Un serious game est un jeu conçu dans un objectif autre que le seul divertissement. Dans cette thèse, nous nous intéressons à un type particulier des jeux sérieux : les jeux d’apprentissage. Il s’agit des jeux qui rendent l’apprentissage plus attractif et amusant à travers des défis ludiques qui suscitent la motivation et l’engagement des apprenants. Dans ce cadre, la problématique de la thèse porte sur la génération automatique des scénarios pédagogiques dans les jeux d’apprentissage. Il s’agit ainsi d’appréhender l’intégration du scénario pédagogique avec le jeu vidéo dans le cadre d’un jeu d’apprentissage. Par scénario pédagogique, nous entendons une suite d’activités pédagogiques, intégrées dans un jeu ludique, permettant à l’apprenant d’atteindre un ou plusieurs objectifs pédagogiques. L’objectif de notre recherche est de définir des modèles de représentation et de raisonnement permettant la génération adaptative de scénarios pédagogiques qui peuvent être utilisés dans des jeux sérieux, en particulier dans les jeux d’apprentissage. Les scénarios ici doivent tenir compte du profil de l’utilisateur, ses objectifs d’apprentissage ainsi que ses traces d’interaction. Ces dernières sont utilisées pour mettre à jour le profil de l’utilisateur et de faire évoluer les connaissances du domaine.

Le modèle de représentation de connaissances proposé permet d’organiser les connaissances du domaine dans une architecture à trois couches : concepts du domaine, ressources pédagogiques et ressources de jeu. Pour chacune de ces couches, la thèse propose une formalisation adaptée. Cette organisation générique permet de faire évoluer les éléments d’une couche donnée sans remettre en cause les éléments des autres couches. Également, elle permet de mettre en relation les mêmes connaissances du domaine avec différents jeux.

Quant au modèle de génération de scénarios, il recense trois étapes successives. Premièrement, à partir du profil de l’utilisateur et de ses objectifs pédagogiques, on génère un scénario conceptuel. Il s’agit de sélectionner un certain nombre de concepts, parmi l’ensemble des concepts de la première couche, permettant de satisfaire les concepts cibles. Ces derniers représentent les objectifs pédagogiques de l’utilisateur. Le scénario conceptuel est ensuite transformé en scénario pédagogique. Pour cela, il s’agit de sélectionner pour chaque concept du scénario conceptuel une ou plusieurs ressources en relation avec celui-ci. Cette sélection tient compte du modèle de présentation et des connaissances d’adaptation. Le premier permet de structurer les ressources pédagogiques en fonction de leur type. Les connaissances d’adaptation permettent de fixer le niveau de difficulté pour chaque ressource du scénario pédagogique. La troisième et dernière étape consiste à mettre en relation les ressources du scénario pédagogique avec les ressources de jeux en tenant compte du modèle de jeu.

En se basant sur les différents modèles de représentation et de raisonnement proposés, nous avons développé la plate-forme GOALS (Generator Of Adaptive Learning Scenarios). Il s'agit d'une plate-forme, générique et accessible en ligne, permettant la génération de scénarios pédagogiques adaptatifs. Cette plate-forme a été utilisée dans le cadre d’un jeu sérieux pour l’évaluation et la rééducation des troubles cognitifs dans le cadre du projet FUI CLES (Cognitive Linguistic Elements Stimulations).

Afin de valider nos contributions, nous avons mené plusieurs évaluations dans le cadre du projet CLES. L’objectif de ces évaluations est, d’une part, de valider les modèles du générateur de scénarios, d’autre part, d’étudier l’impact des scénarios GOALS sur l’apprentissage des apprenants. Pour ces deux objectifs, nous avons proposé deux protocoles d’évaluation. Ces protocoles ont été mis en œuvre dans le cadre de deux expérimentations sur le terrain.