EIAH Ambre
Introduction
Le logiciel “Ambre” est un environnement informatique pour l'apprentissage humain (EIAH) utilisé pour des situations pédagogiques informatisées (SPI). Il a pour objectif de faire émerger des apprentissages chez l'apprenant et de l'amener à résoudre des problèmes de didactique des mathématique par Raisonnement à Partir de Cas (RàPC). Il est question d’étudier les processus d’apprentissage de connaissances théoriques à partir de la résolution de problèmes par analogie. Il utilise pour cela une base de problématiques qui sert de référence à l'apprenant. Par-là elle met en avant l'interaction entre les deux pôles source de complexité de projet technologique et scientifique : l'informatique et l'apprentissage humain. La création de ce type de logiciel entraine la mise en exercice d'une pluridisciplinarité en faisant appel à différents domaine de l'informatique et des sciences humaine.
Description du logiciel
Le logiciel se présente sous forme de séance de travail divisé en deux phases. La première partie présente les problèmes catégorisés ainsi que leur solution. Ces problèmes permettront à l'apprenant de comprendre comment résoudre les problèmes qui lui seront présentés. L'apprenant va voir pour chaque classe de problème un exemple. La deuxième partie de la séance permet à l'apprenant de résoudre plusieurs problèmes. L'EIAH va accompagner l'apprenant dans la résolution des problématiques en passant par 5 étapes inspirées du cycle du RàPC. 1. Lecture de l'énoncé 2. Reformulation du problème en indiquant les éléments pertinents pour la résolution 3. Choix parmi les exemples types de celui qui est le plus proche du problème à résoudre. Il choisit ainsi la classe du problème à résoudre. 4. Rédaction de la solution du problème avec pour aide l'exemple type choisi. 5. Association du problème résolu avec l'une des classes de problème. Il crée ainsi des groupes de problèmes en fonction des classes.
Je vais poursuivre cette fiche sur l'EIAH “Ambre” en utilisant les différents axes d’analyses qui vont me permettre de définir les caractéristique de l'EIAH “Ambre”. Ces axes d'analyse sont proposés par Tchounikine. Ces deux axes principaux permettent de présenter les caractéristiques du contexte ainsi que du logiciel.
· Éléments de caractérisation liés au contexte de conception de L’EIAH
o Nature des travaux (projet opérationnel / de recherche)
o Cadre(s) théoriques(s) de référence.
o Type de résultat recherché
o Façon dont est considéré l’EIAH au sein de la SPI
o Finalités de l’EIAH
o Approche de conception
o Acteurs impliqués
o Contexte et historique du projet
· Éléments de caractérisation des EIAH en tant que logiciels
o Niveau d’analyse des propriétés du logiciel
o Actions considérés au niveau du logiciel
o Réification de l’intentionnalité pédagogique au sein du logiciel
o Nature des traitements informatiques
o Niveau de réalisation du logiciel créé
Éléments de caractérisation liés au contexte de conception de l’EIAH
Nature des travaux
Ambre est un projet de recherche qui a été développé à ses débuts par Sandra Nogry dans le cadre de son DEA un premier prototype d’EIAH appliqué au domaine des dénombrements au niveau de la terminale scientifique. L’objectif est d’élaborer des résultats de recherche sur des questions scientifique sur l’utilisation du cycle du Raisonnement à Partir de Cas (RàPC) pour faire acquérir à l’apprenant des méthodes fondées sur le classement des problèmes et des outils de résolution. Ces connaissances relèvent des champs disciplinaires suivant : EIAH, pédagogie, didactique, informatique, psychologie et usages. Ce projet a été mis en place dans le but d’étudier les processus d’apprentissage de connaissances théoriques à partir de la résolution de problèmes par analogie. Les problématiques informatiques qui ont été rencontrée dans ce projet de recherche résident dans la définition de modèles et architectures génériques pour des systèmes à base de connaissances permettant dans le cadre du projet AMBRE d'assurer les fonctionnalités suivantes : · assistance à l'apprenant · diagnostic des réponses de l'apprenant · explications de ses erreurs à l'apprenant · génération de problèmes à partir de contraintes fixées par l'enseignant · constitution de profils d'apprenants à partir de l'analyse des traces d'interaction · personnalisation des activités proposées, des interactions et des rétroactions
Cadre(s) théorique(s) de référence
Les cadres théoriques de références sont : EIAH, RàPC, enseignement de méthodes, apprentissage à partir d'exemples, analyse de traces d'utilisation, profil d'apprenant et personnalisation des EIAH. L'étude s'est concentrée sur les phénomènes d'apprentissage, l'activité de l'apprenant et les usages de l'EIAH. Avec la première version d’Ambre, ils ont constaté qu'il était nécessaire de réaliser des expériences complémentaires en psychologie cognitive sur l'apprentissage à partir d'exemples. Pour ainsi mieux comprendre les processus d'apprentissage et favoriser l'enseignement des méthodes. Les théories invoquées sont : Théorie “Didactique des disciplines sur l’enseignement de méthodes”, Théorie du cycle du Raisonnement à Partir de Cas (RàPC), Théorie Psychologie cognitive (Processus d’apprentissage de connaissances théoriques à partir de la résolution de problèmes par analogie. Le projet s'est inspiré des recherches en didactique des disciplines sur l'enseignement de méthodes. Afin d'utiliser le RàPC pour permettre aux apprenants d'acquérir des méthodes fondées sur le classement des problèmes et des outils de résolution. Ce projet a pour première hypothèse que l’utilisation de cas pour résoudre des problèmes et la comparaison entre cas permet à l’apprenant d’acquérir des connaissances abstraites (schémas, classes de problèmes). Une deuxième hypothèse était de démontrer que l'apprentissage de connaissances abstraites à partir d’exemples La description du logiciel met en avant l'utilisation d'un EIAH permettant d'utiliser le cycle RàPC dans l'objectif de faire comprendre à l'apprenant les différents modèles de résolution de problèmes mathématique. L'intégration du cycle RàPC est une forme d'utilisation de la théorie dans les travaux de recherche. A chacune des expérimentations de l'EIAH a fait suite à des adaptations de l'ergonomie du logiciel afin de le personnaliser aux utilisateurs (élèves de CE1 et CE2). De plus l'utilisation du logiciel génère automatique des traces du parcours de l'apprenant. Ceci afin d'étudier les points clés relevant des blocages pour l'apprenant ou non.
Type de résultat recherché
Il ne semble pas que ce projet ait pour but de changer un environnement d'apprentissage pour un autre. Du moins pas dans l'immédiat, il semble que cet EIAH est encore à ces débuts et qu'il doit être encore expérimenté. Pour définir les réels impacts d'un tel logciel sur l'apprentissage. Mais on peut imaginer qu'à termes ce logiciel permette de transformer l’enseignement des mathématiques par un logiciel de mathématique assistée et les modèles de résolution RàPC. Le logiciel propose un service de suivi des apprenants par les traces qu’ils laissent sur le logiciel. La progression de l’apprenant est enregistrée. Il existe une version du logiciel appelée Ambre-enseignant où celui-ci peut créer ses scénarios pédagogiques. Le logiciel doit permettre à l'apprenant d'atteindre des objectifs pédagogiques qui sont : l'acquisition des différents modèles de résolution de problème mathématique. Les modèles de résolutions mathématiques selon la didactique des mathématiques. Le modèle qui est utilisé à cette fin est le cycle RàPC.
Façon dont est considéré l’EIAH au sein de la SPI
L'objectif de ce projet Ambre est de créer des SPI qui présentent de meilleurs résultats d’apprentissage que les situations non informatisées référents. Dans notre cas l’apprenant est guidé individuellement par le logiciel dans la résolution du problème. Ce suivi n’est pas réalisable pour l’ensemble des apprenants. Le logiciel remplace ainsi l’enseignant, qui peut être disponible pour des cas de suivi plus poussé. Par exemple pour aider un apprenant en particulier peut-être plus en difficulté que ses camarades. Cet EIAH est envisagée dans un SPI inédit. Il a des effets quant à la construction de l'activité de l'apprenant et sa résolution. Dans les cadres d'expérimentation le logiciel est obligatoirement utilisé. La relation entre l'utilisation de l'EIAH et les objectifs a suivi une évolution d'amélioration au fil des versions. Les premières versions ont montré un usage différent de celui attendu est dénotait potentiellement un conflit entre l'intention pédagogique véhiculée par l'EIAH et l'activité pédagogique. Les versions améliorées ont montré un usage particulier qui atteste de l'atteinte de l'objectif donné.
Finalités de l'EIAH
La finalité de l'EIAH est de disposer de retour d'usages pour contribuer à la compréhension de l'apprentissage des modèles mathématiques par des cycles RàPC assisté par un logiciel. Et de tester l'hypothèse que l’utilisation de cas pour résoudre des problèmes et la comparaison entre cas permet à l’apprenant d’acquérir des connaissances abstraites (schémas, classes de problèmes). Et transformer la manière dont l'apprenant est amené à apprendre les modèles mathématique. Ceci dans le cadre d'un SPI utilisant un EIAH.
Approche de conception
Au sein du LIRIS, le projet AMBRE a pour objectif la conception d’un EIAH destinés à l’enseignement de méthodes mathématique et classes de problématique. Issu de modèle et théories générale des SHS (théorie de l'apprentissage) Ce projet se fonde sur des recherches en didactique des disciplines sur l’enseignement de méthodes. Voici les différentes approche qui selon moi ont permis la conception du logiciel : · Référence à une théorie comme cadre proposant des principes directeurs (RàPC) · Mobilisation des théories par transposition. · Modèle de conception linéaire et continuée dans l'usage. · Prise en compte des utilisateurs et leur utilisation du logiciel lors des expérimentations.
Acteurs impliqués
Ce projet a fait participer des chercheurs en psychologie cognitive, des enseignants, et des apprenants (expérimentation, retour sur les usages). Ce sont les Sciences humaines qui ont amené l'EIAH en question à se développer.
Éléments de caractérisation liés à l'EIAH en tant que logiciel
L'élément qui a influencé grandement les propriétés de l'EIAH est le cycle de RàPC. Qui décompose les séances en cinq parties : “Lire l'énoncé”, “Réécrire le problème”, “Choisir un modèle”, “Rédiger la solution” et “Ranger le problème”. Ce sont les vecteurs de l'apprentissage par RàPC. La dimension didactique des mathématiques est prise en compte dans la manipulation des nombre dans l'activité par les problèmes mathématiques et de leur association à des modèles de résolution particulier. L’EIAH guide l’apprenant dans sa résolution à travers cinq étapes inspirées du cycle du RàPC. Pour chacune des étapes l'apprenant est dirigé et bloqué s’il se trompe. Il va être guidé dans chacune des étapes jusqu'à la résolution de la problématique. Par son accompagnement le logiciel montre ou pousse l'apprenant à suivre la démarche de l'enseignant. Les chercheurs ont remarqué que l'utilisation du logiciel était trop complexes pour des élèves de CE1, et que les activités réalisées par les apprenants lors de leur utilisation du logiciel différaient souvent des activités prescrites et ne permettaient sans doute pas plus la mise en œuvre de processus de généralisation que les logiciels contrôles. Le logiciel acquière des traces de l'évolution de l'apprenant. Il enregistre les différentes actions réalisées par l'apprenant pour stocker sa classification de problèmes. Cette version de démonstration est uniquement destinée aux chercheurs en EIAH ou aux enseignants curieux. Il est souhaité par les chercheurs que cette version ne soit pas utilisée en classe.
Conclusion
Cet outil a un historique qui démontre de ses capacités à produire des apprentissages concrets. Les différentes expérimentations qui ont été fait permettent de valider certains apports comme l’accompagnement de l’apprenant dans une SPI et la validité de la méthode employée (RàPC). Mais je souhaite questionner l’ensemble du groupe de travail qui l’a réalisé. Cet outil prend-t-il en compte la diversité de la gestion mentale des apprenants ? D’après moi chaque étudiant mobilise des méthodes et des techniques différentes afin d’aborder des problématiques. Il serait intéressant voir pertinent d’envisager la personnalisation de l’outil en fonction de ces propres méthodes de résolution. Il serait alors nécessaire de catégoriser les grands groupes de méthodes validées par des expérimentations antérieures et de les proposer aux apprenants en fonction de leur unicité. L’outil devrait par un processus d’identification permettre à l’apprenant de diriger les méthodes présentées en fonction de ces capacités. J’encourage les développeurs de cet outil à analyser l’évolution de l’outil dans ce sens.
Webographie
http://fr.wikipedia.org/wiki/Environnements_informatiques_pour_l'apprentissage_humain Ambre-add : http://bat710.univ-lyon1.fr/~nguin/ambre.html Logiciel création pour les enseignant Ambre-enseignant http://telearn.archives-ouvertes.fr/hal-00005769/en/