Paris, 17 Mai 2006 Séminaire TEMATICE-AIDA Environnements informatisés pour l’apprentissage humain - vers un alliage productif Gilbert Paquette Directeur du réseau de recherche LORNET Directeur de de la chaire de recherches CICE Centre LICEF, Télé-université

Démarche 03-06 03-08 92-95 Premier HyperGuide Méthode MISA, modélisateur MOT 95-98 Projet HyperGuide-Recto (FAI) et réseau TL-NCE Architecture et développement d’Explor@ 99-02 Déploiement d’Explor@-1, MOT+ Standardisation, passage à Explor@-2 eduSource: approche objets et interopérabilité 03-06 03-08 Modularisation et logiciel libre: PALOMA, MOT+LD, MOT+OWL CONCEPT@: campus virtuel TELUQ Projet LORNET, vers TELOS

La Télé-université du Québec Téléprésence: dépasser l’absence d’interaction directe Ingénierie pédagogique : tout prévoir ou presque Processus de production et de diffusion précis Gestion de projets multi acteurs et circuits de rétroaction

Plan Nouveaux contextes, nouveaux outils

Quelques-uns des défis Apprentissage au long de la vie: Avons-nous des EIAH flexible, adaptables, à l’intérieur et à l’extérieur du système d’éducation, avant, pendant et après le travail? Demande accrue de ressources d’apprentissage: Le paradigme “Objets d’apprentissage” est-il utile, utilisable, disponible, suffisant ? Gestion des connaissances dans les organisation: Avons-nous des langages de modélisation utilisables, efficaces pour soutenir l’extraction et l’acquisition des connaissances, tous les modèles pédagogiques ? Le Web croule sous la masse des informations: Pouvons-nous rendre le Web plus intelligent pour contrer la surcharge d’information et soutenir l’apprentissage humain?

Parfois des reculs Ancien Nouveau Enseignement par projet sur ordinateur Site Web de présentation d’information Émissions vidéos Multimédia sur DVD Téléconférences (forums avec animation) Blogs Ateliers en classe Cours en vidéoconférence Méthodes élaborées de design pédagogique Prototypage rapide

Simplifier la technologie Progiciels Outils séparés Logiciels intégrés Interopération au niveau du SO Systèmes de FAD Outils séparés LMS, LCMS Interopération au niveau du SOFAD Outils, composantes, services, scénarios sont des objets d’apprentissage Assemblés dans des environnements par acteurs Interchangeables d’un acteur à l’autre Personalisable par l’usager Paramétrable à divers niveaux de l’organisation 1

Potentiel pédagogique du paradigme « Objet » Recyclage des contenus de qualité Réutilisation/Adaptation des modèles de scénarios Emphase sur la communication et les activités plutôt que sur les média, les documents Favoriser plus de réflexion pédagogique Assurer la qualité des objets par l’évaluation par les auteurs et les utilisateurs Par l’ingénierie pédagogique et la modélisation des connaissances et des processus d’apprentissage 1

Plan 2. L’ingénierie pédagogique – pourquoi et comment ?

Travaux d’IP au Centre LICEF et à la chaire de recherche CICE AGD 1992-1995 MISA 3.0 MISA 2.0 1995-1997 MISA 4.0 MISA LD MOT plus 1998-1999 MOT 2.0 1995-1997 MOT+LD 2003-2004 MISA progiciels 1997-1998 ADISA 1999-2002 Portail IDLD 2005-2006

Un EIAH Explor@ ou Concept@

Un plus grand nombre de décisions que par le passé Connaissances et compétences visées Stratégies et tactiques pédagogiques Modes d’interaction, outils et moyens de communications Lieux, Périodes et horaires de diffusion Groupes: composition et démarrage Facilitateurs: rôles, interventions… Évaluation des apprentissages: but, moment, agents… Évaluation et maintenance du système d’apprentissage

L’ingénierie Pédagogique Une méthode soutenant l’analyse, la conception, la réalisation et la planification de la diffusion des EIAH Design pédagogique Un EIAH est un assemblage complexe d’outils logiciels, de documents plurimédia et de téléservices diversifiés avec lesquels divers acteurs interagissent Ingénierie cognitive Génie logiciel Ingénierie pédagogique

EIAH (SA): Produit de la méthode Système d ’apprentissage (EIAH) Faire l ’ingénierie d ’un EIAH Diffuser le EIAH I/P C Devis De l’EIAH Infrastructure de l’EIAH Matériels pédagogiques Modèle des connaissances Modèle de diffusion Modèle pédagogique médiatique C Mettre en place l’EIAH Ressources technologiques Services et milieux C I/P Réaliser le matériel I/P

Produits d’ingénierie pédagogique

Progression adaptée en spirale Analyse préliminaire pour adapter la méthode à chaque projet et établir un cahier des charges Des spécifications abstraites au SA “physique” Démarche non linéaire par approximations successives (multispirale) Livraisons, prototypage évolutif, demandes de changement Énoncé des principes, des règles et des consignes qui guident la construction des modèles. Modèles documentés assurent la cohérence des devis Livraisons en génie logiciel

Exemple de tâche

Un élément de documentation

Un modèle des connaissances

Un scénario pédagogique

Le modèle d’un matériel Web

Un modèle de diffusion

Définition du problème Devis des connaissances Composantes MISA 4.0 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

Les acteurs d’un projet d’IP Expert de contenu Concepteur pédagogique Spécialiste média Spécialiste de diffusion Chef d’équipe Correspondent aux axes de la Méthode MISA Utilise une néthode de gestion de projet adaptée

Indépendance et interdépendance des modèles Le modèle des connaissances définit les compétences à acquérir indépendamment des décisions pédagogiques ou médiatiques subséquentes Le modèle pédagogique décrit les tâches et les ressources en fonction des connaissances et des habiletés, sans préjuger des choix médiatiques Le modèle médiatique décrit la structure des matériels en tenant compte des connaissances, des démarches pédagogiques et des contraintes de réalisation et de diffusion Le modèle de diffusion est choisi principalement en relation avec le modèle pédagogique et le modèle médiatique

Plan 3. Modélisation graphique et standardisation

Le portail IDLD www.idld.org

La description des scénarios Narration Fiches descriptives Représentation UML Représentation MOT/MISA Schéma XML-MOT Représentation MOT+LD Schéma XML-LD

La spécification IMS-LD – Un pont entre méthodes et ENAs Ingénierie pédagogique Méthodes et outils Diffusion ENAs, Plateformes Portails IMS-LD (SCORM+) Système d’apprentissage Ressources (Objets) Environne-ments Devis et modèles LOM

La spécification IMS-LD – Représentation graphique dans MOT+LD Unité d'apprentissage externe Méthode Cheminement Acte Activité de soutien Activité Structure d'activités C Objectifs d'apprentissage Préalable I Facilitateur R Apprenant Recherche indexée Courriel Conférence Objet d'apprentissage OA Produit Environnement C I/P

Le LOM et la structure du référentiel de scénarios de IDLD Granularité (LOM 1.8) Ressources, UA de base, cours, programme Relations (LOM 7.0) Entre aggrégats et composantes Entre formats (narratif, graphique, manifeste XML) Entre gabarit et exemples, Classifications (LOM 9.0) Type de design d’apprentissage Type de stratégie cognitive

Référencement des scénarios

Recherche et accès aux objets

Processus de réutilisation Modélisation d’un cours et généralisation (niveau stratégie) Décomposition en gabarit UA (niveau tactique) ou création directe Recomposition d’un gabarit (niveau stratégie) Spécification du contenu d’un ou plusieurs cours

Décomposition d’un gabarit de cours en UA de base (tactiques)

Recomposition niveau cours

La représentation graphique et le référencement LOM Vue globale du Design Facilite les opérations de conception/réutilisation Produit un fichier XML standard Référencement LOM des scénarios Recherches dans un réseau international Navigation entre scénarios associés

Plan 4. Connaissances, Compétences et guidage de la scénarisation

Primitives graphiques MOT+OWL

Une ontologie simple Concepts d'éco- agriculture S S S Pratiques R R A pour R R Fertilisants R Produit R Gaz agricoles intrant S R S Produit S R Gaz à effet Méthodes de de serre Fertilisants production chimiques du riz I I I A pour Oxyde Dioxyde I R intrant R Produit R nitrique de carbone Production R chimique du riz R Produit R Méthane

Référencement ontologique d’un scénario

Compétences associées aux connaissance Dire que quelqu’un doit acquérir des connaissances n’est pas suffisant. Quelle sorte d’habileté cognitive, avec quelle performance? MISA et PALOMA contiennent un taxonomie des habiletés génériques, synthèse d’efforts antérieurs: objectifs d’apprentissage, tâches et problèmes génériques, métaconnaissances Compétence = Meta-processus (habileté cognitive) appliquée à une connaissance à un certain niveau de performance Permet de situer l’objectif sur une échelle à deux dimensions : habileté vs performance.

An integrated skills taxonomy Exerce a skill Receive Reproduce Create Self- manage Generic skill Inputs Products Receive Internal or external stimuli Facts and knowledge identified or stored in memory Reproduce Internal or external stimuli, Knowledge and models Instanciated facts or reformulated knowledge Create New facts, knowledge and models resulting from analysis or synthesis Self-manage Knowledge and meta-knowledge New facts, knowledge, and metaknowledge from self-management activity

An integrated skills taxonomy Generic skill Inputs Products Simulate Process to simulate: inputs, products, sub-procedures, control principles Trace of the procedure: set of facts obtained through the application of the procedure in a particular case Construct Definition constraints to be satisfied such as target inputs, products or steps…. A model of the process: its inputs, products, sub-procedures each with their own inputs, products and control principles S Exerce a skill Receive Reproduce Create Self- manage 1-Show awareness 9-Evaluate 4-Transpose 7-Repair 2-Internalize 3-Instantiate /Detail 5-Apply 6-Analyze 8-Synthesize 10-Self- S Identify Illustrate Memorize Utilize Classify Construct Initiate/ Influence Adapt/ control Discriminate Explicitate Simulate Deduce Predict Diagnose Induce Plan

La métaconnaissance « simuler »

Associer compétences et connaissances Habiletés Méthodes de production du riz Autogérer (10) Évaluer (9) Synthétiser (8) Réparer (7) Analyser (6) Appliquer (5) Transposer (4) Interpréter (3) Identifier (2) Mémoriser (1) Porter attention (0) Livre X Pierre M. Vidéo Y . . Sensibilisé Familiarisé Productif Expert Performance

Équilibre des compétences Acte 5 C P Activité 5.2 7.4 CV: CI: 6.4 5.2 Activité 5.1 R IP Produit (Essai) Vidéo Texte Tuteur Apprenant Activité 5.4 Activité 5.3

Utilisation des compétences pour soutenir le cycle de vie d’un EIAH Guider l’identification et la structuration des connaissances du domaine Construire les scénarios d’apprentissage adaptés et adaptable au besoin des apprenants Choisir et associer les objets d’apprentissage (documents, outils, acteurs, opérations) Guider le travail des facilitateurs et des autres acteurs de la diffusion; maintenir la qualité par une révision continue.

Plan 5. Principes d’ingénierie pédagogique

Auto-gestion et Métacognition 1 - Les connaissances d’une unité d’apprentissage doivent être de granularité moyenne ou large et structurées par des liens précis. 2 - Les connaissances d’une unité d’apprentissage doivent être reliées à des habiletés. 3 - Le scénario d’apprentissage doit être décrit sous la forme d’un processus de traitement de l’information, correspondant aux habiletés à exercer 4 - Le scénario doit être ouvert, à cheminements multiples. 5 - Le scénario doit être adaptable par l’apprenant et/ou un formateur. 6 - Le devis pédagogique doit intégrer explicitement des activités et des outils de support à l’autogestion et à la métacognition. 1- small knowledge units, isolated knowledge units or a list of unstructured subjects will not leave enough room for meaningful interactions. not a single small concept, small procedure single principle, but a set of related principles linked to the procedures they regulate or the concepts they define implicitly. 2- Knowledge and metaknowledge are being constructed at the same time. A learning unit without an associated skill is like a set of data without any process acting on it. A skill brings dynamism to the knowledge to which it applies, favoring deeper interaction of the learner with the knowledge 3- Involve the learner in information processing activities directly related to the skills to develop skills like classification, diagnosis, induction or modeling, we should propose classification, diagnosis, induction and modeling problems or projects to the learner. 4- Importnat interaction will consist in the learner managing the succession of his activities within the scenario; coaching or contextual help instead of too precise activity assignments 5- The learner, alone or with the help of a trainer, could be authorized to rearrange the order of the learning activities, learner constructs his own personalized scenario. These interactions with the scenario encourage the learner to evaluate regularly his progress. This metacognitive activity is essential to learning in a specific domain, but also to learn how to learn better.

B. Traitement de l’information 7- Les Scénarios d’apprentissage doivent proposer des ressources d’information riches et diversifiées. 8 – Suffisamment de ressources d’information doivent présenter des fonctionnalités de communication bi-directionnelle. 9 - Les activités d’apprentissage doivent proposer des objectifs bien définis 10 - Le système d’apprentissage doit offrir des outils de recherche, d’annotation et de structuration des informations. 11 - Le système d’apprentissage doit offrir des outils de production de l’information adaptés aux tâches de chaque activité. 6- sufficient diversity of information sources, not only to “cover” the knowledge or different learning styles, but also to be engaged in an information selection process in relation to the work to be done in the learning activities. This implies redundancy and a variety of media, to let the learner choose information and interaction modes suited to her needs. 7- One-way information transmission face-to-face or integrated into interactive multimedia or Web sites is a limited way to provide for information. A good example is a teleservice called FAQ (frequently ask questions) 8- Remove the “lost in space” by providing the learner with a clear view of the information she is looking for. Such a target can be given in the learning activity assignment or by a list of promising information sources provided by an informer. However, this list should not be seen by the learner as restrictive, preventing useful interaction through information search outside the initial list. 9- Search tools help the learner filter the right information according to the goals of the search. Annotation tools help assign short texts to a document. Information modeling tools can take the form of a graphic editor where the learner builds a knowledge model grouping the information he has retained 10- Learner process the information to build a product of a learning activity. text editors, spreadsheets, DBMS, presentation, planning or modeling tools. depends very much on the skill, the generic process on which the activity is based. For example, a planning process will necessitate a spreadsheet or a project management tools, while a taxonomy construction process will command a graphic modeling editor

C. Collaboration 12 - Dans les scénarios d'apprentissage, les activités collaboratives doivent soutenir et prolonger les activités individuelles et vice versa 13 - Le modèle de collaboration doit être adapté au processus de traitement de l'information caractérisant un scénario d'apprentissage. 14 - Le modèle de collaboration doit alterner activités synchrones et asynchrones tout en privilégiant les interactions asynchrones. 15 - Le modèle de collaboration doit prévoir des activités et des outils spécifiques d'organisation et de gestion. 11- Learners can communicate and clarify their evolving ideas, validate their emerging hypotheses and enrich mutually their growing solutions, models and theories. Linked before and after to individual activities. 12- The mode of team interaction and coordination depends strongly on the generic process retained as a basis for a learning scenario. For example a generic process like induction can lead to a collaboration mode where the learners will take charge individually, or with a co-learner, of certain themes, followed by a partial synthesis in small teams, and finally by a thorough discussion by the whole group. On the other hand, a collaborative problem-solving activity should match the general resolution process: it could start by a discussion in small teams A group discussion would finally end the process, aiming to identify all the valid solutions. 13- Synchronous interactions have their limits. They consume a lot of time participants can become passive or unmotivated, they require an immediate and spontaneous response but not all participants at the same time, without being given time to analyze the others’ statements. Asynchronous interaction between learners should be the default mode, punctuated by a certain number of synchronous meetings at strategic moments. 14- Well-defined management activities and tools such as group agendas, communication software, groupware, individual and collaborative work plan viewers. Assistance for collaboration from the facilitators must also be well planned in the system; trainer acting as a group discussion animator, managers form subgroups to synchronize learners individual and collaborative activities.

D. Assistance E. Cohérence 16 - Les interactions d'assistance doivent correspondre à des principes régissant le processus générique proposé par le scénario d'apprentissage. 17 - Il faut prévoir des scénarios d'assistance à facilitateurs multiples 18 - L'assistance devrait être offerte de façon parcimonieuse, surtout à l'initiative de l'apprenant. 19 - Le type de guidage offert par le système d'apprentissage devrait être surtout de nature heuristique 15- The assistance resources should be directly associated with each procedure in the generic process associated with a learning activity. For the example of the preceding section, the assistance would be based on principles helping to simulate a specific process. They can be used by the learner in different ways: check list to consult from time to time, intelligent advisor tracing the learner and providing advice to him based on one of the principles, or guide to the trainers’ or manager’s interventions towards the learner. 16- A combination of assistance from human facilitators with help from the computerized environment is preferable in most cases. The help or intelligent advisor system can offer a first level assistance readily available that that can lead to deeper, but less frequent, interaction with a human trainer or manager. In a Telelearning system, it is often fruitful to give special roles to human tutors. 17- in a way that the trainer or manager will not constantly disrupt the learning activity. A facilitator or an assistance resource should be provided with a set of intervention principles that indicate when to intervene at his own initiative, especially in certain extreme cases 18- An algorithmic guidance corresponds to principles so specific and precise preventing her from making strategic choices. EX: exercises where a unique solution is achieved by a systematic application of precise rules. At the other extreme, the human trainer or the intelligent advisor system will suggest the building of tables or graphs, to decompose the problem or more generally, to propose an analysis process based on his knowledge of the generic process on which the learning scenarios are based. 20 – Le système d’apprentissage doit assurer une cohérence entre les connaissances et les compétences visées et, d’autre part les devis pédagogiques, médiatiques et de diffusion qui visent à en assurer l’acquisition. E. Cohérence

Paris, 17 Mai 2006 Séminaire TEMATICE-AIDA Environnement informatisé pour l’apprentissage humain - vers une alliance productive Gilbert Paquette www.licef.teluq.uquebec.ca/gp