J. Tchétagni, UQAM/TELUQ1 Exploration d’un ensemble d’Environnement d’apprentissage à base de connaissances (EABC)

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1 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ1 Exploration d’un ensemble d’Environnement d’apprentissage à base de connaissances (EABC)

2 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ2 Revue AIED Proposition d’une méthode d’interaction [Exploration des EABC, Interaction] Fin Résumé

3 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ3 Artificial Intelligence in Education –AIED (1) Psychologie Éducation Informatique/Intelligence Artificielle/Systèmes Intelligents Philosophie de la connaissance (Épistémologie)

4 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ4 AIED (2) Philosophie de la connaissance (Épistémologie)  Connaître = Expérience avec monde sensible Raisonner sur la base de principes et de catégories (faits) universelles Interagir avec le monde et construire la signification au fil du temps Empirisme Rationalisme Pragmatisme/Socio -historique

5 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ5 Psychologie Associer stimulus du monde sensible/Réponse Adéquate Éducation Psychologie Éducation  Apprendre = Acquérir les structures mentales pour le raisonnement Résoudre un problème dans son contexte réel et Interagir avec les facteurs Béhaviorisme Cognitivisme Socio-constructivisme AIED (3)

6 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ6 AIED (4) Informatique/Intelligence Artificielle/Systèmes Intelligents Empirisme Rationalisme Pragmatisme/Socio-historique BéhaviorismeCognitivisme Socio-constructivisme Environnements d’apprentissage par la découverte EABC Enseignement Assisté par ordinateur (CAI) Systèmes Tuteurs Intelligents (STI) Épistémologie Psychologie Éducation

7 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ7 AIED (5) Informatique/Intelligence Artificielle/Systèmes Intelligents Empirisme Rationalisme Pragmatisme/Socio-historique BéhaviorismeCognitivisme Socio-constructivisme Organisation de l’environnement de découverte Conception des EABC (Systèmes auteurs) Organisation des contenus Organisation des connaissances Épistémologie Psychologie Éducation

8 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ8 AIED (6): une autre perspective Informatique/Intelligence Artificielle/Systèmes Intelligents EABC Par modules EABC Multi Agents Par modules + moteur central Client/Serveur Par modules intrinsèquement intelligents Conception architecturale EABC pour formation à distance (E-learning)

9 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ9 Revue AIED Proposition d’une méthode d’interaction [Exploration des EABC, Interaction] Fin Résumé

10 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ10 Aujourd’hui (2) Analyse d’EABC –Comment? Observations: Interagir avec une instance d’EABC Justification Test si possible –Pourquoi cette approche alors que les articles existent? Observation Type d’EABC Instance STI Research Methods Tutor Wayang Outpost System Ms Lindquist Tutor Andes Physics Tutor Environnement d’apprentissage par la découverte Rashi Inquiry Tutor Système Auteur CTAT SimQuest

11 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ11 Base des Connaissances = Base de Faits + Base de Règles Moteur d’Inférence Système Intelligent: Générer des connaissances ou des états qui permettent/Correspondent à la résolution d’une tâche, d’un but Reconnaissance Input Inférence Prévision et Support Adaptation ? Exécute ou Opère Sur Comporte Analyse d’EABC –Comment? Observations: Interagir avec une instance d’EABC Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? Test si possible –Pourquoi cette approche alors que les articles existent? Aujourd’hui (3)

12 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ12 Aujourd’hui (4) Base des Connaissances du domaine: modèle du domaine Base des Connaissances de l’apprenant (modèle apprenant) Base des connaissances pédagogique (modèle pédagogique) Base des connaissances de communication (modèle nterface) Moteur d’Inférence  Soutient Apprentissage EABC Générer des connaissances ou des états qui permettent/Correspondent à l’apprentissage, l’amélioration de l’apprentissage, etc. Exécute ou Opère Sur Comporte Représentation des connaissances Reconnaissance Input Inférence Prévision et Support Adaptation ? Représentation déclarative des connaissances du domaine –Énonciation des lois et principes du domaine sous formes de faits (Représentations logiques: Base de Faits) –Représentation des relations entre les éléments du domaines (Représentations graphiques: ontologies, réseaux bayésiens, etc.) Représentation procédurale des connaissances du domaine (Modèle Expert) –Représentation du comportement de l’Expert dans la résolution d’une tâche particulière (Représentation logique: Système à base de Faits et de règles) Analyse d’EABC –Comment? Observations: Interagir avec une instance d’EABC Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? Test si possible –Pourquoi cette approche alors que les articles existent?

13 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ13 Aujourd’hui (5) Base des Connaissances du domaine: modèle du domaine Base des Connaissances de l’apprenant (modèle apprenant) Base des connaissances pédagogique (modèle pédagogique) Base des connaissances de communication (modèle nterface) Moteur d’Inférence  Soutient Apprentissage EABC Générer des connaissances ou des états qui permettent/Correspondent à l’apprentissage, l’amélioration de l’apprentissage, etc. Exécute ou Opère Sur Comporte Représentation déclarative des connaissances de l’apprenant (Modèle Épistémique ou Modèle à long terme)  Overlay du modèle du domaine –Énonciation du niveau des connaissances de l’apprenant (Représentations logiques: Base de Faits (Si présent, alors connaissance correspondante maîtrisée);(Représentations graphiques: ontologies (niveau de maîtrise), réseaux bayésiens (Probabilité de maîtrise), etc.) Représentation procédurale des connaissances du domaine (Modèle Comportemental ou à Modèle à court terme) –Représentation du comportement de l’apprenant dans la résolution d’une tâche particulière (Système à base de Faits et de règles, Grâphe de tâche/Espace problème). Exemple: Modèle Expert+Buggy Rules Représentation des connaissances Reconnaissance Input Inférence Prévision et Support Adaptation ? Analyse d’EABC –Comment? Observations: Interagir avec une instance d’EABC Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? Test si possible –Pourquoi cette approche alors que les articles existent?

14 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ14 Aujourd’hui (6) Base des Connaissances du domaine: modèle du domaine Base des Connaissances de l’apprenant (modèle apprenant) Base des connaissances pédagogique (modèle pédagogique) Base des connaissances de communication (modèle nterface) Moteur d’Inférence  Soutient Apprentissage EABC Générer des connaissances ou des états qui permettent/Correspondent à l’apprentissage, l’amélioration de l’apprentissage, etc. Exécute ou Opère Sur Comporte Représentation des connaissances Reconnaissance Input Inférence Prévision et Support Adaptation ? Analyse d’EABC –Comment? Observations: Interagir avec une instance d’EABC Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? Test si possible –Pourquoi cette approche alors que les articles existent? Représentation des connaissances pédagogiques –Diagnostic cognitif de l’apprenant Comportemental (Model Tracing): Reconnaître l’action de l’apprenant, Inférer sa démarche, Prédire la prochaine étape, Suggérer l’indice approprié (Conati et Al. 2002) Epistemique (Knowledge Tracing): Inférer les connaissances de l’apprenant à partir de sa performance (Tchétagni et Nkambou 2002) –Support Didactique Représentation des stratégies de support à l’apprentissage, ainsi que des tactiques correspondantes –Stratégie: Remédier; Tactique: Expliquer; Construire lasolution

15 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ15 Aujourd’hui (7) Base des Connaissances du domaine: modèle du domaine Base des Connaissances de l’apprenant (modèle apprenant) Base des connaissances pédagogique (modèle pédagogique) Base des connaissances de communication (modèle nterface) Moteur d’Inférence  Soutient Apprentissage EABC Générer des connaissances ou des états qui permettent/Correspondent à l’apprentissage, l’amélioration de l’apprentissage, etc. Exécute ou Opère Sur Comporte Représentation des connaissances Reconnaissance Input Inférence Prévision et Support Adaptation ? Représentation de la communication Apprenant- Machine –Modèle de discours Modéliser les interactions possibles Apprenant/Système par tâche afin que la machine comprenne les input de l’apprenant. Pas de technique particulière d’IA mais le but est toujours d’appliquer les critères d’intelligence, à savoir … –Accès à des informations pour l’apprentissage Accès à une représentation des connaissances du domaine Accès à son modèle Analyse d’EABC –Comment? Observations: Interagir avec une instance d’EABC Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? Test si possible –Pourquoi cette approche alors que les articles existent?

16 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ16 Aujourd’hui (8) Environnement à base de connaissances pour la conception d’EABC (Systèmes Auteurs) Générer des EABC ou des modèles conceptuels d’EABC VALIDES (à partir de connaissances reliées au design pédagogique, au domaine à apprendre, à la nature d’une fonction pédagogique) Comporte Base des Connaissances du domaine dans une perspective pédagogique (pré-requis, acquisition, etc.) : Analyser et planifier les objectifs d’apprentissage ( Nkambou et Al. 2003 ) Base des connaissances sur le design pédagogique (Psyche et Al. 2005) Base de connaissances sur une fonction pédagogique (Tchétagni 2004, Projet de Recherche) Génération/Planification Curriculum Ontologies Exécute ou Opère Sur Analyse d’EABC –Comment? Observations: Interagir avec une instance d’EABC Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? Test si possible –Pourquoi cette approche alors que les articles existent? Base de connaissances? Support au concepteur? Génération? Moteur d’Inférence 

17 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ17 Aujourd’hui (9) Environnement à base de connaissances pour la conception d’EABC (Systèmes Auteurs) Générer des EABC ou des modèles conceptuels d’EABC VALIDES (à partir de connaissances reliées au design pédagogique, au domaine à apprendre, à la nature d’une fonction pédagogique) Comporte Base des Connaissances du domaine dans une perspective pédagogique (pré-requis, acquisition, etc.) : Analyser et planifier les objectifs d’apprentissage (Nkambou et Al. 2003) Base des connaissances sur le design pédagogique (Psyche et Al. 2005) Base de connaissances sur une fonction pédagogique (Tchétagni 2004, Projet de Recherche) Assistance au concepteur pédagogique Ontologies Exécute ou Opère Sur Analyse d’EABC –Comment? Observations: Interagir avec une instance d’EABC Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? Test si possible –Pourquoi cette approche alors que les articles existent? Base de connaissances? Support au concepteur? Génération? Moteur d’Inférence 

18 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ18 Aujourd’hui (10) Environnement à base de connaissances pour la conception d’EABC (Systèmes Auteurs) Générer des EABC ou des modèles conceptuels d’EABC VALIDES (à partir de connaissances reliées au design pédagogique, au domaine à apprendre, à la nature d’une fonction pédagogique) Comporte Base des Connaissances du domaine dans une perspective pédagogique (pré-requis, acquisition, etc.) : Analyser et planifier les objectifs d’apprentissage (Nkambou et Al. 2003) Base des connaissances sur le design pédagogique (Psyche et Al. 2005) Base de connaissances sur une fonction pédagogique (Tchétagni 2004, Projet de Recherche) Assistance au concepteur pédagogique Base de Faits et de Règles Exécute ou Opère Sur Analyse d’EABC –Comment? Observations: Interagir avec une instance d’EABC Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? Test si possible –Pourquoi cette approche alors que les articles existent? Base de connaissances? Support au concepteur? Génération? Moteur d’Inférence 

19 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ19 Aujourd’hui (11) Justifier Votre Position: –Le système serait il capable de fonctionner (avec les mêmes caractéristiques d’intelligence ou de au moins de présence d’une base de connaissances) sans les mécanismes que vous proposez ou que vous soupçonnez? Analyse d’EABC –Comment? Observations: Interagir avec une instance d’EABC Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? Test si possible –Pourquoi cette approche alors que les articles sont disponibles?

20 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ20 Aujourd’hui (12) Susciter votre réflexion –Le but n’est pas de vérifier ou de comparer le système avec la description de l’article (presqu’impossible car …) –Le but est de comprendre concrètement ce que sont les EABC en appliquant vos connaissances en AIED. –Tant mieux si vos conclusions correspondent à l’article!! (Bon test) Analyse d’EABC –Comment? Observations: Interagir avec une instance d’EABC Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? Test si possible – Pourquoi cette approche alors que les articles sont disponibles?

21 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ21 Aujourd’hui (13) Justifier Votre Position: –Le système serait il capable de fonctionner (avec les mêmes caractéristiques d’intelligence ou de au moins de présence d’une base de connaissances) sans les mécanismes que vous proposez ou que vous soupçonnez? Analyse d’EABC –Comment? Observations: Interagir avec une instance d’EABC Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? Test si possible –Pourquoi cette approche alors que les articles sont disponibles?

22 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ22 Revue AIED Proposition d’une méthode d’interaction [Exploration des EABC, Interaction] Fin Résumé

23 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ23 EABC (1) Démo RMT-Tutor http://alarm.cti.depaul.edu/rmt RMT-Tutor –Domaine: Méthodes expérimentales en Sciences humaines –Apprenant: Résout des problèmes en interagissant avec tuteur (mode STI) ou en répondant aux questions (mode CAI) –Pédagogie: Donner Feedback –Interface: Espace réponse, navigation à travers les problèmes

24 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ24 EABC(1) Analyse d’EABC Observations: Interagir avec une instance d’EABC Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? Test si possible

25 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ25 EABC (2) Démo Wayang Outpost http://wayang.cs.umass.edu/Wayang/flash/# Wayang Outpost –Domaine: Géométrie (niveau secondaire) –Apprenant: Résout des problèmes; passe des tests de calcul mental et d’habileté de rotation spatiale (Pourquoi?) –Pédagogie: Fournir des indices sur demande ou … –Interface: Thèmes

26 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ26 EABC(2) Analyse d’EABC Observations: Interagir avec une instance d’EABC Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? Test si possible

27 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ27 EABC (3) Ms Lindquist –Domaine: Algèbre (secondaire) –Apprenant: Résout des problèmes en interagissant avec tuteur –Pédagogie: Co-construire les solutions –Interface: Espace réponse, navigation à travers les problèmes Démo Ms Lindquist

28 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ28 EABC(3) Analyse d’EABC Observations: Interagir avec une instance d’EABC Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? Test si possible

29 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ29 EABC (4) Démo Andes Andes –Domaine: Physique (Collège, Université) –Apprenant: Résout des problèmes –Pédagogie: Donner un Feedback et fournir de l’aide –Interface: Espace réponse, outil de construction de solution, accès aux connaissances du domaine

30 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ30 EABC(4) Analyse d’EABC Observations: Interagir avec une instance d’EABC Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? Test si possible

31 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ31 EABC (5) Démo Rashi Rashi Inquiry LE –Domaine: Biologie médicale, écologie, etc. –Apprenant: Analyse un cas (problème réel) et le résout en émettant des hypothèse –Pédagogie: Fournir des outils de constructions et de tests d’hypothèses –Interface: Outils de cueillette et d’analyse des données sur le cas

32 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ32 EABC(5) Analyse d’EABC Observations: Interagir avec une instance d’EABC Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? Test si possible

33 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ33 Conception-EABC (6) Démo CTAT CTAT –Conception d’un Pseudo – Tuteur par démonstration de divers comportements (Pas de base de connaissances) –Conception d’un « Cognitive tutor » basé sur Jess

34 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ34 EABC(6) Analyse d’EABC Observations: Interagir avec une instance d’EABC Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? Test si possible

35 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ35 Conception-EABC (7) Démo SimQuest SimQuest –Conception d’un environnement d’apprentissage par la découverte

36 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ36 EABC(7) Analyse d’EABC Observations: Interagir avec une instance d’EABC Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? Test si possible

37 J. Tchétagni, UQAM/TELUQ37 Revue AIED Proposition d’une méthode d’interaction [Exploration des EABC, Interaction] Fin – Plus d’infos jtchetag@info.uqam.ca Résumé