une approche de construction d’eiah fondée sur les dva et...

Brest – Juin 2007

Une approche de construction d’EIAH fondée sur les DVA et la co -

conception des scénarios didactiques

Par : Jean-Louis TETCHUENG FOPING

Directeur : Serge GARLATTI

Financement : GET/ENST Bretagne

Département Informatique Brest – Juin 2007

- 2 -Plan

• Problématique

• Enjeux

• Objectifs de notre recherche

• Le contexte du travail : Le projet MODALES

• La démarche

• Le modèle de scénario

• Travail en cours

• Perspectives

• Publications


- 3 -Problématique

• Définition de scénario didactique (Paquette et al., 1997):

• un ensemble structuré et cohérent constitué de deux parties :

• le scénario d’apprentissage dont le rôle revient à décrire les activités d’apprentissage, leur articulation dans la séquence de formation ainsi que les productions qui sont attendues

• le scénario de formation ou scénario d’encadrement , qui précise les modalités d’intervention des enseignants tuteurs telles que conçues afin d’appuyer le scénario d’apprentissage.

• Le rôle du scénario didactique au sein d’un EIAH est fondamental


- 4 -Problématique

• On peut ainsi distinguer plusieurs dimensions dans un scénario didactique:

• Activité d’apprentissage et d’encadrement• La situation d’apprentissage : type salle, instruments, presentiel/distance, etc.• Adaptation du cours : le contenu du cours et sa structure peuvent varier selon la

situation d’apprentissage et les besoins de l’apprenant.• Répartition de l’activité entre apprenant, enseignant et machine

• Pour cela, il est nécessaire de prendre en compte l es contraintes didactiques qui caractérisent ces dimensions

• savoirs en jeu • savoir-faire d’enseignement• pratiques réelles d’enseignement

• Modéliser un scénario pour un EIAH revient à les fo rmaliser

• Problème : ces contraintes sont très souvent implicites dans les descriptions de scénario• Limites LMP (Ex. IMS LD) : (1) neutralité pédagogique, (2) métaphore peut ne pas être

adéquat aux pratiques d’enseignement

Diapositive 4

j1 C'est ce qui fait que certains outils de modélisation pédagogique proposés aujourd'hui peuvent être limités. C'est notament le cas du langage IMS LD pour lequel :(1) l'hypothèse de la neutralité pédagogique peut être une entrave à la prise en compte des contraintes didactiques(2) la métaphore utilisée peut être inadéquat aux pratiques réelles des enseignantsjltetchu; 21/06/2007


- 5 -Problématique

• Solution : Mettre en œuvre des théories et modèles didactiques, informatiques, etc. notamment :

• Théorie anthropologique didactique du savoir (Chevallard,1999)• Théorie de l’activité (Engeström, )• Théorie des situations didactiques (Brousseau, )• Modèles informatiques (modèle de tâches hiérarchiques, etc.)

• But• Acquérir les savoirs• Analyser les pratiques d’enseignement• Structurer le savoir-faire de l’enseignant

Autrement dit , la conception de scénarios pour EIAH est un probl ème pluridisciplinaire


- 6 -Problématique

• En résumé, il faut :• Utiliser des théories didactiques et informatiques pour

concevoir les modèles de scénarios et les paramètres de l’EIAH

• Construire des environnements informatiques (ou d’artefacts) fondés sur les modèles mise place

• Pour cela, il y a nécessité d’expliciter les corres pondances entre théories/modèles/artefacts pour (Tchounikine, 2004):

• Assurer une traçabilité entre théories, modèles et artefacts• Interpréter les phénomènes didactiques dans l’EIAH final

j2

j3

Diapositive 6

j2 ...entre les théories utilisées, les modèles concus et les artefacts produitsjltetchu; 21/06/2007

j3 Ensuite, pour povoir être capable d'interpréter plutard ...jltetchu; 21/06/2007


- 7 -Enjeux

• On peut alors dégager plusieurs enjeux qui rejoignen t ceux de l’ingénierie d’EIAH (Tchounikine, 2004; Balacheff, 2006)

• Fonder la conception de scénarios didactiques pour les EIAH sur, les savoirs, savoir-faire d’enseignement et les pratiques réelles

• Mettre en œuvre des théories didactiques et les articuler avec des théories et modèles informatiques

• Faciliter le dialogue et les interactions entre intervenants dans le processus de conception (enseignants, didacticiens, informaticiens, etc.)

• Rendre explicite les correspondances établies entre théories/modèles/artefacts


- 8 -Enjeux (2)

• Besoin de nouvelles architectures d’EIAH qui :

• Permettent la création d’EIAH dont les modèles sous jacents se fondent sur les théories et modèles didactiques, cognitifs, etc.

• Permettent une adaptation dynamique du cours en fonction des paramètres de l’apprenant et de la situation d’apprentissage

j4

Diapositive 8

j4 D'autre part, il y a besoin ...jltetchu; 21/06/2007


- 9 -Objectifs de notre recherche

• Produire un scénario générique qui :

• Décrit plusieurs versions de cours pour un nombre maximum de situations d’apprentissage et de profils apprenants

• Permet de générer dynamiquement un cours dans l’EIAH en fonction d’une situation d’apprentissage et d’un profil apprenant particulier

• Cours composés à partir de ressources divers

• Dont la réutilisabilité et l’interopérabilité sont garantie au niveau des métadonnées

• Décrits par des modèles de connaissances (ontologies, etc.)

• Qui formalisent la sémantique des différents modèles (scénario, domaine, etc.)


- 10 -Objectifs de notre recherche

• Faire évoluer l’architecture du moteur de compositionSCARCE pour produire un EIAH flexible fondé sur lescénario générique et ses paramètres.

SCARCE : un moteur de composition flexible

SemanticComposition

LogicalComposition

Selection &Organization

Assembly 1 Assembly 2

Elements ofthe Adapted

Scenario

GenericScenario XML Page Layout

Composition

XMLTemplate

LayoutTemplate

Semantic Logical Layout

SERVLET

HTML Page

HTTP Query withparametersParametersQueries

MetaData Schema Ontology& metadata of resources

Domain OntologyUser Ontology

context Ontology

SCARCE

SCARCE : SemantiC & Adaptative Retrival and Composition Environment

j6

Diapositive 10

j6 SCARCE, un environnement fondé sur les DVA et le Web sémantique, qui permet de composer un document adapté pour un 'utilisateur particulier, à partir d'un document générique et différents ontologiesjltetchu; 21/06/2007


- 11 -Contexte de la recherche

• Le projet MODALES (MOdelling Didactic-based Active Learning Environment in Sciences)

• Thématique : L’air en tant que gaz dans ses aspects statiques et dynamiques : propriétés, théorie et applications

• Les apprenants : de futurs enseignants (PE2 et PLC2)

• Objectifs du projet : • décrire des scénarios didactiques permettant d’acquérir les savoirs et les

savoir-faire sur les domaines associés à la thématique (physique, SVT, etc.)• Fonder la conception d’un EIAH sur la modélisation de scénarios didactiques


- 12 -Démarche

• Mise en œuvre d’une méthodologie de co-conception de scénario et des paramètres de l’EIAH

• État actuel du processus : 3 étapes

// //PE2PE2PE2PE2

PLCSVT2PLCSVT2PLCSVT2PLCSVT2

PLC PLC PLC PLC SVT1SVT1SVT1SVT1

//PLC2 PLC2 PLC2 PLC2 PCPCPCPC

Analyse et acquisition avec Chevallard :

Τ , ττττ, θθθθ , ΘΘΘΘ

Etape1 Etape2 Etape3 Étape n

//

//

//

//

…..

j7

Diapositive 12

j7 Une méthodologie qui se décline sous forme d'un processus en spiral composé de plusieurs étapes.

Chaque étape est le cadre d'interactions entre les intervenant dans le processusjltetchu; 21/06/2007


- 13 -Étape 1

• Scénarios initiaux• Recueil de données sur les scénarios de cours• Scénarios produits par formateurs PE, PLC SVT, PLC PC à partir du

scénario commun Po

• Problème : Contraintes didactiques non explicites

Scénario MODALES : phase 1 Construction de références professionnelles

Scénario MODALES : phase 2 Elaboration d’une séquence d’apprentissage

T1. Construction de la problématique T1. Mise en place du problème scientifiqueT2. Lecture de la doc. Initiale T2. Objectifs scientifiques visésT3. Démarche explicative T4. Objectifs de méthodes et de savoir-faire

T4. Ecrit intermédiaireT5. Description de la procédure de résolution du problème didactique

T5. Mise en œuvre et réalisationT6. Descriptif des activités à faire (boucler sur i = nombre d’activités)

T6. Production d’un écrit : compte-rendu T7. Confrontation des productionsT7. Confrontation des comptes-rendus T8. Synthèse

j8

j9

Diapositive 13

j8 En cohérence avec les objectifs du projet MODALES, ce plan commun est défini selon une approche par résolution de problème. On a ainsi, 2 phases, chaque phase divisée en différentes activités...jltetchu; 21/06/2007

j9 Toutes ces données ne laissent pas paraître les contraintes didactiquesjltetchu; 21/06/2007


- 14 -Etape 2

• Utilisation de la théorie de Chevallard (1999)• Objectifs : (1) analyser les pratiques, (2) acquérir et structurer les

savoir-faire d’enseignants exprimés au travers des scénarios

• La théorie de Chevallard• L'activité de l’enseignant et de l’apprenant peut se décrire en termes

de types de tâches Tc réalisés par des techniques τ qui décomposent récursivement Tc en sous-tâches Tc'

• Tc/ τ définit un savoir-faire qui s’appuie sur un environnement technologico-théorique (ou savoir) ; le couple θ , Θ

• θ est discours qui justifie et rend intelligible la technique τ et Θ est une théorie qui justifie et éclair la technologie


- 15 -Etape 2 (suite)

• L’ensemble (T c,ττττ,θθθθ,ΘΘΘΘ) définit un système praxéologique :

• un système de tâches (Tc) autour duquel se développent et s’organisent des techniques (τ), des technologies (θ) et des théories (Θ).

• Système de savoir-faire autour duquel s’organisent des savoir permettant de les justifier

• Six moments différents dans l'organisation didactiq ue

• 2 types de systèmes Tc/ττττ:

• Routinier• Problématique


- 16 -Etape 2 (suite)

• Résultats de l’utilisation de (Tc,ττττ,θθθθ,ΘΘΘΘ) • Typologie de tâche : scénario, phase, moment, tâche apprentissage,

tâche routinier, tâche d’encadrement

• Adaptation de parcours (sélection de technique) en fonction de :• systèmes tâches/techniques acquis ou en cours d’apprentissage des

apprenants, • le milieu (type de salle et moyens techniques associés,

présentiel/distance, ressources disponibles ou fournies) • du domaine de connaissances (physique par exemple) précisé par

l’explicitation des savoirs en jeu (θ,Θ) • la catégorie des apprenants (PE2 et PLC2 en Formation Initiale),

• Répartition de l’activité entre apprenant, enseignant et machine : elle dépend du type de système tâche/technique

Un modèle didactique j10

Diapositive 16

j10 Dans lequel sont mises en évidence et justifiés les savoir et savoir-fairejltetchu; 21/06/2007


- 17 -Etape 3

• Formalisation avec Modèle de tâches hiérarchiques ( MTH)

• Objectif : transposition du scénario décrit avec le système (Tc,τ,θ,Θ) dans un modèle de tâche hiérarchique

• Contraintes: transposer en préservant les propriétés et sémantiques initiales (assurer la traçabilité théorie/modèle)

• Propriétés des MTH• Tâche: définie un problème/activité• Tâche abstraite : tâche décomposable• Tâche atomique/spécialisée/élémentaire• Méthode: définie comment résoudre un problème• Mécanisme de décomposition de tâche en sous-tâche• Mécanisme de choix de méthodes pour une tâche (articulation

dynamique ou statique de tâches et de méthodes)• Mécanisme de coopération utilisateur - machine j11

Diapositive 17

j11 On va alors établir des correspondances entre concept "proches sémantiquement"jltetchu; 21/06/2007


- 18 -Transposition T/ ττττ

• Transposition de T/ ττττ et de la typologie des tâches• Tâche Chevallard (T) � concept de tâche des MTH

• Technique (τ) � concept de méthode des MTH

• Typologie de tâche � concept de tâche abstrait et atomique


- 19 -Adaptation du scénario

• 3) Adaptation de scénario (3 catégories):• Adaptation des méthodes pour les tâches d’apprentissage• Adaptation des méthodes pour les tâches de remédiation/évaluation• Adaptation des ressources

phase1 : acquiring the Boyle-Mariott law (Mod1) phase2

Teacher’s instructions M6 rem M5

Teacher’s instructions

M6 M5

Technique1 Technique2

State :initial (Mod1=notacquired)

objective (Mod1=inprogress)

State :initial (Mod1=inprogress)

objective (Mod1=acquired)

Legend:

: Technique : alternative operator : state : remediation

: Task : sequence operator : learner task

Learner work(M3)

Scenario for PE learner

Learner work(M1)

rem

• Adaptation des méthodes pour les tâches d’apprentis sage


- 20 -Adaptation des méthodes apprentissage

• 3.1)Adaptation des méthodes pour les tâches d’appre ntissage• Elle se fait en fonction du contexte (représente la situation d’apprentissage), du domaine

et du modèle de recouvrement associé au profil de l’apprenant

• Modèle de contexte• Type de salle• Présentiel/distance• Outils TIC• Instrument pour expérimentation

• Thermomètre

• Baromètre

• Ampoule électrique

• Interrupteur

• Etc.

• Modèle de recouvrement

App

rena

nt c1

c2

M 1

T6

Modèle de contexte

Modèle de domaine

Théorie, Loi

Trois états:•Acquis,•Encours,•Pas acquis

Ensemble de tâches


- 21 -Adaptation des méthodes apprentissage

• 3.1)Adaptation des méthodes pour les tâches d’appre ntissage

////

Modèle de contexteModèle de recouvrement

Modèle de domaine

c1

c2

M 1T6

• Sélection des méthodes candidates

• Règle d’adaptation : Appariement des valeurs des propriétés du profil de l’apprenant (descripteurs du contexte, descripteurs de état de l’apprenant par rapport au domaine et à la tâche) aux valeurs des paramètres correspondant du domaine, de la tâche et du contexte courant.

• Méthodes adaptées : celles dont les valeurs comparées sont identiques

• En conclusion de l’étape 3 : un modèle de domaine, un modèle du contexte, un modèle de l’apprenant, un modèle de scénario associées à des paramètres pour l’adaptation


- 22 -Travail en cours

• Conceptualisation des modèles : ontologie du domaine, de l’apprenant, du contexte, des métadonnées, du scénario

• Intégration des ontologies et modèles dans une architecture flexible

SemanticComposition

LogicalComposition

Selection &Organization

Assembly 1 Assembly 2

Elements ofthe AdaptedScenario

GenericScenario XML Page Layout

Composition

XMLTemplate

LayoutTemplate

Semantic Logical Layout

SERVLET

HTML Page

HTTP Query withparametersParametersQueries

MetaData Schema Ontology& metadata of resources

Domain OntologyUser Ontology

context Ontology

SCARCE

SCARCE : SemantiC & Adaptative Retrival and Composition Environment


- 23 -Perspectives

• Mise en œuvre d’un prototype pour l’expérimentation du modèle de scénario (à court terme)

• Poursuite du processus de co-conception avec les données extraites d’expérimentations pour:

• Affiner le modèle de scénario• Formaliser les catégories d’adaptation de ressource, de

méthode de remédiation/évaluation• Mettre en place un modèle de métadonnées pour la description

des ressources et paramètres de scénario


- 24 -Publications

• J.-L. Tetchueng , Garlatti, S., Laubé, S., (2007) (à paraître), Adaptive and context-aware scenariosfor technology-enhanced learning system based on a didactical theory and a hierarchical taskmodel, International Workshop on REpresentation models and Techniques for Improving e-Learning:Bringing Context into the Web-based Education (ReTIeL'07), Roskilde University, Denmark, 20-24August 2007

• J.-L. Tetchueng , Garlatti, S., et al. (2007), (à paraître), Un modèle informatique de scénario fondésur des pratiques réelles d’enseignement et une théorie didactique, conférence EIAH 2007,Lausanne, Suisse.

• Garlatti, S., J.-L. Tetchueng , et al. (2006). The Co-Design of Scenarios for a Didactic-based E-learning System viewed as an Adaptive Virtual Document. Satellite Workshop E-Learning, 2nd IEEEInternational Conference on Information & Communication Technologies : from Theory toApplications, Damascus, Syria.

• Zein, O.K.; Kermarrec, Y.; Garlatti, S.; Tetchueng, J.-L .; Laube, S. (2006). A Metadata Model forWeb Services Applied to Index and Discover E-Learning Services, Satellite Workshop E-Learning,2nd IEEE International Conference on Information & Communication Technologies : from Theory toApplications, Damascus, Syria.

• Laubé, S., S. Garlatti, Kuster, Y.,Tetchueng, J-L . et al. (2006). Scénarios intégrant les TICE : lesméthodologies et les cadres théoriques à l'œuvre dans la recherche MODALES. in Pernin J-P. etGodinet H. (dir.) , actes électroniques du colloque Scénarios 2006, p.83-88,http://www.inrp.fr/archives/colloques/scenario2006

• S. Laubé, S. Garlatti, J-L. Tetchueng et al, (2005) « Formations des maîtres en sciences : de lamodélisation des situations didactiques comme fondement de la conception d’un EIAH adaptatif »,Annexes, actes conférences EIAH 2005, édités par P. Tchounikine, M. Joab, L. Abrouk, Montpellier,2005, p. 33-34. (Poster)

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