Les langages de modélisation pédagogique -un pont entre l’ingénierie pédagogique et les systèmes de diffusion de la formation en ligne. Paquette, G., Marino, O., De la Teja, I., Léonard, M., Lundgren-Cayrol, K., Rosca, I., Contamines, J., & Rogozan Chaire de recherche ICTA, LICEF-CIRTA Learning Object Repository Stakeholders Forum Using learning object repositories in learning environments

Contexte des travaux Augmenter la qualité de la formation en intégrant la conception pédagogique dans les standards Importance de représenter la structure d’une unité d’apprentissage (UA) en spécifiant les rôles, les activités et le support à l’aide d’objets d’apprentissage. Travaux sur le plan international EML (OUNL et Valkenburg Group) IMS-LD : spécification internationale standard (Fév 2003) Travaux au LICEF (depuis 1992) MISA/MOT/ADISA Éditeur d’activité d’Explor@ EduSource: MOT+ XML Parser, Java LD API LORNET: TELOS, gestionnaire par fonction

Genèse 1972 - Fondation de la Télé-université 1973 - LOGO, Cours Plato, systèmes auteurs,…. 1986 - GOIA et Groupe Micro-Intel Inc 1987 - Recherche sur les systèmes à base de connaissances (SBC) 1991 - Développement d’un générateur SBC (LOUTI) 1992 - Création du LICEF, Centre de recherche de la Télé-université 1992 - Design et développement d’un cours de design pédagogique 1995 - Développement AGD, MOT, Campus virtuel 1998 - Développement MISA 3.0, HyperGuides, Explora 1999 - Implantations/transfert: TELUQ, Hydro, Eduplus, Corporations professionnelles, Technomédia, Bell Canada, Canal Savoir 2000 - Développement Mot+, ADISA / MISA 4.0, Explor@-II

Vue d'ensemble Modèle des connaissances Devis pédagogique médiatique Devis de diffusion Conception/ Ingénierie Médiatisation /Production Matériels : Sites et documents Intégration et diffusion Sélection des services Environnements Explora

3- Introduction à MOT Premier modélisateur par objets typés, spécialisé pour la conception de systèmes d'apprentissage (SA) Basé sur des recherches en sciences cognitives, MOT permet la construction de modèles à partir de 4 objets graphiques représentant des types prédéfinis de connaissances et de 6 types de liens représentant les relations entre elles.

Savoir Savoir faire Savoir être Domaine de connaissances ou Expertise : classification des connaissances par types (selon les sciences cognitives) Savoir Savoir faire Savoir être Principes XML=2 Règles Règles ou acteurs Ressources utilisées produites Actions Concepts XML=0 Procédures XML=1

Quoi? Comment? Quand? Pourquoi? Combien? et autres ? Concepts Questions à poser pour l’apprentissage et type de connaissances associé Concepts Quoi? Qu'est que c'est? Exemples Traces Énoncés Faits concrets Connaissances abstraites Procédures Comment? Principes Quand? Pourquoi? Combien? et autres ?

Exemples pour chacun des types de connaissances Concepts Classes d’objets Sortes de documents ou d’outils Catégories de personnes (acteurs, agents d’information) Catégories d’événements Procédures Classes d’opérations, actions Sortes de tâches, activités Instructions, algorithmes Films ou étapes du scénarios Principes Contraintes d’intégrité, conditions Règles d’actions, heuristiques Principes relationnels, lois, théories Agents décisionnels. Exemple : objet concret représentant un concept Trace: objet concret représentant une procédure Énoncé: déclaration spécifique d’un principe Faits

Types de liens Le lien de composition (C) relie une connaissance à l’une de ses composantes ou de ses parties constitutives. Le lien de spécialisation (S) met en relation deux connaissances abstraites de même type dont l’une est “ une-sorte-de ”, un cas particulier de l’autre. Le lien de régulation ( R ) s’utilise d’un principe vers une autre connaissance abstraite qui peut être un concept, une procédure ou un autre principe. Le lien de précédence ( P ) relie deux procédures ou principes dont le premier doit être terminé ou évalué avant que le second ne commence. Le lien intrant-produit ( I/P ) relie un concept et une procédure. Le lien d’instanciation (I) relie une connaissance abstraite à un fait.

Types de liens : exemples Remarques Exemples La «Voiture» se compose d’une «Carrosserie» On peut spécifier les attributs d’un objet comme des composantes d’une connaissance C La « Voiture-de-Jean» se compose de «Carrosserie-de-la-voiture-de-Jean» S Du plus spécifique vers le plus général «Renault» est une sorte de «Voiture» «Faire le plan» précède «Rédiger le texte» P Du précédent au suivant «Le plan » est intrant de «Rédiger le texte» Le concept vers la procédure est un intrant de celle-ci. La procédure vers le concept indique qu’elle le produit. I/P «Le texte» est produit de «Rédiger le texte» «Les règles de disposition sur la page» régissent «le plan» Un principe défini le concept par des contraintes à satisfaire ou encore établi une loi ou une relation entre plusieurs concepts. Le principe contrôle de l’extérieur l’exécution d’une procédure ou la sélection d’autres principes. «Les règles de contrôle du trafic» régissent «Faire décoller un avion» R «Les règles de gestion de projet» régissent «Les principes de design à appliquer» Concept, procédure ou principe “ s’instancie ” par des faits «La-voiture-de-Jean» est une instance de «Les voitures Renault» I

Exemple MOT d’un processus « Définir un projet »

Avantages de la modélisation par objets typés Représentation des connaissances par des types d’objets facilement reconnaissables. Intégration de différents points de vue (conceptuel, fonctionnel, stratégique) dans un même modèle. Une petite quantité de connaissances et de liens est suffisantes pour représenter des modèles simples ou complexes : Conceptuel (ensembles de fait, compositions, taxonomies) Procédural (en série, en parallèle, itératifs) Prescriptif  (arbres de décision, structure de contrôle, théories et lois) Méthodes et Processus (systèmes multi-agents)

Avantages de la modélisation par objets typés (suite) Illustration des connaissances et des liens entre elles dans un ensemble cohérent. Facilité d’apprentissage Seulement 3 types de connaissances et les 6 types de liens. Facilité d’utilisation Normes Windows.

Applications MOT Ingénierie de systèmes d’apprentissage (MISA) Modèle de connaissances Scénarios et instruments associés Modèle médiatique Modèle de diffusion Applications particulières : Réingénierie de processus Conception de méthodes Description de tâches Système d’information et documents associés

Système d'apprentissage Télé-Apprentissage (TA) 3- Introduction à MISA Système d'apprentissage Situation de formation - Télé-apprentisage - Solution Mixte - Apprentissage en présence Première méthode d’ingénierie de systèmes de Télé-Apprentissage (TA)

Objectifs Rendre plus visible le processus d’ingénierie d’un SA Assurer un meilleur contrôle de la qualité du processus et de ses produits Fournir une approche structurée permettant la créativité Produire des composantes de systèmes d’apprentissage adaptables et réutilisables Maintenir la cohérence dans tous le processus de conception et de développement

Historique des recherches sur l’IP AGD 1992-1995 MOT 2.0 MISA 2.0 ADISA MISA 4.0 1999-2000 2001-2002 1995-1997 1995-1997 1997-1998 MOT plus MISA progiciels MISA 3.0 1998-1999 ADISA2 Conseiller ADISA Explor@-2 Concepteur

La méthode MISA Une méthode d’ingénierie pédagogique. fondée sur la science des systèmes Intégrant des principes provenant du design pédagogique, du génie logiciel et de l’ingénierie cognitive. Outils de modélisation graphique, MOT et MOT+ Système d’aide à la conception sur le Web, ADISA et ADISA2 (prototype) Utilisation en milieu de travail Reconnaissance de la valeur scientifique Design pédagogique Ingénierie Cognitive Génie Logiciel METHODOLOGIES SYSTÉMIQUES

Ingénierie didactique Matériels pédagogiques Infrastructure Analyse Design Développement Ingénierie didactique Système d’apprentissage Devis Devis Analyse Design Développement des MP Mise en place de l’infrastructure

Processus d’ingénierie pédagogique MISA Standard Définition du projet Solution préliminaire Conception de l’architecture Conception des matériels Réalisation et validation du matériel Planification de la diffusion $ ? Analyse du problème Conception Développement Mise en place Évaluation Stratégie Structure Objectif : Réviser le modèle pour réduire la linéarité du processus et y intégrer les nouvelles approches d’ingénierie cognitive et de l’ingénierie des systèmes d’information qui tiennent compte du Télé-Apprentissage

Eléments de documentation : MISA: Description 6 Phases 4 Axes Contenu Stratégie Materiels Eléments de documentation : 35 formulaires textuels ou graphiques Diffusion Approche flexible pour le concepteur

Composantes MISA et Devis d’un SA Devis du SA (LD) MISA Définit Produit Modèle de Connais- sances Modèle pédagogique Modèles d’un matériel diffusion 1 Fournit matériels (objets) Associe connaissances Fournit instruments et contexte Fournit règles et ressources Système à exéctuer LCMS SGCA EXPLOR@ Exécute d’apprentissage

MISA: Éléments du Devis Définition du problème 100 Cadre de formation 102 Objectifs de la formation 104 Publics cibles 106 Contexte actuel 108 Ressources documentaires Devis des connaissances 210 Orientation du modèle des connaissances 212 Modèle des connaissances 214 Tableau des compétences 310 Contenu des unités d’apprentissage 410 Contenu des instruments 610 Gestion des connaissances/compétences Devis pédagogique 220 Orientations pédagogiques 222 Réseau des événements 224 Propriétés des unités d’apprentissage 320 Scénarios pédagogiques 322Propriétés des activités 420 Propriétés des instruments 620 Gestion des apprenants / facilitateurs Devis des matériels 230 Orientations médiatiques 330 Infrastructure de développement 430 Liste des matériels 432 Modèles des matériels 434 Éléments médiatiques 436 Documents sources 630 Gestion du SA et de ses ressources Devis de diffusion 240 Orientations de diffusion 242 Analyse coûts/bénéfices/impacts 340 Plan des livraisons 440 Modèle de diffusion 442 Acteurs et ensembles didactiques 444 Outils et moyens de communication 446 Services et milieux de diffusion 540 Plan des essais et des tests 542 Registre des changements 640 Gestion de la qualité

MISA 4.0 : matrice des ÉD =Modèle MOT Axe Contenu Pédagogie Axe Materiels Axe Diffusion Axe

Exemple partiel d'un modèle de connaissances d’un SA

Modèle pédagogique MISA Se compose (C) ou précède (P) Unité Réseau des ÉA Événement d’apprentissage d’apprent. Règles Règles d’exécution Règles d’évaluation Règles de collaborat. Règles d’adaptation Régit (R) Scénario Formateur Scénario d’apprentissage Scénario d’assistance ACTIVITÉ RESSOURCE Outil Moyen de communication Service Milieu ACTEUR Régit (R) Utilise Instrument Scénario pédagogique Est intrant ou produit (I/P) Est intrant ou produit (I/P) SM Connaissances Est un sous-modèle de Matériel Matériel d’évaluation * Décrit Est regroupé en Modèle des connaissances. Compétences seuil Compétyences visées Est associé à

Un exemple d’un modèle pédagogique But: Vérifier les compétences des étudiants en administration publique par résolution de problèmes authentiques deux compétences : Conseil et Anticipation Acteurs: Apprenant, tuteur, évaluateur Structure Péd.: Trois activités en séquences Préparation: Apprenant consulte à son rythme des informations de base, études de cas….. Pratique et tests 4 activités (2 par compétence) Pratiques à volonté et optionnelles. Un seul test/compétence rétroaction du tuteur après chaque pratique évaluation du tuteur après un test Évaluation finale: apprenant demande une évaluation finale tuteur transmet une évaluation des rapport de tests évaluateur met une note finale.

Modèles MOT/MISA

Exemple partiel d’un modèle médiatique

Exemple partiel d’un modèle de diffusion

Méthode complète et ouverte Permet de traiter n'importe quel champs de connaissances par exemples : techniques; attitudes; gestions; autres... Permet des solutions variées variétés d’approches pédagogiques, de matériels, de médias et de modes de diffusion Couvre toutes les activités de développement d’un SA de l’analyse jusqu’à la préparation de la mise en place du SA Permet un démarche non linéaire par des itérations successives Favorise la cohérence du SA par la progression des phases et la coordination entre les axes Permet le développement de tous types de SA de la formation en classe jusqu’au télé-apprentissage autonome Permet un virage technologique progressif S’intègre dans EXPLORA comme environnement du concepteur

Méthode simple, souple et adaptable Démarche méthodologique adaptable par axes, par phase, selon les besoins des unités de formations, selon les besoins des concepteurs Adaptation de la méthode selon l'envergure ou la complexité du SA Représentation graphiques synthétiques (MOT) domaine de connaissances, pédagogie, médias, diffusion Solutions adaptées aux diverses caractéristiques des publics cibles compétences visées, mode d’apprentissage, médias appropriés, ressources technologiques disponibles Flexibilité dans les stratégies pédagogiques centrées sur le formateur, centrées sur l’apprenant, mixtes Modularité facilite la réingénierie, la réutilisation des matériels et la maintenance du SA

Facilite la communication entre intervenants Adoption d'un langage commun par des modèles et un vocabulaire bien définis Facilite la communication de l’expertise des intervenants par des modèles synthèses illustrant les éléments essentiels et leurs liens Rend les décisions de design visibles par la schématisation des processus Permet de saisir les interactions entre les acteurs, leurs rôles et les personnes concernées - rôles des concepteur du SA en fonction des axes de la méthode - rôles des acteurs selon le modèle pédagogique et le modèle de diffusion Favorise la cohérence entre les façons de faire des différentes unités de formation par une uniformisation des normes et des formats des livrables Permet la continuité et l’évolution des processus déjà en place par la schématisation de vos processus et la réutilisation des contenus

Facilite la gestion de projet Cahier des charges lors de la phase d'analyse préliminaire Validation et contrôle de qualité processus-produits par un développement à livraisons multiples: À chacune des phases : dossiers de phase Selon les axes de développement spécialisés : devis des connaissances, devis pédagogique, devis médiatique, devis de diffusion Selon la méthode de gestion : possibilité de mettre en place à différentes étapes du processus, autant de repères, de points de contrôle (check-up list) et de validation que nécessaire Optimisation du rapport coûts/bénéfices des activités d'apprentissage par la réduction des temps et des coûts de développement des SA Les éléments de documentation (ÉD) nous assurent que tous les aspects concernant le SA sont pris en compte Possibilité de réutilisation et d’adaptation des devis existants Possibilité de constituer une banque d’information commune à toutes les unités de formation (projets de formation, modèles de processus et de méthodes)

Originalité de MISA/MOT Intégration d’une approche “ingénierie de la connaissance” et “génie logiciel” Prise en compte de la complexité du télé- apprentissage: environnements EXPLORA Connaissances d’ingénierie pédagogique élaborées: 35 processus, 17 typologies Interfaces graphiques synthétiques (MOT): connaissance, pédagogie, média, diffusion Facilite la réingénierie, la réutilisation des matériels et la maintenance

MISA: Conclusions Contrôle de qualité du processus et des produits Cohérence du vocabulaire Communication entre les participants Adaptabilité selon les besoins des concepteurs Prise en compte des tous les acteurs Réutilisabilité pour différents publics

Conclusion (suite) MISA reconnaît le rôle central des modèles pédagogiques (de tout type) MISA est une méthode de d’ingénierie pédagogique qui construit une spécification (devis) pour construire le système d’apprentissage et pour l’ exécuter par un système de diffusion MISA favorise une démarche graduelle de la conception pédagogique vers la spécification, puis la diffusion Importance d ’un modèle pédagogique: aussi bien IMS-LD que MISA reconnaissent l ’importance de donner une structure pédagogique aux objets d,apprentissage MISA = méthodologie, IMS_LD = spécification métaphore théâtral vs organique

Un Pont entre la conception et la diffusion MISA/MOT/ ADISA EXPLORA Ingénierie pédagogique Diffusion Devis Ingénierie pédagogique Autre Méthode compatible IMS-LD Diffusion Autre LCMS

Les standards techno-pédagogiques Spécifications, standards et profils Publication (juin 2002) d’un premier, le Learning Object Metadata (LOM) Référencement des objets d’apprentissage par métadonnées Profils CanCore et Normetic Projets Explor@2, SavoirNet, eduSource et LORNET Spécifications IMS: interopérabilité, séquencement, Spécification IMS pour la modélisation des designs pédagogiques, IMS-LD Basée sur les « Educational Modeling Languages (EML)” L’initiative la plus intéressante sur le plan pédagogique Propose une façon formelle de représenter les unités d’apprentissage et les méthodes pédagogiques selon les rôles des acteurs, les activités et les ressources utilisées.

Langages de Modélisation pédagogique “An EML is a semantic information model and binding, describing the content and process within a ‘unit of learning’ from a pedagogical perspective in order to support reuse and interoperability”. Rawlings et al., 2002 Selon cette définition, le modèle pédagogique de MISA est un EML, un langage de modélisation pédagogique. Les modèles MOT du RÉA et des scénarios pédagogiques des unités de base du RÉA, associés à leurs modèles de compétence et de connaissance, sont un modèle d’information sémantique Ces modèles définissent le contenu et les processus de tout événement d’apprentissage selon une perspective pédagogique. La traduction de ces modèles MOT en fichiers XML offre des garanties de réutilisablité et d’interopérabilité (des travaux sont en cours pour leur standardisation selon les normes IMS-LD)

Positionnement EML et MISA Méthodes et Outils MISA/MOT/ ADISA EML IMS-LD Systèmes de e-formation EXPLORA Système d’apprentissage Ingénierie pédagogique Diffusion Desis et modèles d’un SA Matériels (objets) Environments d’apprentissage LOM SCORM

From MISA to EXPLOR@ MISA EXPLOR@ Knowledge model Delivery Mediatic Instructional model Web site Materials Knowledge structure Resources Actors’ environments Instructional structure EXPLOR@

Centre virtuel de formation Environnement intégrateur

Une architecture ouverte Système Explor@ Banque de ressources d’usagers Environnements des acteurs Site cours Matériels réutilisables

Sélection et intégration des ressources Banque de ressources corporatives Ressources du cours X Ressources adaptées au cours X G e s t i o n I f P r d u c C l a b A Menus Explora Apprenant Formateur Gestionnaire Concepteur Expert contenu

Explor@: Navigation et progression par une structure en arbre

Navigation graphique et Environnements selon les rôles

Modèle MOT et Explor@ Modèle des connaissances Modèle pédagogique Structure cognitive (bilan des connaissances) Navigateur des connaissances Modèle pédagogique Structure pédagogique (bilan des activités) Navigateur des scénarios Modèle médiatique Livre Hypermedia (en fonction du contenu) Hyperguide (en fonction des activités) Métaphore générique (en fonction des médias) Modèle de diffusion Environnements EXPLOR@ des acteurs

MISA et Explor@ Expert de contenu Apprenant Formateur Concepteur Espace de travail Devis de diffusion Assistance Information Production Collaboration Autogestion Devis pédagogique Devis de diffusion Acteurs Expert de contenu Apprenant Formateur Concepteur Gestionnaire Expert de contenu Apprenant Formateur Concepteur Gestionnaire

MISA et les ressources d’Explor@ Modèle du contenu Contenu des activités et des matériels Devis des connaissances Devis médiatique Matériels pédagogiques Matériels du gestionnaire Devis de diffusion Télé-services Outils, Milieux, Services Moyens de communication Devis pédagogique Scénario de tutorat Scénario d’apprenant Activités collaboratives Expert de contenu Formateur Apprenant Concepteur Gestionnaire

Orientations des travaux Prise en compte de spécification IMS Ingénierie pédagogique (IP) et diffusion Stratégies basés sur les compétences, Carte de fonctions, modèles génériques (pédagogique / diffusion) Évolution des outils MOT et Explor@ et de la méthode MISA Interopérabilité Éditeur MOT produisant XML standardisé à IMS-LD Composante Explor@ de lecture des fichiers XML IMS-LD Systèmes conseillers Conception et Développement Taxonomie des propriétés et des actions associées Intégration dans des outils IP Modélisation des activités et des règles de collaboration, évaluation, adaptation Quelle métaphore pour la structure du scénario pédagogique? Théâtrale, organique? En pensant à toute une méthode d ’ingénierie pédagogique, quelle approche favoriser: l ’intégration des différents aspects dans un même modèle ou la production des plusieurs modèles …vers le « RUP » de l ’ingénierie pédagogique Concernant la dichotomie générique/spécifique, jusqu ’ où aller dans la taxonomie des propriétés et les possibilités des actions associées