présentation dans le cadre du DIU de pédagogie médicale 2018

1. Apprendre par le jeu
@AntTaly #DIUP2018 #simulation
@iLumens

2. Apprendre par le jeu ?
1. Apprendre avec les jeux
[pourquoi on apprends avec les jeux ?]
2. Enseigner avec des jeux
[Quelles notions peut-il ou ne peut-il pas transmettre ?
Comment lier efficacement jeu et apprentissage ?]
3. Jeux de découverte scientifique
[Comment des joueurs peuvent-ils contribuer à générer
des connaissances?]

3. 1. Apprendre avec les jeux
● Une longue histoire...
● Qu’est-ce qu’un jeu?
● Comment est-ce que cela marche?

4. Une longue histoire...
Le jeu est présent dans la nature,
permettant aux animaux
d’apprendre
(i.e. sélectionné au cours de l’
évolution)
Hillebrand Steve, U.S. Fish and Wildlife Service

5. Définition du jeu
Gilles Brougère pour analyser la place du jeu dans l’éducation, et dans
laquelle le jeu se caractérise par 5 éléments:
i) second degré,
ii) décisions (prise par le joueur de jouer puis pendant le jeu),
iii) règles,
iv) frivolité (absence de conséquence) et
v) incertitude du résultat.
“Jouer/Apprendre” Gilles Brougère, éditions Economica/Anthropos.

6. nécessité debriefing pour assurer transfert
©Le Lombard 2015, tous droits réservés.

7. Comment est-ce que cela marche?
● Une jeu permet l’expérimentation
Alison Gopnik “Scientific Thinking in Young Children: Theoretical Advances, Empirical Research, and Policy
Implications” Science 2012: Vol. 337 no. 6102 pp. 1623-1627
● On apprend par essai et erreur
→ on a besoin de boucle de rétro-action… ce qui est au
coeur des jeux
● L’incertitude augmente apprentissage et
motivation
http://link.springer.com/article/10.1007/s11251-008-9073-6#page-1
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360131513000481
http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0103640#pone-0103640-g004

8. Des effets des jeux sur le cerveau
ont été proposés:
● Increasing Speed of Processing With Action Video Games
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2871325/
● Gaming improves multitasking skills
http://www.nature.com/news/gaming-improves-multitasking-skills-1.13674
● Action Video Games Sharpen Vision
http://www.rochester.edu/news/show.php?id=2764
● “Real-Time Strategy Game Training: Emergence of a Cognitive Flexibility Trait”
http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0070350

9. Est-ce que l’on peut apprendre des
choses utiles dans un jeu?
"I put my qualifications on my resume when I apply for jobs," Gillett said. "Here's my guild. Here's my
ranking. Here's my biggest online achievement. Some people look at it and say, 'What the hell is this?'
And others will be like, 'That's exactly what I'm looking for.'"
http://money.cnn.com/2014/06/19/technology/world-of-warcraft-resume/
Learning technical skills:
“TEENAGE GAMERS ARE BETTER AT VIRTUAL SURGERY THAN MDS”
http://www.popsci.com/gadgets/article/2012-11/teenage-gamers-are-better-virtual-surgery-medical-pro
fessionals

10. 2. Enseigner avec des Jeux
Les jeux sont utilisés pour l’enseignement depuis l’antiquité
(e.g. jeux de guerre en Chine)
● General exemples
● Bioinformatics at university [or focus]

11. Teaching with games
“The use of educational games within learning
environments raises motivation, increases
interest in the subject matter, intensifies
information retention, encourages
collaboration, and improves problem-solving
skills.” Schneider, Maria Victoria, and Rafael C. Jimenez. "Teaching the
fundamentals of biological data integration using classroom games."
PLoS computational biology 8.12 (2012)
Quoting: Michael D, Chen S (2006) Serious games: games that educate,
train and inform. Boston: Thomson Course Technology.”

12. Enseigner avec des jeux dans le
secondaire
● Quelques exemples
● Le cas de Dragon Box

13. Un classique: MinecraftEdu
Math,
Biologie,
Geographie,
etc...
MinecraftEdu

14. Medicine/santé

15. Les jeux permettent d’aborder des
sujets complexes
● (Géo)politique
○ République romaine
○ Crise des missiles à Cuba
○ Début de la première guerre mondiale
“Jouer en classe en collège et en lycée” Dominique Natanson, Marc Berthou, éditions Fabert, 2013.
● Education sexuelle
“The development approach of a pedagogically-driven serious game to support Relationship and Sex Education (RSE)
within a classroom setting” http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360131513001644
“seconde guerre Punique” shared via wikimedia by
“Common Good”.

16. Games can be used to
teach
Stegman, Melanie. "Immune Attack players perform better on a
test of cellular immunology and self confidence than their
classmates who play a control video game." Faraday Discuss 169
Immune Attack
http://ImmuneDefenseGame.com
• High school students
• First person shooter
game
• Significantly improves
understanding of
concepts in immunology

17. Dragon Box est un bon
exemple...
http://wewanttoknow.com/algebra/
@DragonBoxApp

18. … mais ça n’est pas magique
Le jeu seul n’enseigne pas:
● Problème de la place de l’erreur?
Yanjin Long, Vincent Aleven “Gamification of Joint Student/System Control over Problem Selection in a Linear Equation
Tutor” Intelligent Tutoring Systems, Lecture Notes in Computer Science Volume 8474, 2014, pp 378-387.
● Ou besoin d’un de-briefing
Kluge, Anders, and Jan Dolonen. "USING MOBILE GAMES IN THE CLASSROOM." Mobile Learning and Mathematics (2015): 106.
more general thougths: Learning Systems, Not Games JP Gee - Texas Education Review, 2013 - journals.tdl.org

19. Enseigner avec des jeux à
l’université
● Bioinformatique
● Avec des jeux sérieux et jeux de découverte
scientifique

20. Educational games
Game Purpose
The DAS game Teaching data integration in bioinformatics
(in person, not online)
The Bioinformatics
Game
Introducing protein sequence and structure (mobile)
4bases Introduce DNA sequencing (mobile)
MAX5 Introduction to sequence comparisons with BLAST, concepts in distributed
computing. High school.

21. TBG – select a protein

22. TBG: fly around to hit the
next amino acid on your list

23. 4bases (Rostlab, masters
thesis)
Click the next base
in time as the
sequence scrolls by.
Introduces concept
of DNA sequencing
Click next
base

24. MAX5, TBG, 4Bases,…
Plusses
• Useful introductions.
• Useful for recruiting.
Minuses
• Very high-level –
shallow learning.

25. Limites
● contradiction contraintes classe
● nécessité debriefing
● contrainte éthique

26. 3. Jeux de découverte scientifique
● FOLDIT
● The Cure
● Nos exemples

27. En quoi les jeux de découverte
scientifique sont-ils interessants?
● simulation
● Règles d’interaction rendent possible de
s’appuyer sur la contribution des autres
● Grand nombre de participants/données
● ouvert
→ propriétés émergentes, y compris
intelligence collective

28. FOLDIT
Un exemple clef:
● Le pionnier
● Des résultats scientifiques publiés
● Une analyse détaillée de la contribution des joueurs

29. Tout a commencé avec du calcul sur
grille
● ROSETTA@HOME

30. Foldit

31. Seth Cooper, Firas Khatib, Adrien Treuille, Janos Barbero, Jeehyung Lee, Michael Beenen, Andrew Leaver-Fay, David Baker, Zoran Popović, Foldit players (2010).
Predicting protein structures with a multiplayer online game. Nature 446 p. 756-760, 05 August 2010.
Comment les joueurs font-ils mieux que
l’ordinateur?

32. Qu’est-ce qui rends les joueurs bon?
→ la strategie
Seth Cooper, Firas Khatib, Adrien Treuille, Janos Barbero, Jeehyung Lee, Michael Beenen, Andrew Leaver-Fay, David Baker, Zoran Popović, Foldit players (2010).
Predicting protein structures with a multiplayer online game. Nature 446 p. 756-760, 05 August 2010.

33. What makes the players good?
→ strategy
Seth Cooper, Firas Khatib, Adrien Treuille, Janos Barbero, Jeehyung Lee, Michael Beenen, Andrew Leaver-Fay, David Baker, Zoran Popović, Foldit players (2010).
Predicting protein structures with a multiplayer online game. Nature 446 p. 756-760, 05 August 2010.

34. Foldit players come from many
backgrounds
Top 50 players
Busn/finance/legal
largest group..
Majority have no training in
biochemistry
Cooper, Seth, et al. "Predicting protein structures with a
multiplayer online game." Nature 466.7307 (2010): 756-760.

35. THE CURE

37. PLAY = GENE SELECTION
Alternate turns
picking a gene from
a “board” of 25
Your
hand
Opponents
hand

38. SCORING
Cure Server
Score reflects accuracy of
decision tree created with
just the selected genes on
real training data

39. PLAY WITH KNOWLEDGE: GENE ONTOLOGY

40. PLAY WITH KNOWLEDGE: GENE RIFS

41. YOU WIN!

42. GENE SET OVERLAPS, SOME BUT NOT MUCH
http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/Venn/
“Expert Gene Set”

43. CLASSIFIER PERFORMANCE WITH DIFFERENT
GENE GROUPS, DIFFERENT DATASETS
X-axis Test Set performance
Griffith 2013 data
Y-axis Test Set performance
Metabric training Oslo Test
Only difference between points,
are the genes used to build SVM
classifier
10 year survival
Yes
No
“Expert Gene Set”

44. PLAYERS http://io9.com/
these-cool-games-let-you-do-real-life-science-486173006
1,077 Players registered (one year)
Sage DREAM7
challenge, game
announcement

45. PLAYER DEMOGRAPHICS

46. Nos exemples
- UnityMol
- RNA-folding
- DocMolecules
- Pangu

47. Unitymol

48. HireRNA
- Arcade
- RNA folding contest

53. Doc Molecules

56. A story of life

57. To use this application, be sure to get molecular models to place on a white background. You
will build molecules and then virtualize them using the camera on your mobile device.

58. Virtualisation réussie !

60. Molécule d’eau et d’ammoniac
Liaison entre un hydrogène et
un oxygène
Formation de l’ion ammonium
NH4+ en solution

61. Acknowledgements/References
UnityMol
Doutreligne, S., Gageat, C., Cragnolini, T., Taly, A., Pasquali, S., Baaden, M., & Derreumaux, P. (2015). UnityMol:
Simulation et Visualisation Interactive à des fins d’Enseignement et de Recherche. GGMM 2015, 118.
Lv, Z., Tek, A., Da Silva, F., Empereur-Mot, C., Chavent, M., & Baaden, M. (2013). Game on, science-how video game
technology may help biologists tackle visualization challenges. PloS one, 8(3), e57990.
Mazzanti, L., Doutreligne, S., Gageat, C., Derreumaux, P., Taly, A., Baaden, M., & Pasquali, S. (2017). What Can
Human-Guided Simulations Bring to RNA Folding?. Biophysical journal, 113(2), 302-312.
RNA-folding
Liuba Mazzanti, Sébastien Doutreligne, Cedric Gageat, Philippe Derreumaux, Antoine Taly, Marc Baaden, Samuela
Pasqual (Biophysical journal 113 (2), 302-312)
Docmolecules
C. Couzelin, Espace Des Sciences de Rennes
Société Polymorph (Montgermont, 35)
M Baaden, O Delalande, Philippe Derreumaux,,
N Férey, S Pasquali, A Taly
Pangu
Anne Lautrou, Garry Williams, Benjamin Frydman, Judicaëlle Live Lun
S Pasquali, A Taly
Ben Good pour les interactions et diapos (celles sur fond noir: 1, 2)
Les étudiants de la licence FDV qui ont testé l’utilisation des jeux en classe