Modélisation de l'apprenant : application d'un modèle cognitif au développement d'un système d'apprentissage

Bien que le diagnostic des erreurs des apprenants soit central à toute stratégie d'intervention correctrice relevant au mode d'évaluation dans un système d'apprentissage, trop souvent, la prise d'information qui l'accompagne est incomplète ou incertaine. Ajoutons aussi le problème de la modélisation dans un contexte d'apprentissage où on ne peut observer directement ce qui se passe dans la tête d'un apprenant, ni de savoir avec certitude son plan de raisonnement, ni le but qu'il cherche à accomplir. Il s'ensuit une réduction de l'efficacité des interventions pédagogiques qui limite les apprentissages scolaires. Cette thèse apporte des solutions à cette problématique. Elle consiste en la conception et le développement d'un Système Tutoriel Intelligent pour le Diagnostic des Erreurs en Soustraction (TIDES). Elle s'inscrit dans une perspective d'évaluation diagnostique des compétences et connaissances arithmétiques en utilisant une approche originale qui vise à modéliser l'apprenant dans une situation d'apprentissage où les informations sur cet apprenant sont potentiellement incomplètes ou incertaines. Dans cette thèse, nous présentons la conception, le développement et une mise à l'essai du système TIDES. Le design de ce système est basé sur un modèle cognitif, la théorie d'apprentissage ACT-R d'Anderson, capable d'analyser le comportement d'un apprenant et de savoir son état cognitif. Le choix de ce design est discuté et justifié aussi. L'architecture du système TIDES comporte au moins trois modules: un module qui permet de spécifier des tâches à l'apprenant, un module d'analyse qui permet d'analyser les actions de l'apprenant et un module de diagnostic qui permet d'inférer les informations sur l'apprenant, d'évaluer ses compétences impliquées dans une tâche d'apprentissage, de détecter sa stratégie mise en œuvre, en s'appuyant sur une méthode de reconnaissance de plan, de prédire sa prochaine action la plus probable et de savoir avec exactitude les causes réelles de ses erreurs. Les caractéristiques du système TIDES sont décrites en détail dans la thèse. La méthodologie d'une mise à l'essai du système avec une vingtaine d'élèves est présentée et les données recueillies dans cette mise à l'essai sont regroupées et analysées. L'ensemble des résultats obtenus indique que le système TIDES offre le potentiel d'analyser et de diagnostiquer les erreurs des apprenants de façon plus précise, et donne effectivement lieu à un apprentissage conforme à celui qui était prévu en se basant sur la méthode originale adoptée. Enfin, nous proposerons des améliorations possibles (extension du système TIDES à l'aide des réseaux bayésiens) que nous présenterons comme explorées mais non encore complètement intégrées dans l'état actuel du système TIDES et aussi non évaluées. Il s'agit en fait de déterminer à quelles conditions le modèle bayésien peut être intégré à un système d'apprentissage, en tant que système tutoriel intelligent et dont le domaine d'apprentissage est l'arithmétique. \ud ______________________________________________________________________________ \ud MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Intelligence artificielle, environnement interactif pour l'apprentissage humain, système tutoriel intelligent, théories d'apprentissage, Modèle d'Anderson ACT-R, modélisation d'un apprenant, analyse des erreurs, diagnostic des erreurs, modélisation statistique et réseaux bayésiens

Développement d'un système tutoriel intelligent pour l'apprentissage du raisonnement logique

Le raisonnement est un processus cognitif nous permettant de tirer à partir de règles, des conclusions sur des faits et situations de la vie. Il est considéré dans la littérature comme étant une partie intégrante de plusieurs autres processus humains comme la perception (résultat d'une combinaison inductive entre les senseurs et la mémoire), la catégorisation, la compréhension, la prise de décision, la résolution de problèmes. L'humain a tendance à effectuer des raisonnements erronés sans s'en rendre compte. Les erreurs de raisonnement seraient des inférences créatives dans un contexte où il aurait été approprié de faire une inférence déductive. L'acquisition de la compétence en raisonnement consiste alors à apprendre à être déductif et ainsi à acquérir des structures plus organisées pour mieux systématiser notre information et pour devenir cognitivement plus performants. L'avènement des technologies de l'information allié à l'évolution du domaine de l'Intelligence Artificielle, a permis le développement de systèmes tel que les systèmes tutoriels intelligents (STI). Ces systèmes sont caractérisés par le fait qu'ils permettent d'automatiser l'enseignement et de favoriser l'apprentissage sans l'intervention d'un tuteur humain. Ce projet vise le développement d'un STI générique appelé Muse-logique et dédié à l'apprentissage du raisonnement logique. Dans ce document, nous présentons en premier lieu la problématique et les objectifs de notre projet. Une étude détaillée des domaines en jeu est faite par la suite. Enfin, l'architecture, les éléments conceptuels et les résultats d'implémentation du système, sont exposés ainsi qu'une validation préliminaire du système. Le contenu et l'élaboration des différents composants du STI on fait l'objet d'un travail minutieux effectué avec la participation active des membres d'une équipe multidisciplinaire. Le composant expert est soutenu par un ensemble de règles du domaine. Le modèle cognitif de l'apprenant est soutenu par un réseau bayésien et enfin, le modèle pédagogique est soutenu par des règles tutorielles étudiées et validées théoriquement. La particularité et la robustesse de Muse-logique résident dans son cadre de développement composé d'experts en sciences cognitives, en systèmes tutoriels intelligent et en raisonnement logique. Des perspectives futures sont envisagées pour les prochaines versions.\ud ______________________________________________________________________________ \ud MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : raisonnement logique, systèmes tutoriels intelligents, logique, système adaptatif, réseau bayésien, feedbacks, représentation des connaissances

Une approche propédagogique du diagnostic cognitif dans les STI : conception, formalisation et implémentation

Dans un STI, la question de la conception et de l'implémentation du diagnostic cognitif (DC) du comportement de l'apprenant est abordée de manière intuitive et au "cas par cas", selon les objectifs spécifiques de ce STI. D'un point de vue purement opérationnel, cette approche n'est pas vraiment néfaste puisque les STI qui en résultent "fonctionnent". Cependant lorsqu' il s'agit de rendre au DC dans un STI, la dimension pédagogique qui lui est naturellement sienne dans le tutorat humain, un regard en perspective sur des considérations plus fondamentales favorise la réflexion dans ce sens. Cette thèse formule, formalise et implémente explicitement une dimension «propédagogique» du DC dans les STI. Cette dimension pro-pédagogique s'exprime principalement à travers deux relations qui n'ont jamais été explicitement étudiées et mises en pratique dans la recherche sur le DC dans les STI : la relation entre le DC et les paradigmes de cognition; la relation entre le DC et son exploitation pédagogique, en l'occurrence la remédiation des difficultés de l'apprenant, ce à travers une boucle diagnostic-remédiation. Outre leur originalité conceptuelle, ces relations sont articulées dans un cadre de spécification pour le DC lorsqu'il s'agit de l'appliquer dans un STI. L'originalité de l'idée d'un tel cadre de référence est qu'il favorise une préservation de la fidélité pédagogique du DC au cours de son implémentation dans un système informatique. Sur le plan informatique, l'originalité de la contribution de cette thèse est qu'elle formalise cette perspective du processus de DC dans un STI, notamment en systématisant la dynamique de la boucle diagnostic-remédiation à travers: (1) un algorithme générique de type « générer et tester», (2) l'intégration à cet algorithme de mécanismes formels de raisonnement incertain par le biais des inférences bayésiennes (pour tenir compte des facteurs d'incertitude reliés au DC dans un STI) et (3) l'implémentation de cet algorithme dans une librairie de programmes génériques et donc réutilisables par tout membre de la communauté AIED désireux d'adopter cette philosophie de diagnostic cognitif dans un STI

Métacognition, apprentissage actif et traduction : l'apprenant de traduction, agent de sa propre formation

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Étude et modélisation des connaissances et raisonnement de l'apprenant dans un STI

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal

L’ingénierie des interactions dans les systèmes d’apprentissage

Cet article traite des interactions dans les systèmes d'apprentissage. Pragmatique, le point de vue est centré sur les méthodes de conception favorisant des interactions significatives entre les acteurs d'un système d'apprentissage, que ceux-ci soient des personnes intervenant directement sur les réseaux de télécommunication ou des services interactifs médiatisés dans des environnements logiciels. Le point de vue est aussi cognitif et pédagogique plutôt que médiatique. L'auteur s'intéresse à la modélisation des connaissances, à la scénarisation pédagogique et à leur relation par l'intermédiaire des habiletés et des compétences visées. Un processus de conception des scénarios pédagogiques est ainsi décrit comme l'ancrage d'un ensemble de prescriptions, de principes destinés aux concepteurs d'un système d'apprentissage afin de les aider à maximiser les interactions utiles à l'apprentissage.This article describes various forms of interactions within the frame of a learning systems. The view presented is pragmatic in that it is centred on methods of representation which facilitate significant interactions between actors within one learning system; this includes individuals who intervene directly in telecommunication networks or in mediated interactive services in computer program environments. This view is also focused on the cognitive and pedagogical aspects of learning system, rather than on the properties of interactive media. The purpose is to develop representations of knowledge of pedagogical scenarios, and their relationship through the intermediary of skills. A process of conceptualizing pedagogical scenarios is described as being a foundation for a series of prescriptions and principles for those who conceptualize learning systems in order to help them maximize interactions that are useful in developing learning.El artfculo aborda las interacciones dentro del marco de la ingenierfa de sistemas de aprendizaje. El enfoque es pragmâtico, en el sentido que el mismo esta centrado sobre los métodos de concepcion, los cuales, segun el autor, favorizan interacciones signifîcativas entre los actores de un sistema de aprendizaje, sean estos personas interviniendo directamente sobre las redes de telecomunicacion o servicios interactivos mediatizados por entornos sofware. El enfoque prétende ser cognitivo y pedagogico mas que mediatico. Los estudios realizados se interesan en la modelizacion del conocimiento y en la escenarizacion pedagôgica asf como a la interrelacion mediatizada por medio de aptitudes o habilidades. Un proceso de concepciôn de escenarios pedagogicos es descripto como la fîjacion de un conjunto de prescripciones y de principios destinados a los conceptores de sistemas, con el objetivo de ayudarlos a maximizar las intracciones utiles al aprendizaje.Dieser Artikel behandelt die Interaktionen im Rahmen der Lernsystemtechnik. Der Blickwinkel ist pragmatisch, weshalb diejenigen Konzeptionsmethoden hervorgehoben werden, die signifikante Interaktionen zwischen den bei einem Lernsystem Mitwirkenden fordern, d.h. ebenso Personen, die auf der Ebene der TeIekommunikationsnetze arbeiten, wie interaktive mediatisierte Beistandsleistungen im computerisierten Kontext. Der Blickwinkel ist auch mehr kognitiv und pädagogisch als medienbezogen. Die Verfasser beschäftigen sich mit der Konzeption von Kenntnismodellen, mit dem Umsetzen in ein pàdagogisches Szenario und mit ihrem Zusammenhang mittels der Fähigkeiten. Der Vorgang der Konzeption der pàdagogischen Szenarii wird somit als Verankerung einer Anzahl von Vorschriften oder Prinzipien dargestellt, die den Konzeptoren eines Lernsystems helfen sollen, besonders auf fur den Lernprozess nutzliche Interaktionen hinzuarbeiten

La formation à distance sélectionne un public d'autodidactes: Résultats réflexifs à partir d’une enquête à visée exploratoire

International audienceODL environments are usually considered as a hybrid type of training, capable to meet the needs ofevery kind of students. A field study conducted on the practices of adult users in such environmentsbrought out to light a contrary phenomenon of selection in relation with the very features of thesystem. This paper presents : 1) the methodological aspects of the investigation and analysis ofresults; 2) the theoretical frame susceptible to explain such selection and to adopt differentapproaches to the problem ; 3) the authors’ proposals for a principled action in the field of training.Se piensa habitualmente que la enseñanza distante abarca la posibilidad de acojer todo typo deestudiantes. Une encuesta realizada con un publico de adultos identifica una selección implicita dadaa las caracteristicas mismas del systema de formación. Este articulo presenta : 1) las condicionesmethodológicas de la encuesta y el analisis de sus resultados ; 2) el marco teórico que permiteentender este proceso y estudiar otras concepciones de esta realidad social ; 3) las propustas de losautores en cuanto a principios para la acción en los terrenos de la formación.La formation ouverte et à distance est généralement perçue comme une modalité hybride, susceptiblede s'adapter à tout type de public. Une enquête auprès d'usagers adultes a mis en valeur unphénomène de sélection implicite dû aux caractéristiques mêmes du dispositif. Cette contributionprésente : 1) les conditions méthodologiques de l'enquête et l'analyse de ses résultats ; 2) le cadrethéorique qui permet de comprendre le phénomène et d'envisager d'autres conceptions de cette réalitésociale ; 3) les propositions dégagées par les auteurs en termes de principes d'action pour le terrainde la formation

Un modèle d'intervention en alphabétisation

Nous formulons dans cet essai l'hypothèse qu'en matière d'alphabétisation, les techniques les plus efficaces seront celles qui sauront allier le social et le motivationnel au cognitif, en contextualisant l'apprentissage et en faisant un outil efficace d'adaptation aux problèmes du quotidien des apprenants. En effet, cet essai ne présente pas une expérimentation dont il s'agirait de tirer des conclusions; il s'inscrit plutôt dans une démarche d'actualisation et de mise en forme d'une expérience professionnelle de quinze années de terrain. À partir d'une expérience réelle d'application à la Réunion du Programme d'Enrichissement Instrumental (PEI) que nous avons essayé par la suite de généraliser en y rajoutant une perspective de médiation, nous avons peu à peu échafaudé l’hypothèse formulée ci-dessus, à savoir que le social et le cognitif s'avèrent insuffisants à engager des illettrés dans une démarche d'alphabétisation sans une composante motivationnelle dont nous avons ensuite trouvé la justification théorique dans les écrits de P. Freire relatifs à la pédagogie des opprimés. Et c'est à travers les progrès de cette réflexion théorique que nous avons abordé la question de l'adaptation des outils de formation à une population créolophone et illettrée. Une brève immersion dans le milieu créolophone des centres haïtiens d'alphabétisation de Montréal nous a permis de consolider les présomptions basées sur notre propre expérience et dont notre modèle est issu. L’importance de la langue maternelle dans l'apprentissage est certainement le point essentiel qui ressort de notre travail dont nous pensons qu'il n'est que le début d’une entreprise de plus longue haleine dans laquelle nous sommes déjà engagés et qui concerne l'adaptation des outils

Développement de cours pour un environnement distribué de formation à distance

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal