STAF 15 : Fiche de lecture
Acquisition of LISP Programming Skill
John R. Anderson and Albert T. Corbett, Carnegie Mellon
University
Cet article rapporte plusieurs expérimentations concernant l'acquisition d'une tâche complexe, la programmation en LISP.
1. Expérimentation 1
La première partie rapporte une expérimentation sur l'acquisition de cette tâche ceci en organisant l'enseignement autour de règles de production individuelles que l'élève doit acquérir; cet ensemble de règles définissant le modèle de l'élève "idéal".
Cette étude tend à renforcer la théorie ACT d'acquisition des compétences d'Anderson qui dit que :
- Les connaissances sous-jacentes à une compétence sont d'abord déclaratives et sont encodées sous la forme d'exemples illustrant la compétence.
- Ces connaissances sont ensuite compilées en une règle de production.
- Ces règles de production individuelles sont ensuite renforcées par leur application.
- Finalement, une compétence telle que la programmation consiste en des centaines de règles de production indépendantes; la performance consistant en l'application séquentielle de ces règles.
La théorie ACT prend en compte les différents rythmes d'acquisition mais non les différents styles d'apprentissage.
Cet article tente de prouver de manière empirique la simplicité de cette théorie en validant des régularités et indirectement en n'identifiant aucun facteur complexifiant cette théorie "apparemment si simple".
La tâche
Des exercices de programmation en LISP sont proposés aux élèves à l'aide de LISP TUTOR. Chaque étape de réponse de l'élève est comparée avec un chemin de solution généré par le modèle. Si la réponse de l'élève ne correspond pas à un chemin possible du modèle, le tuteur fournit un feed back adapté à la réponse et pousse l'élève à fournir une réponse adéquate.
Les variables
- Les variables indépendantes :
- le nombre de fois qu'une règle de production a été utilisée jusque-là (within lesson opportunity)
- le numéro de la leçon en cours (lesson number)
- la position sérielle du code dans la définition de la fonction à compléter (absolute position in code)
- Les variables dépendantes : 2 groupes ont été extraits :
- en fonction du temps : le temps de réponse qui est uniquement mesuré lorsque la réponse correcte était obtenue au 1er essai.
Le temps de réponse ne correspond pas seulement à une règle de production ciblée, mais aussi à l'encodage de l'écran, la décomposition de la tâche en sous buts pour pouvoir taper les différents éléments de réponse.
En outre, l'élève peut corriger des fautes de frappe et changer d'avis quant à la réponse à donner.
- en fonction de l'adéquation de la réponse :
- la probabilité qu'un élève réponde correctement au 1er essai;
- le nombre d'essais supplémentaires requis pour aboutir à une réponse correcte.
Quelques résultats
- En fonction du nombre de fois qu'une règle de production a été utilisée : plus les règles sont utilisées, plus le temps de réponse se réduit.
D'autres facteurs notamment la profondeur d'intégration (embedding ?) du code, la familiarité du concept, le nombre de symboles à taper ont été analysés mais considérés comme non significatifs :
- En fonction du numéro de la leçon : au fur et à mesure que les élèves se familiarisent avec l'interface du tuteur, le temps de réponse se réduit.
- En fonction de la position sérielle : le temps de réponse est plus long lorsque le code se trouve en début de position dans la fonction.
En outre, les effets de la fréquence d'utilisation de la règle de production et les effets de la position sérielle du code semblent s'additionner. Ceci est en accord avec la théorie ACT, où la performance est le produit d'effets procéduraux et déclaratifs.
2. Expérimentation 2
Une autre partie de cet article relate une expérimentation sur l'acquisition de la même tâche mais ceci à l'aide de diverses modalités de tutoring :
- sans tuteur : l'étudiant est uniquement informé si sa réponse est correcte ;
- feed-back à la demande : l'étudiant peut demander un feed back quand il le souhaite ;
- les erreurs sont affichées sur l'écran : si le tuteur reconnaît une erreur, celle-ci est affichée sur l'écran, et l'étudiant a la possibilité de demander un feed back ;
- avec feed back immediat : comme présenté dans la première expérimentation.
Effets de divers modes de tutoring
- au niveau de la rapidité d'exécution des tâches :
- les étudiants nécessitent plus de temps dans le mode "sans tuteur" ;
- les étudiants soumis au mode "feed back immédiat" sont les plus rapides.
- au niveau des performances : des différences significatives entre les modes de tutoring n'ont pas été observées. A part que certaines fois, les performances des étudiants soumis au mode "sans tuteur" étaient moins bonnes.
En effet, les étudiants des 3 groupes, apres avoir suivi des cheminements différents, ont a peu près atteint les mêmes résultats.
Une autre partie de l'article traite des différences individuelles d'apprentissage et aboutit au fait que l'acquisition d'une règle de production n'est pas influencée par son contenu.
3. Conclusions de l'article
Il n'a pas été décelé des effets intéressants concernant les divers contenus des problèmes, les différences individuelles et sur le style de l'instruction.
L'apprentissage de règles de production sous-tendant une tâche complexe ne semble pas très différent que l'apprentissage d'association par paires.
4. Quelques remarques
Le fait que la performance relève d'une application séquentielle de règles, et que l'apprentissage est lié à l'occurence à laquelle la règle apparaît et non à son contexte, me semblent tout à fait cohérents dans les cas d'apprentissages nécessitant des opérations mentales de niveau taxonomique relativement bas. Par contre, lors d'apprentissages relevant d'un niveau taxonomique plus élevé, je pense que de nouvelles variables pourraient être identifiées, ou selon les termes de l'article, des "facteurs complexifiants" pourraient être découverts.
Il est assez surprenant de constater que le mode de tutoring n'influence pas les performances finales.
Bien-sûr les performances attestent les apprentissages réalisés. Mais on sait que le suivi serré du tuteur ne garantit pas la signification de ces apprentissages. D'une part, car l'apprenant n'a pas l'occasion d'exprimer sa propre compréhension, d'autre part car l'élève peut chercher à optimiser ses stratégies en tentant d'obtenir le plus d'aide explicite du tuteur. Il serait donc intéressant d'analyser les apprentissages réalisés.
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M. Lintz