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Jean-Marc Labat
Environnements Informatiques pour
l’Apprentissage Humain :
Quoi de neuf ?
Jean-Marc Labat
XVe FORUM Systèmes & Logiciel pour les NTIC dans le TransportApprentissages & Transports : Jeux sérieux et Réalité virtuelle & augmentée
Jean-Marc Labat
Plan de la présentation
• Contexte sociétal
• Convergence entre :
Le modèle de la cognition située
La théorie constructiviste de l’apprentissage
Les évolutions technologiques
• Axe 1 : « Nouvelles Interactions H-M »
Serious Game
Réalité virtuelle et augmentée
• Axe 2 : « Cloud Learning »
Apprentissage mobile et pervasif
Apprentissage collaboratif
• Synthèse
• Conclusion
Jean-Marc Labat
Un nouveau contexte sociétal
• Besoins accrus de formation continue
• Évolution des mentalités
• Place du numérique dans l’éducation et la formation
» Effets de la mondialisation
» Changements technologiques rapides
» La transmission des connaissances par le cours magistral passe de
moins en moins bien
» Beaucoup de jeunes (et moins jeunes) sont habitués à l'interactivité
» Activité de E-learning devient rentable
» Demande forte des entreprises
» Actions du ministère et des régions
» Développement des ENT, financement d’équipements
» Rapports Fourgous, Bravo
« Le numérique ouvre un champ de possibilités et d'innovations
en matière pédagogique qu'il faut mettre à profit d'urgence »
Rapport Bravo, Juillet 2009
Jean-Marc Labat
Évolution des sciences cognitives
• Version classique
Métaphore de l’ordinateur
» Cognition basée sur une représentation symbolique
» E/S, processeur interne
• Version moderne
La cognition humaine est beaucoup plus diverse
Située
» La cognition intervient dans un contexte défini par une tâche authentique, dans un vrai lieu, avec un vrai environnement
Distribuée» Les processus cognitifs ne sont pas nécessairement
centralisés dans le cerveau
Incarnée
» La cognition ne se limite pas à la pensée logique et symbolique
Enactive
» La cognition ne se limite pas à représenter la réalité comme un miroir. Elle ne se sert pas toujours de représentations
» Elle s’appuie sur le couple (perception, action)
Jean-Marc Labat
La cognition est distribuée
• L’unité significative pour les processus cognitifs est plus large que l’individu
La mémoire d’un système complexe comme une cabine de pilotage d’avion est distribuée sur toute une série d’objets disponibles + la mémoire des 2 pilotes
Les actions aident à distribuer une partie de la charge cognitive sur la perception (qui résulte d’une action qui modifie le monde)
Jean-Marc Labat
Approche constructiviste• Apprendre par la pédagogie de projets
En manipulant l’information sous forme physique ou métaphorique
• Utiliser le contexte et les autres comme facilitateurs
Activité contextualisée et sociale
• Former l’apprenant à "APPRENDRE à APPRENDRE"
Développer l'AUTONOMIE» Savoir chercher et structurer l'information
» Savoir utiliser l'information
On se persuade mieux, pour l'ordinaire, par des raisons qu'on a soi-même trouvées, que par celles qui sont venues dans l'esprit des autres (B. Pascal)
Privilégier l'acquisition de METACONNAISSANCES» Savoir ce qu’il faut savoir
» Savoir quand on sait
» Savoir qu’on ne sait pas
» maîtriser des méthodologies (par exemple, modéliser, indexer)
Jean-Marc Labat
Évolutions technologiques
• Les technologies digitales permettent de simuler,
manipuler des objets, éventuellement de manière abstraiteRéalité virtuelle
» interfaces comportementales en vue de simuler dans un monde
virtuel le comportement d’entités 3D qui sont en interaction en temps
réel entre elles et avec un ou des utilisateurs
Réalité augmentée
» Association computationnelle d’objets réels et virtuels,
sémantiquement et spatialement liés
Les dispositifs haptiques
• Les évolutions matérielles
PDA, smartphones, PSP, Iphones, MP3 players, UMPC
Le développement des réseaux, les GPS
• Les autres évolutions logicielles
Les réseaux sociaux, les forums, les blogs, les wikis
Jean-Marc Labat
• Informatique ubiquitaire ou pervasive
L’informatique est partout !
[Lyytinen & Youngjin, 2002]
Level of embeddedness
Level of mobility
Pervasive computing
Traditional computing
Ubiquitous computing
Mobile computing
High
Low
Low
High
Évolutions technologiques
l’ordinateur a la capacité d’acquérir des informations, de détecter et d'explorer sonenvironnement pour obtenir de l'information et construire dynamiquement des modèles de l'environnement et réciproquement
mobile + pervasive computing
Jean-Marc Labat
De nouveaux modes et dispositifs d’apprentissage
Axe 1 : Nouvelles interactions Humain-Machine
Approche « serious game »
Nouvelles interfaces
Environnements virtuels, réalité augmentée
Interfaces haptiques, tangibles
Tableaux numériques interactifs
Prise en compte des émotions
Comprendre ce que ressent l’apprenant
Communiquer en montrant des émotions
Axe 2 : « Cloud Learning »
Apprentissage mobile, pervasif, ubiquitaire,
Apprentissage collaboratif
Accès à des ressources « illimitées » sur le Web
Prévues ou non dans un objectif de formation
Jean-Marc Labat
Axe 1 : Approche Serious Game
• Pas de définition universelle
• 3 acceptions
Utiliser des principes et des technologies des jeux vidéo pour des applications dans des domaines « sérieux »
Envelopper un contenu éducatif dans des séquences ludiques indépendantes du contenu (par exemple avec des défis ou des récompenses)
» Appelé « ludo éducatif » (type Adibou)
Concevoir des jeux vidéo dans lequel l’objet même du jeu est le contenu « sérieux »
» Motivation intrinsèque vs extrinsèque
» Immersion
» Notion de Flow
Jean-Marc Labat
Approche Serious Game
• Idées majeures
Concept de FLOW : développer la motivation intrinsèque
Tout le monde joue
Jean-Marc Labat
Approche Serious Game : Rôles
• Communication
Marketing/Publicité « Advertgames »
Recrutement http://etremarin.fr/#/missions
• Sensibilisation
Causes humanitaires
» Ex : Food Force http://www.food-force.com/fr/
• Formation
Professionnelle
» Starbank
Initiale
» Ex : Supercharged (Navigation en utilisant un champ électromagnétique)
Grand public
» Jeux sur la sécurité
Jean-Marc Labat
Approche Serious Game
• La question des apprentissages
L’apprentissage par le jeu est-il adaptable à tout type de savoirs ?
» Connaissances abstraites ? Concrètes ?
» Savoir-faire ?
» Savoir-être ?
Faut-il un débriefing après le jeu ? Cela ne risque-t-il pas de casser la motivation ?
» Quelle forme donner à l’environnement de débriefing ?
» Pour qui : le joueur, le tuteur, le système ?
• La question de l’intégration du jeu et de l’apprentissage
Tension incontournable entre
» la dimension éducative
» la dimension ludique
Quel équilibre entre le jeu et l’apprentissage ?
Jean-Marc Labat
Approche Serious Game
• La dimension psychologiqueS’appuyer sur la théorie de la motivation intrinsèque
» Challenge, Curiosité, Contrôle, Fantaisie
Y a-t-il un risque d’addiction ?
» Côté implicite/caché de l’apprentissage
• La question de la prise en main par les enseignants
Les enseignants, de tout niveau, veulent rester maître des ressources qu’ils utilisent dans leur enseignement
Proposer des outils d’édition
–Permettant d’ajouter, supprimer, modifier le contenu
–Permettant de définir ou modifier la scénarisation
–Durée, ordre des connaissances utilisées, difficulté
–Simples d’accès
–Possibilité d’utiliser les fonctionnalités sans programmer
–Peu coûteux
Jean-Marc Labat
Axe 1 : Environnements virtuels, Réalité augmentée
• Substitut numérique aux simulateurs physiques
Référence au réel (actuel ou potentiel)
Validité écologique, puissance prédictive, généralisation
Utilisation d’une ou plusieurs modalités perceptives ou motrices
(vision, geste, toucher, kinesthésie, ouïe…)
• Outil de visualisation et de représentation
Aller « au delà » du réel (actuel ou potentiel)
Fonctionnalités spécifiques, i.e. non uniquement centrées sur la
présentation 3D
=> analyse, réflexion, travail coopératif
=> mise en situation d’opérateurs
Jean-Marc Labat
Exemple : Projet Terra Dynamica
• Terra Numerica
FUI 2006-2008, Cap Digital
Ville virtuelle réaliste
Comment l’animer ?
» piétons, véhicules,.
Terra Dynamica
FUI 2010-2012, Cap Digital
10 partenaires, LIP6 (SMA)en charge de l’IA des agents
Applications:
» Jeux, sécurité,transports, urbanisme
Jean-Marc Labat
Exemple : le simulateur FIACRE (SNCF)
Objectif :
Former les conducteurs à des procédures rares mais importantes
car liées à la sécurité
Contexte :
Panne dans le système de contrôle commande de l'aiguillage
Jean-Marc Labat
Axe 2 : Apprentissage mobile
• Pourquoi penser « Mobile Learning » ?
Les acquisitions de compétences des adultes se font pour la plupart à l’extérieur des institutions éducatives
Les apprenants ont des besoins de plus en plus hétérogènes
Les apprenants sont de plus en plus autonomes et accèdent à de multiples sources d’informations distribuées
• Mobilité
Spatiale
» Les apprenants sont situés en différents lieux
Temporelle
» Les apprenants ne sont pas libres en même temps
Thématique
» Les apprenants passent d’un sujet à un autre
Technique
» Les apprenants passent d’un outil à un autre
Jean-Marc Labat
Caractéristiques de l’apprentissage mobile
• Apprentissage situé
L’apprentissage peut se faire dans un contexte qui inclut une
tâche authentique, dans un lieu et à un moment qui sont adaptés
au contenu d’apprentissage
Exemples
» Vérifier un point de grammaire, avoir une explication sous forme
de vidéos, écouter des contenus en dehors de la classe, avoir un
feedback immédiat
• Processus social qui rassemble les apprenants dans des communautés
L’apprentissage ne se fait pas par un seul enseignant mais par
les interactions entre les membres de la communauté
L’apprenant peut aussi jouer le rôle d’enseignant pour d’autres
Apprentissage collaboratif
Jean-Marc Labat
Apprentissage pervasif
• Définition
Extension de l’apprentissage mobile intégrant des équipements pervasifs et la prise en compte de l’environnement physique et numérique
» adaptation au contexte
• Exemple
Apprentissage et travail dans une situation de vente
» En absence de client
– Entrer les codes produit grâce à son lecteur RFID
– Vérifier et corriger les contenus des fiches produits
– Consulter le forum, reprendre ses révisions là où il les a laissées
» Face à un client
– Trouver des réponses pertinentes
– Proposer un tableau comparatif des modèles sélectionnés
– Déporter l’affichage sur une borne face au client
– Faire appel à un collègue géolocalisé
Jean-Marc Labat
Axe 2 : L’apprentissage collaboratif
• Définition
Sens strict : Les apprentissages produits en fonction d’une coopération ou d’une collaboration
Sens large : Tout apprentissage produit quand les apprenants travaillent en groupe
• Besoin de socialisation de l'apprenant
En particulier, développement d'une coopération entre apprenants dans le cadre d'une pédagogie par projets
• Avantages de l’apprentissage collaboratif
La co-construction des connaissances
La restructuration des connaissances, des représentations du problème à résoudre par le dialogue
Le tutorat entre pairs, l’effet de l’auto-explication
L ’intégration progressive au sein d’une communauté de pratique
Jean-Marc Labat
Exemple : La table Reflect • Objectif
Améliorer la qualité de l'apprentissage collaboratif en soutenant l'autorégulation du groupe et des individus
• Moyen
La table Reflect fonctionne comme un miroir
http://craft.epfl.ch/page66272-fr.html
Jean-Marc Labat
Synthèse : Principes éducatifs
• Les jeux vidéo à succès reposent sur des qualités qui
sont désirables pour un enseignement efficace
Les jeux apportent du plaisir
Les joueurs doivent être actifs
Les jeux amènent les joueurs à un profond investissement,
notamment en jouant différents personnages
La perception et l’action sont profondément connectés
La difficulté dans les jeux est progressive
Les challenges sont difficiles à réaliser mais faisables
L’expertise est acquise par la répétition du jeu
Les informations sont fournies juste à temps et à la demande
Les premiers niveaux sont de type « bac à sable »
Les jeux demandent d’associer un ensemble de compétences pour
construire une stratégie permettant aux joueurs d’atteindre leur but
Jean-Marc Labat
Synthèse : Dispositifs d’apprentissage
• Inventer de nouveaux scénarios d’apprentissage mixant :
Utilisation de ressources en ligne
» Peu interactives : vidéos, documents numériques
» Fortement interactives : réalité virtuelle, simulation, serious games
Réalisation de projets et d’études sur le terrain
» Basé sur la coopération entre apprenants
» Intégrant la réalité augmentée
» Utilisant les outils numériques PDA, UMPC, …
Échanges asynchrones entre pairs et avec des tuteurs
» Entre autres, pendant les études sur le terrain
Echanges en présentiel
» pour des périodes de débriefing
» Pour structurer les acquis
» Pour les utiliser dans d’autres contextes
Jean-Marc Labat
Conclusion
• Convergence forte entre La cognition située
Théories d’apprentissage
» Constructivisme, constructionisme
Evolutions technologiques
» Réalité virtuelle, augmentée, Réseaux sociaux, Dispositifs mobiles
• Objectifs
Apprendre quels que soient le LIEU, le MOMENT, la RESSOURCE
Développer
Favoriser et valoriser les apprentissages informels, implicites, inattendus
les activitésl’autonomiela métacognitionla motivation
des apprenants
Vers une société apprenante
Jean-Marc Labat
Quelques pointeurs
• Rapport sur l’économie numérique, Alain Bravo, Juillet 2009
• Rapport fait pour le PIRSTEC, Pierre Tchounikine, Juillet 2009
• Rapports sur les voyages d’étude au BETT, CAP DIGITAL et PM Conseil, Mars 2008 et 2009
• Ecole thématique du CNRS, été 2009 « Mobile Learning »
http://molene.enstb.org/mlearning09/
• Good video games + good learning, James Paul Gee, 2007
• Environnements informatiques pour l’apprentissage humain, Hermes, collection IC2, 2006
• Exposés de :
Elena Pasquinelli, séminaire AIDA, 2010
Stéphane Natkin conférence EIAH, 2009
Jean-Marie Burkhardt conférence EIAH, 2009
Michael Baker, Ecole d’été Guidel (IUFM), juin 2007
• Projet REFLECT, EPFL, http://craft.epfl.ch/page66272-fr.html