Baghera Un environnement informatique d’apprentissage et d’enseignement à distance de la preuve en géométrie Sylvie Pesty Equipe MAGMA - Laboratoire Leibniz-IMAG Grenoble

Projet Baghera “Développer les principes théoriques et méthodologiques de la conception d'un environnement d'apprentissage de la résolution de problèmes et de la preuve en géométrie dans une démarche mettant les besoins et les difficultés de l'élève au centre du processus de conception et de modélisation informatique.” “Produire un environnement informatique destiné au pilotage d'un apprentissage lié à la résolution de problèmes en géométrie, en s'appuyant d'une façon originale sur les potentialités d'un démonstrateur automatique.”

2 laboratoires : Leibniz & SIRAC Laboratoire Leibniz équipe DID@TIC didactique des mathématiques conception et réalisation d ’environnements informatiques d’apprentissage humain équipe ATINF formalisation des techniques humaines de raisonnement (contre-exemples, analogies…) => mécanisation du raisonnement démonstration automatique équipe MAGMA systèmes multi-agents (SMA) modélisation d ’agents mais aussi des phénomènes de dynamique de groupe Laboratoire SIRAC construction d ’applications réparties et adaptables fournir des outils et services pour la construction, le déploiement et l ’exécution des compétences complémentaires pour un projet plurisdisciplinaire

Quelles problématiques? à l ’origine du projet : micromonde Cabri-géomètre : construction et manipulation directe de figures en géométrie logiciel Cabri-Euclide : production et la manipulation d ’énoncés pour la formulation de preuves en géométrie; vérification de la cohérence de preuves atelier d ’inférences ATINF : capacités de démonstration automatique et de construction de preuves méthodologie A,E,I,O : analyse/conception de systèmes multi-agents (SMA) étudier le problème de la « distance » entre preuves : preuve humaine fournie par un élève via Cabri-Euclide et preuve artificielle construite en déduction automatique spécialiser les résultats et outils d ’ATINF, à la géométrie analyser et concevoir une maquette de l ’EIAH envisagé selon une approche  analyse/conception multi-agents

Quel EIAH ? Une plate-forme d’apprentissage et d’enseignement à distance de la preuve en géométrie soutien aux élèves hospitalisés alternant séjours à l ’hôpital et à domicile (usagers mobiles) plate-forme centrée et adaptée utilisateur : enseignant ou apprenant apprentissage à distance : support Internet, intégration au Web stocker et partager du matériel pédagogique; l’organiser dans des séquences structurées partage d’un espace de travail (travail coopératif) et d’un espace de communication (canal vidéo, « chat »)

nécessaire prise en compte des facteurs distance mobilité des usagers rythme d ’apprentissage apprentissage coopératif suivi individualisé (préceptorat) mais aussi instauration d’un véritable partenariat entre l’utilisateur et les différents acteurs du système (agents ou humains) recherche d’un soutien à l’interaction entre les différents acteurs (élèves ou enseignants, artificiels ou humains) au niveau des connaissances vers une informatique, non pas « support », mais « partenaire » de l ’utilisateur => agents spécialisés (type médiateur)

Approche analyse / conception : A, E, I, O (Agent, Environnement, Interaction, Organisation) Dynamics : • Recursion • Emergence AEIO AEIO AEIO Decomposition Modelling Tools/Bricks Classes IDENTIFICATION CHOICE INSTANCE Application Domain Vowelled High Level MAS Operational Problem ANALYSIS DESIGN Schema PROGRAM MAS Type of problem VERIFICATION VALIDATION Execution support

(Analyse centrée interaction) Baghera / Analyse assistant - Description fonctionnelle d'un point de vue utilisateur - Identification a priori des classes d'agents (artificiels et humains) et de leurs rôles - Identifications des données manipulées - Identification des interactions entre les acteurs - Spécification de scénarios - Procédé itératif (modification des rôles et/ou fonctionnalités des agents, écriture de nouveaux scénarios,..) Méthodologie AEIO de l'équipe MAGMA cartable électronique compagnon (Analyse centrée interaction)

Baghera / Analyse Méthodologie AEIO de l'équipe MAGMA Agents assistant Baghera / Analyse Agents (élève) compagnon, tuteur, médiateur; (enseignant) compagnon, assistant; Interaction analyse des preuves; dialogues connexion/déconnexion recommandation, aide; Environnement cartable électronique; base d'exercices; applications (milieu pour l'apprentissage) Organisation classe virtuelles (regroupement en fonction des conceptions) Méthodologie AEIO de l'équipe MAGMA cartable électronique compagnon

Baghera / Agent CPDL Base de connaissances Plans Raisonnement assistant CPDL Dialogue Homme/Machine Base de connaissances Plans Raisonnement IHM Utilisateur Environnement Buts Actions

Baghera / SMA ATINF compagnon assistant assistant assistant casier électronique tuteur tuteur tuteur cartable électronique médiateur médiateur compagnon médiateur ATINF

Quels outils pour l’implémentation ? Une plate-forme de développement de SMA? offrant au minimum une couche de communication « agent » en java, autorisant les des agents-applets pour intégration au Web et banalisation du poste distant Plate-forme JATLite (Java Agent Template, Lite) Stanford Center for Design Research ensemble de classe Java création d ’agents de type applet ou application envoi/réception de message au standard KQML (langage de communication entre agents) basé sur un « Agent Message Router » qui gère la connexion/déconnexion des agents, le routage des messages entre agents, le stockage des messages si nécessaire pas de modèles d ’agent imposé

Architecture de JATLite Accès utilisateur Protocol Layer Router Layer KQML Layer Base Layer Abstract Layer

JATLite : Infrastructure Agent Application / Applet Java Programme existant RegisterConnect Messages KQML / ACL RegisterConnect JATLite Agent Message Router (AMR)

Baghera-élève

Baghera-élève

Baghera-élève

Baghera-enseignant

Baghera-enseignant

Baghera-enseignant

« Baghera » : pourquoi ? “ Idée d’une communauté éducative d ’agents humains et non humains, agissant chacun de leur point de vue, coopérant souvent et œuvrant collectivement pour l'éducation d'un être humain”