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COMEL 1 Période 2 Les exerciseurs, les animations et les simulations Daniel Peraya TECFA Université de Genève.

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1 COMEL 1 Période 2 Les exerciseurs, les animations et les simulations Daniel Peraya TECFA Université de Genève

2 1.Les exerciseurs Daniel Peraya TECFA Université de Genève

3 Mars 2009 (maj oct. 10)COMel 13 Des exemples Un test de conjugaisontest Test de mathématiquesTest Test de compréhension de texteTest Test dassociationTest Le pendupendu Jeu dassociation : lexique Fr/AnJeu dassociation Créer des formes dévaluations : Hot potatoes (mode demploi)Hot potatoesmode demploi Bibliothèque dexerciseurs

4 4 Une définition Didacticiel = didactique + logiciel « Un programme informatique relevant de l'enseignement assisté par ordinateur (EAO) ; plus précisément, il s'agit d'un logiciel interactif destiné à l'apprentissage de savoirs (et plus rarement de savoir-faire) sur un thème ou un domaine donné et incluant généralement un auto-contrôle de connaissance ; la DGLF préconise dans le sens strict l'emploi de l'expression "logiciel éducatif "» (wikipédia)enseignement assisté par ordinateurDGLF Diversité de dénominations: APO UPO UDO UPTICE emploi de lordinateur dans un contexte de formation, et plus particulièrement dans le but de favoriser lapprentissage Mars 2009 (maj oct. 10)COMel 1

5 5 Une définition L'apprentissage de compétences de bas niveau Programme informatique Interactif Contenus limités Behaviorisme Formation programmée Quoi ? Pourquoi ? A quel propos ? Avec quelle caractéristique ? Avec quelle approche pédagogique ? Mars 2009 (maj oct. 10)COMel 1

6 6 Usages génériques Lemercier, C., Tricot, A., Chenière, I. (). Quels apprentissages sont-ils possibles avec des exerciseurs multimédias en classe. PNER. Mars 2009 (maj oct. 10)COMel 1

7 7 Usages génériques Lebrun,M. (2002). Des technologies pour enseigner et apprendre, Bruxelles: De Boeck (p.93). Mars 2009 (maj oct. 10)COMel 1

8 8 Quelques repères 1960Enseignement programmé Skinner BehavorismeEnseignement programmé 1970 Systèmes ExpertsSystèmes Experts LogoLogo comme tentative dapplication du constructivisme piagétien 1970Programmes auteursProgrammes auteurs 1980Hypermédias documents interactifs et multimodaux 1990Téléinformatique WebTéléinformatique Mars 2009 (maj oct. 10)COMel 1

9 9 Exerciseur Logiciel spécialisé – limité ? – à une activité particulière: Évaluation, tests dassociation, puzzle, jeu des familles, mots croisés… etc. Téléinformatique Exploitation automatisée de systèmes informatiques utilisant des réseaux de télécommunications Formation programmée La formation programmée présente une forme très structurée de formation individualisée. Elle repose sur la définition par linstitution et le(s) formateur(s) et le suivi par lélève, de parcours-types très balisés Mars 2009 (maj oct. 10)COMel 1

10 10 Programme-auteur Un logiciel intégrateur /organisateur : Pour faire quoi ? organiser Organiser quoi ? divers documents numérisés (texte, son, image, vidéo) Dans quel but ? réaliser un certain nombre de tâches et dactivités 2 Interfaces : Auteur/Elèves Mars 2009 (maj oct. 10)COMel 1

11 11 Concepts de référence Interactivité Mars 2009 (maj oct. 10)COMel 1

12 12 Concepts de référence Interactivité FonctionnelleIntentionnelle H/MH/H Mars 2009 (maj oct. 10)COMel 1

13 13 Concepts de référence Interactivité fonctionnelle : concerne la partie du logiciel qui établit et gère le protocole de communication entre l'utilisateur et le hardware. Il s'agit des protocoles de communication liés à la recherche, à la restitution et à la capture d'information, c'est-à-dire à la logique et à l'ergonomie des échanges d'information : vitesse et facilité d'usage, périphériques de saisie, couleur, définition des écrans,... intentionnelle : concerne la partie du logiciel qui établit et gère le protocole de communication entre l'utilisateur et l'auteur du logiciel. L'auteur n'est pas présent sur le lieu de l'échange, mais à travers le logiciel, il participe à la communication. L'interactivité intentionnelle renvoie donc aux protocoles de communication interpersonnels Barchechath,E. & Pouts-Lajus, Postface In S. K. Crossley & L. Green, Le design des didacticiels. Ed. ACL Mars 2009 (maj oct. 10)COMel 1

14 14 Concepts de référence Interactivité FonctionnelleIntentionnelle H/MH/H Interaction Mars 2009 (maj oct. 10)COMel 1

15 15 Concepts de référence Compétences (Leclercq, 1988) spécifiques stratégiques dynamiques démultiplicatrices Mars 2009 (maj oct. 10)COMel 1

16 16 Concepts de référence Compétences les compétences dynamiques engagent létudiant vers le dépassement de soi, le motivent et le passionnent les compétences spécifiques sont relatives à un savoir davantage spécialisé quil sagit dacquérir ; les compétences démultiplicatrices permettent dacquérir par soi-même et de manière autonome, de nouvelles compétences spécifiques les compétences stratégiques offrent la possibilité de donner la meilleure solution à une situation inhabituelle Mars 2009 (maj oct. 10)COMel 1

17 17 Concepts de référence Auto-apprentissage & Auto-évaluation les compétences dynamiques engagent létudiant vers le dépassement de soi, le motivent et le passionnent les compétences spécifiques sont relatives à un savoir davantage spécialisé quil sagit dacquérir ; les compétences démultiplicatrices permettent dacquérir par soi-même et de manière autonome, de nouvelles compétences spécifiques les compétences stratégiques offrent la possibilité de donner la meilleure solution à une situation inhabituelle Mars 2009 (maj oct. 10)COMel 1

18 18 Concepts de référence Behaviorisme Watson ( ) : a)processus stimulus- réponse. b)le comportement est lié au conditionnement < milieu c)le lien entre stimulus-réponse se renforce selon la fréquence des répétitions. Les conduites observables découlent nécessairement d'un ou de plusieurs facteurs, eux- mêmes observables. Attitude empiriste : l'explication de nos comportements doit être fondée sur l'expérience et sur l'observation l'expérience sensible est considérée comme le réel. Thorndike ( ) la loi de l'exercice et de l'effet : a) la répétition d'une réponse conditionnée renforce le lien entre le stimulus et la réponse b)une réponse suivie d'un stimulus agréable sera renforcée MS celle suivie d'un stimulus désagréable diminuera (renforcement +/-). Pavlov ( ) : conditionnement répondant (conditionnement classique) par l'association en de deux stimuli selon le principe de contiguïté. Mars 2009 (maj oct. 10)COMel 1

19 19 Concepts de référence Behaviorisme « Conditionnement opérant » Lélève est soumis à un stimulus Matière découpée en éléments courts Progressions dans la difficulté Individualisazion Renforcement positif immédiat Valorisation de la bonne réponse Répétition favorise lapprentissage Progression linéaire Skinner 1957 Progression ramifiée Crowder 1959 (US Air Force) Mars 2009 (maj oct. 10)COMel 1

20 20 Limites et avantages LimitesAvantages Compétences de base Enseignants peu formés (cfr QCM) mis cest le problème général de lévaluation Pauvreté (souvent) des feed back et de linteraction proposée Conception de lapprentissage, ni empilement ni linéaire Conception de lévaluation, valider nest pas comprendre Interactivité faible Feed back immédiat Motivation; parfois aspects ludiques Habillage ludo-éducatif Instrumentation des tâches répétitives gain de temps; Individualisation Remplacement des certains examens et corrections automatiques Mars 2009 (maj oct. 10)COMel 1

21 21 l'apprentissage de savoirs programme informatique interactif Quoi ? Pourquoi ? A quel propos ? Avec quelle caractéristique ? Une conception Mars 2009 (maj oct. 10)COMel 1

22 2. Les animations Daniel Peraya TECFA Université de Genève

23 Mars 2009 (maj oct. 10)23 Quelques exemples Dissolution de lAgNO3 Muséum dHistoire naturelle- France BIOMULTIMEDIA & BIOINFORMATIQUE Losmose COMel 1

24 Mars 2009 (maj oct. 10)24 Quelques exemples Quest-ce que cest un iceberg?Le théorème de Thales COMel 1

25 Mars 2009 (maj oct. 10)25 Définition « toute application qui génère une série dimages, de sorte que chaque image apparaisse comme une altération de la précédente et où la séquence des images est déterminée soit par le concepteur de lanimation, soit par lutilisateur ». (Bétrancourt & Tversky in Rebetez, 2004) COMel 1

26 Mars 2009 (maj oct. 10)26 Définition Les animations permettent de représenter des phénomènes qui se déroulent habituellement dans des échelles de temps et d'espace inaccessibles à la perception humaine (phénomènes météorologiques, mouvement des planètes, évolutions géologiques) ou qui sont difficiles à observer en fonctionnement (dispositifs mécaniques, systèmes biologiques). En outre, la plupart des animations comprennent des dispositifs qui permettent de ralentir, de stopper et de circuler dans l'animation (Bétrancourt, 2003). COMel 1

27 Mars 2009 (maj oct. 10)27 Historique fantasmagorie de Robertson: caché derrière un écran, il projetait des images de personnes, de monstres ou d'esprits qui donnaient au public le sentiment d'une apparition surnaturelle. Les images projetées: XVIIIe – XIXe siècle lanterne magique: le principe de la chambre noir pour projeter les imageslanterne magique COMel 1

28 Mars 2009 (maj oct. 10)28 Historique Le théâtre optique: XIXe siècle et différents techniques Le « thaumatrope », de John Ayrton Paris (1826).thaumatrope Le « phénakistiscope » manuel de Joseph Plateau (1333). Utilise le principe de la persistance rétinienne pour reconstituer le mouvementphénakistiscope COMel 1

29 Mars 2009 (maj oct. 10)29 Historique Le « praxinoscope » dÉmile Reynaud: le mouvement est aperçu grâce à 12 miroirs dans un cylindrepraxinoscope Les études de Muybridge du mouvementétudes Le « zootrope », de William Horner, (1834) porté de longue bande de dessins dans un cylindrezootrope COMel 1

30 Mars 2009 (maj oct. 10)30 Historique chronophotographe Le « chronophotographe » de Marey, perfectionné celui de Muybridge.chronophotographe » de Marey Il est composé d'une chambre noire classique avec un obturateur devant la surface photo-sensible. Une fois en rotation, la fenêtre du disque laisse passer de la lumière qui vient s'impressionner sur la pellicule. L'opération est répétée plusieurs fois et l'on obtient ainsi la décomposition d'un mouvement sur une seule photographie. COMel 1

31 Mars 2009 (maj oct. 10)31 Historique Le début du cinéma et du dessin animé Les frères Lumière et le cinéma Le premier dessin animé: « Fantasmagorie » de Cohl (1908) projeté dans les salles de cinéma. Vitesse de lanimation: 16 images par seconde. Les techniques du dessin animé sont perfectionnésdessin animé Dessins de Cohl COMel 1

32 Mars 2009 (maj oct. 10)32 Bases techniques Animations.gif :gif cest le même principe du dessin animé: images en séquence Limage « bitmap » frames animation Power Point: présentations animées COMel 1

33 Mars 2009 (maj oct. 10)33 Bases techniques Quelques logiciels pour la construction de.gifs animés Gif construction set Active Gif Animator Easy Gif Animator Gif Builder (IMac) Avantages du.gif: faciles à faire, la plupart de navigateurs le reconnaissent Limites: ce nest pas possible de faire des grandes animations, elles sont « lourdes » COMel 1

34 Mars 2009 (maj oct. 10)34 Bases techniques animations flash / Authorware/ Schockwave graphismes vectoriels: limage est décrite comme une série de formes et standards basées en règles matémathiques. Limites: actualisation des plug-ins Avantages: des animations complexes, COMel 1

35 Mars 2009 (maj oct. 10)35 Usages génériques 1.Attirer lattention : lanimation est purement décorative (effets spéciaux de transition, symboles animés, etc.). Elles peuvent aider lutilisateur à apprécier un texte en le rendant plus attractif, mais peuvent aussi le distraire de la tâche (Rebetez, 2004) 2. Représenter quelque chose : accompagnant ou non un texte, lanimation est utilisée pour démontrer ou expliquer un concept, une règle ou une procédure. COMel 1

36 Mars 2009 (maj oct. 10)36 Concepts de références 1. la séquentialité: faire apparaître les différents éléments graphiques dans un ordre logique.séquentialité COMel 1

37 Mars 2009 (maj oct. 10)37 Concepts de références 2. La durée: la séquence de lanimation sinscrit dans un temps déterminé et est pré-requis pour captiver lattention, selon le contenu, le scénario, le public respiration COMel 1

38 Mars 2009 (maj oct. 10)38 Usages génériques 3. le clignotement: illumination dynamique où le stimulus s'allume et s'éteint. La nature dynamique du clignotement attire immédiatement l'attention.clignotement COMel 1

39 Mars 2009 (maj oct. 10)39 Concepts de références 4. Changements: (Rebetez, 2004) Transformations: changement dans les formes présentes sur les images (taille, forme, couleur ou texture). Translations : changement de position dun ou plusieurs éléments, relativement au champ de lanimation ou aux autres éléments qui la composent. Transitions : changement dans le nombre déléments présents (disparition ou apparition, complètes ou partielles, de fusion déléments, de sortie du champ, etc.). COMel 1

40 Mars 2009 (maj oct. 10)40 Applications pédagogiques Sept principes pour lélaboration de messages multimédias efficaces : (Mayer in Rebetez, 2004) 1. Principe multimédia : Un message composé de mots et dimages correspondantes est mieux retenu quun message composé de mots uniquement.multimédia COMel 1

41 Mars 2009 (maj oct. 10)41 Applications pédagogiques 2. Principe de contiguïté spatiale : Lapprentissage est plus efficace lorsque les images et les mots correspondants sont présentés de manière rapprochée. Par exemple en situant les légendes des divers éléments de limage à côté de chacun deux.contiguïté spatiale COMel 1

42 Mars 2009 (maj oct. 10)42 Applications pédagogiques 3. Principe de contiguïté temporelle : Les performances dapprentissage sont plus hautes lorsque les éléments verbaux et visuels sont présentés en même temps.contiguïté temporelle COMel 1

43 Mars 2009 (maj oct. 10)43 Applications pédagogiques 4. Principe de cohérence : Lapprentissage est meilleur lorsque les mots, images et sons, qui ne sont pas directement utiles à lapprentissage, sont absents.cohérence 5. Principe de modalité : Présenter des animations accompagnées dun commentaire audio conduit à de meilleurs résultats que des animations accompagnées dun texte à lécran.modalité COMel 1

44 Mars 2009 (maj oct. 10)44 Applications pédagogiques 6. Principe de redondance : Lapprentissage est de meilleure qualité en présentant une animation et un commentaire audio plutôt quune animation, un commentaire audio et du texte à lécran.redondance 7. Principe des différences individuelles : Les effets décrits sont plus forts sur des apprenants disposant de peu de connaissances du domaine. De même, ils sont plus forts pour des utilisateurs disposant dun haut niveau de capacités visuo- spatiales. COMel 1

45 Mars 2009 (maj oct. 10)45 Avantages et limites AvantagesLimites La rétention du phénomène observé le flux rend linformation fuyante et changeante apparition des micro-étapes des processus surcharge cognitive, difficultés dattention, de mémorisation et de traitement à lutilisateur, permet une vision plus riche, à la fois globale et détaillée difficultés conceptuelles: comprendre l'enchaînement causal des états à partir de changements temporels COMel 1

46 Mars 2009 (maj oct. 10)46 Avantages et limites Possibilités pour surpasser les limites : réduction des désavantages liés à la fugacité donner un contrôle sur le déroulement de lanimation par le biais dune interactivité modification de lanimation en fonction de lactivité de lutilisateur. produire des résumés des données pour créer une information permanente. le niveau dexpertise de lapprenant pour le domaine scénario pédagogique approprié leffet dimagination COMel 1

47 Mars 2009 (maj oct. 10)47 Références Bétrancourt, M. (2003). Outil cognitif ou gadget ? Psychoscope 8/2003 vol 24. Journal Suisse des psychologues FPS. Pezio, N. (2003). Influence du format de présentation sur lapprentissage : contribution de la présentation séquentielle et ce linteractivité. Mémoire de DESS. TECFA, Faculté de Psychologie et Sciences de lÉducation, Unige. Rebetez, C. (2004). Sous quelles conditions lanimation améliore-t- elle lapprentissage ? Mémoire de DESS. TECFA, Faculté de Psychologie et Sciences de lÉducation, Unige. COMel 1

48 3. Les simulations Daniel Peraya TECFA Université de Genève

49 Mars 2009 (maj oct. 10)49 Simulations: quelques exemples Physique Biologie Médecine COMel 1

50 Mars 2009 (maj oct. 10)50 Définition « Application qui contient le modèle dun phénomène, et dans laquelle lutilisateur peut modifier certains paramètres du modèle et percevoir leffet de ce changement » « La simulation est une reproduction artificielle d'un phénomène réel. Dans le cas où elle est exécutée par un programme informatique sur un ordinateur on parle de simulation numérique » (Edutech) COMel 1

51 Mars 2009 (maj oct. 10)51 Simulation Animation Le but nest pas de transmettre une information, mais de permettre dinférer des règles théoriques, ou soumettre à lépreuve des choix et des comportements. Les possibilités dinteraction sont beaucoup plus larges. COMel 1

52 Mars 2009 (maj oct. 10)52 Usages On peut distinguer trois grandes tendances: Les simulations conceptuelles, dont le but est dapprendre des concepts, mettent en scène des relations théoriques (modèles scientifiques) Les simulations procédurales, dont le but est de développer des habiletés pratiques, (simulation de vol ou de chirurgie) Les jeux de rôles, (peuvent être textuels) qui cherchent un apprentissage par immersion, et combinent concepts, procédures et intuition. COMel 1

53 Mars 2009 (maj oct. 10)53 Utilisation pédagogique Les simulations sont hautement spécialisées. Il est indispensable davoir un scénario pédagogique (définition des tâches et des objectifs). La simulation ne transmet aucune information en soi même. Il faut savoir lexploiter. COMel 1

54 Mars 2009 (maj oct. 10)54 Bases techniques Cest indispensable davoir des bonnes connaissance dans le domaine à modéliser.modéliser Il existe des outils auteur pour produire des simulations: Cabri ou Règle et Compas (pour des simulations en mathématiques et physique)CabriRègle et Compas Modellus et Stella pour les modèles scientifiquesModellusStella Fablusi (pour des simulations de jeux de rôles)Fablusi COMel 1

55 Mars 2009 (maj oct. 10)55 Quelques Liens Site sur lutilisation de simulations pour lapprentissage des maths et de la physique (beaucoup de simulations sur cabri), avec scénarios pédagogiques.http://telelearning-pds.org/copains/index.html Simulateur de gestionhttp://www.simultrain.ch/f/simultrain_f.htm# Page avec beaucoup de liens vers des simulations ou des projets qui utilisent des simulations pour enseigner les maths et les sciences.http://www.techtrekers.com/sim.htm Beaucoup dapplets de simulation pour les maths et les sciences.http://www.explorelearning.com/ Applets de physique.http://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/ Mr Vetro, simulation collective.http://www.agentsheets.com/research/c5/documents/interactive%20flier/c5-flier.html site avec des jeux de rôles (textuels) pour lapprentissage, possibilité de construire des scénarios.http://www.fablusi.com/ Laboratoire virtuel de génétique.http://biologica.concord.org/webtest1/web_labs.htm Simulation dun rat de laboratoire pour faire des expériences dassociation stimulus/réponse.http://tecfa.unige.ch/tecfa/teaching/uv39/tp/index.html COMel 1

56 Mars 2009 (maj oct. 10)56 Quelques Liens (suite) Simulation sous forme de jeu – Conquête de lespace.http://www.ogame.fr/ Jeux de simulation délevage en ligne.http://www.jeu-gratuit.net/jeux-simulation-elevage.php Jeux de simulation divers en ligne.http://www.absoluflash.com/jeux-simulation/ Exemples de logiciels de simulation plus complexes : En ligne : Chevron : L'utilisateur est invité à approvisionner une ville en énergie, avec l'objectif de la développer jusqu'en Pour en savoir plus: : A télécharger (gratuits): –Food Force : Un logiciel qui présente le domaine d'action du World Food Program,(WFP), programme de l'ONU pour faire face à des crises alimentairesFood Force –Pedagogica : Le logiciel porte sur les principes de base de la génétique. Notamment, on apprend à manipuler des gènes et des chromosomes tout en observant les effets des changements sur des dragons.Pedagogica –SimProjet : Un simulateur de gestion de projet.SimProjet –ChemLab : Un logiciel d'apprentissage de la chimie.ChemLab –Virtual Lab Simulator : Un logiciel de formation en chimie.Virtual Lab Simulator : COMel 1


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