement informatique des interactions immersives d'un EVAH demeure actuellement réservé à des spécialistes en Réalité Mixte ou Virtuelle (RMV).Ainsi la seconde partie de la thèse a été dédiée à la proposition d'un environnement de développement (MIREDGE). Une interface de programmation visuelle permet aux développeurs de modéliser des interactions sans connaissance spécifique en RMV par réutilisation de blocs. Des expérimentations ont permis d'évaluer l'efficacité et l'efficience de MIREDGE pour le profil des développeurs RMV ainsi que celui des développeurs non-initiés à la RMV. Les développeurs RMV ayant une nécessité à poursuivre leur algorithme au-delà de la programmation visuelle, MIREDGE permet une génération automatique de code dans leur moteur de jeu. L'approche garantie une large compatibilité avec les environnements de développement et les périphériques, ouvrant ainsi des perspectives sur l'étude de logiques d'interactions universelles. / This thesis is in the field of the virtual environments for human learning. Digital Epistemic Games (DEG) are a category of serious games dedicated to solving complex, multidisciplinary and non-deterministic problems. The objective of DEGs is to propose authentic learning situations in terms of interactions so that learners can construct and anchor knowledge in their context of use.The first part of the thesis is devoted to exploring spatial, temporal and social dimensions of DEG interactions. Experiments were conducted in ecological environment and showed an educational contribution through an increase in the learner engagement. The design of the prototypes showed that the development of the immersive interactions of a virtual environment for human learning currently remains reserved for specialists in Mixed Reality or Virtual (MVR).So the second part of the thesis was the proposal of a development environment named MIREDGE. A visual programming interface allows developers to model interactions without specific knowledge in MVR through the reuse of blocks. Experiments have evaluated the effectiveness and efficiency of MIREDGE for specialist and non-specialist developers in MVR.As specialist developers in MVR have to continue their algorithm beyond visual programming, MIREDGE allows automatic generation of code providing the corresponding script being totally re-editable in their game engine. The MIREDGE approach ensures wide compatibility with development environments and peripherals. This opens perspectives on the study of the logics of universal interactions.