Quinze ans de recherche informatique sur les sciences et ... - Pépite

Quinze ans de recherche informatique sur
les sciences et techniques éducatives
au LIUM
Éric Bruillard, Élisabeth Delozanne, Pascal Leroux,
Paul Delannoy, Xavier Dubourg, Pierre Jacoboni,
Jérôme Lehuen, Daniel Luzzati, Philippe Teutsch
LIUM Université du Maine Le Mans France
resume : Dans ce texte les membres du LIUM ayant travaillé dans l'équipe
EIAO présentent les recherches conduites sous la direction ou impulsées par
Martial Vivet. Une première partie développe les fondements de la politique
scientifique suivie et décrit les travaux de l'équipe en les regroupant
autour de trois axes principaux : les tuteurs intelligents et la
planification pédagogique, la conception de micromondes pour la formation
professionnelle et, enfin, la modélisation des situations d'apprentissage
et les environnements d'apprentissage ouverts et distribués. Une discussion
autour des problématiques de recherche actuelles dans le domaine termine ce
tour d'horizon.
abstract: In this paper, the members of the computer science laboratory of
Le Mans (LIUM), in the AIED and microworld team, show the research that
have been undertaken under the direction or the impulsion of Martial Vivet.
A first part of the text underlines the foundations of the scientific
policy and describes the works of the team around three main strands:
intelligent tutoring systems and pedagogical planning, microworlds design
for vocational training, and, finally, learning situations modelling and
open and distributed learning environments. A discussion about current
research issues closes this overview.
mots-clés : EIAH, EIAO, tuteurs intelligents, micromondes, planification
pédagogique, explications, situations d'apprentissage, diagnostic de
compétences, apprentissage collaboratif, environnements d'apprentissage
ouverts et distribués
key words AIED, ITS, microworlds, pedagogical planning, explanations,
learning situations, competencies diagnostic, open and distributed learning
environments
Avertissement : Le texte qui suit émane de chercheurs du LIUM qui ont
travaillé dans l'équipe EIAO sous la direction de Martial Vivet. Essayant
de re-situer une trajectoire, les idées de Martial ont été sans doute
réinterprétées, tout en restant proches, de notre point de vue, de celles
qu'il avait lui-même défendues. Il s'agit d'une synthèse collective sur des
recherches menées en commun, non un bilan des apports propres de Martial
Vivet à l'EIAO (bien qu'ils soient en fait abondamment présentés mais sans
les distinguer de ceux de l'équipe). Il n'a pas été possible de rendre
compte de tous les travaux et dans la présentation, des systèmes, des
pistes, des projets ont certainement été oubliés. Nous présentons par
avance nos excuses sur ce point.
1. Introduction
Dans le cadre d'un ouvrage consacré à Martial Vivet, nous avons souhaité
faire le point sur les recherches qu'il a impulsées et dirigées au sein de
l'équipe EIAO du LIUM (laboratoire d'informatique de l'université du
Maine). Hommage à notre directeur trop tôt disparu, ce travail de mémoire
est un peu un "récit de vie" de notre équipe. C'est l'occasion de présenter
collectivement le travail qui a été effectué, en essayant de faire émerger
les dynamiques les plus productives. En ce sens, il ne s'agit pas d'écrire
l'histoire de l'équipe, sans doute une des plus importantes du domaine de
l'EIAO au plan français, mais plutôt de faire une relecture des travaux qui
y ont été conduits afin de capitaliser les résultats de recherche obtenus,
de tirer les leçons des impasses rencontrées et, à la lumière des
thématiques actuelles, de repérer les évolutions les plus marquantes. Ces
évolutions sont à mettre en parallèle avec celle du domaine qui s'est
appelé successivement micromonde, EIAO (dans l'acception Enseignement
Intelligemment Assisté par Ordinateur puis environnements interactifs
d'apprentissage avec ordinateur), EIAH (environnements informatiques pour
l'apprentissage humain) et qui se transforme encore avec l'explosion des
technologies de l'information et de la communication. Le déferlement de la
vague Internet qui donne une nouvelle jeunesse aux questions de télé-
enseignement, les évolutions techniques (informatique nomade, interfaces
multimodales, réalité augmentée etc.), qui invitent sans arrêt à modifier
et à enrichir les environnements d'apprentissage, nous amènent d'autant
plus à réfléchir sur les apports des différentes recherches que nous avons
menées. Cette réflexion nous conduit également à tenter de préciser l'identité de
l'équipe que Martial Vivet a fondée à la fin des années quatre-vingts,
identité sans doute amenée à se transformer dans les années qui viennent.
Comment caractériser une activité de recherche dans le champ des
applications de l'informatique à l'éducation ? Nous le verrons, le mot
application est sans doute impropre, puisqu'il ne s'agit pas d'investir le
domaine de l'éducation avec des méthodes et des dispositifs issus de
l'informatique, mais de voir comment l'articulation de deux domaines permet
de les enrichir mutuellement, dans une conception où l'informatique n'est
pas totalement étrangère aux sciences humaines et dans laquelle on ne peut
concevoir des dispositifs sans s'intéresser à ceux qui les utilisent ou
sont susceptibles de le faire. Après avoir développé les fondements de la politique scientifique de
l'équipe EIAO au sein du LIUM, et situé brièvement les grands axes de
recherche suivis par Martial Vivet, nous présentons les travaux et leur
évolution en les regroupant autour de trois thèmes de recherche principaux
: les tuteurs intelligents et la planification pédagogique, la conception
de micromondes pour la formation professionnelle, et enfin la modélisation
des situations d'apprentissage et les environnements d'apprentissage
ouverts et distribués. Cette façon d'exposer présente des inconvénients :
elle ne suit qu'en partie l'ordre chronologique, les projets sont présentés
de façon éparse, certains d'entre eux se situant d'ailleurs à
l'intersection de plusieurs thèmes. Mais le choix que nous avons opéré
présente l'avantage de mettre en évidence les cohérences entre les
différents travaux et de mieux éclairer les évolutions et les résultats
réutilisables et réutilisés. Pour une présentation systématique des
différents projets de l'équipe EIAO du LIUM, le lecteur peut se référer à
[Vivet 1999] et à l'annexe regroupant les résumés des thèses dirigées ou co-
dirigées par Martial Vivet.
2. Les fondements
Martial Vivet a fondé le laboratoire et a monté en son sein une équipe
EIAO, à la fin des années quatre-vingts alors que l'EIAO se déclinait en
Enseignement Intelligemment Assisté avec Ordinateur. Si le thème porteur
était alors celui des tuteurs intelligents (TI), l'orientation initiale de
l'équipe a été très largement déterminée par les directions de recherche
précédemment suivies par son fondateur. Après les avoir situées, nous
tentons de dégager les lignes directrices qui ont sous-tendu la mise en
place de l'équipe et ont en grande partie façonné sa politique scientifique
ultérieure.
2.1. Articuler recherche fondamentale et appliquée
Martial Vivet a commencé sa carrière comme élève d'école normale puis a
réussi le CAPES de mathématiques. De ses études, il a gardé un fort intérêt
pour la pédagogie et l'enseignement des mathématiques. Au début de sa
carrière universitaire il a travaillé à la formation des enseignants de
mathématiques au sein des IREM (Institut de Recherche sur l'Enseignement
des Mathématiques), d'abord sur l'utilisation de calculatrices de poche,
puis l'enseignement du basic et enfin l'introduction dans les classes de
logo. Ce sont ces premières expériences d'utilisation de dispositifs
techniques avec des enseignants et des élèves qui sont à l'origine du
travail sur les micromondes et de la préoccupation de mises en scène
techniques des interactions de l'apprenant avec des connaissances. Son intérêt pour la formation s'est rapidement étendu au contexte de la
formation professionnelle et il a été un des premiers à explorer les
apports possibles de Logo pour l'alphabétisation informatique et
technologique d'adultes de bas niveau de qualification [Vivet 2000a, dans
ce numéro]. Il a ainsi imaginé un dispositif appelé Caristo, correspondant
au chariot de cariste, point de départ d'un axe de recherche lié à la
formation technologique et la formation professionnelle continue, axe qu'il
a fortement investi : la conception de micromondes et la robotique
pédagogique. Parallèlement, il a passé une thèse de 3ème cycle puis une thèse d'État
en Intelligence Artificielle sous la direction de Jacques Pitrat [Vivet
1973, Vivet 1984]. De là est née la préoccupation pour la modélisation des
connaissances et des métaconnaissances et leur utilisation dans
l'éducation. Son intérêt pour l'Intelligence Artificielle et la
modélisation des connaissances s'est alors investi dans les travaux autour
des tuteurs intelligents. Sur la base de ces premières expériences riches et diversifiées, la ligne
directrice de l'activité de recherche de Martial Vivet, a été d'associer
étroitement modélisation informatique et recherche sur le terrain. Au sein
de l'équipe nous avons adopté, comme d'autres[1], l'hypothèse de travail
que les informaticiens devaient accompagner les développements techniques
ou théoriques par l'étude des changements qu'ils impliquent tant dans les
comportements et les raisonnements individuel