La motivation incite les apprenants à s’engager dans une activité et à persévérer dans son accomplissement afin d’atteindre un but. Dans les Systèmes Tutoriels Intelligents (STI), les études sur la motivation des apprenants possèdent trois manques importants : un manque de moyens objectifs et fiables pour évaluer cet état, un manque d’évaluation de rôles joués par les facteurs motivationnels conçus dans l’environnement d’apprentissage et un manque de stratégies d’interventions motivationnelles pour soutenir la motivation des apprenants. Dans cette thèse, nous nous intéressons à mieux comprendre l’état de la motivation des apprenant ainsi que les facteurs et stratégies motivationnels dans un environnement d’apprentissage captivant : les jeux sérieux. Dans une première étude, nous évaluons la motivation des apprenants par l’entremise d’un modèle théorique de la motivation (ARCS de Keller) et de données électro-physiologiques (la conductivité de la peau, le rythme cardiaque et l’activité cérébrale). Nous déterminons et évaluons aussi quelques situations ou stratégies favorisant la motivation dans l’environnement des jeux sérieux étudié. Dans une deuxième étude, nous développons un prototype de jeux sérieux intégrant – dans une première version – quelques éléments motivationnels issus de jeux vidéo et – dans une deuxième version – des stratégies motivationnelles d’un modèle théorique de la motivation. Nous espérons, avec une évaluation motivationnelle de notre prototype, soutenir les apprenants à atteindre des hauts niveaux de motivation, de persévérance et de performance. / Motivation encourages learners to be engaged in an activity and to persevere in its accomplishment in order to achieve a goal. In Intelligent Tutoring Systems (ITS), different studies of learners’ motivation have showed three major lacks: a lack of objective and reliable means to assess this state, a lack of evaluation of the roles played by motivational factors developed by learning environments, and a lack of motivational interventions to support learners’ motivation. In this thesis, we are interested in understanding the state of motivation, as well as motivational factors and strategies in an exciting learning environment: serious games. First, we carry out an empirical study to assess learners’ motivation using Keller’s ARCS psychological model combined with electro-physiological recordings, namely skin conductance, heart rate, and brain activity. We also identify and evaluate different situations and strategies that promote motivation in a serious game environment. Second, we develop a serious game which has some motivational elements (version 1) as well as different motivational strategies (version 2). Our serious game intends to support learners to rich high levels of motivation, perseverance and performance. We conduct an empirical assessment of learners’ motivation during interaction with our serious game.

L’organisation fonctionnelle des entreprises impose un fonctionnement en mode projet. Ces projets sont menés par des experts de différentes spécialités et d’origine diverses. Ces équipes ont besoin d’outils pour être performant et proposer des solutions adaptées aux multiples besoins des marchés de plus en plus exigeants. Au cours de leurs réunions et activités, ils se créé une conscience de groupe qui s’enrichit à travers les interactions et s’appuie sur divers représentations externes. Cette thèse aborde l’étude des mécanismes permettant la performance des équipes de conception collaborative en réunion synchrone. Elle a essayé de démontrer les liens entre leur Système de Mémoire Transactive (TMS), leurs Activités de Conception Collaboratives (CDA) et leurs Objets désignés Ressources (RSC), et d’identifier les éléments favorisant ces liens. Nous avons dans un premier temps réalisé une enquête auprès des équipes de conception collaborative en environnement universitaire. Puis dans un second temps nous avons réalisé une expérimentation sur deux équipes en situation de conception collaborative synchrone autour du Serious Game Delta Design déployé sur une table interactive. Les résultats de cette recherche montrent que si la performance est favorisée par la TMS ou la CDA, leur lien statistique est établit, de même que le lien entre les activités de conception et les ressources mobilisées. Cependant, l’absence de lien statistique fort TMS CDA montre que les équipes ne semblent conscientes de l’utilisation des objets dans la construction de leur TMS, alors que les artefacts de la table interactive sont les plus sollicités et les activités de prise de décision semblent les plus importantes dans ces séances.Cette thèse contribue au corpus de connaissance sur l’étude des équipes de conception collaborative et mets à disposition des outils d’évaluation de la performance des équipes de conception collaboratives synchrone. / Today functional structure of enterprises requires teamwork and project mode organization. These projects are carried out by experts from different domains of expertise. Besides the teams need supporting tools in order to improve the efficiency of their design process and to propose adapted solutions to complex design problems. In the course of their meetings and collaborative activities they create group awareness through their interactions and creation of various artifacts. This thesis studies mechanisms that underlie performance of collaborative design team in synchronous meeting. In this thesis we demonstrate the links between Transactive Memory System (TMS), Collaborative Design Activities (CDA) and Objects called Resources (RSC), and identify the elements that drive these links. A survey has been used to study collaborative design teams in academic environment. Then, we performed direct observation of two teams during synchronous collaborative design meetings with a serious game Delta Design on interactive table. Results show that if performance is enhanced statistically by good TMS or CDA, and the link is demonstrate, so is the links between CDA RSC. However, the lack of statistical strong correlation between TMS and RSC seems to show that team members are not conscious of using artifacts during TMS building. While artifacts on interactive table are more solicited and decision making activities seems to be more important during their session. This thesis contributes to a better understanding of collaborative design teams and offers tools to evaluate collaborative design activities.

L’essor des périphériques mobiles (ex. tablettes, smartphones) ainsi que leurs applications pédagogiques et ludiques ont contribué à la naissance des Jeux Éducatifs Mobiles (JEM). De nombreux chercheurs ont prouvé les effets positifs de ces JEM sur la motivation des apprenants et même sur certains apprentissages. Cependant, l’utilisation de JEM en contexte scolaire reste très limitée. En effet, les JEM existants, parfois assez coûteux, sont souvent conçus pour un domaine très spécifique, et n’offrent donc pas de possibilités de réutilisation. De plus, les outils auteur existants sont, soit riches en fonctionnalités mais nécessitent un investissement important des enseignants pour être pris en main, soit simples à utiliser mais ne permettent pas de concevoir des JEM qui répondent aux besoins pédagogiques. Pour s’attaquer à ces problématiques, nous proposons JEM iNVENTOR, un outil auteur de JEM, fondé sur une approche de conception gigogne, destiné aux enseignants, conservateurs de musée, ou toute personne non-informaticienne, qui souhaitent scénariser leurs propres JEM et les déployer sur les systèmes mobiles.Le modèle de conception gigogne a été validé par une série d’expérimentations auprès d’une vingtaine d’enseignants ayant des niveaux d’expertises et des domaines d’enseignement très variés. Nous avons également mené des expérimentations de terrain, auprès d’environ 1500 étudiants et élèves, afin d’évaluer la qualité des JEM créés avec JEM iNVENTOR ainsi que leur impact sur les apprenants. / The rise of mobile devices (e.g. tablets, smartphones) and their educational and recreational applications have contributed to the emergence of Mobile Learning Games (MLGs). Indeed, MLGs show great potential for increasing engagement, creativity and authentic learning. Yet, despite their great potential for education, the use of MLGs by teachers, remains very limited. This is partly due to the fact that MLGs are often designed to match a specific learning context, and thus cannot be directly reusable for other contexts. In addition, existing authoring tools are either feature-rich but require a significant investment by teachers to be used, or simple to use but do not offer enough features for the design of MLGs that meet pedagogical needs. To tackle these problems, we propose JEM iNVENTOR, a MLG authoring tool, based on a nested design approach, intended for teachers, museum curators, or any person without computer skills, wishing to script their own MLG and deploy them on mobile systems.The nested design model was approved through a series of experimentations with some twenty teachers from a wide range of expertise levels and teaching fields. We also conducted field experimentations with about 1500 students and pupils in order to evaluate the quality of MLGs created with JEM iNVENTOR as well as their impact on learners.

Les Jeux Sérieux (Serious Games) sont des jeux vidéo qui sont conçus avec un objectif premier qui n'est pas le divertissement. Les jeux sérieux sont de plus en plus utilisés dans le domaine de la santé en tant qu'outil éducatif dans le cadre de la formation à la médecine, ou pour aider au rétablissement des patients. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la conception d'un jeu sérieux pour la formation des médecins généralistes, en nous intéressant tout particulièrement à l'apprentissage des compétences communicationnelles et interpersonnelles qui jouent un rôle très important dans le métier de médecin, et qui sont assez peu présentes dans les programmes des cursus de formation. Nous nous intéressons en particulier aux méthodologies de conception d'un tel jeu qui doit délivrer un contenu utilitaire tout en équilibrant apprentissage et divertissement. Afin de mener ce travail, nous présentons dans la première partie de la thèse une analyse des méthodes existantes de conception de jeux sérieux en étudiant en particulier les mécanismes permettant de motiver le joueur ainsi que les principaux design patterns de conception. Nous expliquons en quoi les jeux sérieux nécessitent une architecture particulière dont la principale caractéristique est de séparer clairement les concepts nécessaires à l'apprentissage de ceux liés à l'aspect ludique. Nous proposons ensuite une modélisation de la consultation médicale qui en plus de rendre compte du processus métier auquel elle correspond, permet de représenter les différents éléments nécessaires à l'implémentation algorithmique d'un moteur de dialogue entre un joueur et un patient virtuel. Cette modélisation utilise les ontologies pour décrire les connaissances impliquées et nous montrons comment un scénario de consultation médicale peut se décrire en termes d'instances de ces ontologies. Ces ontologies incluent quatre niveaux qui décrivent le profil du patient, le résultat de consultation, le scénario et la phrase. Cette description est accessible aux experts formateurs qui disposent donc d'un outil leur permettant de définir les objectifs pédagogiques que le joueur-apprenant doit atteindre au cours de la simulation. Ces analyses sont enfin appliquées au cas de la consultation médicale et nous décrivons l'architecture d'un jeu que nous avons conçu appelé AgileDoctor. Ce jeu a pour objectif de permettre à un apprenant de jouer le rôle d'un médecin qui mène des consultations médicales en accueillant des patients aux profils divers. / Serious games are games designed for a primary purpose other than pure entertainment. More and more, serious games are developed and used in the health area as educational tools dedicated to medical knowledge training, or helping with the recovery of the patients. Communication and interpersonal skills for general practitioners in medical consultation play an important role in providing high-quality health care and establishment of good doctor-patient relationship. However, specific trainings on communication skills for doctors and medical school students are often overlooked. Comparing to traditional training approaches by using role-playing and standardized patients, an educational tool in form of a game can maximize the variety of scenario, reduce the limitation and enhance learner's motivation. For the above purposes, in this thesis we are interested in the design of a serious game for training general practitioners, in particular on communication skills learning. We are particularly interested in design methodologies of such a game, which is able to deliver a utility content while balancing learning and entertainment. To conduct this work, firstly we present an analysis of existing methods of serious games design by studying the mechanisms to motivate the player as well as the main design patterns. We explain how serious games require a special architecture in the design phase whose main characteristic is to clearly separate the concepts necessary for learning to those associated with the fun aspect. We then propose a model of medical consultation based on our analyses of identification of key concepts in the medical consultation process. This model is used to represent the different elements required for algorithmic implementation of a dialogue engine between a doctor and a patient. Our modeling uses ontologies to describe involved domain knowledge and show how a medical consultation scenario can be described in terms of instances of these ontologies. The proposed ontologies include four levels which describe the patient's profile, the result of consultation, the scenario and the phrase respectively. This description is available to the trainers and domain experts by using the authoring tool thus allows them to define the educational objectives for the player-learner during the simulation process. Finally these models are implemented and applied to the case of medical consultation. We represent the architecture of a serious game that we've designed called AgileDoctor. This game aims to enable a learner to play the role of a doctor who conducts medical consultations facing the patients of various profiles.

Les travaux effectués durant cette thèse s'inscrivent dans une problématique assez commune de nos jours : proposer de nouvelles méthodes de formation afin de s'adapter à l'évolution des besoins de la société et aux nouvelles technologies disponibles. En particulier, notre étude se focalise sur le besoin de formation à des activités métier de divers domaines (médical, automobile, aéronautique, etc.) de plus en plus complexes. Alors qu'il existe à l'heure actuelle des outils adaptés pour l'enseignement d'activités impliquant des actions avec des objets du monde réel (jeux sérieux), et d'autres outils adaptés pour l'enseignement d'activités se déroulant intégralement dans une application informatique (tutoriels de logiciel), il n'existe pas d'outil permettant d'enseigner des activités mêlant ces deux types d'opération. Dans ce mémoire, nous décrivons donc tout d'abord les différents travaux menés afin de répondre à cette première problématique. Après avoir étudié les caractéristiques respectives des Jeux Sérieux et des tutoriels de logiciel, nous formalisons l'outil de formation que nous avons conçu afin d'homogénéiser l'utilisation de ces deux catégories d'application dans un seul et même environnement. Nous introduisons alors les notions d'Environnement de Formation et de Scénario de Formation, qui font respectivement la distinction entre l'environnement dans lequel évoluent les apprenants au fur et à mesure des leçons, et la description formelle des activités à réaliser ainsi que des éléments pédagogiques et ludiques qui leurs sont liés.Cependant, le développement d'un tel outil représente une tâche particulièrement ardue pour les formateurs qui ne possèdent souvent pas l'expertise informatique requise. Cette observation vient en contradiction avec le fait que ces mêmes formateurs doivent être impliqués dans le processus de développement, du fait qu'ils possèdent à la fois l'expertise métier et l'expertise pédagogique liées aux activités métier à enseigner. Ainsi, l'étude de méthodes et d'environnements permettant de faciliter la création de tels outils constitue un deuxième axe de recherche de notre thèse. Suite à l’analyse un ensemble de langages textuels et graphiques, nous proposons dans un premier temps un langage dédié permettant de décrire nos Scénarios de Formation. Nous introduisons dans un second temps la représentation associée qui, à l'aide de plusieurs entités graphiques aux formes et à l'utilité bien définies, permet aux formateurs de décrire des scénarios en adéquation avec leurs compétences. Enfin, nous présentons l'environnement auteur permettant de faciliter la tâche aux formateurs grâce à diverses fonctionnalités d'automatisation et de capitalisation. L'ensemble de ces concepts forme la méthodologie globale que nous proposons dans cette thèse afin de rendre accessible la création de scénarios de formation aux formateurs.Finalement, ces différents travaux sont illustrés au travers de plusieurs applications ayant été implémentées afin de mettre en application nos contributions dans le contexte industriel du diagnostic automobile. Nous présentons et évaluons alors l'outil de formation et l'environnement auteur correspondants qui, ensemble, garantissent un processus industriel complet et plausible, depuis la création d'un scénario de formation jusqu'à son exécution. / The work carried out during this PhD thesis is related to a common issue these days: offering new training methods to adapt to the evolution of our society and to the new available technologies. Our study focuses on the necessity of training professional activities which take place in various domains (health, automotive, aeronautics, etc.), and which are becoming more and more complex. Nowadays, there are tools that are adapted to the training of activities involving interactions with objects from the real word (serious games), and there are other tools that are suitable for training activities which only involve the use of one or several business software applications (software tutorials). However, there are no fitting tools for training activities which involve both types of operation. In this manuscript, we first describe the work we performed to bring an answer to this problematic. After having studied the respective features of serious games and software tutorials, we formalize the training tool that we have designed to homogenize the use of these two application categories in a unique computer environment. We then introduce two notions. The first one is the notion of Training Environment, which stands for the environment in which trainees will progress to accomplish the different lessons being available through the tool. In a complementary manner, we define the notion of Training Scenario, which precisely is the formal description of one lesson in the Training Environment, with all its components: activities to be performed, pedagogical elements, and playful elements.However, the implementation of such a tool is a very complex task for trainers which often do not have the required computing expertise. This observation comes in contradiction with the fact that these very trainers must be involved in the development process, because they are the ones who own the professional expertise and the pedagogical expertise associated with the activities to be trained. Thus, the study of methods and environments easing the creation of such tools represent a second research axis for this thesis. After having analyzed a set of textual and graphical languages, we first propose a Domain Specific Modeling Language allowing the description of our Training Scenarios. Second, we introduce the associated representation which, thanks to several graphical entities well-defined, allows trainers to describe their own scenarios in line with their skills and expertise. Last, we present the authoring tool that allows to ease the scenario description task for trainers, thanks to various features which aim at automating the process and promoting reutilization. These concepts shape the global methodology that we propose in this manuscript to make training scenarios creation in trainers reach.Finally, these works are illustrated through the implementation of various applications which aims at putting into practice our contributions in the industrial context of automotive diagnostic. We then present and evaluate the corresponding training tool and authoring tool which together assure a complete and plausible industrial process, from the training scenario description to its execution.

La pratique du jeu vidéo amène-t-elle à des apprentissages officiellement attendus à l’école ? Pour répondre à cette question, nous avons interrogé le lien entre les connaissances et les compétences développées par la pratique du jeu vidéo et celles attendues dans le socle commun de connaissances et de compétences de l’Education Nationale en France. En utilisant une méthode d’analyse inspirée des travaux de l’anthropologue de la communication E.T. Hall, nous avons pu mettre en évidence la potentielle existence de relations entre ce socle et la pratique du jeu vidéo. Afin de vérifier ces liens, nous avons mis en place une démarche expérimentale auprès d’élèves en école primaire que nous avons fait jouer à un jeu sérieux. Ces élèves ont été soumis à une évaluation avant de jouer au jeu, immédiatement après et sept jours plus tard. Nos analyses confirment qu’un lien existe entre la pratique du jeu sérieux et le socle commun de connaissances et de compétences mais aussi et surtout que cette pratique du jeu sérieux amène à des apprentissages officiellement attendus à l’école. Par ailleurs, nous montrons que les élèves de Zone d’Education Prioritaire sont ceux qui progressent le plus suite à la pratique du jeu sérieux. Nous constatons également que les élèves ayant de bons résultats à l’école restent finalement les meilleurs, que ce soit dans nos évaluations ou dans la pratique du jeu sérieux. On relève également l’importance de différentes variables dans le développement des apprentissages chez les élèves. Par exemple, leurs habitudes de pratique des jeux vidéo à la maison influencent positivement ou négativement leurs apprentissages. D’un point de vue technique, ces apprentissages semblent être facilités dès lors que le jeu vidéo aborde les informations à transmettre selon le triptyque « forme, fond et manipulation ». Il est également mis en évidence la rétention de certains apprentissages à plus long terme. / Does playing video games result in learning that is officially expected at school? To answer this question, we examined the link between knowledge and skills developed by playing video games and those expected in the common core of knowledge and skills from the “Education Nationale” in France. By using an analysis method inspired by the work of the anthropologist E.T. Hall, we were able to highlight potential relations between the common core of knowledge and skills and video games. In order to check these links, we implemented an experimental approach with pupils in primary school who were asked to play a serious video game. The pupils were submitted to an evaluation before the game session, right after playing and one week later. Our analyses confirm that a link exists between the serious game and the common core of knowledge and skills, but above all that playing the game results in learning officially expected at school. Interestingly, we found that pupils from disadvantaged areas are the ones experiencing the best progression after playing. We also noticed that children having good marks in school are as well the ones having good performance in the evaluation and in the video game. Furthermore, we could demonstrate the importance of various variables in the learning process. For example, pupils' video games habits positively or negatively influence their learning capacity. From a technical perspective, learning seems to be facilitated when the video game covers the information to be transmitted according to the triptych "form, substance and manipulation." Finally, we could identify the existence of long-term learning in some cases.

La connaissance mondiale déclarée double environ tous les 9 ans (Kozmetsky, Smilor 1999) Parallèlement, le langage écrit ou verbal demeure le mode de transmission privilégié de la connaissance dans les organisations et sur le Web où aucune lingua franca n’a émergé, et qui est dès lors fractionné en contenus sinophone, anglophone, hispanophone, arabophone, hindiphone etc. Nous utilisons les travaux de Dehaene et al sur la mémoire épisodique dans son détournement par les calculateurs prodiges pour théoriser et concevoir une nouvelle interface homme-machine spatialisée qui permette à l’utilisateur individuel et en groupe de visualiser, de manipuler mentalement et d’échanger plus de connaissances. La théorisation et la conception de cette gamme d’interfaces, basées sur des algorithmes de spatialisation de listes, et l’unique objet de notre thèse. / Could we flow knowledge faster and better? Why is this a problem in the first place? How can we tackle it technologically? What could be a prototype solution? This work unifies these questions in the outline of a single, refutable paradigm of noodynamics - the study of knowledge flows - and nooconomics, the economy of knowledge. This paradigm will answer the question “Why”. Neuroergonomics (“brain ergonomics”), and biomimicry, will be summoned in answer to the question “How”. Their contribution will follow from the simplest knowledge flow equation that is proposed in this work. Two original optimisation problems are also posed in software neuroergonomics and biomimetics: the Mindscape and Serendipity Problem. A case of theoretical neuroergonomics, or neuroergonomics ex ante is proposed with the study of Hyperwriting, a written grapheme-loceme association, or a glyphic method for externalising spatial memory. Its application to the design of user interface will finally found neuroergonomic design, or neuromimicry, with the example of a collegial interface to augment multiscale knowledge flows: Chréage. The anatomy of this prototype mindscape will be the conclusion of this work, and its answer to the question “What”?

Titre de l'écran-titre (visionné le 25 septembre 2023) / Les risques d'érosion et de submersion marine sont en constante augmentation pour plusieurs municipalités côtières de l'est du Québec. Alors qu'ils sont exacerbés par la pression des changements climatiques, plusieurs acteurs territoriaux entament des démarches de planification pour mieux anticiper les aléas côtiers et s'adapter. Pour faire face à la complexité d'une telle démarche, impliquant une pluralité d'acteurs et d'échelles territoriales, la science montre que les outils de mises en situation appelés « jeux sérieux » se démarquent comme approches de médiation et d'expérimentation. Proches des « labs », ils peuvent agir comme outils de transmission de connaissances et d'engagement des parties prenantes. Mais qu'en est-il plus particulièrement? Comment les jeux sérieux s'insèrent-ils dans une démarche de planification territoriale? Quelle perception s'en font les acteurs territoriaux? Par une approche qui combine analyse documentaire et mise à l'épreuve d'un jeu sérieux, nous cherchons à saisir l'intérêt d'un tel outil dans une démarche territoriale de l'adaptation. L'évaluation d'un jeu par des méthodes d'observation, de discussions de groupe et d'entretiens semi-dirigés invite à voir son effet mobilisateur et sa capacité à initier la discussion sur un enjeu vécu. Les professionnels montrent un intérêt marqué et un engagement fort dans les mises en situation proposées. Cela dit, les répercussions à long terme d'un tel outil sont encore peu documentées. La mise à l'épreuve répétée d'un jeu et la multiplicité des méthodes d'évaluation sont requises pour établir l'impact sur les connaissances acquises et la perception des joueurs. / The risks of coastal erosion and flooding are increasing for several municipalities in eastern Quebec. As climate change increases the exposure of coastal infrastructure and building, by driving sea-level rise and intensifying storms, several localities are initiating planning processes to better anticipate coastal hazards and adapt. To deal with the complexity of the process, that involves a plurality of actors and territorial scales, scientific literature shows that simulation tools called "serious games" stand out as mediation and experimentation approaches. Similar to "labs", they act as learning and engagement tools for stakeholders. More specifically, what are the contributions of serious games into a territorial planning process? How do stakeholders perceive them? Through an approach that combines documentary analysis and the application of a serious game, we seek to understand the interest of such a tool in a territorial approach to adaptation. The evaluation of a game through observation methods, group discussions and semi-directed interviews shows its mobilizing effect and its capacity to initiate discussion on an issue. The players showed an interest and a strong engagement to the proposed scenarios. However, the long-term effects of such a tool have not yet been well documented. Repeated testing of a game and combined multiple evaluation methods are required to establish the impact on learning and perception.

La maltraitance des enfants est un problème critique qui touche environ un milliard d'enfants dans le monde chaque année. Les blessures qui persistent toute leur vie, les handicaps ou même la mort sont des conséquences risquées découlant de la maltraitance des enfants. Plusieurs approches, y compris les Jeux Sérieux (SGs), ont été conçues pour éduquer les individus sur la maltraitance des enfants et comment la prévenir. Cependant, les SGs qui sont présentement en existence se concentrent uniquement sur l’intimidation ou les abus sexuels chez les enfants et non sur toutes les formes possibles de maltraitance des enfants. De plus, la plupart des ressources concernant la prévention de la maltraitance des enfants s'adressent aux adultes et non aux enfants. Ce travail se concentre sur la conception d'un SG appelé ZeroAbuse qui englobe les quatre types de maltraitance des enfants: Physique, Émotionnel, Abus Sexuel et Négligence. Il combine les principes d'apprentissage, les éléments pour immerger le joueur dans le jeu et les critères de qualité des programmes de prévention. ZeroAbuse s'adresse aux enfants âgés de 9 à 11 ans, qui sont exposés de manière homogène à tous les types de maltraitance. Il tient également compte des compétences cognitives et physiques propres aux enfants de cet âge. La conception du SG a pris en compte les perspectives d'experts en prévention de la maltraitance des enfants et a été testée sur la population cible afin d’améliorer l'expérience de jeu et valider l'approche d'apprentissage. / Child abuse is a critical problem affecting approximately one billion children worldwide annually. Lifelong injuries, disabilities, or even fatalities are risky consequences derived from child abuse. Several approaches, including Serious Games (SGs), have been designed to educate individuals about child abuse and how to prevent it. However, existing SGs focus only on bullying or sexual abuse and not all possible forms of child abuse. In addition, most of the existing resources for child abuse prevention are aimed at adults and not at children. This work focuses on designing an SG called ZeroAbuse that encompasses the four types of child abuse: Physical, Emotional, Sexual abuse and Neglect. It combines the principles of learning, the elements to immerse the player into the game, and the quality criteria of prevention programs. ZeroAbuse is aimed at children aged 9 to 11 years, given that they show homogeneous participation in all types of abuse. It also considers the cognitive and physical competencies of children at this age. The SG design considers the perspectives of experts in child abuse prevention and was tested on the target population to enhance the game experience and validate the learning approach.

Les Learning Games sont des environnements d’apprentissage, souvent informatisés, qui utilisent des ressorts ludiques pour catalyser l’attention des apprenants et ainsi faciliter leur apprentissage. Ils ont des atouts indéniables mais présentent également certaines limites, comme des situations d’apprentissage trop artificielles. Ces limites peuvent être dépassées par l’intégration d’interactions en Réalité Mixte dans les Learning Games, que nous appelons alors des Mixed Reality Learning Games (MRLG). La Réalité Mixte, qui combine environnements numériques et objets réels, ouvre de nouvelles possibilités d’interactions et d’apprentissage qui gomment les limites précédentes et qu’il faut repérer et explorer. Dans ce contexte, nous nous intéressons au processus de conception des MRLG. Dans un premier temps, nous présentons une étude sur l’utilisation de la Réalité Mixte dans les domaines de l’apprentissage et du jeu, incluant un état de l’art des MRLG. Cette étude montre que, malgré de nombreux atouts, la conception des MRLG reste difficile à maîtriser. En effet, il n’existe ni méthode ni outil adapté à la conception de ce type d’environnements. Dans un second temps, nous analysons et modélisons l’activité de conception des MRLG à travers la littérature et des expériences de conception, dont une menée dans le cadre du projet SEGAREM. Cette démarche révèle des verrous spécifiques tels que l’absence d’aide à la modélisation (ou formalisation), à la créativité et à la vérification de la cohérence des idées. Nous éclairons nos réponses à ces besoins par un recensement des outils utilisés dans les domaines liés aux MRLG : situations d’apprentissage, jeux et environnements de la Réalité Mixte. Ceci nous amène à proposer deux outils conceptuels : un modèle de description de MRLG (f-MRLG) et des aides à la créativité sous la forme de propositions puis de recommandations. Le modèle de description a pour objectif de formaliser l’ensemble des éléments constituant un MRLG, mais aussi d’être un moyen d’identifier les éléments à définir, de structurer et de vérifier les idées. Les listes de propositions et recommandations ont pour but d’aider le concepteur à faire des choix cohérents par rapport à la situation d’apprentissage visée, en particulier en ce qui concerne les types de jeux et les dispositifs de Réalité Mixte. Une première évaluation de ces propositions a conduit à leur amélioration. Ces propositions sont à l’origine de la conception et du développement d’un outil auteur informatisé : MIRLEGADEE (Mixed Reality Learning Game DEsign Environment). MIRLEGADEE est basé sur LEGADEE, un environnement auteur pour la conception de Learning Games. Une expérimentation auprès de 20 enseignants et concepteurs de formation a validé le bienfondé de cet outil qui guide effectivement les concepteurs dans les phases amont du processus de conception de MRLG malgré des limites pour l’accompagnement de tâches complexes. / Game-based learning is one efficient pedagogical concept that uses game principles to incite learners to engage into learning activities. Learning Games (LG) are commonly known as digital environments. They have undeniable assets but also some limits, such as the artificiality of the learning context. In the mean time, new technologies have been increasingly developed, thus providing new perspectives in game-based learning. In particular, Mixed Reality (MR) technologies merge both real and digital worlds. Mixed Reality Learning Games (MRLG) offer real benefits for teaching: they enable active pedagogy trough the physical immersion of learners, “in situ” information while practicing and authentic context. In our work, we focus on the design process of MRLG. The first part of the thesis presents how Mixed Reality is used for educational and gaming purposes. An analysis of existing MRLG shows both their assets and the complexity of their design. MRLG designers have to cope with all the difficulties of learning design, game design and mixed reality design at the same time, and with the integration of all aspects in a coherent way. Besides, there is a lack of specific tool or methodology. In order to understand the specific needs of MRLG designers, we analyze and model the MRLG design activity from MRLG design processes described in papers and existing methodologies for LG and MR. We also illustrate and clarify MRLG design needs with the observation of a MRLG design activity in the SEGAREM project. We highlight some needs for modeling, creativity, and verification of coherence. To meet the identified needs, the third part is dedicated to a state of the art of tools available for learning design, game design and Mixed Reality design. This study leads us to three solutions to assist MRLG design: a model, a set of tools for creativity, and an authoring tool. We first propose a model called f-MRLG to describe fully and clearly a MRLG. f-MRLG is a support to MRLG design as it helps designer to organize their ideas and to identify which elements must be described. It also reinforces mutual comprehension in a team. Our second proposal is a set of tools for creativity: lists of possibilities, examples and suggestions for game types and Mixed Reality systems choices. We conducted a first experiment on the two proposals, which led to their improvement. These two proposals drove to the design and development of an authoring tool, named MIRLEGADEE (MIxed Reality LEarning GAme DEsign Environment), to support the MRLG design. This tool is an extension of LEGADEE, which already supports the design of learning games using a computer. An experiment with 20 teachers and training designers validated that MIRLEGADEE successfully guides the designers in the MRLG design process, in spite of limits for the support of complex tasks.