Micromonde

Appellation en anglais

Microworld ou micro-world

Miniature world

Résumé introductif

Le micromonde est une stratégie d'apprentissage qui repose sur la manipulation et l'expérimentation dans un environnement numérique spécialement conçu pour mettre en évidence des concepts spécifiques. Fondé sur l'approche constructiviste, ce concept a été popularisé par l'éducateur Seymour Papert avec le langage de programmation Logo. Le micromonde rend concrets des concepts abstraits en permettant aux élèves de les manipuler, par exemple en reconstruisant un écosystème en sciences. Cette approche favorise un apprentissage immersif et motivant qui aide l'apprenant à construire activement son savoir.

Stratégies apparentées

Les micromondes partagent plusieurs similitudes avec les systèmes tutoriels intelligents, les simulations et les jeux sérieux. Eux aussi sont ainsi considérés comme des environnements d'apprentissage à base de connaissances et ils sont liés au domaine de l'intelligence artificielle en éducation.

Toutefois, chaque type présente des différences:

- le système tutoriel intelligent vise à imiter les composantes d'un tuteur humain.

- la simulation est une représentation objective d'une situation réelle à laquelle l'étudiant pourrait être confrontée.

- le jeu sérieux est « une application informatique, dont l’intention initiale est de combiner, avec cohérence, à la fois des aspects sérieux (serious) tels, de manière non exhaustive et non exclusive, l’enseignement, l’apprentissage, la communication, ou encore l’information, avec des ressorts ludiques issus du jeu vidéo (game).(Ministère de l'éducation nationale, de l'enseignement supérieur et de la recherche. http://eduscol.education.fr/numerique/dossier/apprendre/jeuxserieux/notion/definitions).

Tableau 1 Micromondes et stratégies apparentées

Critère	Micromonde	Simulation	Jeu sérieux	Système tutoriel intelligent
Intention principale	Faciliter la création active et la découverte personnelle de connaissances (Jenkins, 2012).	Représenter un processus ou un système spécifique pour l'exploration (Plass et Schwartz, 2014).	Faciliter l'apprentissage à travers une expérience ludique et orientée vers un objectif (Teyssier-Roberge, 2024).	Simuler les activités des tuteurs humains et de s'adapter au contexte individuel de chaque apprenant (Ebale Nnemete, 2024).
Rôle de l'utilisateur	Créateur, concepteur, programmeur (Plass et Schwartz, 2014).	Contrôleur, décideur, expérimentateur (Plass et Schwartz, 2014).	Joueur, compétiteur, chercheur d'objectif (St-Pierre, 2010).	Guidé, engagé, en interaction (Depover et al., 2007).
Modèle d'apprentissage	Le constructivisme : « Apprendre en faisant » (Djelil, 2016).	L'apprentissage par l'expérience : « Apprendre en agissant » dans un système préétabli (Plass et Schwartz, 2014).	Le béhaviorisme, les modèles cognitifs : Apprendre par les objectifs, les règles et les récompenses (Plass et Schwartz, 2014).	Les principaux modèles sont de nature cognitiviste, modélisant des schémas de raisonnement ou comportementaux pour la résolution de problèmes (Ebale Nnemete, 2024).
État final	Ouvert. Un « système fonctionnel » est créé, mais n'a pas d'état de « victoire » formel (Béchard et Morneau-Guérin, 2023).	Ouvert. La simulation continue après que l'utilisateur quitte (Djelil, 2016).	Boucle fermée avec un état de victoire/défaite ou un score final défini (Teyssier-Roberge, 2024).	Ouvert. L'objectif est un processus d'autonomisation de l'apprenant dans la maîtrise d'un ensemble de connaissances, de compétences et d'habiletés spécifiques (Ebale Nnemete, 2024).

Type de stratégie

Le micromonde est une microstratégie.

Types de connaissances

Les micromondes favorisent l’acquisition de plusieurs types de connaissances:

• conceptuelles,
• procédurales,
• factuelles,
• métacognitives.

Les connaissances conceptuelles et procédurales sont utilisées pour concrétiser et comprendre des aspects abstraits comme en mathématique ou en physique.

Les micromondes amènent aussi les apprenants à élaborer des hypothèses, ce qui correspond à l’acquisition de connaissances métacognitives. Ils favorisent aussi l’acquisition des compétences. D’après Lawler (1987), ces objets aident à développer de façon incrémentale des compétences impliquant la capacité à manipuler des objets formels.

Description

L’appellation micromonde aurait fait son apparition en 1972 avec le programme de reconnaissance de langue anglaise qui a instruit le robot SHRDLU ainsi micromonde a évolué vers des domaines de résolution de problèmes qui a son tour, a été segmenté pour en arriver à l’environnement d'apprentissage LOGO créé par Papert. De cette idée constructiviste, Papert a su créer des objets transitionnels afin de combler le fossé entre le monde réel et intuitif, abstrait. (Djelil, 2016).

Le micromonde est un environnement pédagogique où l’apprenant dispose d’un milieu informatique (un logiciel d’aide à l’apprentissage) et d’une certaine autonomie dans la démarche (un élève actif). Dans ces circonstances favorables à l’apprentissage, les élèves apprennent par le biais de l’exploration, la manipulation et le jeu. Il permet à l’élève d’apprendre en explorant ou en faisant des expériences dans un espace virtuel. Donc, il lui permet de concrétiser les phénomènes les plus abstraits en algèbre, en géométrie, en physique, en science ou en art. « Les micromondes constituent des environnements informatiques à fort potentiel cognitif. En effet, ils amènent les apprenants à expérimenter, à élaborer des hypothèses, à les mettre à l’épreuve en manipulant des objets et en réalisant des opérations définies dans le cadre du micromonde considéré » (Depover, Karsentie et Komis, 2000, p. 121).

Inspirés par le travail de Piaget d’une part et de leurs expériences en intelligences artificielles d’autre part, Seymour Papert et Marvin Minsky ont exploité l’ordinateur dans une démarche constructiviste. Ainsi, ils sont parvenus à créer le langage informatique LOGO vers la fin des années 60.

Brent Wilson (1995) classe implicitement les micromondes dans une sorte d’environnement d’apprentissage, qui est une "idée" exprimée comme suit: «À l'instar de la métaphore de la classe, considérer l'enseignement en tant qu'environnement met l'accent sur le "lieu" ou "l'espace" où se déroule l'apprentissage.» Un environnement d'apprentissage contient au minimum:

• l'apprenant;
• un cadre ou un "espace" dans lequel l'apprenant agit - en utilisant des outils et des dispositifs, en collectant et en interprétant des informations, en interagissant peut-être avec d'autres, etc.

Cette métaphore présente un potentiel considérable, car les concepteurs pédagogiques aiment penser qu'un apprentissage efficace requiert un degré d'initiative et de choix de la part des élèves. Un environnement dans lequel les élèves ont la possibilité d’explorer et de déterminer des objectifs et des activités d’apprentissage semble être un concept attrayant. Les étudiants qui bénéficient d'un accès généreux aux ressources d'information, livres, documents imprimés et vidéo et aux outils tels que les programmes de traitement de texte, courriels, outils de recherche, etc, sont susceptibles d'apprendre quelque chose et s'ils ont également du soutien et des conseils appropriés. Selon cette conception, l’apprentissage est favorisé et soutenu, mais il n’est ni contrôlé ni dicté de manière stricte.

Les micromondes sont apparus dans les années 1980 avec le constructivisme pédagogique défini comme suit par Wilson (1995):

un lieu où les apprenants peuvent travailler ensemble et se soutenir mutuellement comme ils utilisent une variété d'outils et de ressources d'information dans la poursuite d'objectifs d'apprentissage et d'activités de résolution de problèmes.

LOGO

Modèle réduit d'un monde réel ou abstrait utilisé comme environnement d'apprentissage [CTN, Paris, 1991]. Terme tiré de la brochure "Logo, une langue au bout des doigts" publiée par ACT Informatique, Paris, 1984. Milieu "fertile" où on peut développer des activités favorisant l'acquisition des connaissances et la compréhension. Logo propose une approche de l’utilisation de l’informatique délibérément constructiviste. C’est l’apprenant, enfant ou adulte expérimenté, qui est le principal acteur de son apprentissage, et l’ordinateur n’est présent que pour lui permettre de construire des réalités dans des environnements divers : les Micromondes, à l’aide d’un langage informatique spécialement conçu à cet effet (la géométrie Tortue en est un exemple). (Wikipédia, 2018).

En gros, l’enfant devient un acteur de la construction de ses connaissances. D'ailleurs, les micromondes sont utilisés pour enseigner l’algèbre, la géométrie, la science, le physique, la chimie et l’art.

Conditions favorisant l’apprentissage

Structurer l'apprentissage

Les micromondes facilitent la structuration de l'apprentissage en offrant un environnement délimité par des frontières et des contraintes claires (Jenkins, 2012). Par exemple, le langage de programmation LOGO est un micromonde qui aide les élèves à apprendre la géométrie en rendant les concepts accessibles (Écrement, 2007). L’efficacité des micromondes réside dans la capacité de ces outils à aider l'apprenant à découper un problème complexe en parties plus simples, ce qui favorise l'acquisition de connaissances conceptuelles (Nicolajsen et al., 2025).

Pratiquer et intégrer les connaissances

La manipulation et l'expérimentation sont au cœur des micromondes, ce qui favorise la pratique et l'intégration de l'apprentissage (Djelil, 2016). Ces environnements permettent de concrétiser des phénomènes abstraits comme ceux de l'algèbre ou de la physique (Écrement, 2007). Un aspect important est la rétroaction offerte par le micromonde, l'apprenant peut tester ses hypothèses et analyser les résultats de ses actions (Béchard et Morneau-Guérin, 2023). Les recherches de Djelil (2016) indiquent également que les erreurs font partie du processus d'apprentissage et que les micromondes offrent une rétroaction graphique et rapide permettant l'auto-correction.

Motiver l'apprenant

Les micromondes sont conçus pour susciter une motivation intrinsèque en intégrant des notions de fantaisie, de curiosité et de défi (Jenkins, 2012). Selon Jenkins (2012), ils offrent un « faible seuil » d'entrée pour un « haut plafond » de complexité, ce qui encourage l'engagement. Les éléments ludiques, comme les mondes imaginaires et les défis progressifs, renforcent le sentiment d'auto-efficacité et le plaisir d'apprendre (Plass et Schwartz, 2014). L'intégration d'éléments de jeu dans un environnement tel que PrOgO a démontré qu'elle améliore la compréhension et le plaisir des apprenants, les poussant à vouloir en utiliser davantage (Djelil, 2016).

Autres conditions d'apprentissage favorisées

• Concrétisation d'objets abstraits : Ils permettent à l'utilisateur de créer et de manipuler des objets abstraits qui facilitent l'interaction de l'apprenant avec son environnement (Djelil, 2016).
• Résolution de problèmes complexes : Béchard et Morneau-Guérin (2023) affirment que la simulation par micromonde s'est avérée efficace pour étudier expérimentalement la prise de décision dynamique dans des environnements capturant les propriétés de la complexité du monde réel.
• Collecte de données riches : La traçabilité des micromondes est élevée, ce qui permet de mesurer les actions et les comportements des apprenants de manière objective, sans les biais des questionnaires ou des entretiens (Sapateiro et al., 2011).

Micromondes et apprentissage des mathématiques

Dans son étude intitulée "Les micromondes de Papert : deux nouveaux exemples et une réflexion sur l'activité mathématique", Karl-Philippe Tremblay et Sabrina Héroux (2017) explorent comment les micromondes peuvent aider les élèves dans l'apprentissage des mathématiques. Voici les principaux points qu'ils mettent en avant :

- Exploration et manipulation : Tremblay et Héroux soulignent l'importance des micromondes qui permettent aux élèves d'explorer et de manipuler des objets mathématiques de manière interactive. Cette approche favorise l'apprentissage par la découverte et l'expérimentation.

- Rétroaction immédiate : les micromondes donnent un retour immédiat sur les actions des élèves, ce qui leur permet de corriger les erreurs et d'ajuster leurs stratégies d'apprentissage en temps réel.

- Contextualisation des connaissances : les micromondes aident à appliquer les concepts mathématiques à des situations concrètes, ce qui aide les élèves à comprendre comment les mathématiques sont utilisées dans la vie réelle.

- Adaptabilité et personnalisation : les micromondes peuvent être adaptés aux besoins de chaque élève, permettant une personnalisation de l'expérience d'apprentissage en fonction de leurs intérêts et de leur rythme.

- Expérience de la loi des grands nombres : Tremblay et Héroux utilisent les simulateurs d'expériences aléatoires comme exemple pour montrer comment les micromondes facilitent l'exploration de concepts mathématiques complexes, comme la loi des grands nombres.

Ainsi, les micromondes éducatifs sont une approche interactive et efficace pour favoriser l'apprentissage. Ces micromondes sont également adaptables et personnalisables pour répondre aux besoins individuels des apprenants et maintenir leur motivation en intégrant des éléments ludiques et stimulants. En structurant l'apprentissage, en facilitant l'intégration des connaissances et en motivant les apprenants, les micromondes se révèlent être une stratégie éducative prometteuse pour améliorer l'efficacité des processus d'enseignement et d'apprentissage.

Niveau d’expertise des apprenants

Le micromonde est créé spécialement pour des enfants. Donc, l’élève est sûrement débutant par rapport aux nouveaux concepts et phénomènes. Mais, il a un niveau d’expertise intermédiaire lors de la manipulation des logiciels et il devient expert dans un jeu. Autrement dit, la stratégie du micromonde peut être adaptée à tous les niveaux d’expertise.

Type de guidage

Le guidage est offert par le système informatisé. Ces stratégies guidées par les outils s’appuient principalement sur les outils informatisés comme médiateurs des apprentissages. Ainsi, ils permettent une grande autonomie chez l'apprenant. On pourrait parler d'une stratégie d'autoguidage dans un environnement virtuel encadrant.

Type de regroupement des apprenants

Un micromonde est un environnement contrôlé par l’apprenant et dans lequel il peut exprimer ses idées et en explorer les conséquences. Bien que les micromondes permettent une manipulation et une exploration individuelles, l'évolution du concept a intégré une dimension sociale et collaborative. Ils ne sont plus de simples outils solitaires, mais des espaces d'apprentissage où les interactions humaines sont au cœur de la construction du savoir (Plass et Schwartz, 2014).

Milieu d’intervention

La stratégie micromonde privilégie la compréhension des aspects abstraits. Pour cela, cette dernière est utilisée principalement dans les écoles primaires et secondaires, mais elle peut aussi l'être dans un milieu préuniversitaire ou universitaire.

Conseils pratiques et exemples d’utilisation

Les micromondes doivent être conçus et mis en œuvre avec un paradigme constructiviste de l'apprentissage à l'esprit. Cela implique des hypothèses pédagogiques où l'apprentissage se fait par l'exploration centrée sur l'apprenant, plutôt que par des tâches didactiques dirigées par l'enseignant (Jenkins, 2012).

Les micromondes doivent être des environnements interactifs et spécifiques, comme le souligne Jenkins (2012). Conçus comme des simulations simplifiées d'un domaine de connaissance, ils opèrent à l'intérieur de frontières et de contraintes claires (Nicolajsen et al., 2025). Leur puissance réside dans leur capacité à rendre concrets des concepts abstraits (Djelil, 2016). Pour maximiser leur efficacité, ces applications doivent inclure un objectif pédagogique clair, une recommandation émise en 2001 par le British Educational Communications and Technology Agency (rapporté par St-Pierre, 2010).

Il importe de prendre en compte le rôle de l'enseignant et le contexte pour une utilisation optimale des micromondes. L'enseignant doit agir comme un facilitateur d'apprentissage, dont le rôle est d'interpréter les démarches de l'apprenant, de lui fournir l'étayage nécessaire et de s'assurer que les conditions matérielles et humaines permettent une pratique suffisante. C'est ce soutien humain qui fait toute la différence (Depover et al., 2007).

Tableau 2 Exemples concrets de micromondes

Micromonde	Description	Utilisations pédagogiques
LOGO	Un environnement de programmation qui a popularisé le concept du micromonde avec sa fameuse tortue.	Apprentissage de la géométrie, des mathématiques et de la pensée computationnelle.
Minecraft Éducation	Un jeu de construction en 3D qui est devenu un outil pédagogique.	Enseignement de la géométrie, de l'ingénierie, de l'histoire ou de la programmation.
PrOgO	Un micromonde de programmation orientée objet basé sur un jeu de construction 3D.	Introduction aux concepts de la programmation orientée objet pour les débutants.
SOAP et SIMUCRI	Des plateformes qui génèrent des épidémies virtuelles.	Formation de professionnels de la santé à la gestion de crise et à la prise de décision en contexte incertain.

Bibliographie

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Micromonde. Dans Wikipedia. Récupéré le 31 octobre 2018 à https://fr.wikipedia.org/wiki/Micromonde

Veille informationnelle (ressources disponibles pour améliorer la fiche)

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