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Elements d'architecture pour l'apprentissage collaboratif en maths

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Franck Bellemain

on 28 October 2014

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Transcript of Elements d'architecture pour l'apprentissage collaboratif en maths

Concevoir et développer des outils informatiques permettant l’organisation et la gestion de situations d’enseignement de contenus mathématiques intégrant des outils interactifs (micromondes, simulations, jeux) et dans le contexte de l’enseignement à distance.
Éléments d'architecture pour l’orchestration de situations d’apprentissage collaboratif à distance en mathématiques
Contexte de la recherche*
Objectif
Méthode
Fonder et présenter quelques éléments pour une architecture d’environnements virtuels d’élaboration et gestion de situations d’apprentissage collaboratif en mathématiques.
Ingénierie de logiciels éducatifs
« Educational Software Engineering is the scientific field the objective of which is to study the issues related to educational software design and implementation. It is concerned with the notions, methods, theories, techniques, technologies or lessons learned that may facilitate the design, implementation, evaluation or diffusion of CBPSs, educational software and pedagogical-setting support software… » (Tchounikine, 2011, p.113)
Éléments
Transposition informatique
« Aux contraintes de la transposition didactique se combinent celles de modélisation et d'implémentation informatiques. Ce que l'on place habituellement sous le terme d'informatisation ne constitue pas une simple translitération, les environnements informatiques d'apprentissage résultent d'une construction qui est le lieu de transformations nouvelles des objets d'enseignement. » (Balacheff, 1994)
Macro-script
« The term 'script' has been used for describing methods that structure face-to-face collaborative learning. We use scripts here in the latter meaning, i.e., as a pedagogical scenario used in a computer-mediated setting. »
(Dillenbourg & Tchounikine, 2010)
Orchestration
« Une orchestration instrumentale prend en compte la nécessité de guider les apprenants dans les genèses instrumentales et dans l’évolution et l’équilibrage de leurs systèmes d’instruments. Elle est définie par des configurations didactiques (c’est-à-dire des agencements des artefacts de l’environnement, correspondant à chaque phase d’une situation), leurs modes d'exploitation et leur articulation. » (Trouche, 2003)
Collaboration
« ... a coordinated, synchronous activity that is the result of a continued attempt to construct and maintain a shared conception of a problem. » (Roschelle & Teasley, 1995, p.70).
Spécificité des mathématiques,
selon Duval (2007):
Transposition informatique
- par l’importance des systèmes de représentations : « toute activité mathématique implique le recours à des représentations sémiotiques parce que les objets étudiés n’y sont pas accessibles perceptivement ou instrumen-talement, comme dans les autres domaines de connais-sance scientifique »,
- par le rôle qu’y jouent ces systèmes : « On ne les utilise pas d’abord pour évoquer des objets, ou pour communi-quer, mais pour pouvoir effectuer des traitements, c’est-à-dire des raisonnements, des calculs, etc»,
- par la grande variété de ces systèmes : « on recourt à des types très différents de représentations sémiotiques, car tous les systèmes sémiotiques n’offrent pas les mêmes possibilités de traitement »,
- et par l’importance que jouent les conversions entre ces différents systèmes de représentation, que ce soit dans la résolution de problème, comme pour l’acquisition des connaissances : « le point fondamental dans l’activité mathématique n’est pas l’utilisation nécessaire de représentations sémiotiques mais la capacité à passer d’un registre de représentation sémiotique à un autre registre ».
(i) un système formel au sens mathématique, soit un ensemble d’objet primitifs, un ensemble d’opérations élémentaires et la donnée de règles exprimant comment les opérations peuvent être mises en œuvre et associées;
(ii) un système phénoménal qui précise les comportements de l’interface (nous parlerons de domaine de phénoménologie) en relation avec les objets du système formel et les opérations sur ces objets. Ce système modélise le type de feedback conséquent des actions et des décisions de l’utilisateur. (Balacheff, 1999)
(iii) a system of interpretation which determines the possible actions of the user. This system has a set of interface which interprets the subject actions and transforms these actions into operations on the elements of the formal system. The representations of the phenomenal system can be artifact for the subject to act on the elements of the formal system which they represent. In short, this system implements the principle of direct manipulation. (Bellemain, 2002)
Genèse
instrumentale
Les études concernant la transposition informatique ou de la genèse instrumentale sont constamment réactualisées en fonction de l'évolution des possibilités technologiques.
Cette affirmation concerne en particulier les interfaces que l'on a déjà vu évoluer de langages de commandes, à des interface digitales, en passant par les interfaces graphiques-souris. L'évolution va dans le sens d'une augmentation de la richesse sémantique des interfaces et en conséquence des actions possibles à cette interface. Dans une interface digitale, le geste devient un élément d'information central, ce qui est moins le cas pour une interface graphique souris où l'on prend surtout en compte la position de la souris.
... conserver des traces de l'activité à des fins d'évaluation ou, de calcul ou choix (par l'enseignant, par exemple) de rétroactions pertinentes (cohérentes en relation avec le savoir en jeu et adaptées aux connaissances de l'élève).
Sans qu'elles passent toutes par les fonctions de communication prêtées à l'agent micromonde, plusieurs dispositifs (CBPS) ont proposées ou proposent des modes d'exploitation de l'activité avec le micromonde comme...
Dans le contexte de l'apprentissage collaboratif (en mathématiques et à distance), les traces de l'activité sur un poste peuvent être immédiatement partagées pour permettre des interactions synchrone entre plusieurs participants distants. On peut, par exemple, ...
... avoir des échanges de type chat (MathChat) incluant divers systèmes de représentations ...
... ou partager un même espace de travail mathématique (Tabulae).
Même si le fait que les échanges soient synchrones soit souvent considéré comme une condition nécessaire et suffisante pour qu'il y ait collaboration, on sait depuis longtemps, que cette condition n'est ni nécessaire ni suffisante :
« A second intuitive criterion is that 'doing something together' implies rather synchronous communication, while cooperation is often associated with asynchronous communication.... In fact, this dichotomy corresponds to the underlying technology but not to the real performance of communicative systems.... In other words, synchronicity is less a technical parameter than a social rule. Is it is a considerate meta-communicative contract: the speaker expects that the listener will wait for his message and will process the message as soon as it is delivered. (Dillenbourg, 1999) »
Ainsi, en croissant les dimensions de partage ou non d'un même espace et de synchronie ou non des échanges, on arrive à la caractérisation de 4 types de modèle d'interaction non concurrents, mais jouant (probablement) par rapport à la collaboration des rôles différents. On perçoit en particulier que les représentations et les interfaces n'ont pas tout à fait la même fonction dans les interactions : présentation d'une solution individuelle, élaboration d'une solution collective, etc.
Chat
Forum
Wiki
TeleCabri
CabriEuclide
TI Interactive!
Dans la perspective d'intégrer des micromondes à une plateforme, quelle soit distante ou locale, il est important que ces micromondes échanges sur l'activité dont ils sont le lieu, avec le reste du monde, c'est le rôle de l'agent micromonde.
Ces échanges permettent en particulier de ....
On peut ne pas considérer le micromonde comme un CBPS.
« Il y a alors EIAH si c'est le système élargi (l'artefact informatique, la situation pédagogique créée, les différents acteurs et leurs rôles) qui est considéré... Conception des EIAH renvoie aux problématiques liées à la conception des artefacts informatiques qui embarquent des fonctionnalités spécifiques liées à l'objectif de susciter ou d'accompagner un apprentissage humain... » (Tchounikine & al, 2004).
De la même façon, les différents modes d'interaction envisagés avec l'agent micromonde ne constitue pas plus des CBPS pour l'apprentissage collaboratif.
C'est vers les macro-script et la notion d'orchestration que nous avons choisi de nous tourner pour étudier ce que pourrait être un support informatique à la conception et la gestion de situations d'apprentissage collaboratif en mathématiques.
Nous faisons intervenir la notion d'orchestration parce qu'elle apparaît comme une nécessité pour l'enseignant « dans des environnements technologiques complexes qui proposent une multiplicité d’outils... » (Trouche, 2003) comme c'est le cas des environnements intégrant des micromondes. « Une orchestration instrumentale prend en compte la nécessité de guider les apprenants dans les genèses instrumentales et dans l’évolution et l’équilibrage de leurs systèmes d’instruments » (ibid).
La notion de macro-script intervient comme élément de structuration (scénario) de l'apprentissage collaboratif dans un environnement informatique.
Il ne s'agit pas de comparer ou juxtaposer les deux concepts, ils répondent à des problématiques différentes, mais plutôt de les mettre en relation pour extraire ce que chacun peut apporter à la l'orchestration de situations d'apprentissage collaboratif en mathématiques.
Centrée sur le rôle
de l'enseignant
Structurer
l'apprentissage
collaboratif
Orchestration
Macro-script
Genèse
instrumentale
Ingénierie à
caractère didactique
Ingénierie
Flexibitité
Ingénierie
de CBPS
Concevoir, développer et expérimenter une plateforme didactique virtuelle (ADV 2.0) apportant un support au professeur dans le processus de documentation pour l'élaboration, la médiation et l'évaluation de situation d'enseignement intégrant micromondes et simulations.
Enseignant
Artefact
... articuler différentes représentations d'un même modèle mathématique au travers des échanges entre plusieurs micromondes.
Orchestration
Script de collaboration
Script component
Script Mechanism
(Kobbe, 2005)
Run time
Groupe
Participants
Rôles
Activités
Ressources
Formation des groupes
Distribution des composants
Séquences
Configuration didactique initiale
Mode d'exploitation
Performance
didactique
(Trouche 2005; Drijvers & al, 2010)
Changer les groupes
Changer le chronogramme
Technical-demo
Explain-the-screen
Link-screen-board
Discuss the screen
Spot-and-show
Sherpa-at-work
Macro-script
(Dillenbourg &Tchounikine, 2010)
Script Edition
Script Instantiation
Session set up
Changer les activités ou leur ordre
Changer le contenu
Définition des groupes
Définition du chronogramme
(Dillenbourg &Tchounikine, 2010)
Micro-script ?
A micro-script scaffolds the interaction process per se: when a learner brings an argument, the script will for instance prompt his or her peer to state a counter-argument.
Architecture ?
(Tchounikine, 2008)
(Lonchamp, 2007)
Tabulae Collaboratif
Plateforme pour la gestion d'utilisateurs (et leur rôle), la description d'activités.
Client Tabulae
* Axe de recherche du Laboratoire Enseignement des Mathématique et Technologie (LEMATEC) de l'Université Fédérale de Pernambuco (UFPE)
Projet de recherche développé à IFE
dans le cadre d'un pos-doctorat financé par le CNPq
Plan
Configurations de premier niveau,
deuxième niveau, troisième niveau.
Socialisation
Mode de travail
Nature des instruments
Cette présentation décrit une recherche en cours loin d'être à son terme. Les prochains pas envisagés sont :
- approfondir l'étude des contributions réciproques de l'orchestration et des scripts à l'élaboration d'outils informatiques supports à l'enseignant pour l'apprentissage collaboratif, y compris des outils de support à la collaboration entre enseignants.
- analyser/expérimenter les plateformes qui offrent de tels outils.
- approfondir la question de l'architecture dans la conception/adaptation d'une plateforme intégrant ces outils.
- concevoir/développer des agents micromondes/simulations.
Cabri-Euclide
Formas
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