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Aude Dufresne - COM2571 - 26/10/04Aude Dufresne - COM2571 - 26/10/04

Interfaces pour supporter l’apprentissage

Aude DufresneProfesseure Département des Sciences de la Communication

Université de Montréal


Aujourd’hui

• Imaginer des interaction pour faire apprendre– Écoles, éducation à distance, Internet…– Musées– Services publics..vos droits, procédures à suivre– Documentation des logiciels– Support à la clientèle

• En quoi est-ce différent ?– Besoin d’information à rencontrer– Méconnaissance de l’usager– Contrôle des apprentissage – intrinsèque ou pour adapter le soutien

• Qu’est-ce qu’enseigner ? Un prof vs un système informatique…


Un prof vs un système informatique…


Un prof vs un système informatique

• Comment remplacer ou compléter un prof ?

• ..• ..


Une interface vs un prof ?

• Comment reproduire ou compléter la relationProf - élève



Comment rendre l’interface transparente ?

Comment soutenir l’intérêt ?



Comment rendre l’interface utilisable et transparente ?


Comment susciter la construction des connaissances ?






Comment faire pour qu’ils retiennent quelquechose ?

? ?? ??






Comment faire pour qu’ils retiennent quelque chose ? Comment le faire pour chacun d’eux ?


Nous allons discuter

• Théories sur l’apprentissage - mise en pratique

• Les implications de la théorie de l’activité sur le développement de systèmes pour l’apprentissage

• Types de systèmes d’apprentissage

• le soutien à la motivation• la flexibilité et l’adaptation aux différents styles d’apprenants

• Atelier - Quelques cas types– Quelques situations d’apprentissage– Comment concevoir ou améliorer ce qui existe

–


Théories, appro ches et dimensions pertinentes aux environnements de soutien à l’apprentissage

Intelligence

Apprentissage

Action située

Théories de l’activité

Imitation

Motivation

Auto-régulation

Constructivisme

Approche contextuelleAction

Humaine

Sociale

Contexte

InteractivitéTutoriels intelligents

Personnalité


Théories sur l’apprentissage

• Qu’est-ce qu’apprendre ?• Comment apprend -t-on ?

• La pédagogie suggère des façons d’enseigner, mais l’apprentissage reste un processus individuel

• La compréhension suppose que l’apprenant intériorise,qu’il reconstruise ce qui lui est exposé et même plus

• Qu’est-ce qui les pousse à apprendre ?• Quels systèmes et quelles interactions aident ?


Apprendre, c’est …développer sa compréhension des choses

apprendre c’est

• s’adapter, s’améliorer• extraire d’une expérience ce qui est important• organiser les informations d’une façon utile et générale

• apprendre les solutions que d’autres ont trouvées

• apprendre c’est aussi ...pratiquer• Piaget accommodation et assimilation• répéter, généraliser, transférer...devenir meilleur


Apprendre, c’est …

Assimilation:

Répéter une solution connue dans toutes les situations où elle s’applique.

Associer la réalité à la théorie

Réalité théorie Réalité

ATHERTON J S (2003) Learning and Teaching: Assimilation and Accommodation [On-line] UK: Available: http://www.dmu.ac.uk/~jamesa/learning/assimacc.htm Accessed: 26/10/2004


Apprendre, c’est …

Accommodation:Développer une nouvelle solution (inspirée des anciennes) face à une situation nouvelle

Développer une théorie inspirée de la pratique

Réalité théorie Réalité


Apport des théories constructivistes

• La connaissance ne se diffuse pas, elle se construit

• L’information est diffusée, mais c’est le traitement de l’information qui permet la construction des connaissances

• La connaissance se développe dans l’action, l’apprenant doit être actif, ce sont ses activités qu’il construit

• spirale - difficulté graduée• Faire dépasser les conceptions erronées

conflit cognitif (trouble maker, Aimeur et Frasson)


Comment organiser le contenu à apprendre

Apprentissage des modèles mentaux ex.Composantes d’un ordinateur

Apprentissage procédural ex. montrer les séquences, les procéduresEx. Aide dans Photoshop

Bastien, et al. 95 • L’information dans un environnement hypertexte d’apprentissage doit

être organisée de façon rationnelle (en fonction du domaine, indépendamment des actions et des tâches)

• et non pas de façon fonctionnelle (liées à la réalisation d’une tâche)-


Environnement d ’apprentissage basé sur la structure des activités (structure fonctionnelle)

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Chapître 3

Critique du chapître

Faire synthèseFaire synthèse

ForumTravail

d ’équipe

Comprendre phénomène Comprendre phénomène d d ’’apprentissageapprentissage


Environnement d ’apprentissage basée sur la structures des connaissances ou concepts

(structure rationnelle)

MotivationMotivation

MémorisationMémorisation

AttentionAttention

ApprentissageApprentissage

CompréhensionCompréhension

StratégiesStratégiescognitivescognitives

StratégiesStratégiesbehavioristesbehavioristes

Action situéeAction situéeÉchaffaudageÉchaffaudage


Apport des théories sur l’apprentissage

BehaviorismeÉtude objective du comportement, refusant l'introspection,

ramenant les conduites à une chaîne de comportements observablesDoctrine en psychologie qui limite son champ d'étude

aux seuls comportements extérieurs, enregistrables et mesurables,et tente d'établir des lois entre les stimuli et les réactions. http://agora.qc.ca/mot.nsf/Dossiers/Behaviorisme

• Conditionnement stimulus-réponse• Effet de la pratique• Rôle de l’exploration• Renforcement positif > renforcement négatif

Qu’est ce qui correspond à une récompense ?Quels sont les stimulus qui ressortent, qui sont répétés ?


Apport des théories sur l’apprentissage

Cognitivisme

Importance de la réflexion, de la rationalisation dans le procesus d’assimiliation

L’activité de l’être humain se base sur des représentations mentales.

Ces représentations sont en fait des reconstructions personnelles de la « réalité » par le

sujet sur la base des afférences de ses systèmes perceptifs et des connaissances

antérieures.• renforcement intrinsèque > renforcement extrinsèque

Je comprends, l’ordinateur fonctionne > J’ai des sous, des points

• AppropriationOn intègre l’information en fonction des besoins, des choses qu’on connaîtimportance de pouvoir ajouter des notes, de reformuler, de classer les contenus.


Est-ce tout ?

• Apprendre est-ce seulement construire– des structures conceptuelles ?

– des séquences de comportement ?


Apprentissage par imitation - Bandura (1986)

• L’apprentissage est naturel..pourquoi et comment apprennent les enfants en réalité

• Qu’est-ce qui déclenche et soutient l’apprentissage

• Il ne faut pas négliger les Processus d’observation, d’imitation, de pratique.

• Enfin l’intérêt, l’attention, la valorisation sont essentiels pour soutenir l’apprentissage

Apprentissage par imitation - Bandura (1986)

Plusieurs facteurs jouentPlusieurs facteurs jouent


Approche sur les motivations

• Qu’est-ce qui motive les gens ?– qu’est-ce que la connaissance vient y faire...

– On distingue différents niveaux de motivation,

– différents besoins à satisfaire.


Motivation et besoins… • Théories de la motivation - Hull

– http://netrover.com/~darveau/th-motiv.htm

• Qu’est-ce qui motive les gens

qu’est-ce que la connaissance vient y faire..

Hiérarchie des besoins de Maslow (1954)Besoins

pouvoir

accomplissement

estime de soi

sociaux et d’affiliation

sécurité

physiologiques


Les besoins déterminent ce qui nous intéresse

• Il faut suivre la pyramide des besoins, mais là encore tous les individus ne suivent pas le même moule.

Pour certains

la sécurité prime

être sûr de passer

l’accomplissement

faire ce qu’ils veulent

le pouvoir

faire le contraire

la socialisation

faire comme les autres


La motivation à apprendre passe souvent par la valorisation de

• l’importance dans la vie de tous les jours• la reconnaissance par les autres• la progression personnelle• la créativité et l’autonomie personnelle• l’attribution de rôle, d’indépendance, de pouvoir sur soi

De façon générale, il faut• permettre à tout le monde de réussir quelque chose• des réalisations communes, pour la socialisation

Les besoins font ressortir à quel point les relations personnelles sont importantes dans l’apprentissage.


Pourquoi les personnes sont-elles importantes ?

Parce qu’elles viennent reconnaître notre accomplissement

“Le savoir est un ensemble de connaissance socialement reconnu”

Si personne n’approuve on n’est pas certain de savoir

La compétition ou la collaboration sont essentielles pour donner cette rétroaction sociale

à notre apprentissagepour fournir une rétroaction et

une évaluation sur ce qu’on a appris.


En somme

Pour avancer , il faut

– savoir où on va

– savoir quoi faire

– pouvoir le faire

– savoir si on avance ...prof...autres...modèle...

– essayer plus d’une fois

– être valorisé pour le faire

– Les autres sont un point de repère, un renforcement essentiel pour nous inciter à nous améliorer.


Apport des théories sur l’action située ou approches contextuelles

• “définir une action comme située signifie que l’on doit concevoir l’organisation de l’action comme un système émergent in situ de la dynamique des interactions “ Conein et Jacobin 94

• “la situation d’une action peut être définie comme l’ensemble des ressources disponibles pour véhiculer la signification de ses actions et pour interpréter celles d’autrui” Suchman 87

• La connaissance se développe en relation avec un contexte• Le multimédia favorise l’ancrage dans le contexte, i.e. il rend le contexte

explicite et favorise la mémorisation• Le savoir est un ensemble de connaissances socialement acceptées -

nécessité d’une validation, d’une reconnaissance• La coopération est-elle un pré-requis de la contextualisation ?

• Au delà du contexte..– Abstraire du contexte à un niveau méta.– Multiples exemples, extension des concepts et transfert


Apport de la théorie de l’activité

La connaissance pour la connaissance c’est absurde

Qu’est-ce qui nous fait agir ?

On n’agit pas sans raison, le contexte et l’objectif sont importants

L’action s’articule ainsi...

QuêteQuête ExplorationExploration ReconnaissanceReconnaissance

Pourquoi ?incitationbut

Comment?Réalisation et ajustement

ValorisationApprobation sociale

Théorie sur l’activité

QuêteQuête ExplorationExploration ReconnaissanceReconnaissance

Pourquoi ?

Garder visiblesles objectifs

Complexité acceptable

susciter l’engagement

Quoi ? Comment ?Possibilités en contexte

Manipulation directeFlexibilité, activité

Méthode d’utilisation

RétroactionMétacognition savoirsi on avanceSpiraleRépétition Acquisition d’expertise

Rétroaction, Fermeture

Se comparer aux autresSe comparer à un critèreAvoir des contacts sociaux

Créer quelquechose

Compléter

Ziegler et Linard, LinardZiegler et Linard, Linard


Théorie sur l’activité -fournir les outils, la présence

• Objectifs clairs et contextualisés

• Contrat - choix d’un sujet, date limite

• Accès aux informations, aux outils

• Méthode pour savoir comment faire

• Partir de ce qu’ils savent faire

• Rétroaction régulière venant de la situation, des autres

• Savoir où en sont les autres, partager la progression


Implications pour la formation

Pour qu’ils apprennent,il faut placer les apprenants dans des situations où

– ils feront des expériences– la réponse sera utile ou importante– ils pourront évaluer ce qu’ils ont fait– ils pourront ajuster leur réponse– les éléments importants seront mis en relief– si la réponse a du être donnée, ils devront la généraliser– ils pourront pratiquer, démontrer et profiter de ce qu’ils savent


Par exemple - pour apprendre l’histoire…

On peut• organiser les informations de façon utile

– le Québec, l’actualité– trouver ce qu’il faut faire à partir de ce qui a déjà été fait– écrire un reportage

• expérimenter, explorer – fournir plus de matériel que nécessaire– étendre l’activité sur plusieurs cours

• Permettre d ’évaluer ce qui est fait– mettre en équipe, confronter à l’actualité, faire un débat

• mettre ce qui est important en relief– insister sur la synthèse– monter une expo, une affiche, un résumé pour le journal

• généraliser– appliquer, apprendre de ce que les autres ont fait


Théories sur la motivation et l’auto-régulation

• À la base de la motivation– La curiosité, l’intérêt

– Se fixer des buts, des standards à atteindre (atteignables)

– En fonction de la perception de son efficacité


Support à l ’apprentissage Linard

• Médiatisation– Opération de codage et de diffusion d ’un message

• Médiation– Transaction sociale d ’une agent intermédiaire

– Plus constructiviste et interactionniste

• Comment concevoir des systèmes appropriés ?– Si on considère les dimensions idiosyncratiques et le contexte…laisser

le contrôle à l ’usager.


Étude des transactions visant à développer des connaissances Bruner 82

dans les relations mère - enfant• Attention focusing - Attirer l’attention• Modelling - Donner l’exemple, montrer comment• Cueing - Donner une indice de la solution• scaffolding - Étaler la difficulté, découper la tâche• raising the ante - Développer à partir de ce qu’on vient

d’apprendre pour aller plus loin (extension)• instruction - Dernière phase, explication lorsque l’action

est finieSupporter les stratégies naturelles de navigation

– Positionnement par rapport à une référence– Établir une route– Survol


Interactivité et types d’environnements informatisés d’apprentissage

• EAO– - Enseignement assisté, enseignement programmé

• EAIO – - EAO avec composante de diagnostic et d’intervention– - analyse des réalisations et des erreurs

• Simulations– - Offre niveau concret et parfois abstrait de représentation des éléments du

problème - reproduit ou transpose le contexte– - permet de les faire jouer et de “voir” le résultat. Exemple en Physique

• Training Wheel - Simulation à complexité graduelle (scaffolding)– Race to Mars (IBM seulement) Exemple

• Environnement de planification– - simulation mais structurée selon les buts et les intentions– - supose l’apprentissage d’un double language– - permet de guider l’apprenant


Modèle d ’environnement d ’apprentissage intelligent

Modèle de la tâcheModèle de la tâche Modèle de l Modèle de l ’’apprenantapprenant

Modèle du tuteurModèle du tuteur

Modèle de Modèle de communicationcommunication

InterfaceInterface

ObjectifsObjectifs Réalisation des objectifsRéalisation des objectifs

Stratégies pédagogiquesStratégies pédagogiques


Environnement d ’apprentissage basée sur la structures des connaissances (structure rationnelle)

ContrôleContrôleSupportSupport

ErgonomieErgonomie

CohérenceCohérence

VisibilitéVisibilité

RétroactionRétroaction

RéversibilitéRéversibilité

FlexibilitéFlexibilité

MétaphoreMétaphore

DénominationDénomination


Si l ’environnement est structuré, le modèle de la tâche est dans la structure

le modèle de l ’usager = superposition (overlay model)

ContrôleContrôleSupportSupport

ErgonomieErgonomie

CohérenceCohérence

VisibilitéVisibilité

RétroactionRétroaction

RéversibilitéRéversibilité

FlexibilitéFlexibilité

MétaphoreMétaphore

DénominationDénomination


Limites au soutien intelligent à l’apprentissage

• Environnements de simulation - didactique– Moins générique– Pas toujours possible– Aide y est souvent peu utilisée (Johnson - Help is not fetch) ou dérangeante

• Interfaces adaptatives utilisant un modèle superposé de l ’apprenant. – Soutien est réduit à la rétroaction et au contrôle de la navigation. – Très peu de nuances sur le contexte– La navigation ne suffit pas pour construire un réel modèle de l ’apprenant.

• Visibilité du modèle de l ’apprenant ?– Souvent abstrait, reste extérieur à la tâche (Explor@)


Le modèle du tuteuret le modèle de communication ?

Tuteur• Étaler la matière dans le temps• Rappeler les objectifs• Vérifier les échéances• Aider les retardataires• Valoriser l ’autogestion par l ’apprenant• Susciter la compétition• Susciter l’action

Communication• Rappeler - texte, voix, non-verbal • Montrer à l ’écran• Suggérer collaborateur• Cacher ou montrer des éléments du modèle• Rétroaction sur la progression, l ’urgence, l ’activité des autres• Insérer des agents profs ou collègues


Pièces

Yeux

TeleLearning


Map


Scénarios

Activités


The briefcase

folders

applications

documents

all mixed....


Results

• Lots of ergonomical problems…Wrong words (registered vs save)too many operations, Nesting of operations - create database before creating annotationsNot enough training of tutors- revise mode in word, technical problemsUsing the right tool in context - forum vs mail


Favoriser la construction des connaissances

Organiser l’accès aux ressources

Aider, supporter la motivation, “brasser”

Coordonner les équipes.

Accéder à plusieurs documents - lecture, consigne, critères de correction, tests

Lire en général, en détails.

Se faire aider, prendre des notes, savoir ce qui reste à faire

Quelles sont les activités à supporter ?


ExploraGraph pour faciliter l’interaction

Visibilité

Propagation

Navigation basée sur les modèles conceptuels - activités, compétences, documents Modèles usagers et de groupe

Exploratoire

Rétroaction

Intentions

Accès au Gestionnaire de Ressources

MétadonnéesRechercheGestion des droits


Styles cognitifs et apprentissage

• Visuel ou auditif

• Goût du risque

• Autonomie

• Dépendance de champs

• Etc…

Les styles cognitifs sont des traits de personnalité,

Ils peuvent être mesurés avec des instruments de façon fiable

Les styles rendent compte de la diversité, ils représentent les extrêmes.


Styles d ’apprenants et styles de soutienMartinez 2000; Martinez et Bunderson, 2000

– Différents styles d’apprenantsIntentionnel Autonome

motivation intrinsèque, long termeeffort selon ses intérêts

Conformiste Peu autonomemotivation extrinsèque, normativeeffort minimal, cherche soutien

Performant Motivation extrinsèque - compétitif, normatifEffortPeu autonome

Résistant Peu d ’effortAutonomeMotivé à faire le contraire

Styles d ’apprenants et styles de soutien

– Différents types de soutien– Fournir des modèles stéréotypés répondant aux besoins

des différents styles d ’apprenantsProfesseur distrait Passif (rarement), personnel

intentionnel sur demande - donne beaucoup de détails motivation intrinsèquedécrit concepts plutôt que procéduresContexte = connaissance acquise ou à acquérir

Gérant Autoritaire, pas de report des activités performant rétroaction, impersonnel motivation

extrinsèque = notes, compétitiondécrit procédures Attend de l ’autonomie, compare aux autres

Contexte = date, compétition, résultats

Styles d ’apprenants et styles de soutien

– Différents types de soutien

Religieuse Beaucoup de rétroactionconformiste Décrit procédure, motivation intrinsèque

Contexte = date, modèle usager

Hacker Personnel, Actifrésistant Description hors tâche

Motivation socialeContexte = début, inaction, autres

– Offrir des modèles différents, caractériser les apprenants et étudier leurs préférences– Valider et généraliser les modèles de soutien


Cas types d’environnements d’apprentissage

• Apprentissage technique et support– Faire un guide sur comment brancher enregistrer une émission en différé –

• Apprendre en ligne sur WebCT – Comment ça ce compare à la situation traditionnelle ? – Pour chacune des dimensions que peut-on améliorer

• Les forums dans WebCT– Comment s’en servir– Que rajouter selon la théorie de l’activité ?

• Éducation en santé – Site pour amener les gens à arrêter de fumer ?

• Dans un musée – Quelles bornes interactives avez-vous remarquées, pourquoi ?– Avez-vous appris ?


Présentation

Appliquer le modèle d’Explor@graph dans un environnement commercial

Sciences en jeu – CREO Inc :Un environnement d’Apprentissage des sciences accessibles en ligne. Explorer un monde virtuel. Apprentissage situé.http://www.sciencenejeu.com

Intérêt des parents et des professeurs de l’utiliser et de savoir ce qui se passe.

Pas juste suivre progression fournir du soutien.


Contexte de la recherche

• Importance d’intégrer les technologies avec l’activité en classe• Importance d’utiliser les ressources web pour favoriser l’apprentissage par l’action

individualisé.• Supporter le rôle du professeur qui est changé.• Supporter les élèves qui travaillent seuls et ont besoin d’être encouragés et aidés.


Contexte de la Recherche

•Applications interactives permettent de donner un soutien individualisé.•Supporter non seulement la compréhension mais la motivation en différents contextes: succès échec, branchement, échéance approche, retard, etc.

•Support à la motivation : Théories motivationnelles, •Mais aussi tenir compte des préférences sur la façon d’apprendre: autonomie, suivre les règles, compétition, etc.


The Game for Science Environment

Science en Jeu:Apprendre la chimie en préparant de la pâte à dentsApprendre les mathématiques en servant à la quincaillerieApprendre la génomique avec les gnomes.Apprendre la physique et la mécanique à l’usine de recyclageApprendre l’écologie, la physique du sport, espace, etc.

Définir un système pour suivre la progression des élèvesDéfinir le soutien en utilisant les données d progression.


Suivre la progression des apprenants

• Nous avions accès à la progression dans les activities • Intégrer la progression dans la representation de la structure

des connaissances prévues au programme du ministère d’éducation

• Selon la progression dans les activities, le parent et les professeurs peuvent voir la progression d’un individu dans les concepts.

• Professeurs peuvent explorer le lien entre activités et concepts et choisir une tâche pour leurs étudiants.

• Définir des tâches avec un calendrier.


Structures des quêtes et desétapes

Pas de contraintes de prérequis dans plusieurs situation


Structures des étapes et des concepts

Il faut décrire les structures de concepts


Structure des connaissancesProgramme du Mels Mathématique

Plusieurs domaine de concepts

Permettre de construire graphiquementles structures de concepts.Dans les quêtes quels concepts à chaque étape ?


Exemples …


Pour chaque étape lier à des concepts

Plusieurs étapes pour un concept.. Plusieurs concepts pour une étape.

Votre str

ucture

Lien avec niveaux scolaire

Présentation surfa

ce lié à culture


• Many domains of concepts in one QuestMany activities for some concepts

Describe structures of concepts


Building a System to Monitor progression of learners

• From the Game For Science system we could extract and represent the progression of students in the structure of activities in the different quests.

• The teacher can choose a group of reference (class) and a student

and compare their progressions• He can ask to see recent activities and progression for a

given period• He can choose conceptual structure like

mathematics and look at the progression related to the activities the student did in the environment.

• The teacher can choose an activity and define it as a task with a deadline for his students to do.


Design a support system to motivate students

• Définir le soutien en fonction des styles cognitifs (Martinez, 2003)

• Quatre coaches pour les différentes personnalités : intentionnel, conformiste, performant, résistant.

• Different formes mais aussi different messages de soutien.


Define Personalized Support in Game for Science

We developed a Generic environment to associate help and messages to encourage student in his learning depending on the Context.At the beginning a questionnaire to diagnosis the student learning style (adapted from Martinez 2001 questionnaire).We use the weights she established for the diagnosis learning styles on 1500 learners.



We developed a system to easily define rules to give messages of support depending on the context and the learning style.

The support messages appear inside Game for Science for each independent student.



• We developed a system to easily define rules to give messages of support depending on the context and the learning style.

• The support messages appear inside Game for Science for each independent student.


Evaluation etobjectifs de la recherche

–Experimentation avec une classe.Le professeur donne des tâches et utilise l’environnment pour suivre la progression dans la classe.–Évaluation par les étudiants

Appréciation de Science en Jeu

Appréciation de Science en Jeu.

Attitude face à l’apprentissage–Evaluation par le professeur et les parents qui le désirent de l’environnement de supervision .


Objectifs de la recherche

– Améliorer l’intégration avec l’activité en classe

– Design and expérimentation des différents environements :

• Définir les liens entre activités et les concepts.

• Monitoring de la progression et l’assignation de tâche en contexte

• Définir le soutien à la motivation selon le contexte.

• L’utilisation des avatars pour motiver les étudiants

http://cinq.scienceenjeu.ca

Téléchargements liés au cours


Chemistry in Laboratory


Hardware Store


Genomic with the Gnome


Mechanic in a recycling factory.

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