Mobilisation d'un jeu de plateau narratif en contexte scolaire : quels effets sur l'apprentissage de l'égalité en termes d'équivalence mathématique chez les élèves de 5e ?

Cette étude porte sur l'implémentation, en classe de 5e, d'un dispositif d'enseignement-apprentissage visant à consolider la compréhension de l'équivalence mathématique. Le dispositif repose sur des activités mathématiques mobilisant un jeu de plateau original inspiré de l'univers du jeu de rôle sur table Donjons et Dragons, dans lequel les élèves incarnent des personnages et progressent dans une aventure structurée par une narration immersive et des cartes événements aléatoires.

En s'appuyant sur des recherches antérieures (Berlanger et al., 2019 ; Carpenter et al., 2003 ; Osana & Adrien, 2012), le dispositif explore une approche ludique pour soutenir la compréhension de l'égalité en termes d'équivalence mathématique, concept fréquemment mal maîtrisé par les élèves (Hornburg et al., 2021). L'étude vise également à contribuer au développement d'outils facilitant la transition entre l'arithmétique et l'algèbre, en renforçant les compétences nécessaires à ce passage entre l'enseignement primaire et l'enseignement secondaire (Pilet & Grugeon-Allys, 2021).

La validation s'est déroulée en deux étapes. Dans un premier temps, un panel d'experts a évalué le dispositif à l'aide d'une grille critériée validée (Duroisin, 2019), concluant à sa pertinence pédagogique et didactique. Dans un second temps, une étude quasi-expérimentale a été menée auprès de 139 élèves répartis en groupes expérimental et contrôle. Les élèves du groupe expérimental ont participé à trois séances d'activités, tandis que le groupe contrôle suivait un enseignement traditionnel. Des pré-tests et post-tests ont été administrés afin d'évaluer les progrès relatifs à l'utilisation de l'égalité en termes d'équivalence.

Une particularité du dispositif réside dans l'utilisation de l'intelligence artificielle pour enrichir certains éléments de ludification. La reformulation des cartes événements avec l'IA générative visait à rendre plus accessibles les textes liés aux leviers de ludification (progression, rareté, statut, accomplissement et sens épique) (Chou, 2019), tout en conservant un ton humoristique. Les contenus mathématiques et graphismes originaux ont été conçus sans IA générative par l'équipe de recherche et des enseignants volontaires dans une démarche de cocréation.

Neuf types d'exercices distincts ont été utilisés pour évaluer les savoir-faire relatifs aux activités mathématiques. Les tests de Wilcoxon pour le groupe expérimental indiquent une progression entre le pré-test et le post-test. Des améliorations significatives sont observées pour le score total en arithmétique simple (Z = -3,617, p < 0,001), les équivalences d'expressions littérales (Z = -7,210, p < 0,001) et les équivalences de puissances (Z = -5,324, p < 0,001). Dans le groupe contrôle, un seul des neuf types d'exercices évalués, ne mobilisant pas les équivalences mathématiques, présente une évolution significative.

Les élèves ont également complété un questionnaire portant sur l'intérêt des contenus mathématiques, leur motivation et les mécaniques de jeu. Les résultats indiquent qu'une large majorité est favorable à l'ajout d'éléments narratifs et « littéraires » dans les jeux mathématiques, soulignant l'intérêt d'une dimension transdisciplinaire pour favoriser l'engagement des apprenants.

Bien que les résultats apparaissent globalement positifs, certaines limites, notamment la taille de l'échantillon, invitent à interpréter les données avec prudence et encouragent la poursuite du développement de dispositifs visant à soutenir la transition arithmétique-algèbre.