LE DEVELLOPPEMENT DE L’ENSEIGNEMENT INTELLIGENT ASSISTE PAR ORDINATEUR (EIAO)
Conférence donné à la réunion de l’Association de Psychologie Scientifique de langue française. Rome 23/25 sept.91
Les premiers systèmes d’Enseignement Assisté par ordinateur(EAO) sont nés au début des années soixante, ces derniers s’efforçaient de proposer toute une série d’activités (situations problème, simulations interactives). Il s’agissait principalement de système d’enseignement.
Avec l’évolution des sciences cognitives, on a
vu naître de nouveaux systèmes qui reposaient sur ces nouvelles théories ( ce
fut le cas du langage LOGO ou encore le micro monde qui s’inspire des théories
cognitivistes). Réciproquement, les chercheurs en sciences cognitivistes se
sont intéressées à ces nouveaux systèmes, l’intelligence artificiel a ainsi
largement contribué au développement de l’EAO. Cette évolution s’est traduite
notamment par le passage de « systèmes orientés modèles de
l’enseignement » à des « systèmes orientés théories de l’enseignement
».
On peut définir l’ intelligence artificiel
comme étant « l’ensemble des techniques informatiques qui apportent à
l’ordinateur une certaine compétence à résoudre des problèmes dans des domaines
comme ceux du raisonnement ou de la compréhension du langage naturel ».
La conception de ces systèmes supposent quatre axes de recherches :
Reprenons ces quatre axes un par un :
Ce modèle part du principe que tout concepteur
doit être compétent dans le domaine enseigné et ainsi être capable de
multiplier les points de vue. Clancey en 1983, avec le programme GUIDON définit
les procédures de conception d’un système expert : « analyser le
domaine de référence à partir de protocoles d’experts et de novices, construire
un modèle expert qui tienne compte de toutes les nuances possibles de
raisonnement et construire le module de l’enseignement ».
Ce modèle tient compte des capacités de l’élève
en proposant plusieurs niveaux d’exercices et élabore des feed-back appropriés
pour chaque type d’erreur.
En
EIAO, les connaissances de l’apprentissage sont des sous connaissances de
l’expert, ainsi il y a comparaison des performances de l’élève avec celles de
l’expert dans les mêmes conditions ; c’est ce qu’on appelle le modèle de
recouvrement (overlay model) tel qu’il est appliqué dans le tutoriel WUSOR.
Cependant,
il faut reconnaître que chaque élève a une démarche qui lui est particulière,
or l’expert ne peut fournir que des démarches générales, « l’idéal serait
de tenir compte des différences de chacun ». Par ailleurs, ce modèle de
recouvrement ne traite pas l’e é2658236
L’erreur
sous tout ses aspects, seules celle d’ordre stratégiques sont pris en
considération, les autres (opératoires)
ne sont pas pris en comptes.
De
cette constatation, est né le modèle de l’erreur (buggy model) dont l’objectif
est de comprendre l’origine de l’erreur et de proposer une stratégie de
remédiation.
Self,
en 1988, définit ainsi le modèle de l’élève à partir de six fonction :
« correction de l’erreur, aide à l’élaboration d’une action à entreprendre
quand l’erreur est due à une procédure incomplète, mise en œuvre d’une
stratégie globale pour proposer un nouveau plan d’actions, construction d’un
diagnostic, prévision d’actions futures (fonction prédictive) et enfin
évaluation du travail fourni par l’élève ».
Les
EIAO classiques proposaient des méthodes pédagogiques qui minimisaient le
risque d’erreur de la part de l’apprenant. Avec les théories constructivistes,
on a vu paraître des systèmes tels que
LOGO qui privilégient l’activité de l’élève même s’il y a risque d’erreur
puisque c’est par et avec l’erreur qu’il y a apprentissage. Il y a une volonté
dans ces systèmes de laisser l’apprenant explorer lui même ses solutions et de
ne lui fournir de l’aide que lorsque cela s’avère vraiment nécessaire. Ainsi,
on dit du modèle pédagogique qu’il est « un ensemble de spécifications sur
la manière dont le système doit construire ses interventions. Ce modèle
interagit avec l’élève plus ou moins directement en sélectionnant les problèmes
qu’il doit résoudre, en le guidant vers la solution, en critiquant ses
performances, en lui fournissant une aide appropriée lorsque l’élève le lui
demande, en lui montrant des exemples.
Deux
modèles se basent sur cette définition :
Les
logiciels actuels offrent une interface graphique très sophistiquée, les
manipulations directes (donc les interactions) y sont très importantes, ainsi
l’écran associé à la souris participent activement à la construction du savoir
de l’apprenant.
Les systèmes d’EIAO
« orientés modèles d’enseignement » présentent des limites, ces
limites ont été définies par Sleeman et Brown en 1982 :
Ces
en expérimentant et en cherchant leurs limites que s’effectue l’évolution de
ces systèmes, on est donc passé aux systèmes « orientés théories
d’apprentissage ».
Si un tel système est
difficilement applicable par l’enseignant lors de son cours, cela peut être
possible pour l’ordinateur, c’est l’objectif du système MEMOLAB.
Il s’agit d’un
laboratoire artificiel qui permet la simulation d’expériences sur la mémoire
humaine, l’objectif est l’apprentissage de la démarche expérimentale en science
humaine.
C’est
un système qui se veut progressif, c’est-à-dire qui propose une évolution dans
l’acquisition des connaissances selon des niveaux de complexité. Les auteurs de
MEMOLAB se sont d’ailleurs référés au
modèle de l’intégration hiérarchique de R.Case (1985).
C’est un modèle qui
définit l’action du sujet comme une structure (Case parle de « structure
de contrôle ») composée de schèmes figuratifs (états) et de schèmes
opératoires (transformations). Cette structure est composée de trois
composantes :
Chacune
de ces composantes est elle même formée de plusieurs étapes ou en d’autres
termes chaque stade est composée de sous stades. « Chaque stade consiste
en l’intégration dans une seule structure de contrôle de deux structures de
contrôle formées pendant le stade précédent et dont la fonction était
différente de cet ancien stade.
Ce
qui permet le passage entre les sous stades, c’est « l’augmentation de la
capacité de stockage à court terme de l’information (Short Term Storage Space),
…, cette capacité augmente d’une part
avec l’âge des processus liés à la maturation du système nerveux et, d’autre
part, avec l’entraînement des schèmes grâce à un gain en efficacité
opérationnelles des représentations et opérations impliquées dans la structure
de contrôle. Cet entraînement permet donc de libérer au fur et à mesure de
l’espace dans la mémoire à court terme pour stocker d’autres objectifs. Les
didacticiels classiques favorisaient cela par la répétition d’exercices.
Case définit ainsi le processus d’intégration
hiérarchique. Il considère le sujet comme un « résolveur de
problème », un environnement
d’apprentissage doit donc prendre en compte :
Les
concepteurs de MEMOLAB ont construits la métaphore de la pyramide pour
représenter cette structure de l’environnement d’apprentissage, l’apprentissage
s’effectue en franchissant progressivement les différents niveaux de la
pyramide.
A
chaque niveau, on trouve des séquences composées d’une classe de problème, d’un
langage d’action, d’un langage de représentation et d’exercices.
La
pyramide de MEMOLAB est constituée des niveaux suivants :
Niveau
0 : utilisation de l’interface, construction d’un événement (les sujets,
le matériel, la tâche et la mesure associée à cette tâche).
Niveau
1 : identification des sources de variation, début de l’expérience,
construction à partir des évènements de séquences significatives (paradigmes).
Niveau
2 : comparaison et modification d’une séquence en ne faisant varier qu’un
seul paramètre à la fois, le système propose pour cela un langage de
description .
Niveau
3 : le sujet maîtrise les comparaisons, création d’un plan d’expérience
sur l’écran.
Le passage d’un niveau de la pyramide à un niveau
supérieur est liée à la substitution d’un langage de commande par un langage de
description.
MEMOLAD est un environnement qui prend en compte la
richesse et la complexité des processus cognitifs impliquées dans
l’enseignement ( mécanismes de découverte, rôle de l’entraînement, raisonnement
par analogie, guidage, …). C’est un véritable laboratoire expérimentale pour la
psychologie cognitive développementale.