THÈSES 2005 : RÉSUMÉS
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Joséphine-Muriel PELLEU-TCHETAGNI

Approche pédagogique du diagnostic cognitif dans les systèmes tuteurs intelligents : conception, formalisation, implémentation.

Thèse en Informatique Cognitive de l'Université du Québec à Montréal, le 14 décembre 2005 à Montréal (Québec)

mots clés : Diagnostic Cognitif, Système Tuteur Intelligents, Pensée Réflexive, Boucle Diagnostic-Remédiation,
Cadre de spécification du diagnostic cognitif, Abduction bayesienne.

Dans un système tuteur intelligent (STI), la question de la conception et de l'implémentation du diagnostic cognitif (DC) du comportement de l'apprenant est abordée : (1) de manière intuitive et au "cas par cas", selon les objectifs spécifiques de ce STI ; (2) de manière mécanique accentuant exclusivement l'association des causes et des symptômes arbitrairement définis. D'un point de vue purement opérationnel, cette approche n'est pas vraiment néfaste puisque les STI qui en résultent "fonctionnent". Toutefois, lorsqu'il s'agit de rendre au DC dans un STI, la dimension pédagogique qui lui est naturellement sienne dans le tutorat humain, un regard en perspective sur des considérations plus fondamentales favorise la réflexion dans ce sens. Cette thèse conçoit, formalise et implémente explicitement une perspective "pro-pédagogique" du DC dans les STI. Cette dimension pro-pédagogique s'exprime principalement à travers deux relations qui n'ont jamais été explicitement étudiées et mises en pratique dans la recherche sur le DC dans les STI : la relation entre le DC et les paradigmes de cognition; la relation entre le DC et son exploitation pédagogique, en l'occurrence la remédiation des difficultés de l'apprenant, ce à travers une boucle diagnostic-remédiation. Outre leur originalité conceptuelle, ces relations sont articulées dans un cadre de spécification pour le DC lorsqu'il s'agit de l'appliquer dans un STI. L'originalité de l'idée d'un tel cadre de référence est qu'il favorise une préservation de la fidélité pédagogique du DC au cours de son implémentation dans un système informatique. Sur le plan informatique, l'originalité de la contribution de cette thèse est qu'elle formalise cette perspective du processus de DC dans un STI, notamment en systématisant la dynamique de la boucle diagnostic-remédiation à travers: (1) un algorithme générique de type " générer et tester ", (2) l'intégration à cet algorithme de mécanismes formels de raisonnement incertain par le biais des inférences bayésiennes (pour tenir compte des facteurs d'incertitude reliés au DC dans un STI) et (3) l'implémentation de cet algorithme dans une librairie de programmes génériques et donc réutilisables par tout membre de la communauté AIED désireux d'adopter cette philosophie de diagnostic cognitif dans un STI ; (4) l'intégration de cet algorithme dans Prolog-Tutor, prototype de STI pour la programmation logique.

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Ahcène BENAYACHE

Construction d'une mémoire organisationnelle de formation et évaluation dans un contexte e-learning : le projet MEMORAe.

Thèse en Informatique de l'Université Technologique de Compiègne, le 5 décembre 2005 à Compiègne

mots clés : Mémoire Organisationnelle, e-learning, Ontologie, Méta-données, Web Sémantique,
Topic Maps, Représentation des Connaissances, Gestion de Connaissances.

De nombreux documents ou plus généralement de nombreuses ressources peuvent être utilisés dans le cadre d’ une formation e-learning (ou e-formation). Certaines de ces ressources sont produites ‘en interne’ par les différents acteurs impliqués dans la formation, d’ autres sont disponibles sur le web : cours en ligne, supports de cours, transparents, bibliographies, foires aux questions, notes de lectures etc. Le nombre de ressources disponibles ne faisant que croître, le problème de leur accès et de leur gestion se trouve ainsi posé. Dans cette thèse, nous considérons une formation comme une organisation, dans laquelle différents acteurs sont impliqués, et proposons d’en gérer les informations, les documents et les connaissances au moyen d’une mémoire organisationnelle de formation basée sur des ontologies. Dans le projet MEMORAe, nous nous sommes focalisés sur deux scénarios d'application : l’ apport de l’ ingénierie des connaissances dans le domaine éducatif et l’ apprentissage par exploration basé sur des ontologies.

Trois aspects ont été principalement développés dans ce travail :

• l’ apport d’ une mémoire organisationnelle dans le contexte d’ une formation e-learning ;
• le choix (a) des ontologies pour indexer et structurer le contenu d’ un cours et (b) des Topic Maps pour exploiter ces ontologies ;
• la conception et l'implantation de l’ environnemment E-MEMORAe d’ aide à l’ apprentissage par exploration guidé par des ontologies et l’ évaluation de cet environnement auprès des étudiants de B31.1 à l’UPJV et les étudiants de NF01 à l’UTC.

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Sandra NOGRY

Faciliter l’apprentissage à partir d’exemples en situation de résolution de problèmes - Application au projet AMBRE.

Thèse en Sciences Cognitives de l'Université Lumière Lyon-2, le 5 décembre 2005 à Lyon

mots clés : Apprentissage à partir d'exemples, Résolution de problèmes par analogie, Processus de généralisation, Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain, (EIAH), Evaluation des EIAH, Raisonnement à partir de cas, Pluridisciplinarité.

Lorsqu'une personne est confrontée à un nouveau problème, elle recherche souvent en mémoire un problème proche déjà rencontré afin de s'en inspirer pour trouver une solution. De même, en situation d'apprentissage, elle peut se référer à des problèmes déjà résolus et les utiliser pour résoudre des problèmes similaires. L'analyse des exemples et la résolution de problèmes par analogie peuvent alors la conduire à augmenter son habileté à résoudre ce type de problèmes. Cependant cet apprentissage n'est pas systématique. Cette forme d'apprentissage soulève donc différentes questions. Face aux problèmes, quelles activités sont mises en œuvre par les apprenants ? Quelle est la nature des connaissances ainsi construites ? Sous quelles conditions ces connaissances sont-elles construites et utilisées ? Dans le cadre de cette recherche, nous nous sommes plus particulièrement attachée à approfondir l'étude des conditions qui facilitent l'acquisition de connaissances à partir d'exemples. Si ce sujet d'étude présente un intérêt théorique, il présente également un certain intérêt pratique. Une meilleure compréhension des conditions qui facilitent l'apprentissage devrait permettre d'orienter la conception d'Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain (EIAH). Dans le cadre de cette thèse en sciences cognitives, nous avons donc étudié expérimentalement les conditions qui favorisent l'apprentissage à partir d'exemples et nous avons participé, dans le cadre du projet AMBRE, à la conception d'un EIAH qui facilite un apprentissage à partir d'exemples. A travers différentes expériences, nous avons montré que certains modes de présentation des problèmes peuvent favoriser la mise en œuvre de processus de généralisation qui permettent d'acquérir des connaissances abstraites. Parallèlement, nous avons appliqué les résultats des études sur l'apprentissage à partir d'exemple à la conception d'EIAH qui présentent des problèmes résolus puis guident la résolution d'un nouveau problème en suivant les étapes du raisonnement à partir de cas. Au sein de ce projet, nous avons produit des recommandations afin que ce logiciel offre des conditions qui favorisent l'apprentissage. Nous avons ensuite participé à la conception de l'EIAH Ambre-add dédié aux problèmes additifs, puis nous avons évalué ce logiciel en laboratoire et en classe auprès d'élèves en classe de CE1 et CE2. Ces évaluations nous ont conduite à analyser la manière dont les enfants utilisent le logiciel. Cette étude nous a menée à une réflexion sur l'application des théories et données issues de la psychologie cognitive pour la conception des EIAH ainsi qu'à une réflexion sur les méthodes d'évaluation de ces environnements.

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Violaine PAGE-LAMARCHE

Style d'apprentissage et rendement académique dans les formations en ligne.

Thèse en Sciences de l'éducation de l'Université de Montréal, le 27 mai 2005

mots clés : Formation à distance, formation continue, technologies de l’information et de la communication, éducation, pédagogie, andragogie, éducation des adultes, apprentissage expérientiel, parcours d’apprentissage, pédagogie différenciée.

La présente recherche est une recherche descriptive de type mixte, conjuguant à la fois des données qualitatives et quantitatives. La question spécifique de recherche s’énonce de la manière suivante : Quelles correspondances établir entre style d’apprentissage et rendement académique, chez des apprenants adultes, en situation d’apprentissage dans un contexte spécifique de formation en ligne?

Le cadre qui a servi à l’analyse des données qualitatives et quantitatives de la recherche comprend trois dimensions principales : l’apprentissage dans les formations en ligne, les styles d’apprentissage et le rendement académique. Ces dimensions sont à mettre directement en relation avec les théories andragogiques et plus spécifiquement avec la théorie de l’apprentissage expérientiel. Les questions et les hypothèses de travail qui ont été élaborées sont basées sur le croisement de ces différentes dimensions.

Les données quantitatives ont été recueillies auprès de 105 répondants issus de trois cours obligatoires (INF 5100, INF 9002 et INF 9003) du certificat en Informatique Appliquée à l’organisation (IAO - 4380) de la Télé-Université. Deux questionnaires ont été soumis aux répondants : un questionnaire de données socio-démographiques et d’habiletés techniques et un questionnaire d’identification des styles d’apprentissage : le Learning Style Questionnaire, version française abrégée (LSQ-Fa) de Fortin, Chevrier, Théberge, Leblanc et Amyot (2000). De plus, joints à ces données quantitatives, il convient également de prendre en compte 72 résultats de rendement académique. Les données qualitatives ont été recueillies auprès d’un échantillon de 15 répondants, suite à la passation d’entretiens semi-dirigés d’une durée d’environ 1 heure. Cet échantillon a été élaboré selon la méthode des quotas.

L’analyse des données quantitatives nous a permis de déterminer : 1) les caractéristiques de l’échantillon (caractéristiques démographiques; sociales et professionnelles et les habiletés techniques); 2) les styles d’apprentissage (style d’apprentissage bruts; styles d’apprentissage uniques et composés; analyse des principales composantes; rôle joué par l’indice de préférence); 3) les correspondances possibles entre : styles d’apprentissage et genre; styles d’apprentissage et catégorie socio-professionnelle; styles d’apprentissage et domaine d’étude; styles d’apprentissage et terrain de recherche; et finalement style d’apprentissage et rendement académique.

Dans un second temps, nous avons procédé à l’analyse des données qualitatives afin de confirmer, infirmer et compléter les données quantitatives et afin de déterminer : 1) la perception des répondants quant à leur propre style d’apprentissage et 2) le sens donné par les répondants à leur propre situation d’apprentissage en ligne. L’analyse de contenu a été retenue comme méthode de travail pour le traitement des données qualitative. Nous avons procédé à l’analyse du contenu latent en ne retenant que les unités de sens porteuse d’informations relatives à la question de recherche.

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Pablo Reyes

Structural awareness in mediated conversations for collaborative learning environments

Thèse en Informatique de l'Université du Maine, le 29 mars 2005

mots clés : non communiqués

Cette thèse prend place dans le cadre des recherches sur l’apprentissage collaboratif assisté par ordinateur et plus particulièrement les nouvelles technologies de communication pour les communautés virtuelles d’apprentissage (CVAs). Les travaux ont porté sur l’analyse des conversations d'apprentissage ayant lieu dans les CVAs et la conception de mécanismes d’assistance visant à faciliter l'émergence de ces conversations à travers des outils de type forum (OTFs). Nous avons identifié dans les OTFs plusieurs anomalies qui peuvent freiner l'apparition des conversations d'apprentissage : "incongruence interactionnelle", " incongruence de convergence", " incongruence de tour de parole" et " incongruence de perception de groupe ". Afin de dépasser ces anomalies nous proposons une approche d’assistance entre pairs ("peer-to-peer") fondée sur la perception de structures ("structural awareness"). Cette approche est fondée sur la mise en évidence des propriétés structurelles des conversations afin de favoriser les interactions. Un OTF nommé MailGroup et un système d’assistance basé sur cette approche ont été conçus, développés et expérimentés. Ces expérimentations ont mis en évidence la pertinence de l'approche et permis d'identifier des pistes pour des recherches complémentaires.

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John-Freddy Duitama

Un modèle de composants éducatifs pour des cours adaptatifs sur le Web

Thèse en Informatique de Institut National des Télécommunications à Evry, le 25 Mars 2005

mots clés : Composant éducatif, systèmes hypermédia, méta-données éducatives, adaptation à l’utilisateur, web sémantique

Cette thèse se situe dans le domaine des objets pédagogiques (« learning objects ») et propose à la fois un modèle de description favorisant la réutilisation et la composition et un modèle d’apprentissage adaptatif qui permet différents modes d’apprentissage pour les apprenants. Ce modèle est basé sur un modèle de domaine qui décrit les concepts utilisés dans le domaine et sert de référentiel, un modèle utilisateur qui définit les profils et un modèle de composants basé sur un ensemble de méta-données sémantiques (pour le contenu, les prérequis, la fonction d’acquisition, la gestion des échecs ainsi que les entrées et sorties). Cette approche étend les standards dans le domaine des objets éducatifs. Le modèle de composants formalise à la fois des opérateurs de composition et des composants intentionnels. Les opérateurs permettent de construire des composants complexes par assemblage de composants plus simples. Les composants intentionnels pour leur part ajoutent de la flexibilité en sélectionnant des composants au moyen de requêtes.

L’accès aux composants peut se faire selon trois modes adaptatifs : le mode composant (l’apprenant sélectionne un composant qui est ensuite adapté), le mode concept (l’apprenant sélectionne un concept sur lequel il souhaite travailler et le système lui fournit les composants satisfaisant ce concept) et le mode requête (analogue au mode concept, mais la sélection est basé sur d’autres critères que le contenu). L’adaptation est faite via un langage de règles. Cela permet d’inférer des connaissances sur l’utilisateur non explicites dans le modèle utilisateur et de fournir l’adaptation du contenu en fonction des connaissances de l’utilisateur et de ses préférences. Le langage de règles permet aux experts du domaine de spécifier les interactions entre les différents composants du système pour construire des présentations personnalisées.

Cette approche peut être implantée en utilisant les technologies du web sémantique pour décrire la partie sémantique des différents modèles utilisés. Cela permet d’utiliser des mécanismes de raisonnement sur ces modèles.

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