EIAHEnvironnements informatiques pour l’apprentissage humain

Vanda.luengo@lip6.fr

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Ressources

Cours • Stéphanie Jean Daubias

• Amel Yessad

• Jean Marc Labat

• Vanda Luengo

Références• Bruillard, Les machines à enseigner, Hermès, 1997

• Livre EIAH, Editeurs Grandbastien et Labat, Hermès 2006

• M. Baker , The roles of models in Artificial Intelligence and Education. Research, a prospective view, IJAIED 11, 122-143, 2000

• Semantic Web and Education, (V. Devedzic), Springer Verlag 2006

• Mislevy, Almond, Lukas 2003. A brief introduction to Evidence- Centered Design

• Shute, V. J., Masduki, I., & Donmez, O. (2010). Conceptual framework for modeling, assessing, and supporting competencies within game environments . Technology, Instruction, Cognition, and Learning.

• Woolf, B. P. (2009). Building Intelligent Interactive tutors : student-centered strategies for revolutionizing e-learning. Burlington, MA, USA: Elsevier.

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Définition

Contexte

Histoire

Quelques exemples

Plan

Contexte

• Formation tout au long de la vie, formation à distance

• Systèmes de formation intelligents, interactifs, …

• s’adapter à l’utilisateur pour personnaliser et/ou individualiser l’enseignement

• fournir des explications appropriées à l’apprenant

• S'adapter aux spécificités de l'apprenant,

• Interfaces, fonctionnalités, situations particuliers

• Accompagner l’enseignant

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EIAH : champ scientifique

• « Travaux focalisés sur les environnements informatiques dont la finalité explicite est de susciter et d'accompagner l'apprentissage humain, c'est à dire la construction de connaissances chez un apprenant » (Labat & Grandbastien, 2006)

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EIAH carrefour de plusieurs disciplines

• pédagogie

• didactique

• psychologie

• sciences cognitives

• ergonomie

• Information et Communication

• sociologie

• Informatique

• IHM, IA, SI, RV,..

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Exemples de travail pluridisciplinaire

• IA et IC : modélisation des connaissances et du raisonnement

• IHM : méthodes de conception, ergonomie des interfaces

• Psychologie cognitive : modèles de l’apprentissage chez le sujet humain, évaluation des acquisitions

• Didactique des disciplines : étude des connaissances à enseigner et des difficultés liées à ces connaissances

• Sciences de l’éducation : théories et méthodes pédagogiques, étude des usages

• Sciences de l’information et de la communication : relation connaissances / médias, étude de l’apprentissage comme fait d’information et de communication

Plus récemment

• Data Mining et analytiques : analyse de traces d’interaction des données d’apprentissage

• ...

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À l’origine, des théories SHS

• Origine des modèles en EIAH:

• Théories en psychologie ou en sciences de l'éducation:

• Béhaviorisme

• Cognitivisme

• Constructivisme

• …

• Modèles informatiques

• Exerciseurs (béhaviorisme)

• Tuteurs intelligents, tutoriels multimédias (Cognitivisme)

• Hypermédias, simulateurs, micromondes (Constructivisme)

• …

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Des EAO aux EIAH

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Enseignement programmé

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Source, cours Stéphanie Jean Daubias, livre les machines à enseigner (Eric Bruillard)

Enseignement Assisté par Ordinateur

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Source, cours Stéphanie Jean Daubias, livre les machines à enseigner (Eric Bruillard)

EIAO V1 :Enseignement Intelligemment Assisté par

Ordinateur

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Source, cours Stéphanie Jean Daubias, livre les machines à enseigner (Eric Bruillard)

Paradigme Expert

EIAO V2 : Environnements Interactifs d’Apprentissage avec

Ordinateur

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Source, cours Stéphanie Jean Daubias, livre les machines à enseigner (Eric Bruillard)

EIAH : Environnements Informatiques pour l’Apprentissage Humain

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Du point de vue applicatif

• Diversité des domaines

• Au début surtout les mathématiques et l’informatique

• Puis des sciences expérimentales

• Langues, sport, géographie, lecture,….

• Conduite, médecine, aviation, …

• Diversité d'environnements

• tuteurs intelligents,

• hypermédias éducatifs,

• micromondes,

• simulateurs,

• serious games,

• MOOCs,

• ...15

Du point de vue des outils

• Diversité d'outils

• les systèmes auteurs,

• les plates-formes de formation,

• les outils d’évaluation,

• Les plateformes de ressources,

• Les plateformes collaboratives,

• …

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Des applications

• Cabri-géomètre, LOGO

• Geometry Tutor et cognitive tutors en général

• APLUSIX

• Ambre, AHA! Refraction, Sciences en jeu

• MOOCs

• Moodle

• Scenarii,

• etc.

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Quelques exemples

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Cabri-géomètre, un micromonde

• Principes d’un micromode

• Monde composé d’objets et relations relatives à un domaine

• L’apprenant crée et manipule les objets => construction de connaissances

• manipulations, prédictions, planification

CAhier de Brouillon Interactif de géométrie

• Fin années 80

• Géométrie dynamique

• Informatique

=> Manipulation directe

• Didactique de mathématique

=> Situations d’apprentissage

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Geometry Tutor

• Tuteurs cognitifs/intelligents

Modèle de l’apprenant : ensemble de règles permettant de décrire les connaissances procédurales dont on a besoin pour résoudre de façon correcte (ou incorrecte) le problème. Peut détecter des erreurs des apprenants ( pas les micromondes)

Geometry Tutor• apprentissage de la démonstrations.• Feedback immédiat

• IA• Modèle de l’apprenant

• Psychologie cognitive• Théorie ACT-R, connaissances déclaratives et connaissances procédurales

• Learning sciences (didactique + sciences de l’éducation)• Conception de problèmes et des règles pertinentes

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Simulateurs• Environnement permettant de simuler des actions => pour un usage pédagogique

• Situations

• dangereuses, coûteuses

• impossibles à réaliser, « invisibles »

• Simulations plus ou moins réalistes

• Pas de construction de nouveaux objets, seulement de la manipulation.

• Possibilité d’avoir des feedbacks pédagogiques

• Simulateur FIACRE

• Environnement de réalité virtuelle pour former les conducteurs à des procédures de sécurité

• Informaticiens

• Réalité virtuelle, systèmes multi agents

• Ergonomes

• Affordance

• Psychologues du travail

• Analyse de la tâche au travail

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Evolutions

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http://www.carnegielearning.com/

Aplusix

Simulation, réalité virtuelle + feedback épistémique

évolutions

23Analyse de la tâche, analyse des connaissances, plateforme TELEOS avec modèle apprenant et feedback, analyse des traces perceptivo gestuellesPsychologie du travail, Didactique professionnelle, Robotique, IA, Data Minnig

Mais aussi la conception de ressources massives

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MOOCS

Web sémantique, information et communication, Sociologie, data mining,..

Des nouveaux dispositifs d’interaction,nouvelles formes de pédagogie, nouveaux espaces,

nouvelles recherches ?

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Projet MacCoy

• Conception des situations critiques permettant d’apprendre les compétences non techniques

• Rajouter des capacités didactiques et pédagogiques à des outils de réalité virtuelle

• Diagnostiques les compétences techniques et non techniques à partir des traces du systèmes et des traces physiologiques

• Proposer des rétroactions tenant compte des contraintes didactiques et pédagogiques

• À l’intérieure de l’histoire

• À l’extérieure

• Proposer une architecture informatique online et pas seulement pour le débriefing

• Informatique (IA et RV), ergonomie, Psychologie du travail26

Mais aussi

• Des recherches dont l’artefact informatique n’est pas le objectif de production mais un moyen de comprendre de phénomènes d’enseignement et apprentissage

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Exemple Superviseur

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http://superviseur.lip6.fr/

=> surcharge cognitive pour la gestion d’une classe hétérogèneHypothèse : Les enseignants utilisent un groupe de référence pour gérer les interactions

Sciences de l’éducation, informatique (LA)

Exemple Superviseur

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Recherche EIAH: méthodes, modèles, outils• Comprendre

• phénomènes d’interaction entre apprenants

• comportements de l’apprenant face au système informatique d’apprentissage

• comportements de l’enseignant dans son activité de suivi, de conception de scénarios, …

• Modéliser

• l’activité d’apprentissage

• l’activité d’enseignement

• la rétroactions qui favorisent l’apprentissage

• Les connaissances à apprendre

• Les émotions

• Les scénarios pédagogiques

• …

• Concevoir

• méthodes et algorithmes de diagnostic

• méthodes et algorithmes de rétroaction qui favorisent l’apprentissage

• méthodes et algorithmes pour gérer l’interactions entre apprenants

• interfaces permettant de comprendre l’activité de l’apprenant

• ….

• Analyser des usages pour l’évaluations des environnements informatiques

• …

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ET VOUS ?

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