Instrumentation de la recherche en Education : analyse épistémologique de quelques logiciels d’aide à l’analyse d’enregistrements vidéos

Laurent Veillard UMR ICAR (CNRS, Université Lyon 2, ENS de lyon)

LE PROJET VISA : VERS UNE INSTRUMENTATION DE LA RECHERCHE EN ÉDUCATION

ORIGINES   Les enregistrements vidéo numériques, des matériaux d’étude

de plus en plus utilisés dans les recherches sur l’éducation, mais une durée de vie réduite au temps d’une recherche alors qu’ils pourraient  servir à d’autres chercheurs pour :

  compléter ou constituer leur corpus (gain en temps) pour des études à plus large échelle

  susciter des collaborations autour de corpus commun

  valider des procédures analytiques et des résultats antérieurs

 constituer un patrimoine des pratiques d’enseignement

  Des pratiques méthodologiques d’utilisation des vidéos encore balbutiantes et souvent peu explicites

  Spécificités des enregistrements vidéo en tant que matériaux de recherche en lien avec d’autres types de données (rapport analogique)

  Liens approches théoriques – méthodologies d’analyse   Explicitation des procédures analytiques et fondements

épistémologiques

ORIGINES

  Des technologies à évolution très rapide et à plus large diffusion :

  Dispositifs de prise de son et d’image (caméra, micros, appareils annexes, …)

  Techniques et formats de Compression et de Stockage (types de support, encapsulage, format de compression, …)

  Outils d’analyse et de traitement des matériaux audio-visuels (Annotation, Analyse,…) à des fins de recherche

  Outils de diffusion/publication (film pour la diffusion des résultats, la formation, etc.)

  Une complexification des problématiques juridiques et éthiques   Droit à l’image   Diffusion sur internet   Propriétés des méta-données

DÉVELOPPEMENTS ACTUELS   Financement ACI / ENS et

INRP   Cible large : enregistrements

vidéo de situations d’enseignement et/ou d’apprentissage

  Modules   d’Indexation et de dépôt

d’enregistrements vidéo et de documents associés

  de consultation selon des critères propres à la recherche et de mise à disposition d’enregistrements vidéo

ORGANISATION

  Mise au point d’une organisation, d’un processus de gestion et de procédures fondées sur le plan juridique et éthique

ANIMATION D’UN RÉSEAU DE LABORATOIRES

  Financement PPF puis Structure Fédérative   Travail épistémologique sur les méthodologies de

constitution et d’analyse de corpus comprenant des enregistrements vidéo (journées d’études bisannuelles) :   Lien approche théorique – choix méthodologique ;   Spécificités des données vidéo et des données associées   Réception des enregistrements filmiques selon la place du spectateur

(fiction, recherche, formation, etc.)   Conditions pour le travail collectif sur un même corpus (informations

sur les corpus, objets-frontières, etc.)   Analyse des ressources techniques mobilisables et formation à

leur utilisation :   Technologies et techniques de prises de son et d’image ;   Techniques de stockage/compression ;   Outils logiciels et procédures d’aide à l’analyse ou à la présentation

des résultats, …

DÉPASSER LES LIMITES ACTUELLES

  Aller plus loin que :   la mise à disposition de données vidéo et associées   le recul réflexif sur les pratiques méthodologiques et les outils

disponibles   la formation aux ressources

  Des possibilité de recherches à plus large échelle grâce aux technologies numériques audio-visuelles :   spécificité de l’objet d’étude « processus d’enseignement/apprentissage »

des phénomènes liés à des échelles de temps variées (temps très court, moyen et très long) et dans des lieux différents (disciplines)

  Ex : les études sur le changement conceptuel à long terme ne sont possibles qu’avec des capacités importantes d’archivage d’enregistrements vidéo sur plusieurs mois et même des années d’apprentissage dans les classes (e.g., Jordan & Henderson, 1995; Strom, Kemeny, Lehrer & Forman, 2001)

DÉPASSER LES LIMITES ACTUELLES

  Limitation intrinsèque des méthodes d’analyse manuelles et individuelles :   Réduction de l’ampleur temporelle et géographique des recherches   Procédures analytiques limitées liées à la linéarité des matériaux

vidéo et la faiblesse des manipulations des données

  Exemple des recherches en linguistique   Création de bases de données textuelles de plus en plus

importantes   Développement d’instruments logiciels d’aide à l’analyse à

partir des années 90   Mise en circulation des corpus et des procédures analytiques   Modification des conditions de constitution d’observables et

d’analyses de données

DÉPASSER LES LIMITES ACTUELLES

  Woods (2002, Digital Insight Project) : des décalages de 2 sortes entre les besoins analytiques des chercheurs et les outils disponibles :   Volume des données

  Ex : recherche sur l’implémentation d’un nouveau curriculum en maths aux US (grades 3 à 5) 3 classes dans une même école pendant 4 ans = 1200 heures de vidéos

  Gestion impossible avec des outils de gestion de fichiers classiques   Pouvoir sélectionner des extraits issus de différentes classes pour les

mettre en comparaison inadéquation d’outils logiciels uniquement capables de travailler sur un enregistrement vidéo à la fois

  Circulation des données et des analyses   Distribution du travail au sein des équipes pouvoir disposer de logiciels

multi-utilisateurs   Diffusion et partage au delà des équipes pour projets collectifs –

reproductibilité des analyses / formats de diffusion standardisés des enregistrements vidéos, des annotations, des fichiers d’analyses associés

OBJECTIF : UNE INSTRUMENTATION POUR LA RECHERCHE

  Un système d’indexation et de requête plus performant   Indexation évolutive en fonction des usages   Choix systématique d’extraits vidéos significatifs

  Des outils de gestion des données   Gestion (classement, archivage, annotation) de ses données vidéos et

associées via une interface améliorée   Outil en ligne de transcodage : transformation d’une variété de fichiers en

quelques Formats standardisés en fonction des usages (travail, partage, etc.)

OBJECTIF : UNE INSTRUMENTATION POUR LA RECHERCHE

  Veille juridique et éthique   Veille technologique (dispositifs de prise de vue et de son ;

techniques de compression, etc.)   Outils (téléchargement, en ligne) permettant:

  La production de processus analytiques nouveaux (ex : manipulation souple et réversible d’extraits vidéos pour rapprochement des phénomènes)

  La production de systèmes sémiotiques hybrides (annotation mutuelle)   Le partage des analyses ou la realisation d’analyses menées en

collaboration   Réflexion spécifique sur les formes de diffusion des

résultats   Limites de l’hyper-domination de la forme écrite dans la diffusion des

résultats de la recherche   Quelle place possible des supports multimédias complexes (analyse de

l’évolution des supports et pratiques journalistiques) ?

OBJECTIF : UNE INSTRUMENTATION POUR LA RECHERCHE

  ViSA n’est pas une plateforme de ressources de formation

  Mais à vocation à devenir un espace de réflexion épistémologique sur la production de ressources à des fins de formation à partir d’enregistrements vidéos et d’analyses de recherche   Fondements théoriques   Méthodologies spécifiques   Principes éthiques   Etc.

ANALYSE ÉPISTÉMOLOGIQUE DE QUELQUES INSTRUMENTS LOGICIELS D’AIDE À L’ANALYSE

QUELQUES CLARIFICATIONS PRÉALABLES (HABERT, 2005)

  Distinction entre :   Instrument (spécialisé) : quelque chose qui prend une donnée

langagière et/ou filmique et qui permet d’obtenir une représentation transformée, soit automatiquement, soit semi-automatiquement

  Outil (polyvalent) : logiciels multi-usages, polyvalents, non spéfiquement orientés vers des données langagières ou filmiques (ex : access, excel, etc.) (Simondon, 1989)

  Ressources :   Données (bases de données textuelles, audiovisuelles)   Nécessitent de plus en plus des instruments spécifiques de gestion,

classification, exploration, filtrage car non manipulables telles quelles

  Dispositif expérimental (Latour,):   Montage de techniques manuelles, d’instruments (parfois) d’outils, et

de ressources servant à produire des faits dont la reproductibilité et le statut font l’objet de controverses

VIE ET TRANSFORMATION D’UN DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL

  Processus d’évolution :   Dispositif Expérimental Prototype Instrument ou lignée

d’instruments diffusion hors des labos de conception dans d’autres dispositifs expérimentaux inscription dans d’autres dispositifs adaptation de l’instrument (feed-back aux concepteurs)

  L’instrument devient une boîte noire pour les utilisateurs : les opérations cristallisées dans l’instrument, leur inscription dans le dispositif originel et les choix épistémologiques deviennent pour une part non transparentes

  Ce processus peut être long et parfois durablement freiné   Milieu associé : ensemble des éléments naturels nécessaires au

fonctionnement d’un objet technique (Simondon) + Ensemble des pratiques humaines qui facilitent l’adaptation de l’instrument dans un champs social donné (Stiegler)

  Le passage d’un dispositif à un ou plusieurs instrument est conditionné par un consensus relatif ou filtre social et sa capacité à vivre dans des milieux associés plus ou moins variés (Simondon)   Ex1 : Moteurs de recherche actuels issus de dispositifs expérimentaux des années 50   Ex2 : Campagnes d’évaluation nationales et internationales en linguistique sur les

systèmes d’annotation de corpus

DIFFÉRENTS TYPES D’INSTRUMENTS ET OUTILS MOBILISÉS EN SHS

  Enregistrement :   Statiques : appareil photo – scanner   Dynamiques : caméra – enregistreurs audio – enregistreurs de

paramètres physiologiques (ex : fréquence cardiaque, etc.)   Traitement des signaux (analogiques/numériques) :

logiciels de numérisation, compression, machines de stockage

  Classement / Annotation: Base de données (ex : ViSA, CLAPI, TalkBank, etc.), logiciels (Ex : Advene, etc.)

  Aide à l’analyse :   Logiciels d’analyse quantitative : lexicométrie, sphinx, spss   Logiciels d’aide à l’analyse qualitative : CLAN, Atlas.ti, Transana,

Kronos actogram, Observer, Videograph, etc.

  Diffusion des analyses et Formation : logiciels de montage (ex : Avid, Vegas, etc.) ; lecteurs multimédia ; plateforme de formation (ex : Neopass ; Pegase ; etc.)

CARACTÉRISTIQUES DES INSTRUMENTS LOGICIELS D’AIDE À L’ANALYSE EN SHS

  Cristallisation d’opérations symboliques humaines d’analyse dans des systèmes de type computationnel (opérations logiques)   « Ce qui réside dans les machines, c’est de la réalité humaine, du

geste humain fixé et cristallisé en structures qui fonctionnent » (Simondon, 1989)

  Données opérations informatisées Représentation transformée   Automatisation des opérations réalisées plus ou moins importante

  Quelle valeur ajoutée ?   Facilitation de l’exploration des données   Découpage en segments et déplacement de ces segments :

  Délinéarisation des enregistrements temporels   Opérations possibles de rapprochement pour comparaison d’évènements, d’états, de

phénomènes, etc. (similarités, différences, écarts, etc.)

  Alignement automatique de données de nature différentes   Ex : transcription alignée sur un fichier son ou vidéo (Transana, Videograph, etc.) ;

copie d’une cahier d’élèves liée à un fichier son ou vidéo (ViSA)

  Explicitation des procédures analytiques (contrainte imposée par le logiciel) archivage de ces procédures et circulation entre chercheurs

DIFFÉRENTS TYPES DE LOGICIELS D’ANALYSE

  Exemple des logiciels d’analyse textuelle en linguistique (Lejeune, 2010)

Montrer Calculer

Explorer

Analyser

Lexicométrie Concordanciers

Automates Réflexifs

Dictionnaires Registres

L’AUTOMATISATION : JUSQU’OÙ ?

  Une différence entre enregistrements texte et vidéo liée à la nature des données : analogique ou digitale   Données textuelles :

  Digitales   Opérations automatiques possibles (mais avec des limites) sur ces

éléments symboliques discrets

  Enregistrements filmiques :   Analogiques   Certaines opérations automatiques de reconnaissance de formes, de

mouvements, de configurations (relations entre éléments) possibles mais beaucoup complexes

  Conséquence : selon la catégorisation de Lejeune, les logiciels d’analyse vidéo sont principalement de type réflexif (aide à l’analyse) avec des possibilités limitées de calcul et des formes de représentation plus ou moins variées

EX 1 : VIDEOGRAPH : ORGANISATION DE L’INTERFACE   Structure de l’interface : 3 fenêtres

  1 : Catégories de codage et transcription

1 2

3

  2 :Vidéo(s) avec possibilité de lier plusieurs vidéos   3 : Ligne de temps et visualisation des codages

LE DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL INITIAL

  Un logiciel créé pour instrumenter un dispositif expérimental à collectif large échelle : le les projets TIMSS vidéo maths et sciences (ex : TIMSS Sciences, 8 pays, plus de 80 leçons par pays

Utilisation de vidéograph

STRUCTURE DU SYSTÈME DE CODAGE   Un système de codage

organisé selon une structure inclusive en arborescence   Le chercheur définit un certain

nombre de variables, renvoyant à différentes catégories.

  Une catégorie peut avoir une seule valeur ou une échelle de valeurs.

  Codage de 2 façons possibles   par intervalle de temps (time

sampling scheme) : dans ce cas tout codage à une même durée, définie auparavant

  par événement (event sampling scheme) : le codage se poursuit jusqu’à ce que l’on indique la fin de l’évènement, mais la durée de l’évènement est un multiple de l’intervalle de temps de base.  

LIMITATIONS

  Un instrument conçu initialement pour mettre en œuvre un système de codage entièrement défini a priori peu aisé pour construire progressivement les catégories de l’analyse

  Pas de représentation élaborée des résultats : exportation des codes et des catégorisations pour traitement sous spss ou excel

  Pas de possibilité de segmentation du film pour réaliser des comparaisons

EX2 : ACTOGRAM KRONOS - DISPOSITIFS EXPÉRIMENTAUX INITIAUX

  « Actogram est un logiciel initialement conçu pour répondre aux besoins des ergonomes et des psychologues du travail  » (Kerguelen, 2008)

  « La principale caractéristique de l’outil était d’inciter fortement à une planification des observations en imposant la réalisation préalable d’un protocole de description »

  Utilisation :   En observation directe sur le terrain (palm)   Pour analyser des enregistrements vidéo

  Un système d’analyse par codage inspiré des champs de l’éthologie et de l’ergonomie du travail

ORGANISATION DE L’INTERFACE

  3 onglets correspondant à 3 zones de travail séparés visuellement   Définition des protocoles de description (répertoire)   Réalisation des relevés (avec pilotage vidéo) et visualisation des

graphes d’activité   Statistiques

STRUCTURE DU SYSTÈME DE CODAGE

 Protocole de description   Classes d’observable

  Evènements exclusifs changement d’états ( 1 seul état pour une classe donnée)

RELEVÉS D’OBSERVATION

  Modes de relevé   Par menu contextuel (1)

1

2

3

  Par plan (2)   Par boutons (3)

  Possibilités de courts relevés de communications verbales

REPRÉSENTATION DES RÉSULTATS

  Graphes d’activité   Statistiques   Exportations possibles

LIMITATIONS

  Le découpage en états mutuellement exclusifs opérationnalise le traitement des données d’observation. Mais permet-il de rendre compte de la manière la plus appropriées de certaines situations / comportements ?   Ex : opératrice en charge d’une machine de fabrication de

pièces plastiques :   Actions : approvisionner la machine ; trier les pièces produites dans différents bacs ;

contrôler la qualité ; etc.   Codes : approvisionnement ; Tri ; Nettoyage ; Contrôle Qualité   Activité de contrôle qualité déborde le moment prescrit et se fait partiellement aussi

pendant le tri   Pas de segmentation possible des vidéos (en clips manipulables)

travail d’interprétation uniquement basé sur des représentations symboliques (statistiques, graphs, etc.)

  Pas de possibilités de jouer plusieurs enregistrements en même temps

EX3 : TRANSANA – STRUCTURE DE L’INTERFACE

  4 zones

CARACTÉRISTIQUES DES DISPOSITIFS EXPERIMENTAUX INITIAUX

  Développement en s’inspirant des logiciels d’analyse textuels (collaboration TalkBank) et dans un esprit « ground theory » (Strauss, Glaser)   Représentation graphique des fréquences sonores   Travail non directement sur la vidéo mais sur les transcriptions   Grande souplesse de segmentation et déplacement (virtuel, similaire

aux techniques utilisées dans les logiciels de montage non destructifs) des segments vidéos

  Logique de construction progressive des catégories d’analyse :   Exploration, segmentation, étiquetage par mots clés, constitution de collection de

segments vidéos ayant des caractéristiques communes (événement, geste, verbalisation, savoir, etc.)

  Pas de hiérarchie des catégories

  Existence d’une version multi-user permettant le partage des analyses et des données.

STRUCTURE DU SYSTÈME D’ANALYSE   Une structure type base de données

  Episode = un enregistrement vidéo auquel il est possible d’associer plusieurs types de textes : notes de terrain, verbatim, transcription type Jacobson (ou autre), description des gestes, etc.

  L’organisation en séries chronologiques permet de garder à tout moment la structure temporelle originale des enregistrements.

DIFFUSION VERS DES MILIEUX ASSOCIÉS DIVERS

 Kronos Actogram reste très marqué par une logique éthologique / ergonomique

 Videograph et Actogram présupposent la construction préalable d’un système de catégories

 Transana est sans doute actuellement le logiciel le plus adapté aux besoins de la recherche en éducation par sa souplesse et sa logique base de données qui permet l’inscription dans une grande diversité de dispositifs expérimentaux