Thèse en informatique soutenue par Pierre-André Caron Le 18 juin 2007 Ingénierie dirigée par les modèles pour la construction de dispositifs pédagogiques sur des plateformes de formation "N'importe quel objet, même le plus ordinaire, enferme de l'ingéniosité, des choix, une culture" François Dagognet Dans cette thèse nous rencontrons de nombreux objets possédant différentes facettes, la difficulté de notre travail est de donner un sens informatique à ces différentes facettes. 18/06/07 laboratoire Trigone/LifL, équipe NOCE Université des Sciences et Technologies de Lille 1 Pierre-André Caron

Notre recherche Une plateforme de formation est un environnement informatique collectif permettant à une communauté d'enseignants de produire les conditions qui favorisent l'apprentissage et le suivi des apprenants construction développement adaptation trahison Prototype adapté aux intentions pédagogiques Intentions Pédagogiques accompagnement pré-structuration Intentions Pédagogiques Plateformes de formation existantes Notre problématique en EIAH concerne la place de l'informatique quant à l'aide qu'elle peut apporter à des enseignants pour accommoder leur enseignement sans le dénaturer sur des plateformes de formation au sens large Une plateforme de formation est un environnement informatique collectif permettant à une communauté d'enseignants de produire les conditions qui favorisent l'apprentissage et le suivi des apprenants C’est un environnement informatique pour l’apprentissage humain un peu particulier, dans la mesure où sa finalité première n'est pas l'apprentissage mais la mise en oeuvre et le suivi de l'apprentissage.

Plan Conséquences de notre positionnement Bricolage pédagogique Problématique affinée Approche dispositive Notre proposition d’infrastructure Notre approche Notre proposition Problématique Solution proposée Différentes études de cas Conclusion et travaux futurs

Plan Conséquences de notre positionnement Bricolage pédagogique Problématique affinée Approche dispositive Notre proposition d’infrastructure Notre approche Notre proposition Problématique Solution proposée Différentes études de cas Conclusion et travaux futurs

Conséquences de notre positionnement Banalise Papillonnage et le recours à des constructions hétéroclites Différents types d’enseignement Relativise La notion d’objets pédagogiques (à construire, commenter, à partager et pas seulement à diffuser) La notion de scénario, d’activité et de service. Introduit La notion de contextualisation Réinterroge Les pratiques des enseignants, bricolage pédagogique Plusieurs processus de type ingénieriste s'appuyant sur les standards définis en EIAH permettent d'adresser de diverses manières les plateformes de formation: l'approche documentaire repose sur les standards LOM et SCORM, l'approche par scénario repose sur le standard IMS-LD, elle peut être abordée via une méthode d'ingénierie pédagogique cognitiviste (méthode MISA) ou par exemple une méthode heuristique (UTC) Réelle difficulté pour des enseignants à définir des objets ou des séquences pédagogiques réutilisables partageables mais finalement peu utilisables Une transformation conceptuelle que toutes les plateformes ne sont pas prêtes à mettre en œuvre Paradoxalement les enseignants privilégient souvent dans leur choix des plateformes plutôt atypiques Essentiellement: difficultés d'adapter les séquences d'enseignement, ainsi préparées, à un contexte d'enseignement spécifique et inconnu! objets manipulés (documents, documents simplement séquencés, séquence d'activité) désir de rendre indépendant ces objets de tout types d'enseignements et de tout type de plateforme Remise en cause par des contextes d’enseignement privilégiant la coproduction des ressources par les enseignant et les apprenants. Problèmes posés par l’insertion d'une standardisation au sein d'un cycle de production pédagogique qui n'est pas standardisé à son origine et qui ne débouche ni sur des activités standardisées, ni sur des services standardisés.

Bricolage pédagogique Le bricoleur ne subordonne pas les tâches qu’il mène, à l’obtention de matières premières et d’outils, conçus et procurés à la mesure de son projet : son univers instrumental est clos, et la règle de son jeu est de toujours s’arranger avec les ‘moyens du bord’‎[Levi Strauss 1962]. Le bricolage ne se définit pas par son produit, mais par le mode de production : faire avec les moyens du bord, réutiliser, au besoin en les détournant de leur destination première, des textes, des situations, des matériaux. [Perrenoud 1983] à la recherche d’une voie moyenne " entre l’artisan et l’ingénieur [Simondon, 1989]. Il est donc indispensable dans ce cas de quitter un idéal de maîtrise …[Audran 2005] La question qui taraude le pédagogue en permanence est donc de laisser à l’autre la place qui lui revient pour qu’il construise son propre savoir. Pour cela, le pédagogue en est réduit au bricolage [Merrieu 1999] s’arranger avec les ‘moyens du bord’ mode de production voie moyenne quitter un idéal de maîtrise laisser à l’autre la place

Notre problématique dans ce contexte Une instrumentation permettant l'accompagnement du bricolage enseignant dans une perspective située entre l’ingénierie et l’artisanat. Une écologie distincte entre les pratiques de créations enseignantes et l'élaboration des plateformes de formation. La remise en question des objets pédagogiques à construire Le nécessaire dialogue que de tels objets doivent entretenir avec une instance de la plateforme de formation.

Approche dispositive Un dispositif consiste en une organisation de moyens au service d'une stratégie, d'une action finalisée, planifiée visant à l'obtention d'un résultat. [Peraya 1998] ensemble hétérogène de chose dites et non dites [Foucault 1975], un espace de potentialité tolérant à l'erreur permettant aux usagers de construire, d'improviser leur apprentissage tout en étant guidé par l'intentionnalité flottante résidant dans le dispositif [Berten 1998] l'aspect émancipatoire du dispositif [Levi Straus 1962] Le dispositif est une œuvre ouverte qui invite l'enseignant, l'apprenant à l'interpréter dans son usage [Paquelin 2005] organisation de moyens stratégie chose dites et non dites espace de potentialité tolérant à l'erreur l'intentionnalité flottante Un dispositif peut être le support à la construction d'une offre de signification par des enseignants, pour les apprenants, il peut constituer en ingénierie un objet informatique manipulable et constructible sur une application et enfin son caractère ouvert en fait un excellent support au bricolage enseignant. émancipatoire œuvre ouverte

Plan Conséquences de notre positionnement Bricolage pédagogique Problématique affinée Approche dispositive Notre proposition d’infrastructure Notre approche Notre proposition Problématique Solution proposée Différentes études de cas Conclusion et travaux futurs

Notre approche Définir une infrastructure pour tisser un lien entre les intentions didactiques d'une équipe d'enseignant pratiquant le bricolage pédagogique dans une perspective semi-artisanale et la réalisation concrète d'un dispositif pédagogique dans le contexte d'une plateforme constitue l'objectif de notre recherche. Une infrastructure peut être définie comme un substrat social et technique qui stabilise et permet rapidement des activités instrumentées intentionnelles dans un domaine donné" [DERYCKE et al 06]. Cette triple adéquation invite a ce poser la question de la place et la définition d'une infrastructure informatique pour accompagner le travail de l'enseignant dans la construction d'un dispositif. "Une infrastructure peut être définie comme un substrat social et technique qui stabilise et permet rapidement des activités instrumentées intentionnelles dans un domaine donné" [DERYCKE et al 06]. Nous proposons de définir une infrastructure informatique pour modéliser, contextualiser, et construire des dispositifs sur des applications Web 2.0.

Infrastructure: substrat social et technique Plateformes de formation existantes Intentions Pédagogiques accompagnement pré-structuration Modéliser un dispositif Construire et contextualiser Dispositifs sur la plateforme

Notre proposition d’infrastructure technique Métamodèle de plateforme Greffon de Web Services définition Métamodèle pédagogique Constructeur spécifique Dispositifs sur la plateforme Modeleur spécifique Modéliser un dispositif Construire et contextualiser Un environnement logiciel permettant de modéliser, puis de construire des dispositifs pédagogiques sur des plateformes de formation, via des appels de services. Notre proposition identifie trois phases pour cet environnent: la phase de modélisation, la phase de génération et de contextualisation, la phase de construction.

Verrous conceptuels et techniques Métamodèle de plateforme Greffon de Web Services définition Métamodèle pédagogique Générateur Maximiser Limiter les fonctionnalités. Identifier les fabriques d’éléments. Définir les processus de factorisation. ? Transformation Fusion Méthodologie ? ? ? Approche orientée services des plateformes de formation Constructeur spécifique Dispositifs sur la plateforme Modeleur spécifique Modéliser un dispositif Construire et contextualiser L'objectif de l'ingénierie dirigée par les modèles est de définir une approche pouvant intégrer différents espaces technologiques. L'IDM permet la manipulation par des métamodèles de modèle productifs par opposition à des modèles descriptifs, contemplatifs. Le "Model Driven Architecture" (MDA) est un exemple d'ingénierie dirigée par les modèles, qui propose un ensemble de standards encadrant ce type d'ingénierie. Le MDA préconise une approche de modélisation basée sur un processus de concrétisation proche de notre recherche en EIAH. Nous proposons pour instrumenter notre approche centrée sur les dispositifs en EIAH, de définir un processus de type MDA dans le cadre élargie de l'IDM. Le processus MDA que notre ingénierie met en oeuvre repose sur un générateur de modeleur spécifique ainsi que sur un générateur de constructeur spécifique. Cette ingénierie permet, par des mécanismes de transformation ou de fusion, de définir une infrastructure spécifique adaptée à la modélisation et à la construction de dispositif sur une plateforme de formation. Ordonnancement Modélisation incomplète, profilage ? ?

GenDep: concepts et techniques Collections Méta modèle modèle conforme représente MOF GenDep: concepts et techniques Classes à instancier héritage classes Objets Interface de déploiement implémentation Paramétrage construction GenDep Constructeur spécifique Spécification Ordonnan-cement Collection Service construire EIAH

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Différentes approches expérimentées métamodèle IMS-LD transformation Concepts et sémantiques propres à la communauté enseignante métamodèles spécifiques Concepts et sémantiques propres aux plateformes de formation Modeleur IMS-LD Modeleurs spécifiques transformation Métamodèle pédagogique Concepts et sémantiques propres à la communauté enseignante Métamodèle fonctionnel Concepts et sémantiques propres à la plateforme de formation Modeleur pédagogique Modeleur spécifique Métamodèle pédagogique Concepts et sémantiques propres à la communauté enseignante Métamodèle fusionné Métamodèle fonctionnel Concepts et sémantiques propres à la plateforme de formation Modeleur unique Assistant de modélisation Concepts, méthodes et sémantiques propres à la communauté enseignante Métamodèle fonctionnel Concepts et sémantiques propres à la plateforme de formation Modeleur unique

Deux ateliers: Outillage et Construction Informaticien Le projet PCDAI (Pratiques Collectives Distribuées d’Apprentissage sur Internet) vise à permettre des formes d’apprentissage plus actives sur internet. Définit pour chaque plateforme de formation un métamodèle fonctionnel spécifique Génération du constructeur Génération des services Outillage Communauté pédagogique Ecrit les règles de transformation entre le métamodèle pédagogique et le métamodèle fonctionnel de la plateforme La recherche Pratiques Collectives Distribuées d’Apprentissage sur Internet (PCDAI) est un projet de recherche projets pluri partenaires financé par la Direction de la Technologie (du MENRT) dans le cadre de l'appel à projet "usages de l'Internet" (2004-2006). Durant cette recherche, quatre projets de mise en place d’un environnement numérique ont été menés en parallèle par des chercheurs du laboratoire TRIGONE et du laboratoire GERIICO. Ces projets peuvent être regroupés en deux sous-ensembles : d’une part, l’accompagnement de la rédaction d’un mémoire professionnel et d’autre part, la réalisation d’un événement professionnel. Gilles Leclercq, Professeur des universités en sciences de l’éducation et Dominique Delache, enseignant chercheur en sciences de l’éducation à l’Institut CUEEP, tous deux membres du laboratoire TRIGONE sont les responsables du sous-chantier : "Coconstruction et évolution d’une infrastructure, déploiement et mise en exploitation". Ce sous Métamodèle pédagogique CIM PIM PIM/PSM Code Transformation Construction Construction Enseignant Contextualisation Exprime le modèle de dispositif de façon non computationnelle Utilise les règles de transformation pour générer un modèle dépendant de la plateforme Utilise GenDep pour construire le modèle spécifique et le contextueliser Exprime le modèle de dispositif avec le modeleur Complète le modèle de dispositif dépendant de la plateforme Dispositifs sur la plateforme

Expérimentation atelier Outillage Métamodèle conçu par l’ingénieur pédagogique avec l’enseignant Règles de transformations Métamodèle de l’application WikiniMST et greffon de services Web

Expérimentation, atelier Construction EAPC, Espace personnel pré structuré par 5 balises : Construire son tutorat Formaliser sa mission, Mener des investigations de terrain, Mener des investigations conceptuelles Capitaliser les références bibliographiques.

Evaluation, Expérimentation Métamodèle pédagogique simple Modèle du dispositif pédagogique Boite noire Métamodèle fonctionnel Transformation Détail du modèle du dispositif fonctionnel Inconvénients de la phase 1, difficultés pour construire un dispositif sur un modèle que les enseignants ne se sont pas approprié. Idem pour la contextualisation. Seconde phase du projet Nouveau Méta modèle obtenu par fusion des métamodèles précédents Transformations automatiques Possibilité de définir le contexte d’un dispositif par rapport à des usages émergeant et de composer les dispositifs à construire. Utilisation au sein de GenDep de ce modèle complexe pour réaliser la contextualisation du dispositif !

Plan Conséquences de notre positionnement Bricolage pédagogique Problématique affinée Approche dispositive Notre proposition d’infrastructure Notre approche Notre proposition Problématique Solution proposée Différentes études de cas Conclusion et travaux futurs

Bilan des travaux réalisés Une approche dispositive des plateformes de formation, opérationnalisée par une ingénierie dirigée par les modèles. Deux propositions complémentaires l’usage informatique de la notion de dispositif l’usage de l’Ingénierie Dirigée par les Modèles dans un cadre qui ne conduise pas uniquement à la production de code. Notre contribution se présente sous la forme de deux propositions complémentaires : La première l’usage de la notion de dispositif La notion de dispositif est une entité duale, elle constitue pour les enseignants un cadre de pensée, elle constitue au sein d'une plateforme de formation l'organisation des moyens techniques mise à disposition par la plateforme. Les potentialités offertes par cette notion, son caractère ouvert en font un excellent support pour le bricolage enseignant. Nécessité de rendre efficiente cette proposition… La seconde l’usage de Ingénierie dirigée par les modèle pour définir l’infrastructure nécessaire à la modélisation, a la manipulation et a l’opérationnalisation d’un dispositif instrumenté. Notre deuxième proposition concerne l’usage de IDM dans un cadre qui ne conduise pas uniquement à la production de code. Notre proposition offre un cadre de formel pour définir un dispositif pédagogique, que celui-ci décrive des intentions pédagogiques ou bien qu'il décrive une organisation de moyens techniques dans le contexte d'une plateforme de formation. Nous appliquons une approche IDM pour implémenter une ligne de produits logiciels adaptable à chaque plateforme de formation.

Apports de la thèse aux différents domaines Exploration des Limites de la relation PSM/PIM Définition d'un mécanisme de Construction / Contextualisation Rationnalisation de la définition d'un modèle de plateforme Penser l'IDM pour les EIAHs Supporter le bricolage enseignant Approche dispositive Ancrage de notre recherche dans des pratiques réelles Génie logiciel: Exploration des Limites de la relation PSM/PIM Définition d'un mécanisme de Construction/Contextualisation Rationnalisation de la définition d'un modèle de plateforme EIAH penser l'IDM pour les EIAH supporter le bricolage enseignant Approche dispositive Sciences de l'apprentissage Modèles comme objet frontière rôle de l'enseignant dans la production pédagogique définition de la notion de plateforme par l'usage que les enseignant en ont pour tous ancrage de notre recherche dans des pratiques réelles Modèles comme objets frontières Définition de la notion de plateforme Rôle de l'enseignant dans la production pédagogique

Résumé Notre ingénierie Un modeleur spécifique, un constructeur spécifique, un greffon de web service:  minimiser le code à produire, génère environ 6000 lignes de code,pour 300 lignes écrites, (WikiniMST). Sur le plan des logiciels Usage et adaptation de ModX aux EIAHs. GenDep (80 000 lignes de code), Sur le plan conceptuel bricolage pédagogique, notion de construction et de contextualisation de dispositif en EIAH ainsi qu’en IDM. Rayonnement scientifique: Un chapitre de livre, six conférences internationales, huit conférences nationales, prix Martial Vivet aux premières rencontres jeunes chercheurs en EIAH.

Nouveaux chantiers Pervasif Mark Weiser 1991 Activités d’apprentissage se déroulant dans des contextes, des temporalités, des canaux et des modes différents. Nécessité de mécanismes de modélisation de transformation, de contextualisation et d’opérationnalisation permettant l’expression de telles activités Hétéroclite Stephen Downes 2005 Web 2.0, Micro Contenu, Mash-up, Ajax Construction et expression d’un dispositif, indépendamment de son contexte technique. (genre) Notion d’espace privé Un réseau pervasif est un réseau dans lequel il est possible d'être connecté partout et à tout moment par l’intermédiaire d'objets communicants classiques ainsi que grâce à des objets équipés d’une capacité de mémoire et d’intelligence. Apprendre, dans un tel contexte, c'est utiliser l'intelligence ambiante du réseau pour favoriser l'apprentissage