AIDA

Approche Interdisciplinaire

pour les

Dispositifs informatisés

d’Apprentissage

DS9

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I - Structuration et moyens du programme pluriformations faisant l’objet d’une demande de reconnaissance

I.1 - Caractéristiques de la demande de reconnaissance d’un PPF par le ministère

Établissement faisant cette demande : Université Pierre et Marie Curie à titre principal

Autre(s) établissement(s) présentant également une demande pour le même PPF :

Université René Descartes à titre secondaire

Université Denis Diderot… à titre secondaire

Université Vincennes Saint Denis à titre secondaire

Université Henri Poincaré Nancy 1 à titre secondaire

Institut National des Télécommunications à titre secondaire

Intitulé du programme pluriformations (ne pas utiliser de sigle) :Approche Interdisciplinaire pour les Dispositifs informatisés d’Apprentissage

Département(s) scientifique(s) et secteurs disciplinaires de la MSTP :- Département scientifique principal : ...DS9..... et éventuellement

secondaires : ...DS 6..............- Secteur disciplinaire principal : .informatique......- et éventuellement secondaires : ..didactique, psychologie cognitive, sciences de

l’éducation

Responsable M./Mme Nom Prénom Corps-Grade Section du C.N.U.

ou de l’organisme M LABAT Jean-Marc Professeur 27

J’autorise la diffusion de mon nom sur internet (annuaire des PPF).

Mots-clefs MSTP (cf. nomenclature) :

|__interaction homme-machine _| intelligence artificielle _| |_geste, parole, langue naturelle _||_ psychologie cognitive __| |__ cognition et acquisition _| |__ didactique et cognition __| |_ Recherche et pratiques pédagogiques _|

Mots-clefs libres :|_ Environnements informatiques pour l’Apprentissage Humain _| |_E-learning _|

Coordonnées officielles du PPF :

- Localisation et établissement : Université Paris 6- Numéro, voie : 12, rue Cuvier - Boîte postale : - Code Postal et ville : 75270 Paris cedex 05- Téléphone : (00 33) + 1 44 27 65 30 Télécopie : (00 33) + 1 44 27 65 98- Adresse électronique : jean-marc.labat@upmc.fr

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Date et signature du responsable de la demande :

Partie à remplir par le responsable de l'établissement demandeur :

Je donne mon accord à la présente demande de reconnaissance par le ministère d’un programme pluriformations.

Sous réserve de l'accord de la direction de la recherche, la direction du PPF serait assurée par :M LABAT

Nom et prénom du responsable de l’établissement demandeur (établissement principal) :

Qualité : Président de l’université rené Descartes………………………………………Date : Signature :

Nom et prénom du responsable de l’établissement demandeur (établissement secondaire, le cas échéant) : ………………………………………Qualité : ………………………………………Date : Signature :

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I.2 - Liste des équipes participant au programme ou utilisatrices des équipements collectifs décrits dans le dossier

Etablissement de rattachement

principal

Label et n°(le cas

échéant)Intitulé de l’équipe

Nom et prénom du responsable

Département

scientifique concerné

Univ Paris 5 EA 2517 Crip5 LABAT jean-marc DS 9Univ Paris 5 EA 3626 EDA MAURY Sylvette DS 6Univ Paris 6 UMR 7606 LIP6 GALLINARI Patrick DS 9Univ Paris 7 EA 1547 Didirem ARTIGUE Michèle DS 1Univ Paris 8 FRE 2308 C&U TIJUS Charles DS 6Univ Paris 8 EA 3054 LIA GREUSSAY Patrick DS 9Univ Nancy 1 UMR 7503 LORIA KIRCHNER Hélène DS 9GET-INT Dpt Informatique BERNARD Guy DS 9

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II - Dossier scientifique

II.2 - Projet scientifique pour la période 2006-2009

1. Effet structurant

Dans le champ des recherches sur les sciences et technologies de l’information et de la communication, le domaine de l’éducation et de la formation connaît une situation originale pour des raisons tenant à la fois aux enjeux politiques, économiques et socioculturels, à la particulière complexité de systèmes qui tendent à s’internationaliser, à la difficulté des problèmes à résoudre. Le milieu de recherche est actif mais caractérisé par une grande diversité des thèmes et des approches et par une extrême dispersion des acteurs; il produit des résultats, notamment des prototypes logiciels et organise des manifestations de synthèse relativement ouvertes, il entretient des liens forts avec les praticiens de l’éducation et de la formation.La recherche sur la conception et les usages des environnements informatiques pour l'apprentissage humain (EIAH) représente une partie de ce champ de recherche ; elle a deux caractéristiques spécifiques :

1. C'est un domaine de recherche fondamentalement pluridisciplinaire : il est, en effet, impensable de concevoir un environnement informatique d’apprentissage qui ne prenne pas en compte les connaissances actuelles en Sciences Humaines et Sociales (sciences de l'éducation, psychologie cognitive, sociologie, ergonomie…).

2. Au plan de l'expérimentation, qui doit se faire au moins en partie en situation réelle, le dispositif global doit être satisfaisant, tant sur le plan du développement informatique que sur celui des aspects éducatifs. Ceci ne peut se faire que si la taille de l'équipe de recherche et la diversité de ses compétences est suffisante pour concevoir et mettre en œuvre ces expérimentations dans les conditions précitées.

La recherche sur les Environnements Informatiques pour l’Apprentissage Humain (EIAH) et leurs usages implique donc des focalisations plurielles et complémentaires : sur la conception et la réalisation des ressources numériques et des environnements d’apprentissage, sur leur mise à l’épreuve et sur les facteurs sociaux de leur intégration dans l’éducation. C’est l’ambition de ce regroupement d’apporter autant que faire se peut des réponses à ces problématiques posées par les EIAH et, plus généralement, sur les enjeux didactiques de l’instrumentation informatique des apprentissages.

Bien entendu, les différentes équipes qui sont rassemblées ont déjà chacune des projets en cours qui vont se poursuivre dans les années à venir. Ce n’est pas pour autant que l’on conçoit ce PPF comme une simple juxtaposition d’équipes existantes. Notre objectif en adoptant cette démarche est double :

1) Avoir une fertilisation croisée grâce aux échanges scientifiques à l'intérieur de l'équipe. Ainsi, nous avons déjà mis en place un séminaire mensuel qui constitue un lieu d'échanges scientifiques approfondis où les étudiants en thèse peuvent exposer et discuter de leurs difficultés en toute confiance. L'assurance d'avoir un public suffisamment nombreux nous permet d'inviter à ce séminaire d'éminents chercheurs. Ceci nous permet donc de construire progressivement une culture commune sans laquelle il est difficile de parler réellement de travail pluridisciplinaire.

2) Les PPF s'inscrivant dans la durée, nous voulons mettre en place une véritable dynamique qui nous permettra de développer progressivement des recherches communes dans les axes que nous avons définis. Nous comptons en particulier sur la participation à un master recherche dans lesquels la plupart des membres de l'équipe interviendraient. Actuellement, la spécialité intitulée « Informatique pour la Perception, la Cognition et les Communications » du master recherche de Paris 5 a un parcours EIAH qui, dès son ouverture en 2004-2005 a pu recruter une quinzaine de bons étudiants.

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2. EIAH et TICE : quelques questions-clés

Les développements d'environnements informatisés pour l’apprentissage humain -EIAH- réalisés, tant par l'industrie privée que par les organismes de formation (universités et établissements d'enseignement, notamment grâce aux appels d'offre "campus numériques" du Ministère de l'Education et de la Recherche) montrent que, si le besoin est réel et les espérances fortes, il reste beaucoup de difficultés à surmonter. Nos recherches dans ce domaine depuis de nombreuses années nous conduisent à penser qu'il existe encore d'importants obstacles à surmonter avant de généraliser l'usage des EIAH. La plupart des acteurs reconnaissent que les dispositifs développés actuellement présentent encore trop d'insuffisances pour être généralisés et il faut plutôt parler d'une phase de première diffusion limitée. Il est par conséquent nécessaire d’intensifier les recherches dans ce domaine afin de s’attaquer aux verrous qui empêchent de réaliser des EIAH performants. Ceci nous a amené à identifier plusieurs questions qui relèvent de différentes perspectives, cognitives, technologiques, organisationnelles. Bien entendu, cet ensemble de questions n'est pas exhaustif, relativement au domaine des EIAH. Il a pour vocation de préciser les principaux thèmes de recherche auxquels les membres de l'équipe s'intéressent. D'autre part, ces questions ne sont pas indépendantes les unes des autres et relèvent bien souvent de plusieurs perspectives. C’est pourquoi ce domaine de recherche est profondément pluridisciplinaire et d'une grande complexité.

Question 1 : La modélisation de l’apprenant (plus généralement du sujet)Cette question est fondamentale dans la mesure où la modélisation de l'apprenant intervient dans plusieurs aspects des formations informatisées. Il est particulièrement difficile dans la mesure où l'humain ne se laisse pas aisément ranger dans des catégories. Sur le plan fondamental, la difficulté réside dans l'identification des processus cognitifs en jeu chez les sujets apprenants ("modèles du sujet") et dans la construction d'indicateurs de compétences, pour des diagnostics à visée d’auto-régulation de l’apprentissage ou d'intervention didactique (par intervention didactique, on entend toute intervention visant la transformation des connaissances et plus largement des compétences d'un sujet).Sur le plan pragmatique, l’objectif n’est pas de modéliser l’apprenant de manière générale mais, comme l’a écrit fort justement J. Self1, de modéliser les aspects dont on a besoin dans les EIAH, en particulier pour que le système puisse s’adapter avec un certain degré de finesse à l’apprenant. La question des modèles à utiliser est loin d’être résolue. Sans même parler de la modélisation de l'apprenant au plan affectif ou cognitif, la modélisation des connaissances du domaine est déjà d’une grande complexité  : Faut-il des modèles symboliques statiques de type overlay dans lesquels l’apprenant est décrit par un ensemble de caractéristiques ? Et dans ce cas, comment représenter les connaissances du domaine ? Faut-il des modèles dynamiques type malrules afin de tenter de comprendre mieux l’erreur de l’apprenant ? Dans quel cas faut-il des modèles numériques, type réseaux bayésiens, qui permettent une mise à jour plus facile des connaissances de l’apprenant en complément des modèles symboliques ? Autant de questions sans réponse avérée aujourd'hui.Une autre difficulté majeure à propos de cette question est le fait que, par définition, le sujet évolue au cours du temps, acquiert des connaissances, abandonne des croyances, modifie sa compréhension du domaine. La modélisation de l'apprenant n'a donc de sens que si le modèle est mis à jour, de préférence en temps réel, au fur et à mesure de ses apprentissages. La prise en compte de ces évolutions et des modifications dans les croyances fait appel aux modèles issus des recherches en Intelligence Artificielle. Cette mise à jour suppose en amont que le système soit capable d’établir un diagnostic des activités de l’apprenant, diagnostic qui est également un problème de recherche difficile. En complément, comme il est acquis qu’il faut préserver dans ces dispositifs de formation la présence d’un tuteur humain, concevoir et développer des outils de synthèse de l'activité de l'apprenant à destination du tuteur humain est une nécessité. En effet, sans ces outils, le tuteur humain peut être amené à passer un temps considérable s’il veut avoir une bonne perception des activités et des difficultés des apprenants. Les environnements d’EIAH ne doivent pas réintroduire le one to one !

Question 2 : La conception de modèles pédagogiques et de ressources numériquesLes caractéristiques de l'ordinateur, - capacité à communiquer et à produire des résultats de manière

dynamique -, en font un instrument très riche pour l'apprentissage, à condition de concevoir des méthodes pédagogiques qui intègrent pleinement ses possibilités. Il ne s'agit pas seulement de transposition didactique du "savoir savant" au "savoir enseigné" mais de transposition informatique, selon la formule de N. Balacheff, permettant de passer du "savoir enseigné" au "savoir à disposition de l'apprenant". L'aspect central de cette question est le manque d'interactivité des objets pédagogiques. Par interactivité, on n'entend pas seulement la

1 J. Self : “Student models : what use are they ? », AI tools in Education, IFIP TC3, Italy, Ercoli & Lewis eds, 73-86, 1988

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présence des traditionnels QCM ou autres exercices d'association, ni même des chats, forums et environnements de travail collaboratif (par exemple le tableau blanc partagé) mais la nécessité que l'apprenant ait une activité significative, à laquelle doit correspondre une certaine réactivité de l'environnement. En particulier, nous pensons à l'usage de simulations (incluant la réalité virtuelle) qui permettent à l'apprenant d'apprendre "par la pratique", fut-elle virtuelle, et aussi à l'intégration, à chaque fois que cela est possible, de résolveurs de problèmes du domaine qui permettent entre autres à l'apprenant de poser ses propres problèmes. L'ordinateur peut ainsi favoriser une réelle pédagogie constructiviste.

Un aspect complémentaire de cette question porte sur la mise en ligne des contenus de cours traditionnels. Même si l'ordinateur permet a priori de s'affranchir de la linéarité d'un polycopié de cours, il n'en reste pas moins que cette démarche pose question à la plupart des enseignants. Comme pour la conception des systèmes à bases de connaissances qui ont connu un relatif échec dans les années 80, il ne suffit pas d'être expert dans un domaine, ni même expert enseignant de ce domaine pour être capable de concevoir un module hypermédia. Il faut élaborer une méthodologie de conception, un "génie éducatif".

Question 3 : L'adaptation dynamique de l'environnement à l’apprenantUne autre question, liée à la modélisation de l'apprenant et aux modèles pédagogiques, est celle de l’adaptation dynamique du système à l’apprenant. Même si un tuteur humain est intégré dans le dispositif de formation, il peut ne pas être continuellement disponible pour chacun des apprenants. Le système informatique doit donc le suppléer pour les tâches d’adaptation dynamique au cours des séances, particulièrement sur 2 plans : sur celui de l’acquisition des connaissances, en fonction du diagnostic réalisé et des connaissances avérées de l’apprenant, le système doit pouvoir adapter le nombre et la difficulté des exercices, proposer de revoir des pré-requis absents ou fournir éventuellement des explications plus ou moins détaillées en réponse aux interrogations de l’apprenant. Sur le plan du soutien , le système doit pouvoir diversifier les activités proposées ou suggérer par exemple de prendre contact avec le tuteur humain. En complément, en particulier pour des apprenants qui ont une démarche autonome de formation (formation continue par exemple) le système devrait pouvoir proposer une planification permettant de construire un véritable curriculum répondant aux besoins des apprenants et prenant en compte les contraintes liées à l'enseignement du domaine (en particulier les pré requis et les liens de dépendance entre les modules).

Question 4 : La conception d’outils-auteursIl ne suffit pas de disposer d’une méthodologie de conception de cours hypermédias et interactifs, il faut aussi qu'elle puisse être mise en œuvre, si possible par des non-informaticiens. Or, il n'existe pas aujourd'hui un ensemble de fonctionnalités reconnues permettant de définir des outils-auteurs, comme il existe un ensemble de fonctionnalités permettant de définir un traitement de texte ou un générateur de transparents. De tels outils-auteurs sont pourtant indispensables pour développer à un coût raisonnable des modules de formation hypermédia et interactifs. Cependant, selon le domaine enseigné, les fonctionnalités nécessaires ne seront pas les mêmes. Il faudrait doinc identifier et spécifier des classes d'outils-auteurs.

Question 5 : La description et l'indexation des objets pédagogiques Quels que soient les outils-auteurs et les méthodologies de conception utilisés, le développement de modules de formation coûte cher. Il est donc indispensable de pouvoir réutiliser dans différents contextes les objets pédagogiques qui les composent, de les assembler pour construire une nouvelle ressource. Ceci pose la question difficile du niveau de granularité adéquate : si les objets sont trop petits (une image, un dessin, une définition,…) leur nombre va être rapidement gigantesque (plus de 1000 pour une heure de cours), s’ils sont de taille importante, il sera difficile de les réutiliser car certains aspects risquent de ne pas être pertinents selon la formation envisagée. Il est donc indispensable de pouvoir les stocker et les retrouver à bon escient en fonction des besoins de l'utilisateur enseignant ou apprenant. Cela suppose que ces objets soient décrits de manière pertinente à l'aide de méta-données. La conception d’un ensemble satisfaisant de méta-données suppose une étude des besoins des utilisateurs d’une part et un ensemble structuré de concepts de base du domaine aux définitions précises et communément acceptées d’autre part. Un tel travail n’a pas encore été effectué dans ce domaine.

Question 6 : L'intégration de composants actifs dans des environnements d’apprentissageSi les plates-formes d’e-learning existantes peuvent gérer un ensemble d'apprenants et stocker un ensemble de modules, elles n'apportent que rarement des fonctionnalités dans le processus éducatif proprement dit. L’intégration de composants logiciels actifs apportant de nouvelles fonctionnalités dans les plates-formes d’enseignement pour les rendre plus "intelligentes" est donc un problème ouvert. Ces composants sont de deux types : ceux apportant des fonctionnalités génériques (module de suivi de l'apprenant, chat structuré) et ceux qui sont relatifs au domaine enseigné (résolveurs de problèmes, simulateurs, environnements fondés sur la réalité virtuelle). Au delà des spécificités des domaines enseignés, le problème posé est de définir des

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interactions logicielles génériques entre ces composants et la plate-forme les accueillant, en particulier en ce qui concerne le suivi de l'apprenant.

Question 7 : Conception, validation et analyse de situations didactiques instrumentéesIl est maintenant bien connu que les EIAH peuvent se prêter à des utilisations très différentes en fonction des tâches prescrites aux apprenants et des choix didactiques opérés par les enseignants et les formateurs. La question se pose donc de comment concevoir et mettre en œuvre des situations d’apprentissage utilisant les technologies disponibles. En fait, il vaudrait mieux parler de questions (au pluriel), car les outils utilisés et les situations didactiques varient considérablement en fonction des curriculums, des objectifs et des compétences des formateurs et des publics considérés.D’une part, les modèles implémentés dans des EIAH dépendent des situations d’utilisation visées et des rapports du sujet-apprenant avec le contenu concerné. D’autre part, il est indispensable d’étudier la mise à l’épreuve d’environnements existants dans différentes conditions. D’abord, dans des conditions expérimentales ou innovantes ayant pour objectif de valider certains choix d’implémentation opérés par des concepteurs. Ensuite, pour concevoir de nouvelles activités d’apprentissage tirant mieux parti des outils utilisés. Enfin, pour repérer les usages qui naissent et se diffusent, les obstacles qui se révèlent à leur banalisation ou qui au contraire la facilitent.Enfin, il est en pratique souvent difficile de faire clairement une séparation entre ce qui relève de l’usage d’environnements spécifiquement conçus pour assister l’action enseignante et de la mise en œuvre d’instruments informatisés à usage disciplinaires, comme par exemple CABRI Géomètre, des systèmes de calcul formel, des tableurs) ou bien des outils généraux (comme des forums de discussion). Il est nécessaire de considérer, en fonction des milieux choisis, comment se déroulent et s’organisent des activités d’apprentissage, comment ces dernières supplantent ou complémentent des activités plus anciennes, selon quelles modalités elles se stabilisent selon les genèses instrumentales observées.

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Liens entre les questions de recherche posées

Schéma n°1

PS : Il n’y a aucune hiérarchie liée à la représentation graphique

3. Axes de recherche pour les 4 prochaines années

Les questions qui précèdent définissant un cadre général, il est peu vraisemblable que toutes puissent être abordées au sein d’un seul projet, fût-il pluridisciplinaire, dont l’empan temporel est de surcroît très limité. Pour ce qui nous concerne, nous entendons donner la priorité, dans les quatre années à venir, aux trois axes suivants : conception de ressources numériques réutilisables ; fonctionnalités pour les environnements d'apprentissage informatisés ; conditions d’intégration des instruments informatiques dans l’éducation et la formation. Pour chacun de ces axes, nous indiquons quelques thèmes de recherche prioritaires. Les interactions entre les questions décrites ci-dessus font que, généralement, elles ne peuvent être résolues indépendamment les unes des autres. Il est donc naturel qu'elles soient abordées dans plusieurs axes. De plus, les différents projets auxquels participent les chercheurs veulent apporter des réponses à des questions appartenant à des axes différents. C'est pourquoi les projets en cours sont décrits en annexe et seulement cités dans les axes proposés.

AXE 1 : Conception et description de ressources numériques

L'objectif de cet axe est triple :- proposer des méthodes et des outils aux auteurs de formation pour concevoir des modules - concevoir et développer des ressources numériques afin d'expérimenter les méthodes et outils conçus- décrire et indexer ces ressources numériques afin de permettre leur utilisation et leur intégration dans la

construction de modules de formation ou de curricula.

CONCEPTION DE RESSOURCES NUMÉRIQUES Équipes participantes : DIDIREM, Crip5, Cognition et UsagesCollaborations universitaires : IUFM Créteil, LIUM, Université d'Amiens,

La recherche en EIAH doit s’intéresser à la conception, du développement et de l'expérimentation de modules de formations, que ce soit pour tester des stratégies pédagogiques, des modalités d'interactivité ou des méthodologies de conception conçues en amont. C'est pourquoi de nombreux projets ont une partie de conception et de réalisation

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Q4 : Description et indexation des objets pédagogiques

Q5 : Conception d’outils-auteurs

Q3 : adaptation dynamique de l'environnement à l’apprenant

Q7 : Conception, validation et analyse de situations didactiques instrumentées

Q6 : Intégration de composants actifs

Q2 : Conception de modèles pédagogiques et de ressources numériques

Q1 : Modélisation de l'apprenant

Est nécessaire pour

Contribue

Facilite

Est nécessaire pour

Facilite

Facilite

Contribue

Contribue

Contribue

Contribue

Contribue

de modules de formation, passage obligé dans bien des cas afin de pouvoir expérimenter à partir de modules de formation ayant de "bonnes" propriétés. Tous ont une caractéristique commune : ils ont pour objectif des activités variées telles que la lecture, la résolution de problèmes (par exemple de mathématiques) ou la gestion simulée d'entreprises. La modélisation de connaissances et d’activités de résolution de problèmes est un aspect essentiel pour développer l'interactivité entre apprenants et systèmes logiciels, notamment ceux qui ont une fonction de tuteur. Elles posent cependant des problèmes difficiles d’ingénierie de connaissances et de didactique.C'est un des objectifs majeurs de l'équipe-projet : développer l'interactivité grâce aux méthodes relevant de l'intelligence artificielle et en s'appuyant sur les sciences humaines (sciences de l'éducation, sciences cognitive, didactique) pour la conception des situations d'apprentissage. Plusieurs projets (en cours ou terminés en 2004) relèvent de cette problématique : Casyopée, Combien ?, Lingot, Simplus.

DESCRIPTION DE RESSOURCES NUMÉRIQUES Équipes participantes : LORIA, LIP6, LIA, GET-INTCollaborations universitaires : Clips (Imag, Grenoble), Trigone (Lille), PCSM (Paris 6)Collaborations industrielles : AFNOR, CEN, A6

L'accroissement des ressources mises à disposition des apprenants et des enseignants pose des questions d'identification, de repérage et d'accès. Le recours à de nouvelles techniques d'indexation et de marquage des documents destinés à un usage éducatif semble de plus en plus nécessaire, afin de faciliter le repérage des apprenants dans leur cursus et de permettre aux enseignants-auteurs d’intégrer les documents existants. Ceci implique une adaptation des outils et des méthodes de recherche de documents d'une part et de production d'autre part.Une première étape consiste à analyser assez finement et sur des cas pratiques les besoins et comportements des formateurs (concepteurs ou prescripteurs) et des apprenants face aux objets pédagogiques créés pour ou disponibles sur le Web. Ce travail est en cours avec les usagers de la plate-forme SERPOLET dans le cadre de la thèse de L. Oubahssi. On pourra ensuite proposer des langages et mécanismes permettant de décrire et d’utiliser dans des contextes variés des matériaux numériques destinés à la formation. Dans une seconde étape, il faut identifier les types de connaissances nécessaires pour décrire ces ressources. On a déjà noté que les descripteurs proposés pour la documentation étaient très incomplets par rapport aux besoins exprimés par les enseignants ; ils souhaitent une indexation selon les usages en plus d’une indexation fine sur le domaine. Les réponses à cette question peuvent par exemple demander la construction de différentes typologies de ressources. Dans une troisième étape, on cherchera à exploiter ces descripteurs au sein de services répondant aux besoins des utilisateurs. Par exemple, quels processus sont acceptables pour que des concepteurs de ressources pédagogiques fournissent les descripteurs qui en permettront une exploitation optimale par l’homme et par la machine ? Avec quelles aides et quelles interfaces ?Ces travaux participent aux objectifs globaux du Web sémantique et seront menés en lien avec les recherches correspondantes. Ils nécessitent de formaliser et d’organiser les concepts du domaine des EIAH dans des ontologies pour lesquelles les langages proposés par le W3C devraient pouvoir être utilisés (voir par exemple la thèse de J.F Duitama).Sur un plan opérationnel, les propositions faites devront être compatibles avec celles qui proviennent des organismes de normalisation. Les techniques issues des bases de données hétérogènes pourraient s’appliquer ici pour l’intégration de bases de documents pédagogiques utilisant des ensembles de descripteurs différents (travaux de M Lamolle). Elles pourront aussi influencer les travaux de ces organismes. Des membres de l’équipe participent à cet effet aux travaux de l’AFNOR (projet construction de vocabulaires), du CEN et de l’ISO.

AXE 2 : Fonctionnalités pour les environnements d'apprentissage informatisés

En complément des problématiques liées au développement de contenus et des outils pour le faire présentées dans l’axe 1, l’objectif de cet axe est de concevoir des modèles avec un niveau de généricité plus important. En effet, nous avons déjà noté que certaines fonctionnalités souhaitables sur le plan de la formation sont absentes des plates-formes de formation. L'équipe voudrait combler certains de ces manques en étudiant les trois thèmes suivants :

- la connaissance de l'apprenant par le système et/ou par le tuteur humain, - les capacités de l'environnement à s'adapter aux besoins de l'apprenant et les modalités selon lesquelles les

interfaces interagissent avec lui

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- le développement des activités proposées à l'apprenant, grâce à une architecture ouverte permettant l'intégration de composants actifs

MODÉLISATION, DIAGNOSTIC, MISE À JOUR ET SUIVI DE L’APPRENANTÉquipes participantes : LIA, GET-INT, Cognition et Usages, DIDIREM, LIP6Collaborations universitaires : IMAG, IUFM Créteil, LICEF (Canada)

La modélisation de l'apprenant est un thème de recherche particulièrement difficile qui nécessite de rassembler des compétences de plusieurs disciplines. Même si la communauté internationale bute depuis longtemps sur cette question, cette modélisation est indispensable, au moins sur certains aspects. En particulier, il est impératif de comprendre les principaux types d'erreurs commis par les apprenants lors de la résolution des problèmes auxquels ils sont confrontés. C'est dans cette perspective qu'un système de diagnostic a été développé dans le cadre du projet "Combien ?". Quant à la modélisation de l'apprenant, l'équipe a pour projet de travailler non seulement sur des modèles symboliques mais aussi sur des modèles numériques (réseaux bayésiens) ).

Les nouvelles situations de formation et d'éducation qui font appel aux TICE combinent souvent un travail collectif partiellement encadré et un travail autonome effectué en présence ou à distance. Elles nécessitent des usages variés des outils et des ressources mis à disposition des apprenants et impliquent beaucoup plus d'autonomie de la part des apprenants. Dans ces situations, l'aide et l'assistance offertes à l'utilisateur deviennent cruciales. Il importe de proposer à l'apprenant des outils d'analyse de son activité qui lui permettent de mieux se situer au cours de son travail (voir, par exemple, le projet Simplus) Il convient aussi d'identifier la part qui peut être confiée à des agents artificiels et celle qui revient au tuteur ou à l'enseignant en prenant soin de fournir à ce dernier les informations et les outils nécessaires à un soutien et à une intervention efficaces. Par exemple, le projet Lingot propose un “assistant au diagnostic” à l'enseignant. C'est aussi le cas du projet "Co-construction de connaissances et téléconférences” qui a pour but d’étudier les méthodes et les outils de diagnostic du processus de construction de connaissances. Une autre étude en cours articule observations directes et étude a posteriori de fichiers log d’étudiants. Le but est de préciser leurs activités effectives en pratiques encadrées et en travail autonome en fonction des types de tâches proposées par les logiciels (Wims et UeL en particulier). Il est à noter que ces projets rassemblent déjà des compétences pluridisciplinaires (didactique, psychologie cognitive, informatique).

Pour assurer le suivi de l’apprenant, nous travaillons aussi à la conception d’agents conversationnels artificiels qui participeraient à la présentation des contenus. Ces agents établiraient avec l’apprenant une communication multimodale (verbale et non verbale) dans laquelle l’expressivité des agents joueraient un rôle central, l’environnement proposé devant par exemple être capable de communiquer des manifestations d’encouragement ou bien d’empathie (thèse de Farouk).

GÉNÉRATION DYNAMIQUE DE PARCOURSÉquipes participantes : LIA, LORIA, Cognition et Usages, LIP6, GET-INTCollaborations industrielles : A6

Aucune plate-forme commerciale ne propose d'outil automatique ou semi-automatique pour construire des parcours diversifiés à partir des ressources accessibles. Il faut dire que les problèmes à résoudre en amont sont nombreux . En effet, construire des parcours suppose d'une part que les ressources utilisables soient indexées et décrites de manière pertinente (ceci renvoie donc à un des thèmes de l'axe 1) et d'autre part que le système ait une connaissance suffisante de l'apprenant (cf le point précédent). Qui plus est, il est difficile de décrire a priori des modules de formation sans connaître les différentes catégories d'apprenants car certaines propriétés comme la durée prévisible ou le niveau de difficulté dépendent du contexte et de l'apprenant Pour résoudre ce problème, nous envisageons de gérer dynamiquement certaines méta-données grâce à des techniques de filtrage collaboratif à l'instar de ce qui est parfois utilisé sur les sites de e-commerce. Planifier pose aussi le problème de la granularité des ressources de formation : Est-ce une planification de type "stratégique", c'est-à-dire au niveau de la conception d'un cursus ou d'une planification "tactique" c'est-à-dire au niveau du contenu d'un module de quelques heures ? Les outils ne sont certainement pas les mêmes à ces deux niveaux. En collaboration avec la société A6 Média guide, nous abordons ce problème dans le cadre d'un projet (bourse de thèse CIFRE). Le travail de thèse de Mohamedade Farouk abordera ce sujet, avec pour objectif la présentation par un agent conversationnel des possibilités dynamiques de parcours offertes à l’apprenant.

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ARCHITECTURE OUVERTE PERMETTANT L'INTÉGRATION DE COMPOSANTS ACTIFS

Équipes participantes : Crip5, LIP6, GET-INT

Collaborations universitaires : IMAG, IUFM Créteil, LIUM, LEAD, CNAM, université d'Amiens

La mise en commun et l’échange de composants logiciels libres et réutilisables est de nature à faciliter la mise en synergie des travaux de l’ensemble de la communauté française. Pour cela, il est nécessaire de concevoir une plate-forme permettant aux concepteurs d'outils et d’environnements de déposer les composants qu'ils ont conçus et qu'ils souhaitent mettre à disposition. C'est l'objet de la thèse d'Issam Rebai. Faire coopérer des applications développées indépendamment soulève de nombreuses questions :

Comment connaître les services qu’offre une application, les ressources dont elle a besoin et les contraintes qu’elle impose ?

Quels outils faut-il pour permettre aux auteurs de décrire leurs composants ? Comment intégrer les applications dans un nouvel environnement ? Comment faire communiquer ces applications ? Quelles fonctionnalités doit implémenter la plate-forme pour gérer les applications, leurs données et le

scénario de fonctionnement ?

AXE 3. Intégration des instruments informatiques

Équipes participantes : DIDIREM, Cognition et Usages, LIP6, Crip5Collaborations universitaires : LERIA, IUFM (Créteil, Versailles, Midi-Pyrénées)

Les outils informatiques modifient simultanément les dispositifs de formation, les rapports entre apprenants, tuteurs, enseignants et formateur et les contenus visés dans le cadre de ces dispositifs. Il s’agit ici d’étudier comment ces modifications se produisent effectivement et à quelles conditions elles sont viables.La conception d'outils, aussi performants soient-ils sur le plan informatique, ne suffit pas à assurer qu'ils seront effectivement utilisés. Plusieurs questions sont ainsi posées : celle de leur utilisabilité, qui ne se confond pas avec celle de leur utilité et plus généralement celles qui sont liées à leur intégration dans des situations ordinaires d’enseignement, de formation et d’apprentissage.On peut répondre à ces questions en menant des expérimentations et des études d’usage dans des contextes réels, qui permettront également d'analyser leur appropriation par les acteurs du domaine, appropriation qui ne peut se faire sans un accompagnement. Ces travaux peuvent intégrer des problématiques et des cadres de référence didactiques, qu’il s’agisse de la discipline concernée ou de la didactique de l’informatique.

MISE À L'ÉPREUVE D'ENVIRONNEMENTS ET DE RESSOURCES INTERACTIFS

Il s’agira d’étudier les modalités d’apprentissages facilitées ou induites par les outils informatiques (autoformation, évolution du rôle de l’enseignant, développement des fonctions d’aide à l’apprentissage, évolution des formes d’acquisition des connaissances), particulièrement dans les formations universitaires et la formation des enseignants. Il existe souvent un déficit d’évaluation dans des conditions proches de leur usage prévu des environnements d'apprentissage et des dispositifs de formation développés dans le cadre de la recherche. Une partie de ce déficit peut être comblée en développant des techniques de mise à l'épreuve dans une perspective de conception incrémentale incluant une succession de tests auprès des usagers. Il est nécessaire d'étudier plus attentivement la participation des enseignants ou des apprenants dans la conception et de compléter celle-ci par une mise à l'épreuve dans des conditions proches d'un usage à large échelle, afin d'en dégager les conditions de généralisation. Un projet a commencé en 2004 avec la région Ile-de-France où Didirem a eu la charge d'effectuer le suivi et l'évaluation de l'expérimentation de ressources mathématiques en ligne en classe de seconde dans des zones et réseaux d'éducation prioritaire (plusieurs milliers d'élèves concernés). La recherche mené a concerné d'une part l'analyse des ressources utilisées par les établissements et une analyse d'usages effectifs menée à base de questionnaires enseignants et élèves et de visites de sites incluant des entretiens avec proviseur, professeurs, élèves et des observations de classe. Ce projet se poursuit cette année et l'accent est mis sur les modes d'accompagnement des usages mis en place par les enseignants

ANALYSE DES FACTEURS SOCIAUX DE L'INTÉGRATION D'OUTILS INFORMATIQUES DANS L'ÉDUCATION

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Les usages des outils informatiques, et plus largement des technologies de l'information et de la communication, dans des dispositifs d'éducation et de formation se diversifient et connaissent un essor significatif. Ces usages sont à analyser en fonction des dispositifs de natures diverses (formation en présentiel, formations ouvertes dans des lieux-ressources, formation à distance) et des différents publics auxquels ils s'adressent (formation initiale, enseignement universitaire, formation des enseignants, formation des adultes). Ils posent, en effet, de nombreux problèmes liés aux caractéristiques des publics, aux choix didactiques des enseignants, aux partenariats institutionnels, à la maîtrise des outils et des processus médiatisés, aux spécificités du contexte d’enseignement ou de formation, aux pratiques et aux relations pédagogiques, aux capacités d’autonomie des apprenants, etc. Plus précisément, l’équipe tentera de mettre en commun ses compétences pour apporter des éléments de connaissance sur les thèmes suivants, qui font l’objet de recherche dans certaines de ses composantes.

L’analyse des processus de fonctionnement de communautés utilisant des outils informatisés de communication dans des tâches d’apprentissage et de formation, qu’il s’agisse d’élèves ou d’enseignants,

Les implications didactiques et curriculaires de l’usage d’instruments logiciels, en particulier en mathématiques, en sciences et en documentation.

Concernant ce thème, l’équipe est partenaire de deux projets de l'ACI Education et Formation de mai 2004. Le premier est consacré aux Genèseses d'Usages Professionnels des Technologies chez les Enseignants (GUPTEn). Le second projet Didatab (didactique du tableur) porte sur l’analyse des usages du tableur par des jeunes de collège et de lycée.

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Pudelko, B., Crinon, J. & LEGROS, D. (2002). Multimédia, lecture et compréhension de textes. In D. Legros, & J. Crinon. Multimédias, cognition, apprentissage et enseignement. Paris: Colin

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Beyruth, juin 2003.Assude T. Chaachoua H. GRUGEON B. (2003), Enjeux et développements de ingénieries de formation des

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LEGROS, D., Maître de Pembroke, E., Makhlouf, M. & Talbi, A. (2002). Mondialisation et formation. Effets des contextes culturels et linguistiques sur la compréhension et la production de textes. L’École algérienne au miroir des interactions sociales et pédagogique de ses maîtres. Colloque international de l’Université Aboubakr Belkaid, Tlemcen, 22 et 23 octobre 2002 (à paraître).

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Darses (Éd.), Psychologie ergonomique : tendances actuelles (pp. 142-173). Paris: PUF.SANDER, E. (2002). Simulation des calculs numériques. Les erreurs dans la soustraction. Atelier l’école d’hiver

du programme cognitique L’apprentissage et ses dysfonctionnements. 28 Janvier 2001-01 Février 2002. Saint-Prix.

SANDER, E., (2002) Méthodologie d'analyse des protocoles individuels : le cas des erreurs dans la soustraction. Journée Méthodologie de recherche et changement conceptuel organisée par le laboratoire Education, Didactique et Psychologie. Institut Supérieur de l'Education et de Formation Continue. Tunis. 27 avril 2002.

BARON, G-L, BRUILLARD E, HOWELL C, MCNERGNEY R (2001). - Technology and teacher education : Evaluating international dimensions of cooperation : Chap. 4. - In : HEINEKE Walter S., BLASI Laura (éd.). Methods of evaluating educational technology. - Greenwich-Connecticut (USA) : Information Age Publishing. - pp.63-74.

Directions d’ouvrages (DO)

BARON G.-L., Bruillard E., eds, 2002. Les technologies en éducation. Perspectives de recherche et questions vives. Actes du symposium international francophone, Paris, 31 janvier-1 février 2002. Paris : INRP, PNER, IUFM de Basse Normandie, 236 pBruillard E., DE LA PASSARDIERE B. (éditeurs), Ressources numériques, XML et éducation, Revue Sciences et Techniques éducatives, hors série 2003, HermèsR. Calvo, M. GRANDBASTIEN eds., Intelligent Management Systems, vol. 4 of AIED2003 supplementary

proceedings, p.101-191, university of Sydney pub., 2003LEGROS, D., & Crinon, J. (Eds) (2002). Psychologie des apprentissages et Multimédia. Paris: Colin. Maury S., CAILLOT M., (sous la dir.), 2003. Rapport au savoir et didactiques. Paris : FabertNicaud J.F. , DELOZANNE E., GRUGEON B. (éditeurs), numéro spécial Environnements informatiques

d'apprentissage de l'algèbre , Revue Sciences et Techniques éducatives, volume 9-n°1-2/2002, Hermès.DESMOULINS C., GRANDBASTIEN M, LABAT J-M, coord (2001). - Environnements Interactifs

d’Apprentissage avec Ordinateur, STE vol.8, n° 1-2, 2001, Hermès, 198 p.GRANDBASTIEN M, LABAT J-M, coordonnateur du livre collectif « Environnements informatiques pour

l’Apprentissage Humain », collection IC2, Hermes-Lavoisier, à paraître, 2005

Rapports et notes techniques

Barriquault, C., & ROGALSKI, J. (2002). Processus de représentation d’incident dans le retour d’expérience de la navigation aérienne et prise en compte des incidents potentiels. Rapport d’étape, Juillet 2002. Contrat CENA/CNRS. Laboratoire Cognition & Usages, Université Paris8.

Barriquault, C., & ROGALSKI, J. (2003). MESOPot : une méthode de questionnement facilitant l’évocation de scénarios potentiels chez les enquêteurs de la Navigation Aérienne. Rapport d’étape, Juillet 2003. Contrat CENA/CNRS. Laboratoire Cognition & Usages, Université Paris8.

Barriquault, C., & ROGALSKI, J. (2004). Représentation d'incidents dans le retour d'expérience de la navigation aérienne. Rapport final de contrat. CENA/CNRS/Université Paris8.

DE LA PASSARDIERE B., M. GRANDBASTIEN Rubrique “Du côté de la normalisation”: Présentation de LOM1.0 standard IEEE, revue STE, Hors Série 2003, XML et Education, pp 211-218

LEGROS, D. - 2000-2002. « Étude des effets des systèmes et des outils multimédias sur la lecture, la compréhension et la production de texte, et la construction des connaissances. Implications sur l’apprentissage et l’enseignement ». Programme Cognitique 2000 « Nouvelles technologies et cognition », projet n° 38. Rapport en septembre 2002, 245 p.

ROGALSKI, J., El Jaafari, M., Simonneau, L., & Cahors, G. (2003). Le diagnostic dans l’activité de l’enseignant et l’instrumentalisation d’un logiciel d’aide au diagnostic : Pépite. Rapport 2005. Université Paris8-CNRS : Laboratoire Cognition & Usages.

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Rogalski, M., & ROGALSKI, J. (2004). Profiles in logic and mathematical performance in calculus tasks by graduate students. CNRS/UniversitéParis6/Université Paris8. (communication présentée à PME28, 2004, avec résumé dans les actes)

SANDER, E., Brissiaud, R. Levrat, B., Porcheron, J-L., & Richard J-F (2004). Conceptualisation et propriétés sémantiques des situations dans la résolution de problèmes arithmétiques. Rapport d’étape. Décembre 2003. Contrat Ecole & Sciences Cognitives. L’apprentissage et ses dysfonctionnements.

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Annexe

Enseignants-chercheurs et chercheurs titulairesArtigue Michèle, Professeur en mathématiques (Didirem)Auzende Odette, Maître de Conférences en informatique, (Lip6)Bardini Caroline, post-doctorante en didactique (Didirem)Baron Georges-Louis, Professeur de sciences de l’éducation (EDA)Baron Monique, Maître de Conférences en informatique (Lip6)Bensimon Nelly, Maître de conférences en informatique (LIA)Bouzeghoub Amel, Maître de Conférences en informatique (INT)Caillot Michel, Professeur de sciences de l’éducation (EDA)Cazes Claire, Maître de conférences en mathématiques (Didirem)De La Passardière Brigitte, Maître de Conférences en informatique, HDR (Lip6)Defude Bruno, Directeur d’études en informatique (INT)Delozanne Elisabeth, Maître de conférences en informatique (Crip5)Dubrulle Philippe, Professeur agrégé en Mathématiques (LIA)Futtersack Michel, Maître de conférences en informatique (Crip5)Giroire Hélène, Maître de Conférences en 'informatique (Lip6)Grandbastien Monique, Professeur en informatique (LORIA)Grugeon Brigitte, Maître de conférences en mathématiques (Didirem)Labat Jean-Marc, Professeur en informatique (Lip6)Lagrange Jean-Baptiste, Professeur en mathématiques (Didirem)Lamolle Myriam, Maître de conférences en informatique (LIA)Le Calvez Françoise, Maître de conférences en informatique (Lip6)Lecocq Claire, Maître de conférences en informatique (INT)Legros Denis, Professeur en psychologie (Didirem)Meunier Jean-Marc, Maître de Conférence en psychologie (C&U)Ouziri Mourad, Maître de conférences en informatique (Crip5)Pelachaud Catherine, Professeur en informatique (LIA)Réty Jean-Hugues, Professeur en informatique (LIA)Rogalski Janine, Directeur de Recherche CNRS en psychologie (C&U)Sander Emmanuel, Maître de Conférence en psychologie (C&U)Tisseau Gérard, professeur agrégé de mathématiques, docteur en informatique (Lip6)Urtasun Marie, Maître de conférences en informatique (Crip5)Vandebrouck Fabrice, Maître de conférences en mathématiques (Didirem)

Doctorants et post doctorantsAmmour Salah Eddine, doctorant en informatiqueAntolin-Glenn Patricia, doctorant en psychologieCalestroupat Julien, doctorant en psychologieChebbi Issam, doctorant en informatiqueFarouk Mohamedade doctorant en informatiqueGeorget Jean Philippe, doctorant en didactiqueHibou Mathieu, doctorant en informatiqueHakem Khider doctorant en psychologieOubahssi Lahcen, doctorant en informatique Pudelko Béatrice, doctorant en psychologie Rebai Issam, doctorant en informatique Souchard Laurent, doctorant en didactiqueTaguemount Nacer, doctorant en informatiqueTambourin Vincent, doctorant en PsychologieToledano Baruk, doctorant en informatique

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