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