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Nous designerons du terme générique de NTI (Nouvelles Technologies de l'Information) l'ensemble des technologies informatiques qui permet de représenter, capter, traiter et distribuer l'information sous toutes ses formes (symbolique ou analogique). Cet ensemble de technologies n’est cependant pas vraiment homogène. Pour une bonne compréhension des recherches décrites dans ce thème, il conviendra de distinguer au moins trois acceptations de ce terme. Nous les désignerons par les termes " d’informatique traditionnelle ", " d’informatique avancée " et " d’applications télématiques ".
Ce premier sous-ensemble comprend tout ce qui touche à l’informatique standard (ordinateur, logiciel et périphériques), disponible dans le commerce. Ces environnements reposent essentiellement sur une technologie informatique généralement bien rodée et toujours soumise aux lois du marché. Pour ce qui nous concerne ici, la principale carectéristique de ces technologies, c’est qu’elles sont soumises aux règles de la standardisation et de la promotion publicitaire. Pour des raisons économiques évidentes, ce sont aussi les seules auxquelles l’école peut accéder. Il est donc important que le chercheur connaisse les limites et l’impact de ce marché qui échappe à tout contrôle institutionnel de la part des enseignants. La lecture des journaux grand public montre d’ailleurs que les promotteurs de ce marché s’adressent maintenant directement aux consomateurs potentiels (parents, enfants, salariés, ...). Dans la suite de ce rapport, nous considérerons que les réseaux dit " locaux " font aussi de cette catégorie.
Le second sous-ensemble de technologies qu’il convient de distinguer est formé par les systèmes (hardware et software) et les environnements dédiés spécifiquement à la recherche. On trouve à ce niveau aussi bien les applications dites " intelligentes " issues des techniques d’intelligence artificielle (systèmes experts, réseaux de neurone, ...), les réalités virtuelles issues des travaux sur l’imagerie artificielle, les logiciels d’expérimentation, etc. Le plus souvent, ils ne sont pas disponibles sur des environnements standard et par voie de conséquence ils sont difficilement expérimentables en situation " naturelle ". De plus, ces produits sont très peu distribués et de ce fait leur évolution est souvent problématique. Toutes les recherches-développement ne donneront pas lieu à des produits distribuables au plus grand nombre, mais c’est dans les laboratoires que s’invente la culture informatique de demain dont une partie constituera celle de nos élèves devenus adultes.
Les technologies de communication et les réseaux
Nous avons placé dans cette troisième catégorie les technologies de communication et les réseaux. Leur particularité vient du fait que ces réseaux sont, par définition, difficilement localisables et qu’ils se dévellopent en marge du marché traditionnel. Ces réseaux génèrent plus ou moins spontanément et de manière collaborative un ensemble de services distribués en constante évolution. Le WorldWideWebb sur le réseau Internet est un bon exemple de ce type de dispositif (voir étude de cas). Si la technologie associée à ces environnements est relativement standard (elle est même distribuée gratuitement), l’usage qui en résulte est une expérience sans précédent tant dans le domaine de la technolgie et que dans celui de la formation. Son impact sur l’avenir des systèmes d’information et sur le monde de l’éducation est actuellement l’objet de nombreuses spéculations. Ce simple fait justifie que nous plaçions ces technologies à part.
A propos des sigles: EAO, EIAO, Didacticiels, Micromondes
Enseignement Assisté par Ordinateur (EAO), Enseignement Intelligement Assisté par Ordinateur (EIAO), Tutoriels, Didacticiels, Environnements Interactifs d’Apprentissage sont quelque uns des termes que l’on rencontre communément dans la littérature pour désigner les produits issus de l’application des NTI à l’éducation. Ces termes font référence à des catégories de systèmes marquées par leur époque d’apparition sur le marché. Sans vouloir à priori imposer un mode de classification, il nous a semblé utile de proposer quelques pistes de réflexions pour comprendre cette terminologie. Pour éviter une nième taxonomie de ces produits, nous proposons plutôt de mettre en avant les fonctions pédagogiques assignés à différents types d’environnements.
La classe des progiciels est formée par l’ensemble des logiciels professionnels standard: traitements de texte, tableurs, gestionnaires de bases de données, logiciels de dessin. Ils peuvent être considérés comme "ouverts" du point de vue informatique puisque ce sont des langages de commandes. Mais à la différence des langages de programmation, ce sont des logiciels spécialisés du fait de la thématique qui les relie. Dans la pratique ils sont destinés principalement à soutenir une activité bien précise et à une forme de représentation caractéristique: rédiger un texte, faire un schéma, résoudre un problème numérique, classer des objets, etc. Leur " ouverture " est liée au fait qu’il n’exite pas de contrainte dans ces environnements du point de vue de ce qu'il est possible de rédiger, de classer ou de dessiner. De plus, ils offrent maintenant la possibilité de les configurer pour des tâches bien précises grâce à leur langage de macrocommandes construit sur le modèle des langages de programmation classique. Cette dernière caractéristique les rend assimilable à de véritables langages auteurs et il est toujours possible de les utiliser pour des tâches non prévues par les concepteurs. Leur conception repose sur une analogie fonctionnelle avec les langages fondamentaux et l'apprentissage de ces logiciels se fait souvent par "imitation" et transfert analogique de compétence: taper à la machine, classer des fiches, utiliser des outils de peinture ... Ce fait n'est d'ailleurs pas sans poser des problèmes d’apprentissage.
Les " micromondes" sont, comme les progiciels, des systèmes informatiques ouverts. L'élève (ou l’utilisateur) peut explorer un domaine ou un dispositif avec un minimum de contraintes de la part du système. L'exemple le plus connu de " micromonde " est, sans aucun doute, la géométrie-tortue de LOGO dans lequel l'explorateur peut " apprendre " à un robot virtuel à réaliser toute sorte de tâches en le programmant. L'objectif pédagogique assigné à ces environnements est souvent ambitieux. L'élève est censé apprendre à apprendre; il se sert de l'environnement pour " réfléchir " ses connaissances et construire de nouveaux objets de savoir. Le modèle d’apprentissage soutenu par ces systèmes est l’exploration et simule un processus analogue aux processus de développement en contribuant à la mise en place d’aptitudes de hauts niveaux, transférables à de nombreuses situations. Du point de vue informatique, la conception de ces systèmes est similaire à celle d'un langage de programmation de haut niveau. L'apprentissage de tels langages est de type "constructiviste" car il s'agit en effet pour l'apprenant de construire des objets de plus en plus complexes à partir de "schèmes élémentaires" appelés " primitives " et d'une grammaire permettant de créer ces assemblages.
Ce sont les classiques logiciels d'enseignement assisté par ordinateur qui mettent en situation, plus ou moins interactive, un élève et un problème à résoudre. La gamme des activités possibles est assez vaste mais chaque séquence est fermée par un choix de réponses restreint à celles qui sont interprétables par le programme. Ces logiciels sont donc généralement considérés comme des environnements favorisant peu l'initiative de l'élève et sont très spécialisés dans leurs objectifs pédagogiques. La conception de ces environnements repose sur le dialogue interactif et l'apprentissage consiste généralement pour le sujet à mémoriser et à entraîner des séquences de procédures associées à certains concepts.
La spécificité des tutoriels est de disposer d’une représentation explicite des connaissances à enseigner. Dans les didacticiels, ces connaissances sont implicitement stockées dans les scénarios de questions et de réponses. Ici le système est capable de résoudre les problèmes soumis à l’apprenant, d’interagir sur les étapes intermédiaires de la solution, de guider le travail de l’élève et d’intervenir si nécessaire (initiative mixte). Dans les systèmes les plus avancés, le tutoriel peut raisonner sur les erreurs des élèves pour inférer ce qu’il n’a pas compris et éventuellement proposer une remédiation adéquate. Le rôle des techniques de l’IA est de pouvoir modéliser le domaine de connaissance afin de rendre possible ce type d’interactions que nous savons être indispensables pour l’acquisition de connaissances complexes. La conception de ces systèmes est parfois proche de celle des aides "on-line", disponibles sur les logiciels professionnels, et grâce auxquelles l'apprentissage d'un dispositif complexe peut être optimisé par un guidage efficace.
A partir de cette présentation schématique - qui n'a probablement qu'une valeur "didactique" et non formelle - il est maintenant plus facile de situer ce que nous entendons par "Environnement d’apprentissage". La terminologie pour désigner de tels environnements est déjà abondante. Elle comporte des dénominations telles que "intelligent micro-worlds" (Feurzeig, 1986) ou encore "articulated micro-worlds" (Frederiksen & White, 1988).
Le concept d'environnement d'apprentissage permet de dépasser l'opposition simpliste et manichéenne entre les défenseurs de l'apprentissage par induction (résultant des seules activités exploratoires du sujet) et les partisans des tutoriels inspirés (de près ou de loin) par l'enseignement programmé (caricature de l'apprentissage par enseignement). Ces systèmes doivent être capables de favoriser l'acquisition de concepts et de procédures associés à un domaine de connaissance. Il s'agit ni plus ni moins de construire ce que l'on pourrait appeler "une station de travail thématique" que chaque élève (ou chaque maître) pourrait adapter à son goût et à ses besoins. En résumé:
Un environnement d’apprentissage est un système qui réalise la synthèse entre, d'une part, les avantages de l'exploration libre et de la construction progressive des objets de connaissance (comme dans les micro-mondes classiques) et, d'autre part, l'intérêt du guidage propre aux systèmes tutoriels. L'idée centrale est de permettre à l'apprenant de transformer rapidement et efficacement ses expériences en connaissances organisées.
Un environnement d’apprentissage est aussi un système qui privilégie l'idée que la meilleure façon d'apprendre c'est de se retrouver dans une situation (quasi) réelle de conception et de travail. Plutôt que de construire des logiciels orientés sur l'explicitation formelle de connaissances scolaires, nous pensons qu'il est maintenant possible de concevoir des outils et des environnements qui assisteraient l'élève efficacement dans les problèmes auxquels il doit faire face dans sa carrière d'apprenant (Brown, 1989). Il apparaît que l'apprentissage incident de l'ensemble des connaissances nécessaires à la résolution d'une tâche pose moins de problème de motivation ou d'attention, si l'intérêt pour la tâche est assuré à un niveau élevé.
Un environnement d’apprentissage est enfin un logiciel qui permet d'entraîner un certain nombre de procédures de "calcul" pour acquérir les automatismes nécessaires à la résolution de problèmes récurrents (orthographe, opérations arithmétiques, décisions statistiques, etc). Il doit aussi prendre en compte les champs conceptuels du domaine et les définitions de termes pour donner à l'apprenant la possibilité de communiquer efficacement avec les spécialistes d'un champ de compétence.