HABILITATIONS À DIRIGER DES RECHERCHES SOUTENUES

Marie-Hélène Abel

Apport des Mémoires Organisationnelles dans un contexte d'apprentissage

Habilitation à Diriger des Recherches en Informatique
de l'Université de Technologie de Compiègne - France, le 13 décembre 2007, à Compiègne.

Résumé : Les actes d'enseigner, d'apprendre et de travailler ne sont jamais socialement isolés. Selon (Benoit, 2000), « Ils sont la résultante culturelle, articulée et développée à travers une pratique définie regroupant dans un espace, réel ou virtuel, un nombre indéterminé d'acteurs se questionnant et s'interrogeant sur les connaissances, les habiletés et les attitudes requises à l'acquisition et à la maîtrise des compétences propres à un domaine donné, qu'il soit d'ordre académique ou professionnel. »

Notre volonté, avec l'approche MEMORAe (MEMoire ORganisationnelle Appliquée au e-learning) est d'opérationnaliser les connexions entre e-learning et knowledge management. Pour ce faire, notre objectif est de modéliser et concevoir un environnement d'apprentissage tenant compte à la fois de ces deux aspects.

Côté e-learning, ces dernières années, la modélisation des environnements d'apprentissage a été étudiée en ingénierie éducative selon deux principales approches :

• l'approche par les ressources, basée sur le paradigme des objets pédagogiques ;
• l'approche par les activités, basée sur les notions d'unités d'apprentissage, d'activité et de scénario pédagogique.

Côté knowledge management, « L'ingénierie des connaissances propose des concepts, méthodes et techniques permettant de modéliser, de formaliser, d'acquérir des connaissances dans les organisations dans un but d'opérationnalisation, de structuration ou de gestion au sens large. » (Charlet, 2001). Le même auteur précise que ces méthodes et outils sont destinés à favoriser la dynamique des connaissances dans l'organisation.

Dans le cadre de l'approche MEMORAe, nous proposons d'associer ingénierie des connaissances et ingénierie éducative afin de modéliser et concevoir un environnement d'apprentissage selon l'approche par les ressources. Nous avons fait le choix de tester et d'évaluer l'apport des mémoires organisationnelles à base d'ontologies dans un contexte d'apprentissage au sein d'une organisation apprenante. Rappelons que, d'une part, une telle organisation doit encourager l'apprentissage à différents niveaux (individu, groupe et organisation) et maximiser l'apprentissage organisationnel ; d'autre part, elle constitue une constellation de communautés de pratique.

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Christophe Choquet

Ingénierie et réingénierie des EIAH – L’approche REDiM

Habilitation à Diriger des Recherches en Informatique
de l'Université de l'Université du Maine - France, le 10 décembre 2007, à Laval.

Résumé : Ce document présente nos  recherches dans le domaine des EIAH (Environnements Informatiques pour l’Apprentissage Humain). Ces travaux se sont structurés en tant que projet scientifique impliquant plusieurs chercheurs.
Ce projet, REDiM (Réingénierie des EIAH Dirigée par les Modèles), a pour objectif d’intégrer les enseignants et les formateurs de terrain dans le processus de conception d’un EIAH. La posture scientifique générale est de considérer la conception comme continue, supportée par un processus itératif alternant des phases d'analyse des usages et de réingénierie de l'EIAH, dans une approche dirigée par les modèles. Nous entendons en cela promouvoir une démarche d'ingénierie générative où l'EIAH est généré à partir de modèles prescriptifs (i.e. qui définissent et encadrent l’activité des acteurs de l’EIAH) ou, ad minima, prédictifs (i.e. qui décrivent et préconisent l’activité idéale que les acteurs de l’EIAH devraient avoir). Cette démarche d’ingénierie a également pour objectif de construire des modèles descriptifs qui rendent compte des situations pédagogiques observées, directement manipulables et interprétables par les concepteurs enseignants ou formateurs. Nos travaux se sont centrés sur une famille particulière de modèles d’un EIAH : les scénarios pédagogiques.
La première partie de ce document se consacre à définir notre position et notre problématique scientifiques. A partir d’exemples concrets extraits de nos expérimentations, nous listons les situations de conception qu’il convient d’éviter pour impliquer les enseignants et les formateurs dans les processus actifs de l’ingénierie d’un EIAH. Nous proposons alors une première problématisation de notre objet d’étude, l’ingénierie et la réingénierie d’un scénario pédagogique, et positionnons nos travaux par rapport à ceux de la communauté nationale et internationale qui leur sont connexes. Cette première partie se conclut par une présentation de notre problématique scientifique et de notre méthodologie de recherche.
La seconde partie de ce document présente nos résultats de recherche. Un premier ensemble de travaux s’est attaché à définir un modèle de l’ingénierie et de la réingénierie d’un scénario pédagogique. Ce modèle identifie les processus actifs participant au développement d’un scénario pédagogique et caractérise les flux de communication entre ces processus par les artefacts échangés. Un deuxième ensemble de travaux se centre sur l’instrumentation des activités de modélisation et d’analyse des observations de l’utilisation d’un EIAH. Nous proposons notamment un langage permettant (1) de définir ce qu’il faut observer pendant une session d’apprentissage, (2) de décrire la méthode d’analyse des observations collectées et (3) de représenter ces observations de manière à construire un ensemble de scénarios descriptifs qui rendent comptent des situations pédagogiques observées. Les caractéristiques de ce langage favorisent la capitalisation et le partage des savoir-faire d’analyse des traces d’utilisation d’un EIAH.
La dernière partie de ce document fait une synthèse de nos contributions et dresse un ensemble de perspectives de recherche sur l’instrumentation de l’enseignant dans son rôle de concepteur d’un EIAH, sur la définition et l’exploitation de modèles productifs pour le développement d’un EIAH et sur les moyens et les enjeux de la capitalisation et du partage des savoir-faire en matière d’ingénierie et de réingénierie d’un EIAH.

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Erica DE VRIES

Représentation et Technologie en Éducation

Habilitation à Diriger des Recherches en Sciences de l'Éducation
de l'Université Pierre Mendès -France, le 13 décembre 2006, à Grenoble.

Le présent rapport part d'une conception de tout acte éducatif dans sa double dimension de choix d'un contenu - quels concepts, quelles théories, quels savoir-faire ou quelles techniques enseigner ? - et de choix d'un moyen d'expression - par le biais de quelles représentations ou de quels systèmes de signifiants ? Cette ancienne distinction entre fond et forme est revenue au premier plan suite à l'introduction de l'informatique dans l'enseignement (multimédia éducatif, TICE, EIAH) élargissant le spectre des supports pédagogiques qui peuvent varier sur le plan des modalités perceptives sollicitées, de l'organisation spatiale et temporelle des médias, des registres sémiotiques fournis et de leurs modes opératoires. L'expression représentations externes multiples ou représentations éducatives est alors apparue pour désigner toute configuration d'inscriptions sur écran d'ordinateur créée par un enseignant ou par un concepteur de logiciel et qui permette à l'enseigné d'interagir avec un contenu visé. Mon texte a pour ambition d'établir et en même temps d'approfondir la place qu'occupe le concept de représentation dans la conception et l'évaluation de logiciels d'apprentissage. Trois questions ont guidé ce travail : 1) Quelles acceptions disciplinaires se trouvent embarquées voire déformées dans la notion de représentations éducatives et dans la recherche sur les apprentissages que l'interaction avec ces représentations est censée permettre ? 2) Existe-t-il une catégorie ou des catégories de représentations éducatives - comme une (des) langue(s) éducative(s) - et quelles en sont les caractéristiques ? 3) Comment peuvent s'en sortir les élèves, étudiants et stagiaires lorsqu'ils sont confrontés à des représentations éducatives régies par des codes ou des conventions multiples ? Le premier chapitre traite de la représentation et du signe comme concepts ressemblants et pourtant distincts. Le deuxième chapitre présente une formalisation de la représentation en ayant recours aux notions de récursivité et de récursivité croisée empruntées à l'informatique et aux différentes formes d'emboîtement empruntées à la linguistique et la sémiotique. Ensuite, dans le troisième chapitre, je reprends ma typologie des logiciels d'apprentissage illustrée de nombreuses copies d'écran. Dans les chapitres 4 et 5, je présente deux études dont les données me permettent la mise en exergue de quelques répercussions pour l'analyse de productions graphiques et de dialogues d'élèves. Enfin, le chapitre 6 traite du parent pauvre des modes de raisonnements, l'abduction. J'examine en quoi elle est à la fois solution et problème pour l'énigme posée.

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Thierry NODENOT

Contribution à l'Ingénierie dirigée par les modèles en EIAH : le cas des situations-problèmes coopératives

Habilitation à Diriger des Recherches en informatique
de l'Université de Pau et des pays de l'Adour, le 30 novembre 2005,

Comme l'annonce le titre du mémoire : " Contribution à l'Ingénierie dirigée par les Modèles en EIAH : le cas des situations-problèmes coopératives ", mes travaux trouvent leurs fondements dans l'ingénierie des situations d'apprentissage et visent à élaborer / valider des modèles de représentation de ces situations pour accroître la qualité de leur conception. La conception est vue comme un processus qui va de l'élicitation des besoins pédagogiques jusqu'à l'élaboration de modèles permettant d'entreprendre l'implémentation d'un environnement support aux apprentissages de type EIAH. Il s'agit donc de caractériser un environnement informatique support pour la situation-problème coopérative proposée dans lequel les apprenants vont être amenés à réaliser des activités propices à l'apprentissage de concepts et compétences précis. Les environnements ciblés sont donc plus des systèmes support à la performance que des systèmes plus classiques de FOAD qui seraient basés sur une simple exposition de supports de cours.

Fortement marqués par les avancées en Génie Logiciel, les travaux présentés dans ce mémoire ont pour objectif de proposer des langages semi-formels permettant de produire des modèles acceptables d'un EIAH c'est-à-dire dire des modèles dont il est possible d'évaluer la pertinence. Ceci signifie que les modèles sont explicites, non ambigus et qu'ils rendent possible des échanges entre les acteurs de la conception pour faire évoluer des modèles d'un état inaccepté à un état accepté. L'idée est donc de capitaliser sur la base des modèles de conception plutôt que sur le code des EIAH produits. L'explicitation des modèles de conception (théories d'apprentissage sur lesquelles s'appuie l'EIAH à construire, scénarios d'apprentissage et principes d'interaction) doit permettre de mieux partager les expertises au sein des équipes de développement et donc de diffuser les savoirs et bonnes pratiques. Par ailleurs, il s'agit d'examiner les conditions de transformations des modèles de conception en modèles computationnels afin de pouvoir réutiliser / transformer ces modèles vers des modèles exploitables par des plates-formes de formation à distance et faciliter ainsi le travail de mise en œuvre.

Dans ce document, je positionne tout d'abord les travaux proposés au sein de la communauté EIAH (chapitre 1) ce qui me permet d'expliciter les théories d'apprentissage auxquelles ces travaux se réfèrent ainsi que les principaux verrous scientifiques posés par l'ingénierie des EIAH. Le chapitre 2 présente ma démarche de recherche au cours de ces travaux ainsi que les questions de recherche spécifiques qui sont au cœur des activités menées. Ce chapitre me permet donc de positionner mes travaux par rapport à ceux que mènent d'autres équipes nationales et internationales sur des problématiques identiques. Je présente ensuite (chapitre 3) les principaux résultats qui portent sur l'ingénierie de modèles de conception pour les situations d'apprentissage de type situations-problèmes coopératives, mais aussi sur l'usage de ces modèles et la démarche de conception qu'ils supposent. Les travaux qui se sont succédés ont permis de définir et d'expérimenter différents langages visuels, ce qui nous a conduit à proposer un profil UML dédié à la description des situations problèmes coopératives, le langage CPM. Le chapitre 4 me permet enfin de dresser un bilan de mon activité d'enseignant-chercheur à l'Université de Pau et des Pays de l'Adour.

Mots-clés : Ingénierie de Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain (EIAH), méthodes actives d’apprentissage, situations-problèmes coopératives, plate-forme de formation ouverte et à distance (FOAD), modélisation et méta-modélisation UML, Ingénierie Dirigée par les Modèles.

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Viviane GUERAUD

Approche auteur pour les Situations Actives d'Apprentissage : Scénarios, Suivi et Ingénierie

Habilitation à Diriger des Recherches en informatique
de l'Université Joseph Fourier - Grenoble I, le 22 octobre 2005,

Nos recherches en informatique pour les Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain concernent les Situations Actives d'Apprentissage (SAA) basées sur l'exploitation d'Objets Pédagogiques Interactifs (OPI) tels que simulations, micro-mondes, etc. Les verrous relatifs à ces situations d'apprentissage sont d'une part l'effort important de production qu'elles requièrent et, d'autre part le type particulier de suivi qu'elles nécessitent, notamment dans des cas de formation à distance. Nos recherches sont transversales aux domaines d'apprentissage, basées sur le concept de scénario pédagogique et caractérisées par une approche auteur où les concepteurs sont les formateurs. Une difficulté majeure est de fournir les modèles, les méthodes et les outils adaptés à ce type de concepteurs a priori non spécialistes en programmation, tout en assurant l'opérationnalité des SAA conçues. Nos travaux sont menés et validés dans divers contextes industriels et institutionnels au sein de projets européens notamment. Ils ont d'abord concerné la conception d'un type particulier de SAA : les simulations pédagogiques. Un modèle de conception, un processus associé et divers environnements-auteurs en constituent les résultats majeurs. La portée de ces résultats a été étendue (1) en dépassant le seul contexte de la simulation, (2) en permettant aux formateurs de créer des scénarios sur des OPI existants (disponibles sur le Web par exemple), et (3) en proposant aux tuteurs humains un environnement de suivi exploitant les informations obtenues grâce aux scénarios sur la progression des apprenants. Les nouveaux concepts, modèles et environnements proposés permettent d'intégrer à des plates-formes de formation des solutions opérationnelles pour la conception, l'exploitation et le suivi des SAA.

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Philippe VIDAL

Vers un réseau fédérateur : normes et architectures pour la distribution d’objets pédagogiques

Habilitation à Diriger des Recherches en informatique
de l'Université Paul Sabatier Toulouse III, le 30 mars 2005, à Toulouse.

Au milieu des années 90, plusieurs études convergeaient en affirmant que des changements technologiques de plus en plus fréquents seraient à l'origine du besoin de formation des entreprises. Par voie de conséquence, le domaine de la formation continue et celui de la formation en entreprise deviendraient un des domaines d'activité dont le taux de croissance serait un des plus élevés au tournant du siècle. Ainsi, deux grandes tendances exposées ci-dessous ont vu le jour pour la mise en œuvre d’un Environnement Informatique pour l’Apprentissage Humain (EIAH) : La première est soutenue par les théoriciens et praticiens du domaine de l’Enseignement Assisté par Ordinateur (EAO), elle est fondée sur une approche par ressources. Les environnements d’apprentissage y sont vus comme des assemblages d’éléments indépendants réunis ponctuellement pour créer des unités de formation adaptées aux besoins spécifiques d’un apprenant et pouvant être orientées vers un programme de formation individualisé.
La seconde est davantage associée aux théoriciens et praticiens de Formation Ouverte et A Distance (FOAD). Elle est fondée sur une approche par activités et s’organise autour d’un scénario pédagogique composé d’un certain nombre d’unités d’apprentissage qui sont elles- mêmes composées d’activités. De nombreuses implémentations existent aujourd'hui mais leurs ressources restent, le plus souvent, cloisonnées au sein de ces systèmes. Nous avons orienté nos travaux vers la seconde approche en proposant une architecture propriétaire trois-tiers séparant le stockage des objets pédagogiques (LOR- Learning Objects Repositories) composant les unités d’apprentissage de leur traitement. Le système résultant inclut la construction d’environnements d’aide à la conception et à l’exploitation des ressources informatiques pour l’apprentissage humain (http://ariadne-eu.org).
Ces dernières années, la FOAD est de plus en plus répandue aussi bien dans les institutions publiques que privées, mais elle est loin de représenter une méthode d'apprentissage utilisée par tous. Un moyen de contribuer à son développement est de mettre à disposition des utilisateurs une masse importante d'objets pédagogiques de nature variée tant au niveau des domaines d'apprentissage visés que du type de support numérique utilisé, ainsi que de la langue dans laquelle ils sont produits. Après l’intégration de fonctionnalités orientées concepteurs et apprenants, nous avons été amenés, dans un souci de distribution, à proposer le partage et la réutilisation de ressources pédagogiques et leur exploitation par des services et des applications orientés utilisateurs.

Les trois principaux résultats obtenus concernent (a) l’intégration de fonctionnalités et services conférant une plus grande ouverture aux environnements proposés, (b) une contribution à la proposition de standards et normes pour satisfaire les besoins d’interopérabilité, et (c) la proposition d’une architecture générique pour un système ouvert fédérant le niveau de stockage des éléments pédagogiques (LOR) et mutualisant les services nécessaires aux applications les exploitant (LMS).
Nous nous attachons désormais à spécifier deux niveaux de services : un service de fédération des LOR distribués et un service de mutualisation accessible à partir de plates-formes de gestion d’apprentissage hétérogènes. Nous suggérons une architecture ouverte basée sur les standards de la FOAD en cours d'élaboration, et qui supporte l'intégration des services énoncés ci-dessus.
Afin d’alléger le processus d'indexation de ressources pédagogiques, nous avons proposé un nouveau service de génération automatique de métadonnées conformes à un standard de référencement. Deux expérimentations déployées au sein de contextes différents valident l'approche présentée qui favorise le partage et la réutilisation des objets pédagogiques. Nous concluons par la présentation de nos directions de recherche, à savoir la problématique de la gestion de la masse critique d’objets pédagogiques disponibles d’une part, et la gestion de la consistance des informations échangées entre les systèmes les supportant d’autre part. Enfin nous souhaitons analyser les facteurs qui facilitent ou qui empêchent l’adoption des EIAH par les acteurs concernés.

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Philippe DESSUS

Outils cognitifs pour l’enseignement

Habilitation à Diriger des Recherches en sciences de l’éducation
de Université Pierre-Mendès-France, Grenoble 26 novembre 2004

Pourquoi la majorité des enseignants utilisent-ils une forme frontale d’enseignement, alors que des formes plus sophistiquées et efficaces ont été élaborées depuis longtemps ? En quoi les classes dont ils ont la charge ont-elles des caractéristiques spécifiques qui les apparentent à des systèmes complexes ? Quelles sont les formes de connaissances de l’enseignement qu’ils peuvent avoir et comment se développent-t-elles ? Comment étudier les régularités des événements survenant dans les classes ? Préparer un enseignement, est-ce prévoir les événements qui vont se dérouler dans la classe ou ordonner le contenu que les élèves vont apprendre ? Quels types d’outils sont à même de pouvoir assister leur activité ? Nous essayons de répondre à ces différentes questions, et plus largement nous intéressons à la cognition engagée dans une activité d’enseignement. Nous concevons l’enseignement comme une activité consistant d’abord à être engagé dans une boucle perception-action au sein d’un environnement parfois dynamique et d’utiliser l’assistance d’outils et d’instruments, qui permettent, en tant qu’interfaces, de faire le lien entre les cognitions des protagonistes de la situation (enseignants, élèves) et les objets ou événements de l’environnement.
Dans une perspective de sciences cognitives, ce cadre général est utilisé pour décrire, tout d’abord, certains aspects contextuels de l’enseignement, puis les aspects liés à l’exploration et la supervision d’un environnement scolaire, quelques heuristiques et schémas pouvant être mis en œuvre dans l’enseignement et enfin les types de connaissances de/pour cette activité. Ensuite, nous présentons les outils et instruments conçus et développés pour assister cette activité qu’est l’enseignement. Après avoir passé en revue la notion d’outil et d’instrument, et décrit l’analyse sémantique latente, la méthode de traitement statistique de corpus textuels au cœur de la plupart de nos réalisations, nous détaillons :

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Dominique LECLET

Environnements Interactifs d’Apprentissage dans des contextes professionnels.
Des Tuteurs Intelligents aux Systèmes Supports d’Apprentissage à Distance

Habilitation à Diriger des Recherches en Informatique de l’Université de Picardie Jules Verne
28 juin 2004

Cette Habilitation à Diriger des Recherches constitue le produit de nos activités de recherche et d’enseignement, et ce, depuis une dizaine d’années. Nos activités d’enseignement s’effectuent au sein de l’Université de Picardie Jules Verne, dans un Institut Universitaire Professionnalisé MIAGE. Nos activités de recherche se déclinent, quant à elles, sous la forme de méthodes, de systèmes prototypés et expérimentés, en milieu écologique présentiel ou distanciel, et ce dans des contextes professionnels variés. Elles se déclinent, également, sous la forme d’actions sur le terrain permettant d’émettre de nouvelles hypothèses de recherche. Comme le souligne le titre de l’HDR « Environnements Interactifs d’Apprentissage dans des contextes professionnels : des Tuteurs Intelligents aux Systèmes Supports d’Apprentissage à Distance », le contexte de notre recherche reflète la prise de décision dans des contextes professionnels et la conception de systèmes supports d’apprentissage qui, au fil des ans, ont été associées à des problématiques issues de l’apprentissage à distance. Dans ce cadre, l’idée essentielle de notre recherche part du postulat suivant : « les Technologies de l’Information et de la Communication ont une contribution innovante à apporter aux dispositifs éducatifs et à l’apprentissage humain ». En effet, ces technologies transforment les modes de relation et d’interactions, la façon dont les humains communiquent leurs connaissances et de ce fait, transforment l’apprentissage lui-même. Elles favorisent également la diffusion et la mutualisation de connaissances. Avec l’essor d’Internet, le numérique constitue une nouvelle technique de transfert de celles-ci. Dans l’éducation et la formation, cet instrument technologique permet alors de repenser l’acte d’apprendre et de ne plus être limité à un apprentissage en présence. Aujourd’hui, la question, que se pose des chercheurs sensibles à cette évolution, n’est pas celle de l’opportunité ou non d’introduire ces technologies dans les systèmes supports d’apprentissage, mais plutôt celle de comprendre comment les appréhender et les maîtriser afin de proposer des systèmes innovants. Ainsi, de 1994 à 1998, nous nous sommes intéressées à la conception de systèmes supports d’apprentissage individualisé, relatifs à la prise de décision dans des contextes professionnels variés. Nous postulions alors, que l’utilisation des TIC était un des moyens à privilégier pour aborder des demandes en formation professionnelle . C’est pourquoi, nous nous sommes interrogées sur la possibilité de créer, pour des apprenants, dans des contextes professionnels variés, des environnements virtuels et adaptés stimulant une activité d’entraînement de résolution de problème. Dans ce contexte, nous avons défini un cadre de référence mettant en jeu des connaissances dites mixtes, généralement dispensées dans le cadre de ces enseignements professionnels. Celles-ci formalisées au moyen de règles quantitatives ou qualitatives coexistent avec des savoir-faire empiriques principalement justifiables par une pratique professionnelle. L’apprentissage de ces pratiques, récemment encore centré sur l’apprentissage de procédures, se doit d’intégrer des éléments de prévision, de planification et d’anticipation liés aux règles que nous évoquions précédemment. Une des difficultés de ce type d’apprentissage est alors d’associer la connaissance théorique et la connaissance pratique. Cette difficulté nous a conduites à rechercher des solutions utilisant les TIC. Ainsi, nous avons proposé des environnements reproduisant ces situations professionnelles pour lesquelles, il n’existait pas de modèle formel, mais plutôt un modèle déduit d’une collection de cas. Nous avons alors créé, à partir du système support d’apprentissage « Simulation à Base De Cas », des « environnements exploratoires interactifs fondés sur des cas exemplaires ». De 1998 à 2003, l’émergence du réseau Internet changeait peu à peu les comportements des usagers dans le cadre de l’enseignement à distance et de la collaboration. Les possibilités d’échange d’informations, offertes par cet instrument technologique, via les forums de discussion, favorisaient alors les interactions entre ces mêmes usagers. Ces possibilités répondaient également à un besoin : la confrontation de points de vue et d’expériences, notamment dans des formations professionnelles pour lesquelles l’apprentissage se fondait sur l’étude « d’expériences exemplaires » . Nous nous sommes, par conséquent, intéressées à la conception de systèmes supports d’apprentissage collectif et aux interactions entre apprenants. Nous souhaitions alors confronter le processus de prise de décision, élaboré avec le système SBDC, à un contexte de distance, mais aussi explorer et expérimenter une autre forme d’apprentissage collectif : l’apprentissage entre pairs. L’idée principale était d’étudier les possibilités de mise en place d’un système support d’apprentissage entre pairs pour la FMC (Formation Médicale Continue). Ainsi, une adaptation du système SBDC a été envisagée ; une partie du modèle conceptuel a été reprise, pour créer le dispositif envisagé dans le système support d’apprentissage DIACOM (Discussions Interactives à bAse de Cas pour la fOrmation Médicale). Enfin, notre pratique d’enseignant et de tuteur dans des formations à distance, doublée du constat de l’isolement des apprenants et leur besoin de collaborer, nous a amenées, depuis 2000, à nous interroger sur la place de l’apprentissage collectif et/ou personnalisé dans un dispositif de FAD. En effet, ces dernières sont souvent considérées comme la diffusion de connaissances et de contenus . Dans ce type de dispositif, les interactions s’établissent surtout entre « contenus médiatisés et apprenants » au détriment de la relation « enseignant - apprenant » . C’est pourquoi, nous pensons que ces apprentissages à distance doivent, d’une part, être l'occasion de mettre en œuvre une pédagogie différente et plus active, et d’autre part, reposer sur une analyse des besoins des usagers, à partir de laquelle sont conçues des activités pédagogiques adaptées et ce dans un contexte transdisciplinaire. C’est pourquoi, nous avons proposé une méthodologie de conception participative centré sur l’usager. Des questions pédagogiques sont alors sous-jacentes, notamment : comment lier un apprentissage collectif et personnalisé ? Quels modes d’activités est à proposer pour favoriser ces types d’apprentissage ? Quelle est la place réservée aux outils de FAD ? Comment les enseignants produisent leurs activités pédagogiques et leurs ressources ? Ou bien encore, des scénarios à priori sous-jacents aux activités pédagogiques existent-ils ? Ces questionnements ont orientés notre recherche vers la conception des systèmes supports d’apprentissage à distance alliant une approche collective et personnalisée et vers la conception d’outils d’aide à l’enseignant.

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Pascal MARQUET

L'impact des TIC dans l'enseignement et la formation : mesures, modèles et méthodes -
Contribution à l'évolution du paradigme comparatiste des usages de l'informatique en pédagogie

Habilitation à Diriger des Recherches en sciences de l'éducation de l'Université de Strasbourg I
03 octobre 2003

Le propos développé ici consiste à montrer qu’au cours de ces vingt dernières années, trois conceptions du recours aux TIC se sont succédées et ont orienté les choix des modèles et la formulation des hypothèses des études comparatives portant sur leurs usages. La première façon de considérer les TIC peut être qualifiée de technicisée et couvre les années quatre-vingts. Elle consiste à tenter d'établir une éventuelle valeur ajoutée consécutive à l'introduction des systèmes techniques dans les situations d'enseignement-apprentissage. Cette conception se heurte à deux principaux obstacles : la perception naïve du réel pédagogique et la faible portée des résultats dépendants de cette perception.
La seconde conception, dite médiatisée, met l'accent sur le média, les échanges interpersonnels et la dématérialisation des contenus d'enseignement rendus possibles par l'usage des réseaux numériques, notamment à partir du milieu des années quatre-vingt-dix. La vérification des effets des usages scolaires de l’Internet et la mise au jour des effets de la distance en formation révèlent notamment le faible pouvoir prédictif des modèles disponibles.
Enfin, la troisième vision est celle des situations d'enseignement-apprentissage instrumentées, depuis la banalisation récente des TIC en pédagogie. Elle permet de s’affranchir des deux précédentes et de comprendre pourquoi les différences qui peuvent être établies entre la présence et l’absence d’un système technique ou les différences intermédias sont si peu nombreuses et si locales. En effet, le fait de se focaliser sur l'attribution de fonctions par les usagers et sur la construction et l'adaptation de leurs habiletés confère aux usages dominants et antérieurs aux artefacts informatiques une importance insoupçonnée.
Ces changements de paradigme sont illustrés par neuf expérimentations ou observations, conduites dans des conditions de classe en milieu scolaire ou de formation en stage, le tout réparti sur une douzaine d’années. Ces travaux s’ouvrent sur l’étude des conflits instrumentaux, qui seraient les marqueurs des interférences susceptibles d’intervenir entre les différents niveaux de genèse instrumentale des artefacts didactiques emboîtés dans des artefacts informatiques.

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Pascal LEROUX

Machines partenaires des apprenants et des enseignants - Etude dans le cadre d'environnements supports de projets pédagogiques

Habilitation à Diriger des Recherches en informatique de l'Université du Maine
20 décembre 2002

Nous présentons dans cette habilitation à diriger les recherches nos travaux menés dans des contextes de formation en salle et en ligne. Les problématiques traitées portent sur la conception d’environnements supports de projets pédagogiques et le partenariat entre un système informatique et les acteurs de la formation que sont les apprenants et les enseignants. Nos travaux s’inscrivent dans une démarche de recherche-développement qui allie étude théorique et développement d’applications. Du point de vue théorique, elle se fonde sur une étude des théories (e.g. étayage brunérien) et pratiques (e.g. pédagogie de projet) de l’apprentissage dans le but d’élaborer des modèles de situation d’apprentissage et des représentations formalisées des théories et pratiques étudiées. Ces modèles et représentations sont utilisés dans le cadre de la conception itérative et participative d’environnements d’apprentissage et d’outils pour les enseignants. Le cycle de conception inclut des expérimentations de prototypes en milieu écologique et peut aboutir au développement de produits diffusés dans les milieux éducatifs et professionnels en vue de retours à long terme sur les usages.
La démarche de recherche-développement décrite ci-dessus nous a permis de faire des propositions sur :
- la modélisation de situations d’apprentissage fondées sur la notion d’espaces de coopération ;
- la structuration de projets sous la forme d’étapes pour les projets monoposte et d’un modèle structurel et informationnel pour les projets distribués, structurations qui ont été instanciées dans des environnements supports de projets pédagogiques (e.g. l’application RoboTeach) ;
- l’instrumentation des activités des enseignants (modèle et environnement de suivi synchrone d’activités individuelles pour des apprenants distants, environnement de suivi d’activités collectives fondé sur une analyse des comportements sociaux) ;
- l’assistance aux apprenants (modèle de système coopératif d’apprentissage, systèmes conseillers).
Ces idées et approches ont été mises en œuvre plus particulièrement dans le domaine de la robotique pédagogique, domaine qui s’intéresse à l’apprentissage de notions technologiques et informatiques à partir de la construction, de la programmation et du pilotage de micro-robots modulaires.

Pascal Leroux
Laboratoire d'Informatique de l'Universite du Maine
Avenue Olivier Messiaen
72085 Le Mans Cedex
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Michel CRAMPES

Auto-Composition Active et émergence du sens dans l'interaction Homme-Machine sous contrainte

Habilitation à Diriger des Recherches en informatique de l'Université Montpellier II
30 mai 2002

La nécessité de composer des informations variées pour transmettre et créer du sens est une pratique que l'on retrouve dans la plupart des activités humaines. Nous présentons nos travaux de recherche qui démontrent d'une part comment la composition de ressources d'information peut être prise en charge par la machine en situation de dialogue avec un utilisateur sous contraintes, et d'autre part comment du sens et de la connaissance peuvent en résulter. Notre démarche est à la fois empirique et théorique. Le caractère empirique est démontré au travers de la présentation de divers projets qui nous ont permis de construire pas à pas une architecture générique agents, un 'patron' pour l'auto-composition active. Ces projets relèvent de domaines variés : tuteurs intelligents, hypermedia, télévision interactive, supervision industrielle. La démarche théorique consiste à voir dans l'acte de composition l'application d'une convention de composition dans un contexte utilisateur entre un univers de ressources d'information à composer et un univers de composition actif, chacun étant supporté par une ontologie spécifique. Cette formalisation nous permet de proposer des formes variées d'émergence du sens et d'étudier la complexité algorithmique du processus. Nous proposons une validation de cette formalisation et de ses résultats théoriques par un modèle exécutable qui emprunte sa logique de calcul à une métaphore biologique dans le but de construire des 'cartes topiques actives'. Notre démarche propose une manière originale d'envisager l'interaction Homme-Machine. Elle en montre la faisabilité et avance des solutions. Elle met aussi en avant l'enjeu que représente la place laissée à l'initiative de la machine dans ses rapports à l'homme, en particulier dans le contexte du dialogue Homme-Machine.

Michel Crampes
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Dominique PY

Environnements Interactifs d'Apprentissage et démonstration en géométrie

Habilitation à Diriger des Recherches en informatique de l'université de Rennes I
5 juillet 2001

Ce document présente une synthèse des travaux que j'ai effectués dans le contexte des EIAH, sur le domaine de la démonstration en géométrie. Il s'articule autour des quatre pôles réputés fonder les tuteurs intelligents: l'expert, l'interaction, l'élève et l'enseignant. Ces quatre thèmes sont abordés au travers d'une application centrale, le projet Mentoniezh (géométrie en breton) consacré à l'enseignement de la preuve au collège.
Dans les EIAH destinés à la résolution de problèmes, l'expert prend la forme d'un résolveur pédagogique, dont les connaissances sont exprimées via un langage logique de description des figures géométriques. Nous avons choisi de concevoir le résolveur de Mentoniezh comme un ``expert encadreur" qui élabore l'espace de recherche associé à l'énoncé et produit un ensemble de solutions, à la manière d'un enseignant qui prépare un problème. Nous montrons que cette approche permet d'interpréter les réponses de l'élève en les replaçant dans le contexte de l'exercice. La complexité induite par cette recherche d'exhaustivité nous conduit à ré-examiner plusieurs questions liées à la démonstration : la représentation des droites et des preuves, l'ajout d'objets à l'énoncé, la production d'explications.
La prise en compte de l'élève dans les EIAH s'appuie sur la construction d'un modèle reflétant les connaissances ou le comportement de l'utilisateur. En assimilant l'activité de résolution de problème à une activité de planification, nous étudions dans quelle mesure des techniques de reconnaissance de plan, issues de l'intelligence artificielle, permettent d'interpréter le comportement observé à l'interface. A ce modèle général de l'activité est adjoint un modèle de granularité plus fine, destiné au diagnostic des actions élémentaires. En parallèle, nous examinons la question de la genèse des erreurs au travers d'une tâche géométrique plus simple.
L'intégration du tuteur dans la classe et son usage par les enseignants et les élèves sont abordés dans la dernière partie. Nous décrivons les moyens mis à la disposition du professeur pour paramétrer le tuteur et l'adapter à ses besoins. Les expérimentations du logiciel en classe et le travail pédagogique conduit autour de son utilisation sont présentés. Enfin, nous envisageons les conditions sous lesquelles il est possible de faire coopérer différents tuteurs de géométrie.

Dominique Py
Irisa - Campus de Beaulieu
35042 Rennes Cedex
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Jean-Baptiste LAGRANGE

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