Les exerciseurs, les animations et les simulations

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

2 Les exerciseurs Daniel Peraya TECFA Université de Genève

3 Des exemples Un test de conjugaison Test de mathématiques
Test de compréhension de texte Test d’association Le pendu Jeu d’association : lexique Fr/An Créer des formes d’évaluations : Hot potatoes (mode d’emploi) Bibliothèque d’exerciseurs Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

4 Didacticiel = didactique + logiciel
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) Diversité de dénominations: APO UPO UDO UPTICE  emploi de l’ordinateur dans un contexte de formation, et plus particulièrement dans le but de favoriser l’apprentissage Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

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

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

8 Quelques repères Enseignement programmé Skinner Behavorisme
1970 Systèmes Experts Logo comme tentative d’application du constructivisme piagétien 1970 Programmes auteurs Hypermédias documents interactifs et multimodaux Téléinformatique  Web Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

9 Exerciseur Téléinformatique
Logiciel spécialisé – limité ? – à une activité particulière: Évaluation, tests d’association, 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 l’institution et le(s) formateur(s) et le suivi par l’élève, de parcours-types très balisés Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

10 2 Interfaces : Auteur/Elèves
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 d’activités 2 Interfaces : Auteur/Elèves Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

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

12 Concepts de référence Fonctionnelle Intentionnelle Interactivité H/M
H/H Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

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 ≠ Concepts de référence Fonctionnelle Intentionnelle Interactivité
Interaction ≠ Fonctionnelle Intentionnelle H/M H/H Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

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

16 Concepts de référence Compétences
les compétences spécifiques sont relatives à un savoir davantage spécialisé qu’il s’agit d’acquérir ; les compétences démultiplicatrices permettent d’acquérir 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 les compétences dynamiques engagent l’étudiant vers le dépassement de soi, le motivent et le passionnent Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

17 Concepts de référence Auto-apprentissage & Auto-évaluation
les compétences spécifiques sont relatives à un savoir davantage spécialisé qu’il s’agit d’acquérir ; les compétences démultiplicatrices permettent d’acquérir 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 les compétences dynamiques engagent l’étudiant vers le dépassement de soi, le motivent et le passionnent Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

18 Concepts de référence Behaviorisme
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. Pavlov ( ) : conditionnement répondant (conditionnement classique) par l'association en de deux stimuli selon le principe de contiguïté. Watson ( ) : processus stimulus- réponse. le comportement est lié au conditionnement < milieu le lien entre stimulus-réponse se renforce selon la fréquence des répétitions. 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 +/-). Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

19 Concepts de référence Behaviorisme Progression linéaire
« Conditionnement opérant » L’élève 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 l’apprentissage Progression linéaire Skinner 1957 Progression ramifiée Crowder 1959 (US Air Force) Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

20 Limites et avantages Limites Avantages Compétences de base
Enseignants peu formés (cfr QCM) mis c’est le problème général de l’évaluation Pauvreté (souvent) des feed back et de l’interaction proposée Conception de l’apprentissage, ni empilement ni linéaire Conception de l’évaluation, valider n’est 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 Une conception Quoi ? programme informatique
Avec quelle caractéristique ? interactif Pourquoi ? l'apprentissage de savoirs A quel propos ? Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

22 2. Les animations Daniel Peraya TECFA Université de Genève

23 Quelques exemples BIOMULTIMEDIA & BIOINFORMATIQUE
Dissolution de l’AgNO3 L’osmose Muséum d’Histoire naturelle- France Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

24 Qu’est-ce que c’est un iceberg?
Quelques exemples Qu’est-ce que c’est un iceberg? Le théorème de Thales Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

25 Définition « toute application qui génère une série d’images, 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 l’animation, soit par l’utilisateur ». (Bétrancourt & Tversky in Rebetez, 2004) Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

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). Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

27 Historique Les images projetées: XVIIIe – XIXe siècle
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. lanterne magique: le principe de la chambre noir pour projeter les images Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

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

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

30 Historique Le « chronophotographe » de Marey, perfectionné celui de Muybridge. 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. chronophotographe Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

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 l’animation: 16 images par seconde. Dessins de Cohl Les techniques du dessin animé sont perfectionnés Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

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

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

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

35 Usages génériques Attirer l’attention : l’animation est purement décorative (effets spéciaux de transition, symboles animés, etc.). Elles peuvent aider l’utilisateur 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, l’animation est utilisée pour démontrer ou expliquer un concept, une règle ou une procédure. Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

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

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

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. Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

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 d’un ou plusieurs éléments, relativement au champ de l’animation ou aux autres éléments qui la composent. Transitions : changement dans le nombre d’éléments présents (disparition ou apparition, complètes ou partielles, de fusion d’éléments, de sortie du champ, etc.). Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

40 Applications pédagogiques
Sept principes pour l’élaboration de messages multimédias efficaces : (Mayer in Rebetez, 2004) 1. Principe multimédia : Un message composé de mots et d’images correspondantes est mieux retenu qu’un message composé de mots uniquement. Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

41 Applications pédagogiques
2. Principe de contiguïté spatiale : L’apprentissage 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 l’image à côté de chacun d’eux. Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

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

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

44 Applications pédagogiques
6. Principe de redondance : L’apprentissage est de meilleure qualité en présentant une animation et un commentaire audio plutôt qu’une animation, un commentaire audio et du texte à l’écran. 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 d’un haut niveau de capacités visuo-spatiales. Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

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

46 Avantages et limites Possibilités pour surpasser les limites :
réduction des désavantages liés à la fugacité donner un contrôle sur le déroulement de l’animation par le biais d’une interactivité modification de l’animation en fonction de l’activité de l’utilisateur. produire des résumés des données pour créer une information permanente. le niveau d’expertise de l’apprenant pour le domaine scénario pédagogique approprié l’effet d’imagination Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

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 l’apprentissage : contribution de la présentation séquentielle et ce l’interactivité. Mémoire de DESS. TECFA, Faculté de Psychologie et Sciences de l’Éducation, Unige. Rebetez, C. (2004). Sous quelles conditions l’animation améliore-t-elle l’apprentissage ? Mémoire de DESS. TECFA, Faculté de Psychologie et Sciences de l’Éducation, Unige. Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

48 3. Les simulations Daniel Peraya TECFA Université de Genève

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

50 Définition « Application qui contient le modèle d’un phénomène, et dans laquelle l’utilisateur peut modifier certains paramètres du modèle et percevoir l’effet 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) Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

51 Simulation ≠ Animation
Le but n’est pas de transmettre une information, mais de permettre d’inférer des règles théoriques, ou soumettre à l’épreuve des choix et des comportements. Les possibilités d’interaction sont beaucoup plus larges. Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

52 Usages On peut distinguer trois grandes tendances:
Les simulations conceptuelles, dont le but est d’apprendre 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. Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

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

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

55 Quelques Liens Site sur l’utilisation de simulations pour l’apprentissage des maths et de la physique (beaucoup de simulations sur cabri), avec scénarios pédagogiques. Simulateur de gestion Page avec beaucoup de liens vers des simulations ou des projets qui utilisent des simulations pour enseigner les maths et les sciences. Beaucoup d’applets de simulation pour les maths et les sciences. Applets de physique. Mr Vetro, simulation collective. site avec des jeux de rôles (textuels) pour l’apprentissage, possibilité de construire des scénarios. Laboratoire virtuel de génétique. Simulation d’un rat de laboratoire pour faire des expériences d’association stimulus/réponse. Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1

56 Quelques Liens (suite)
Simulation sous forme de jeu – Conquête de l’espace. Jeux de simulation d’élevage en ligne. Jeux de simulation divers en ligne. 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 alimentaires 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. SimProjet : Un simulateur de gestion de projet. ChemLab : Un logiciel d'apprentissage de la chimie. Virtual Lab Simulator : Un logiciel de formation en chimie. Mars 2009 (maj oct. 10) COMel 1