Micromonde

Introduction

Cet article est une ébauche à compléter. Une ébauche est une entrée ayant un contenu (très) maigre et qui a donc besoin d'un auteur.

Un micromonde est un environnement d'apprentissage fondé sur la technologie et reposant sur une philosophie constructiviste qui permet d'apprendre en manipulant et en explorant. (Rieber, 1992, 1996). C'est "une simulation informatique complexe conçue pour réagir de la même manière que le monde réel. C'est un endroit où les étudiants peuvent explorer un nouveau concept sans instruction directe de la part d'un enseignant, où des hypothèses peuvent être testées et des conclusions tirées." (Reid et Cash, 2009) Un micromonde diffère d'une simulation dans le fait que cette dernière peut être un analogue numérique extrêmement complexe d’un environnement réel, tel qu’un simulateur de vol. Un apprentissage considérable doit généralement avoir lieu avant que l’utilisateur puisse fonctionner correctement dans le cadre d’une simulation complexe. (Reid et Cash, 2009)

Histoire

Dans les années 1980, Seymour Papert a rendu populaire les concepts développés autour de la programmation du langage LOGO . Ce langage permet d'interagir dans un micromonde programmable qui émergea au milieu des années 1960. Il a été créé par Wally Feurzeig et Seymour Papert. Ce langage possède un design qui a été influencé par une vision constructionniste qui se développe en éducation. Au-delà de la vision constructiviste qui estime qu’apprendre est une recherche de sens, la vision constructioniste stipule que l’acquisition de connaissances se fait plus aisément au travers de la construction de choses qui sont tangibles et qui donnent un sens à l’apprentissage. LOGO est un langage informatique développé au MIT et aussi une approche de l’utilisation informatique à des but éducatifs dans une optique constructiviste. L’apprenant apprend et l’outil informatique n’est là que pour créer une réalité difficilement atteignable dans le monde réel « quotidien », comme par exemple, le vide spatial, voir un phénomène étalé sur plusieurs années, etc. Il est notamment connu pour sa fameuse tortue qui apporte un côté ludique à l’interface.

Le langage LOGO

Le langage LOGO et son environnement a pour but de représenter des phénomènes, mais aussi de pouvoir voir l’évolution de sa démarche d’apprentissage et de ses actions au cours de la tâche. Selon Papert, cette démarche de LOGO et des Micromondes doit permettre à l’apprenant de se rendre compte de ses actions sur le micromonde et aussi de ses processus cognitifs. Ainsi, l’apprenant, enfant comme adulte, peut voir comment il apprend.

Pour aider cet apprentissage, notamment chez les enfants, un robot (la tortue graphique) peut se déplacer selon les commandes ordonnées par l’apprenant. Le langage de programmation Logo permet de déplacer cette « tortue géométrique », qui est un stylo représenté sous la forme d’une tortue que les enfants peuvent bouger ou dessiner sur l’écran ou le sol. La tortue est un objet vecteur de réflexions, un objet d'apprentissage constructionniste rattaché aux outils cognitifs ( les outils cognitifs selon Jonassen (1994) font référence à apprendre avec la technologie par opposition à apprendre à travers la technologie).

Cette tortue a eu deux effets sur le langage LOGO. D’un côté, le langage a été moqué à cause de cette tortue qui rendait l’environnement trop enfantin et d’un autre côté, une telle réussite commerciale que des « contrefaçons » ou versions de mauvaise qualité ont circulé au grand désarroi de Papert. La plupart de ces copies ne reprenaient que la fameuse tortue graphique.

Dans les années 1990, LOGO commence à devenir obsolète au vu de la quantité de nouveaux produits plus performants.Aujourd’hui, Scratch est un LOGO-like avec un autre langage de programmation : Smalltalk. De plus, il propose une interface visuelle pour faciliter la compréhension des apprenants. Depuis l’apparition de Logo, beaucoup d’autres langages de programmation (Scratch, BlocksCAD), basés sur les mêmes concepts d’apprentissage, ont été développés. Il est important de se rendre compte que la portée des micromondes va bien au-delà d’un environnement de programmation pour les enfants, même si Logo n'a malheureusement pas dépassé ce stade.

Problèmes d'application en milieu scolaire

Retschitzki et Gurtner (1991) trouve LOGO facile d’accès dans les premiers temps, mais dénonce le manque d’accompagnement par la suite. Pour eux, cet accompagnement devrait être continuel et fait par des personnes ayant de bonnes capacités dans l’enseignement, mais aussi dans la programmation. A cela, Papert n’apporte aucune réponse. Il ne fait qu’appuyer son désir d’éducation constructiviste et la créativité laissée aux apprenants. De nombreux pédagogues se sont lancés dans des recherches afin de trouver une façon efficace d’utiliser l’environnement LOGO. Lemerisie (1990) a proposé de classer de manière croissantes les types de projets faisables avec LOGO selon leur efficacité :

• Projets libres : Dans ce cas de figure, les élèves ont le choix libre du sujet. L’enseignant n’intervient que sur demande de l’élève ou du groupe d’élèves. Cette optique de projets libres est fortement décriée car suivant l’âge des élèves, ils n’arrivent pas encore à exprimer correctement leurs apprentissages ou ont trop souvent l’impression de n’avoir rien appris.
• Projets orientés : Ici, il s’agit de proposition de projets faites par l’enseignant qui ont tous un objectif précis, comme la création d’un texte, d’un plan, d’une grille, d’une échelle, etc. Le problème de ce type de projet est que les élèves doivent acquérir l’élaboration des procédures sous LOGO, ce qui dans certains cas peut être très chronophage.
• Projets structurés : Il s’agit de projets proposés par l’enseignant, avec pour learning outcomes, la compréhension et la mémorisation de concepts pour contourner le problème de l’acquisition de connaissances des procédures

Papert et les micromondes

Papert (1980) a donné une première définition formelle des micromondes comme un :«…sous-ensemble de réalité ou une réalité construite dont la structure correspond à un mécanisme cognitif qui offre un environnement où il peut fonctionner efficacement. Le concept doit conduret au projet de construire des micromondes structurés de manière à permettre aux apprenants d'exercer leurs idées ou des dons intellectuels particulièrement développés. »(trd. de l’ang. p.204)

Papert (1987) insiste sur l'espace de liberté et de sécurité que le micromonde offre aux apprenants : Ils ne se mettent jamais en danger, ne se sentent jamais stupides, ne risquent pas de détériorer le micromonde, ne reçoivent pas de mauvaise note du micromonde...De plus, le micromonde permet à chaque apprenant de suivre son propre cheminement vers la compréhension et n'impose pas un parcours. L'intuition des apprenants, basée sur leur expérience du monde physique, n'est pas écartée, mais devient une ressource pour explorer.

Pour Papert, un micromonde est largement basé sur la manière dont un apprenant sera capable d’utiliser l’outil technologique pour le type de réflexions et d’exploration cognitive qui ne serait pas possible sans la technologie.

Papert réalise aussi qu’un apprenant a besoin d’un cadre qui lui permette de développer ses connaissances : « … L’utilisation des micromondes offre un modèle de théorie de l’apprentissage dans lequel l’apprentissage actif consiste à laisser l’apprenant explorer un micromonde suffisamment délimité et transparent pour une exploration constructive et suffisamment riche en découvertes significatives. » »(trd. de l’ang. p.208)

Alors que Papert démontre l’importance de l’exploration et de la découverte pour l’acquisition de nouvelles connaissances, au travers du discovery-learning qui se réfère à différents modèles qui permettent aux apprenant de s'engager dans un apprentissage à travers la découverte. Habituellement les buts pédagogiques sont : (1) promouvoir un apprentissage en profondeur (2) développer des habiletés méta-cognitives (3) faciliter l'engagement des étudiants dans leurs apprentissages, il met aussi en évidence la nécessité pour un enseignant ou un créateur de micromonde d’identifier les limites de l’apprentissage. Papert a peut-être sous-estimé la difficulté de créer de telles limites, particulièrement pour identifier où ces limites se situent pour un enfant en particulier, dans un domaine particulier. Cela a permis de reconnaître la nécessité de guidage que ce soit dans le micromonde lui-même ou pour aider l’enseignant à guider l’enfant dans l’exploration du micromonde. Comme l’écrit Papert (1980) : « La construction d’un réseau de micromonde offre la vision d’une planification des apprentissages qui est opposée à la vision par curriculum. Cela ne signifie pas que l’enseignement donné par un-e enseignant-e ou qu’il n’y a pas d’ « objectifs comportementaux ». Cela signifie que la relation de l’enseignant-e à l’élève est vraiment différente : l’enseignant-e introduit l’élève au micromonde dans lequel des découvertes vont être faites par l’élèves et qui sont plus importantes que la découverte du micromonde en soi.» (trd. de l’ang. p.209).

Au départ, les environnements ressemblant à Logo étaient rattachés à l’utilisation d’un ordinateur et d’un utilisateur unique. Les environnement développés plus récemment (p.ex dans le cadre du groupe du MIT Lifelong Kindergarten) touchent un grande variété d’objets constructionnistesqui sont spécifiquement prévu à promouvoir l'apprentissage par la manipulation, comme :

• End-user programming environnement qui permet la réalisation d’histoires animées, de simulations, d’art interactif, de jeux vidéo.

• Objets intelligents ou jouets intelligents. Comme le BlueBoot qui est un robot programmable avec ou sans ordinateur et permet aux plus jeunes élèves de découvrir les premier concepts de programmation et d'algorithmes.
• Des communautés en ligne auprès desquelles les apprenants peuvent créer par exemple : MUDS (multi-joueurs) ou un environnements 3D interactifs
• Des environnements de création et construction collaboratifs
• Des kits de construction
• La réalité augmentée dans lesquels des éléments réels se trouvent mélangés à des éléments interactifs (PokémonGo)

Micromondes et constructivisme

L'approche constructiviste considère que l'apprentissage se déroule grâce à un processus d'équilibration dans lequel l'apprenant construit ses connaissances. Les deux mécanismes qui facilitent l'équilibration sont l'assimilation et l'accommodation. Ces mécanismes fonctionnent avec la tension naturelle entre le besoin de l'individu d'avoir un monde ordonné et le besoin de s'adapter à un environnement qui change de manière constante. L'apprentissage se produit au travers des interactions de l'individu avec sa culture et son environnement. (Rieber, 1992) Le meilleur exemple de l'application du constructivisme à l'enseignement de la technologie est LOGO, un langage computational basé sur les micromondes pour que les enfants explorent et apprennent les mathématiques d'une façon naturelle.

Les micromondes permettent l'apprentissage au travers l'exploration et la découverte. (Rieber, 1992) Seymour Papert considère qu'un micromonde doit respecter quatre critères: simplicité, generalité, utilité et être syntonique. L'apprentissage syntonique signifie "il va avec" et suggère que l'apprentissage est constitué de connexions, ayant du "connu" à "l'inconnu". (Rieber 1992, p. 94) Pour les constructivistes, explique Rieber (1992), ces connexions d'apprentissage sont rendues possibles au départ dans un micromonde, puis améliorées par le contrôle de l'apprenant (ou "learner control").

Le micromonde

Traduction au français d'un extrait du Rieber, L. P. (2005) Multimedia Learning in Games, Simulations, and Microworlds, in The Cambridge Handbook of Multimedia Learning edited by Richard E. Mayer. Copyright © Cambridge University Press:

"...Un micromonde est un exemple d'environnement d'apprentissage exploratoire (diSessa, Hoyles, Noss et Edwards, 1995). Les micromondes les plus connus et les plus étudiés sont Logo (Papert, 1980b), StarLogo (Resnick, 1994), Boxer (diSessa & Abelson, 1986; diSessa et al., 1991), ThinkerTools (White, 1993; White et Horowitz, 1987), SimCalc (Roschelle, Kaput et Stroup, 2000), SketechPad de Geometer (Olive, 1998) et GenScope (Horwitz, 1999). Bien qu'il existe différentes conceptions des micromondes, trois objectifs sont communs à tous. Premièrement, ils offrent à plus de gens, dès leur plus jeune âge, un moyen de comprendre et d’explorer les concepts et les principes sous-jacents aux systèmes complexes. Deuxièmement, les micromondes se concentrent principalement sur une compréhension qualitative basée sur la construction et l'utilisation de modèles concrets. Troisièmement, il y a une tentative délibérée de réduire la distinction entre apprendre et faire de la science. En effet, l’objectif est de faire en sorte que les étudiants utilisent la technologie d’une manière similaire à celle d’un scientifique. Bien que le concept d'un micromonde informatique puisse être retracé au moins aussi loin que Seymour Papert (1980a), une définition contemporaine vient d'Andy diSessa (2000):

"Un micromonde est un genre de document informatique visant à intégrer des idées importantes sous une forme que les étudiants peuvent facilement explorer. Les meilleurs micromondes disposent d'un ensemble d'opérations faciles à comprendre que les étudiants peuvent utiliser pour exécuter des tâches qui leur sont chères, et ce faisant, ils en viennent à comprendre de puissants principes sous-jacents. Vous pouvez par exemple comprendre l'écologie en construisant vos propres petites créatures qui se font concurrence et dépendent les unes des autres "(p. 47).

Les micromondes peuvent être décrits par leurs affordances structurelles et fonctionnelles. Structurellement, les micromondes sont constitués des éléments suivants (Edwards, 1995):

a) un ensemble d’objets de calcul modélisant les propriétés mathématiques ou physiques du domaine;

b) des liens vers de multiples représentations du modèle sous-jacent;

c) possibilités ou moyens de combiner les objets informatiques de manière complexe; et

d) les activités inhérentes ou les défis que l'élève doit explorer ou résoudre dans le domaine.

L’analyse fonctionnelle d’un micromonde porte sur l’interaction entre l’étudiant, le logiciel et le cadre dans lequel il est utilisé. Les étudiants doivent être capables de savoir comment utiliser un micromonde et vouloir l'utiliser. En d'autres termes, un micromonde doit correspondre à la fois aux états cognitifs et affectifs de l'utilisateur. Les élèves découvrent un domaine en explorant le micromonde..."

Pages EduTech wiki

• Apprentissage par découverte/Micromondes
• Apprentissage par découverte/Qu'est ce qu'un micro-monde dans un cadre d'apprentissage par découverte ?
• Apprentissage par découverte/Apprentissage par découverte et concept de Micro-monde liés avec le constructivisme, le constructionnisme et le cognitivisme
• en:Microworld

Bibliographie

• Bruillard, E. (1997). Les machines à enseigner. Des micromondes aux environnements d'apprentissage ouverts. Edition Hermès, Paris
• Papert, S. (1980). Mindstorms: Children, Computers, and Powerful Ideas. (ISBN 978-0-465-04674-4)
• Papert, S. (1987). Microworlds: transforming education. In Artificial intelligence and education.Vol. 1, pp. 79-94. Ablex Norwood, NJ.
• Reid, S. et J. Cash (2009) Microworlds in ETEC, University of British Columbia - Vancouver.
• Rieber, L.P. (1992) Computer-based Microworlds: A bridge between constructivism and direct instruction, ETR&D Vol 40: 93, Kluwer Academic Publishers, https://doi.org/10.1007/BF02296709
• Rieber, L. P. (1996) Microworlds, in Jonassen, David, H. (ed.) Handbook of research on educational communications and technology. Handbook of Research for Educational Communications and Technology. Second edition. Simon and Schuster, 583-603 ISBN 0-02-864663-0
• Rieber, L. P. (2005) Multimedia Learning in Games, Simulations, and Microworlds, in The Cambridge Handbook of Multimedia Learning edited by Richard E. Mayer. Copyright © Cambridge University Press.

Liens

• Micromonde (Wikipedia)