Utiliser la technologie du jeu vidéo pour enseigner aux étudiants en géologie affamés sur le terrain

Si vous décidez de poursuivre des études en géologie, préparez-vous à passer du temps dans la nature, où il vous sera demandé de trouver et d’analyser des roches qui vous aideront à apprendre comment fonctionne la planète. Vous allez esquisser des affleurements curieux, briser la pierre en morceaux, regarder des cristaux à travers une loupe et, de temps en temps, même lécher des roches, le tout sous l’œil attentif et jugé de vos instructeurs.

Lorsque la pandémie a démarré en mars 2020, ces écoles de terrain à la fois scintillantes et stressantes n’étaient plus. Les instructeurs de géologie du monde entier ne savaient pas trop quoi faire. Beaucoup ont naturellement conclu qu’il n’y avait aucun moyen de reproduire cette expérience d’apprentissage pratique et se sont contentés de le faire, mais Matthew Genge, un scientifique planétaire à l’Imperial College de Londres (ICL), a eu une révélation.

Par hasard, il s’était lancé dans la conception de jeux vidéo une décennie plus tôt. «Il s’agit uniquement de résoudre des problèmes», dit-il. « Vous obtenez ce buzz de réussite lorsque vous faites fonctionner quelque chose ou que vous surmontez un défi. »

L’un de ses collègues, le géoscientifique de l’ICL, Mark Sutton, avait également barboté dans le même bac à sable numérique. Ils ont donc décidé de mettre leurs compétences au service de la pédagogie: ils ont construit des versions de jeux vidéo des sorties sur le terrain que leurs étudiants de premier cycle feraient normalement, où ils pourraient pratiquer les mêmes techniques et en apprendre davantage sur la planète de la même manière qu’ils le feraient dans le monde réel. .

Tout a commencé avec une réplique 3D de la Sardaigne (et du mont Etna en Sicile), où les étudiants se sont multipliés, à la recherche de fossiles anciens, en cherchant des roches volcaniques et en explorant une mine d’argent abandonnée. Mais comme dans tous les bons jeux vidéo, les choses se sont rapidement dégradées. Avant longtemps, les étudiants ont piloté des vaisseaux spatiaux, repoussé les combattants hostiles et essayant de trouver un bon endroit pour atterrir sur un astéroïde (pour étudier sa chimie).

Ce contournement innovant du verrouillage était une alternative à la géologie de terrain, mais aussi un lieu de socialisation pour les étudiants pendant l’isolement du verrouillage, et une évasion des problèmes logistiques habituels du travail de terrain, du financement aux limitations de temps aux blessures.

Malgré ces défis, les étudiants en géologie rapportent souvent que leur travail sur le terrain est l’un des points forts de leur expérience universitaire. Lorsque les vols ont été bloqués et que les verrouillages ont commencé, il était douloureusement clair que les étudiants n’allaient pas pouvoir se rendre sur le terrain. «Comme tout le monde, nous nous sommes assis dans le déni pendant une courte période de temps», dit Genge.

Les voyages à l’étranger sont devenus des réunions virtuelles, où les étudiants regardaient des photos numériques tout en cliquant sur Google Street View. «Cela a une certaine valeur, mais c’était tellement épuisant pour les étudiants», dit Genge. « C’est horrible. C’était comme se frotter le nez dedans. Rien ne se compare à être sur le terrain, alors Sutton et Genge ont commencé à chercher dans leur passe-temps un moyen de simuler cela. «Je voulais qu’ils aient cette expérience [sur le terrain]», dit Genge.

En 2019, Sutton avait amené un drone en Sardaigne – l’un des endroits habituels des excursions sur le terrain – et avait pris un tas de photographies des endroits qu’ils visitaient pour apprendre la géologie. Un an plus tard, Genge a utilisé ces photographies, ainsi qu’un code informatique sur mesure, pour créer une version virtuelle de la zone d’étude.

Dans le domaine (réel), l’objectif serait d’examiner un lieu, de l’étudier scientifiquement, de poser une question de recherche, puis d’essayer d’y répondre. Le même scénario s’est déroulé dans le monde virtuel créé par Genge et Sutton.

Par exemple, une région qui était autrefois un lac, il y a 330 millions d’années, est maintenant remplie de fossiles végétaux et animaux. Il y a même des traces de pluie anciennes, qui ont fait de petites indentations qui ont été naturellement préservées. Certaines de ces impressions sont allongées dans une direction, ce qui peut être utilisé pour estimer la vitesse du vent. Un élève pourrait trouver ces empreintes de pluie, les examiner en haute résolution, puis écrire quelque chose sur la façon dont elles pourraient être utilisées pour comprendre à quoi ressemblait l’atmosphère de la Terre à l’époque.

Les étudiants étaient engagés et la qualité de leur travail était similaire à ce que les instructeurs avaient vu lors des saisons précédentes sur le terrain. «Deux des projets étaient sur le point d’être publiables», déclare Genge.

Normalement, un instructeur humain serait là pour aider, mais ce n’était pas possible avec ces mondes de jeu solo. À leur place, il y avait un petit robot volant qui suivait les élèves, les guidant vers des curiosités géologiques. «Je lui ai donné une personnalité assez impertinente», dit Genge. Elle taquinait les étudiants s’ils avaient l’air désemparés et faisait parfois référence à Chris Hemsworth.

L’objectif était sérieux, mais c’était une plate-forme de jeu après tout, et Genge et Sutton n’ont pas pu résister à des diversions inattendues. Un bord de falaise précaire dans la véritable Sardaigne est devenu, dans la version virtuelle, un endroit pour jeter les étudiants dans la mer, sur quoi un requin les a chassés alors qu’ils nageaient vers une île voisine.

Pour la version suivante, Genge a passé trois semaines dans les Highlands écossais, à conduire et à prendre de nombreuses photos de drones, qu’il a utilisées pour recréer le paysage autour du village de Kinlochleven, une autre destination d’excursion pré-pandémique. Il fit des chutes d’eau, planta 30 000 arbres et (dans un acte de fidélité peut-être inutile à la réalité) peupla les collines de moucherons. Son fils Harry a construit les bâtiments – des refuges contre les moucherons.

À ce stade, il y avait eu un autre jalon de développement: Sutton avait terminé une version multijoueur du jeu. Tous les élèves pourraient exister en tant qu’avatars dans le même espace, communiquer avec leur voix, pointer des choses, mesurer les orientations et les types de roches et tracer des bandes géologiques sur une carte. «Et cela a fait toute la différence», dit Genge. «Tout à coup, c’est devenu tellement plus réel.»

Au fur et à mesure que les élèves parcouraient la région, remplissant leurs cartes géologiques comme d’habitude, les instructeurs ont vérifié leurs progrès. «Je pouvais dire que c’était efficace, parce que les étudiants se comportaient comme des étudiants», dit Genge. Tout le monde avait des quads, « il y avait donc un certain nombre de courses en cours au lieu de cartographier. » Un élève lui a envoyé un message pour lui demander poliment comment sortir un quad d’un arbre. Et après la fin de la journée de travail, les étudiants utilisaient la dimension numérique écossaise pour simplement passer du temps.

En classe, est venu une unité sur les météorites, un nouvel ajout au programme. Genge se demandait comment garder ces huit conférences intéressantes pendant la période pré-pandémique: le département ne disposait que de cinq échantillons de météorites entre 30 étudiants, ce qui limitait leur exposition individuelle à des instructions pratiques.

Heureusement, les visites virtuelles sur le terrain ont fourni une solution évidente. «Essentiellement, nous sommes allés dans cette aventure spatiale de huit semaines», dit Genge.

Après une conférence d’introduction sur la distinction entre les météorites et les roches ordinaires, les étudiants ont reçu des quads et on leur a dit de trouver des météorites cachées dans un vaste désert. Plusieurs des fragments provenaient d’un seul météore qui avait explosé dans l’atmosphère, dispersant ses parties comme des plombs de fusil de chasse cosmiques. Les élèves pourraient-ils trouver ces débris connexes et reconstituer le puzzle?

Alors qu’ils menaient leur travail de détective, une planète avec des anneaux semblables à Saturne s’éleva lentement au-dessus de l’horizon. Certains des étudiants les plus soucieux de l’exploration se sont éloignés pour trouver un cratère d’impact avec un vaisseau spatial endommagé à l’intérieur. Pendant qu’ils parcouraient l’épave, un étudiant a demandé pourquoi il y avait des tourelles de canon. «Eh bien, l’espace est un endroit dangereux», répondit Genge.

Inspiré par une galaxie lointaine, très lointaine, dit Genge, le vaisseau spatial était le début d’une «idée stupidement ambitieuse» – une région de l’espace entièrement navigable pour les conférences suivantes. Après que Genge ait repassé quelques bugs, les élèves ont été placés dans le siège du pilote, capables de piloter le vaisseau spatial (maintenant entièrement réparé) vers divers astéroïdes pour comprendre les météorites à leur origine.

Des capteurs infrarouges dans le jeu pourraient être utilisés pour évaluer les compositions minérales d’échantillons d’astéroïdes, des buggies pourraient être utilisés pour conduire et forer des objets, et les laboratoires embarqués disposaient de microscopes pour des analyses supplémentaires. Les conférences ont été données via des écrans virtuels à l’intérieur du vaisseau spatial. C’était une énorme amélioration par rapport aux réunions vidéo sans âme, où les étudiants hésitaient à s’exprimer. À l’intérieur d’un vaisseau spatial, cependant, leurs avatars se bousculaient pour voir l’écran au milieu de bavardages cacophoniques.

La plupart des étudiants et des instructeurs ont rapidement appris à jouer aux jeux, mais une petite fraction a eu du mal. Quelques-uns ont continué à s’écraser de front dans des astéroïdes. «J’ai dû leur donner des devoirs pour apprendre à piloter le vaisseau spatial», explique Genge. Au moment où les tourelles ont été utilisées pour repousser les chasseurs ennemis contrôlés par l’IA et même faire exploser une base ennemie – tout cela au nom de la science, bien sûr – la plupart avaient maîtrisé les commandes.

Genge attend avec impatience le moment où les vraies écoles de terrain pourront à nouveau fonctionner en toute sécurité. Mais les jeux vidéo font désormais partie du programme permanent. Ils peuvent aider les étudiants de premier plan pour les futures sorties sur le terrain en offrant de la pratique et en offrant une expérience sur le terrain aux étudiants qui sont physiquement incapables de faire les voyages, comme ceux qui utilisent des fauteuils roulants. Et les conférences sur le thème des météorites se sont avérées plus efficaces que tout ce qui se fonde exclusivement sur la réalité.

Genge a de grands espoirs pour la prochaine itération: une salle de conférence avec ses étudiants, chacun portant un casque VR qui permet à chacun d’explorer individuellement les environnements 3D de plus en plus fous, dotés d’une véritable éducation géologique. «Nous serons tous là, ensemble», dit-il, «ressemblant à des fous complets.»

Introduction: Une expérience d’apprentissage immersive

Utiliser la technologie du jeu vidéo pour enseigner aux étudiants en géologie est une approche innovante qui offre des avantages uniques. Imaginez-vous en train de plonger au cœur de la Terre pour explorer les différentes couches géologiques sans quitter votre salle de classe. Grâce à cette méthode d’apprentissage interactive, les étudiants peuvent développer une compréhension plus profonde des concepts géologiques tout en stimulant leur curiosité et leur engagement. C’est une solution parfaite pour les étudiants en géologie « affamés » d’expériences sur le terrain.

Des avantages pédagogiques indéniables

Utiliser la technologie du jeu vidéo pour enseigner la géologie présente de nombreux avantages pédagogiques. Tout d’abord, cela permet aux étudiants de s’immerger dans des environnements virtuels réalistes qui simulent des conditions réelles sur le terrain. Grâce à cette immersion, les étudiants peuvent observer et interagir avec les différentes formations géologiques, les minéraux et les fossiles, ce qui renforce leur compréhension et leur apprentissage.

De plus, les jeux vidéo permettent aux étudiants d’explorer différents scénarios et de prendre des décisions en fonction des connaissances acquises. Cela favorise le développement de compétences critiques telles que l’analyse, la résolution de problèmes et la prise de décision, qui sont essentielles dans le domaine de la géologie.

Des ressources technologiques du jeu vidéo à disposition

Plusieurs ressources technologiques sont disponibles pour intégrer la géologie dans les jeux vidéo éducatifs. Les plateformes de réalité virtuelle et augmentée offrent une immersion encore plus poussée, permettant aux étudiants de se déplacer virtuellement dans des environnements géologiques réalistes. Les simulations permettent de reproduire des phénomènes géologiques complexes, tels que les éruptions volcaniques ou le mouvement des plaques tectoniques. Les modèles 3D et les données géospatiales peuvent également être utilisés pour créer des environnements virtuels réalistes. Ces ressources offrent une expérience d’apprentissage interactive et captivante.

FAQ: Répondons à vos questions

Q: Quel est l’avantage de l’apprentissage par le jeu vidéo par rapport aux sorties sur le terrain traditionnelles ?

A: L’apprentissage par le jeu vidéo permet aux étudiants d’accéder à des environnements géologiques variés et complexes sans les limitations de temps, de coût et de distance. De plus, les jeux vidéo peuvent simuler des phénomènes géologiques difficilement observables sur le terrain. Cependant, il est important de combiner ces méthodes d’apprentissage pour offrir une expérience complète.

Q: Comment les jeux vidéo peuvent-ils stimuler l’engagement des étudiants en géologie ?

A: Les jeux vidéo sont intrinsèquement ludiques, ce qui stimule l’engagement des étudiants. Ils se sentent impliqués dans leur propre apprentissage et sont motivés à progresser et à relever des défis. De plus, les éléments de compétition et de récompense inhérents aux jeux vidéo peuvent inciter les étudiants à approfondir leurs connaissances géologiques.

Q: Existe-t-il des jeux vidéo spécifiquement conçus pour l’enseignement de la géologie ?

A: Oui, il existe plusieurs jeux vidéo éducatifs dédiés à la géologie, tels que « GeoExplorer » et « RockSmith ». Ces jeux combinent de manière innovante l’apprentissage des concepts géologiques avec des éléments interactifs et amusants.

Conclusion: Réinventer l’apprentissage de la géologie

En utilisant la technologie du jeu vidéo pour enseigner aux étudiants en géologie, nous pouvons offrir une expérience d’apprentissage immersive et captivante. Les avantages pédagogiques indéniables qu’offrent cette méthode favorisent la compréhension des concepts géologiques et le développement de compétences essentielles. Alors, pourquoi ne pas plonger dans le monde passionnant de la géologie virtuelle et captiver les étudiants affamés d’expériences sur le terrain ?