Pour cette partie, nous allons prendre le cas de la simulation et non pas celui de la modélisation. De Jong et Van Joolingen (1998) décrivent la simulation comme un environnement informatique prévu pour apprendre à rechercher : l’apprenant infère des caractéristiques du modèle au travers de l’expérimentation. "Dans cette approche, on met l’accent sur l’apprenant, pour qu’il soit acteur dans le processus d’apprentissage. Les principales actions de l’apprenant sont de changer la valeur des variables afin d’observer les changements qui en résultent" (p.179-180).

La démarche de la simulation est la démarche hypothético-déductive. Elle se décompose en 5 étapes :

1) poser une question
2) générer une hypothèse
3) concevoir une expérience
4) observer, récolter, analyser les faits = réaliser l’expérience (simulée dans le cas présent)
5) interpréter les résultats

Nous allons garder l’ordre de cette démarche pour la suite de notre exemple. De plus, nous avons préféré insérer les arguments tout au long de l’exemple plutôt que les séparer, car la majorité des arguments se rapporte à une étape en particulier.

Exemple d’utilisation et arguments

Dans le cadre du club de natation, nous avions vu, parmi les besoins cités dans la description, que les moniteurs doivent acquérir des connaissances techniques. En effet, les mouvements précis de chaque nage sont assez compliqués et doivent être bien enseignés, si l’on veut permettre à un nageur d’avancer vite et correctement, c’est-à-dire sans zig-zag. Ces connaissances pourraient bien sûr être mobilisées et apprises de manière différente, plus traditionnelle, mais souvent les « entreprises » aiment avoir des supports pour leurs apprenants. En effet, Jean-Paul Coste dit que "de nombreuses institutions s’intéressent actuellement au développement de formations 'en ligne' ". Cette formation "on line" laisse entre autres la possibilité à celui qui apprend de se former au moment le plus favorable pour lui. 

Il est toutefois important de souligner que les apprenants devraient connaître déjà un peu le sujet avant  (De Jong & Van Joolingen, 1998, p. 187) de se lancer dans la simulation, sinon, les hypothèses formulées n’auront aucun sens. Mais cela semble aller de soi, puisque le logiciel est prévu pour des moniteurs de natation qui évidemment savent eux-mêmes déjà nager. 

Ces deux arguments sont valables pour tout environnement d’apprentissage informatique. Il faut toutefois préciser que les connaissances préalables ne dont pas toujours un pré requis obligatoire pour entrer dans un logiciel, elles sont une aide pour la progression à l’intérieur de ce dernier.

Nous pensons qu’il serait possible de créer une simulation, où l’apprenant doit créer un modèle de nage (la brasse par exemple), à partir de certaines variables. La simulation se présente de la manière suivante : il y a un bassin virtuel, avec 4 nageurs prêts à la compétition. Un des nageurs est celui du moniteur J ; les autres sont dirigés par l’ordinateur. 

1) La question posée par la simulation est : 
 « Que faut-il pour que mon nageur gagne la compétition ? »

 Compétition : 100m brasse  ¦ autre

 Derrière cette question se cache celle que doit se poser l’utilisateur du logiciel. De fait, la réelle question est : « Quels sont les mouvements corrects qu’il faut faire pour avancer le plus rapidement possible ? »

1) Avant la course, le moniteur doit donner toutes les meilleures compétences à son nageur pour que ce dernier gagne la compétition. Il peut alors cliquer sur son nageur et les variables apparaissent : les bras, les jambes, la tête, la force… Pour chacun des ces paramètres, il peut choisir ce qu’il veut, ce qu’il pense être le mieux. De Jong et Van Joolingen (1998) disent qu’ "il est possible que les apprenants simplement ne sachent pas à quoi ressemble une hypothèse" (p.183). Ce dispositif de variables permet à l’utilisateur de formuler sa propre hypothèse, sans qu’il soit perdu.

Par exemple :

BRAS :

Ils doivent être toujours tendus.
Ils sont toujours un peu pliés.
Ils descendent au fond de l’eau jusqu’à hauteur d’épaule.
Ils viennent jusque sur les cuisses.
Ils reviennent en même temps.
Ils reviennent l’un après l’autre.
 …

Grâce à cet outil, le moniteur fait alors une hypothèse qui prend en compte tous les paramètres. Par exemple : « pour que le nageur aille vite il faut qu’il ait les bras tendus en avant à la fin du mouvement, pour les jambes, il doit garder les genoux tournés vers l’intérieur, sa tête doit suivre l’ondulation du corps, il doit mettre beaucoup de force sur sa traction et ensuite laisser aller ». Cette hypothèse est très importante dans la simulation, car elle en est la base. C’est pour cette raison que nous avons mis en place un dispositif de régulation pour la formulation d’hypothèses.

2) Quand le moniteur a choisi, il peut revenir à la page de la compétition et faire une expérience. Bien sûr, le modèle de l’expérience est déjà donné afin de permettre à l’utilisateur du logiciel d’être motivé et d’avancer assez rapidement dans son travail, sa "révision". "C’est le design de l’expérience mis en place qui fournit l’information pour valider l’hypothèse" (1998, p. 184) . Dans notre cas, le bassin et la situation de compétition entre nageurs donnent le design. C’est finalement cette compétition qui informe l’apprenant de la validation ou non de son hypothèse.

3) Il teste ensuite son hypothèse : soit son résultat est validé s’il arrive à gagner la compétition, soit il est invalidé. Dans le premier cas, l’hypothèse avec les variables correctes est affichée et gardée en mémoire par le logiciel dans un tableau d’hypothèses pour que le moniteur puisse s’en souvenir. Il lui est proposé de tester une autre nage. 

4) Dans le deuxième cas, il est proposé au moniteur de choisir d’autres hypothèses. De cette manière, il essaie d’interpréter ses résultats. En insérant dans le logiciel, une incitation à revoir ses hypothèses (une sorte de régulation), la simulation aura du sens. Un tableau avec toutes les hypothèses formulées serait affiché après chaque test de l’expérience, ainsi le moniteur pourra tenir compte de ses expériences précédentes pour formuler les nouvelles.

Dans le cas de plusieurs échecs, une aide pourrait être mise en place sous forme d’encyclopédie en lien hypertextes. D’ailleurs, De Jong et Van Joolingen proposent eux aussi d’avoir la possibilité de "demander une définition de concepts, en sélectionnant un terme d’un menu et en suivant des liens hypertextes" (p. 187) . 

Une autre aide possible serait par rapport à la méthodologie de changement de variables, car s’il change toutes les variables à la fois, il ne pourra jamais savoir laquelle est correcte. Cette aide fait office de régulation. De Jong et Van Joolingen appellent cette aide « experimentation hints », par exemple : "Il est sage de ne changer qu’une seule variable à la fois" (p. 188).

Une autre régulation possible est de proposer une nage plus simple que la brasse, peut-être le dos pour les débutants (sans le mouvement des bras) ou le modèle simplifié du crawl (la méthode 1234), sur une distance plus courte (1 bassin).

Conclusion

A partir de l’exemple donné, nous voyons bien qu’une simulation seule n’est rien. Elle a besoin de tout ce riche environnement qui sont les moyens de régulation, les outils pour formuler des hypothèses, le matériel d’analyse des données et le design. Il semble alors qu’une simulation bien construite permette à un moniteur de natation de construire ou de renforcer des connaissances techniques. 

Toutefois, nous aimerions seulement ajouter un dernier argument : construire un tel logiciel est extrêmement coûteux, il n’est donc pas forcément utile ou avantageux de faire apprendre ces connaissances par le biais d’un logiciel, si ce n’est que le côté informatique permet d’avoir quelque chose d’attractif. Le logiciel devrait donc être créé pour plusieurs 
 

De Jong, T. & Van Joolingen, W. R. (1998). (Trad.) Scientific Discovery Learning With Computer Simulation of Conceptual Domains, in Review of Educational Research, Vol. 68, No 2, p. 179-180.

Coste, J.P. Journées "Relations Internationales et Nouvelles Technologies"