Approches de formalisation, systèmes de notation visuels et environnements d’assistance à la conceptionenvironnements d’assistance à la conception

Même s’ils proposent des concepts de scénarisation structurants, les langages computationnels de modélisation pédagogique ne sont pas adaptés au soutien des concepteurs dans les phases initiales du processus de conception.

Dans cette section, nous nous intéressons donc plus particulièrement à des langages de formalisation utilisant des systèmes de notation visuels afin de proposer des représentations graphiques des scénarios pédagogiques. Si l’utilisation de représentations visuelles pour analyser des problèmes de conception, réfléchir aux solutions possibles et les communiquer aux autres membres du projet est répandue dans le domaine de l’architecture, elle peut concerner toutes les activités de conception. Dans les étapes initiales d’un projet, l’utilisation de schémas d’abord informels et incomplets puis s’affinant progressivement de façon itérative est considérée comme une solution efficace pour concevoir des solutions adaptées à de nouveaux problèmes. Dans le domaine de la conception pédagogique, la plupart des travaux sur l’utilisation de systèmes de notation visuels se sont d’abord appliqués aux langages de modélisation

pédagogique (Nodenot 2007). Aujourd’hui toutefois, de plus en plus de travaux portent sur l’utilisation de langages visuels pour assister la réflexion dans les premières phases du processus de conception, à un niveau d’élaboration plus conceptuel qu’opérationnel. Les langages élaborés à cette fin, et notamment ceux auxquels nous nous intéressons plus en détails dans la suite de ce document, possèdent pour la plupart les caractéristiques suivantes mises en évidence par Nodenot (2007) :

Ils sont semi-formels, c’est-à-dire qu’ils définissent des principes visant à guider la réflexion, à «catalyser les idées des concepteurs » (Nodenot 2007) dès les étapes initiales du processus de conception.

Respectant un principe de pluralité des points de vue, la plupart de ces langages proposent une approche multiperspectives : le changement de perspective est considéré comme un moyen de guider la réflexion et de réduire la charge cognitive des concepteurs, facilitant ainsi le processus de conception.

Dans le but de soutenir le travail d’affinement progressif des solutions en cours de conception, certains langages proposent plusieurs niveaux de stratification, correspondant à des niveaux différents d’abstraction pour décrire ou analyser les constituants du scénario pédagogique.

Ils utilisent des primitives proches des besoins et usages des concepteurs pédagogiques. Ces primitives sont fréquemment basées sur des métaphores permettant d’aller au-delà d’une simple approche descriptive. L’usage de métaphore favorise une approche conceptuelle en associant plus intuitivement des principes et propriétés aux primitives utilisées. Pour exemples, citons la métaphore théâtrale qui permet la structuration du scénario dans le langage IMS-LD, ou le formalisme des Pléiades (Villiot-Leclercq 2007) qui propose une métaphore astronomique pour exprimer les relations entre les activités d’un scénario pédagogique.

Par ailleurs, les langages de formalisation étudiés visent à être implémentés dans des environnements informatiques destinés à soutenir la conception pédagogique.

Dans le but de fournir une vision plus concrète de la mise en œuvre des principes présentés précédemment, nous allons maintenant nous attacher à présenter ces langages de formalisation et leur implémentation dans des outils informatiques d’édition de scénarios. Les systèmes de notation visuels et environnements étudiés ont notamment été retenus pour la volonté de leurs créateurs de proposer des outils accessibles à des enseignants ou concepteurs pédagogiques non experts en informatique. Ces langages correspondent à deux grandes approches :

Des approches basées sur un langage de modélisation pédagogique, et plus particulièrement liées à IMS-LD : les outils COLLAGE (Hernández-Leo 2007) et LAMS (Dalziel 2003).

Des approches qui s’appuient sur des modèles spécifiquement définis, proches de langages métiers : le formalisme des Pléiades et son implémentation dans l’outil ExploraGraph (Villiot-Leclercq 2007), le modèle ISiS et son implémentation dans l’environnement ScenEdit (Emin 2010).

COLLAGE : conception de scénarios d’apprentissage collaboratif à base de patrons

COLLAGE¹ (COLlaborative LeArning desiGn Editor) (Hernández-Leoet al. 2006, Hernández-Leo 2007) est un éditeur de scénarios d’apprentissage axé vers l’apprentissage collaboratif (CSCL). Cet outil est destiné à des enseignants familiers avec les méthodes d’apprentissage collaboratif.

COLLAGE est une extension de l’éditeur Reload² et est conforme au niveau A du langage IMS-LD. Il implémente un processus de conception basé sur la réutilisation et l’adaptation de patrons de type «Collaborative Learning Flow Patterns » (CLFPs). L’outil vise à être utilisé dans les phases initiales du processus de conception, et ne concerne pas la création de scénarios immédiatement exécutables. Tel que présenté à la figure 36, COLLAGE porte sur la phase de scénarisation et vise plus spécifiquement la production d’un document définissant le scénario pédagogique IMS-LD.

Figure 36 - Positionnement de COLLAGE dans le processus de conception préconisé par IMS-LD

Les étapes du processus de conception mises en œuvre dans COLLAGE ne sont pas

séquentielles. Le parcours proposé sert de guide mais les actions offertes dans l’environnement sont effectuées dans l’ordre choisi par le concepteur (cf. figure 37) :

Sélection d’un CLFP (patron). Cette étape se décompose en deux actions : tout d’abord le choix d’un patron en fonction des spécificités de la situation (objectifs visés, etc.), puis l’accès à des informations plus détaillées sur la structure et le déroulement du scénario sélectionné.

1http://www.gsic.uva.es/co llage

Edition du ou des patrons sélectionnés : spécification du titre du scénario, des objectifs d’apprentissage et des pré-requis ; adaptation du déroulement du scénario au contexte, dans la mesure des possibilités offertes par le patron choisi ; description des activités composant le scénario, des rôles et des modalités de constitution des groupes ; définition des ressources et outils requis et association avec les activités dans lesquelles ils sont requis.

La description plus détaillée de ressources et d’outils supports aux activités du scénario, ainsi que leur création n’est pas prise en charge dans COLLAGE.

Figure 37 - Processus de conception soutenu dans COLLAGE

L’éditeur COLLAGE propose plusieurs outils pour soutenir le concepteur : la bibliothèque de patrons (cf. Annexe II) correspondant à des scénarios pédagogiques éprouvés dans le domaine de l’apprentissage collaboratif (Jigsaw, Brainstorming, Pyramide, Simulation, TPSou Think Pair Share, TAPPS ou Thinking Aloud Pair Problem Solving) ; une fonctionnalité d’aide au choix des patrons en fonction des objectifs d’apprentissage visés, du type de problème mis en œuvre par le patron et du niveau d’expérience requis en matière d’apprentissage collaboratif ; des informations détaillées sur les patrons (contexte d’utilisation, déroulement).

Afin de faciliter la conception et rendre l’outil accessible à des utilisateurs non spécialistes du langage IMS-LD, COLLAGE propose une représentation graphique des scénarios qui masque des concepts d’IMS-LD jugés difficiles à appréhender. Les diagrammes UML initialement

proposés par IMS-LD sont ici remplacés par des diagrammes plus intuitifs exprimant les dimensions-clés des patrons de scénarios :

Le scénario est structuré en phases. Par exemple le diagramme du patron Jigsaw (cf. figure 38) met en évidence une structuration en trois phases qui, du côté du langage IMS-LD, correspondent à trois actes d’une pièce organisée par une méthode.

Les différents rôles sont représentés par des éléments graphiques. L’enseignant est représenté par un rond gris. Les apprenants sont représentés soit par des pièces de puzzles de couleurs différentes dans le diagrammeJigsaw, soit par des carrés de couleur variable dans les autres patrons (chaque patron de scénario est représenté par un diagramme unique - cf. Annexe II).

Des formulaires sont utilisés pour préciser textuellement les objectifs pédagogiques, les pré-requis de la formation, la description détaillée des activités, les informations à propos des rôles ainsi que les ressources et outils associés.

Figure 38 - Diagramme du patron Jigsaw

LAMS : conception de scénarios d’apprentissage collaboratif en ligne

LAMS (Learning Activity Management System) (Dalziel 2003) est un environnement informatique pour la conception, la gestion et l’exécution de scénarios d’apprentissage collaboratif en ligne. Il

est destiné à être utilisé par des enseignants. LAMS est composé d’un environnement

d’exécution pour les apprenants, d’un environnement de suivi pour les tuteurs, d’un environnement auteur pour la conception par des enseignants et d’un environnement d’administration pour la gestion des serveurs par un informaticien.

Nous nous intéressons ici plus spécifiquement à l’environnement auteur deLAMS qui adopte une approche de la scénarisation pédagogique centrée sur les activités et supporte l’intégralité du cycle de vie d’un scénario : de la conception initiale à l’implémentation dans l’environnement d’exécution. Il offre la possibilité de réutiliser des scénarios créés par l’utilisateur ou par des pairs.

Toutefois, il ne propose pas de fonctionnalités d’assistance à la recherche et à l’indexation des scénarios, ce qui limite les possibilités de réutilisation.

La principale caractéristique de LAMS est de proposer un outil auteur visuel dans lequel les scénarios sont créés par simple glisser-déposer d’éléments de base (les briques représentant les activités élémentaires) et l’ajout de liens entre ces éléments pour structurer le déroulement du scénario. Différents types de parcours d’apprentissage peuvent être conçus et associés au sein d’un même scénario : des séquences d’activités à suivre dans un ordre prédéfini, des séquences d’activités que l’apprenant pourra effectuer dans l’ordre de son choix, ainsi que des parcours à embranchements. Des conditions de passage, portant par exemple sur le résultat obtenu à une précédente activité, peuvent être spécifiées à certains endroits du scénario. Les activités proposées dans un scénario sont soit individuelles, soit effectuées en groupe, soit proposées à l’ensemble des apprenants de la session de formation.

Les activités élémentaires proposées dans LAMS sont associées à des outils spécifiques. Elles peuvent être classées en quatre grandes catégories (cf. figure 39) : activités d’évaluation (ex : questionnaire à choix multiple, soumission de fichiers) ; activités collaboratives (ex : chat ou conversation synchrone, conférence en ligne, forum de discussion, wiki, Google Maps) ; activités de réflexion (ex : collecte de données, mindmapping, sondage, vote, bloc-notes) ; activités d’information (ex : galerie d’images, page d’informations, partage de ressources).

Figure 39 - LAMS : liste des activités élémentaires

La création d’un scénario s’appuie principalement sur des éléments graphiques (cf. figure 40) : Les briques de base, c’est-à-dire les activités-types sont représentées par des rectangles

identifiés avec un pictogramme symbolisant l’outil associé ou l’activité elle-même. Une brique spécifique est destinée à la constitution de groupes d’apprenants.

Les liens entre les activités, permettant de définir l’enchaînement du parcours, se font par l’ajout de flèches à l’aide de l’outil transition représenté par un crayon.

Les points de passage conditionnels («gate » en anglais) sont représentés par des panneaux « stop ».

La description des activités est organisée autour de plusieurs niveaux de stratification :

l’inspecteur de propriétés permet de définir les propriétés de base qui varient selon le type d’activité concerné (titre, organisation des apprenants en groupes, lien avec des compétences définies dans l’outil d’édition de référentiel, etc.) ;

la fenêtre de description détaillée disponible sur chaque activité est elle-même composée de plusieurs niveaux : la description basique pour la spécification du contenu minimal requis pour l’activité, c’est-à-dire les consignes, questions et ressources nécessaires ; le paramétrage avancé pour définir un fonctionnement plus spécifique selon les possibilités offertes par l’activité ; le volet instructions pour ajouter des informations à destination soit du tuteur qui supervisera l’exécution du scénario, soit des enseignants qui réutiliseront le scénario.

Figure 40 - Interface de l'éditeur LAMS

LAMS propose quelques outils cognitifs pour assister les utilisateurs : une description des activités sélectionnées pour aider le choix des concepteurs parmi les éléments proposés dans la « boîte à outils » («activities toolkit ») ; une fonctionnalité de notification en cas d’incohérence ou d’incomplétude du scénario au moment de sa sauvegarde ; une aide en ligne générale à propos de l’outil, ainsi que des aides contextualisées à chaque type d’activité.

Le formalisme des Pléiades et son implémentation dans ExploraGraph : assistance à la réutilisation de scénarios pédagogiques

La méthode des Pléiades (Villiot-Leclercq 2007) propose un cadre de description et une méthode opérationnelle pour la réutilisation de scénarios pédagogiques. Elle est principalement destinée à

des enseignants et à des concepteurs pédagogiques pour lesquels elle vise à faciliter le partage, la réutilisation, l’adaptation et l’instrumentalisation des scénarios.

Le formalisme des Pléiades est défini autour du concept d’« entité signifiante d’apprentissage » où une entité représente un ensemble d’activités qui a du sens dans une situation d’apprentissage et possède un ensemble défini de propriétés paramétrables. Pour exprimer ces entités, Villiot-Leclercq a défini un formalisme reposant sur une métaphore issue de l’astronomie, le formalisme des Pléiades. Trois types d’entités sont identifiés, correspondant à différents niveaux de granularité d’un scénario pédagogique : l’étoile, activité élémentaire d’un scénario pédagogique ; la pléiade, regroupement d’étoiles ou séquence d’activités ; la constellation, regroupement de pléiades. Chaque entité est décrite à l’aide de 13 propriétés réparties en deux catégories (cf. tableau 5).

Des propriétés descriptives : granularité, famille de regroupement (élément significatif à l’origine de la constitution de l’entité, par exemple le but, le thème traité, etc.), la stratégie d’enseignement, la stratégie d’apprentissage (cognitive, affective, de gestion, métacognitive), le statut obligatoire ou optionnel, la densité ou nombre de constituants, les éléments de connaissances en jeu.

Des propriétés organisatrices : les constituants de l’entité, son orchestration, la distribution des rôles (élève, enseignant, expert), les conditions de clôture, les éléments de support.

Tableau 5 - Propriétés des entités du formalisme des Pléiades (Villiot-Leclercq 2007)

Le formalisme des Pléiades a été implémenté dans l’outil ExploGraph opérationnalisant ainsi un outil d’aide à la conception où les scénarios pédagogiques sont exprimés graphiquement (cf. figure 41) :

Une étoile d’activité est représentée par une ellipse ou un rectangle arrondi ; une pléiade correspond à un regroupement d’étoiles (une étoile parent et des fils) ; une constellation correspond à un regroupement de pléiades et d’étoiles.

Les traits entre les étoiles indiquent des relations de précédence (trait horizontal bleu) ou des liens hiérarchiques de composition (trait vertical jaune).

Les liens entre des ressources ou outils et des étoiles représentent soit une relation de production (trait rouge) soit une relation d’utilisation (trait violine).

Les autres propriétés telles que statut, stratégies, temps sont précisées dans le champ texte de la fenêtre de propriétés d’un nœud.

Figure 41 - Représentation graphique d'un scénario pédagogique : formalisme des Pléiades implémenté dans ExploraGraph (Villiot-Leclercq 2007)

La méthodologie opérationnalisée par Villiot-Leclercq dans ExploraGraph implémente par ailleurs les différents niveaux d’aide du système MOSCA (présenté dans la section 6.4.1) : un graphe de tâches détaillant le processus de réutilisation basé sur le modèle CAA ; des représentations multiples des patrons disponibles dans l’outil, exprimés selon le formalisme des Pléiades (représentation à l’aide d’un graphe ExploraGraph, représentation sous forme de tableau et représentation sous forme de carte mentale) ; des suggestions contextualisées.

ISiS et ScenEdit : une approche de la scénarisation pédagogique dirigée par les intentions

ISiS (Intentions, Stratégies, interactional Situations) et son implémentation dans l’environnement

ScenEdit (Emin 2010) visent à offrir des modèles, méthodes et outils complémentaires aux EML pour soutenir la conception de scénarios pédagogiques. Ils ont été définis à l’intention des enseignants du secondaire en activité et des enseignants novices en formation en IUFM. ISiS

adopte une approche de la scénarisation pédagogique basée sur les intentions, le partage et la réutilisation de scénarios pédagogiques au sein de communautés d’enseignants.

Selon le modèle ISiS (figure 27), un scénario pédagogique est tout d’abord décrit à l’aide d’un scénario structurant qui exprime les différents niveaux de décision du concepteur : intentions, stratégie, tactique.

Le niveau intentionnel du scénario structurant s’appuie sur le contexte de connaissances (connaissances, compétences, habiletés) de l’unité d’apprentissage qui fait l’objet de la conception. A ce niveau, le concepteur formule ses intentions par rapport au résultat qu’il recherche à l’issue de l’unité d’apprentissage, concernant les apprenants et le contexte de connaissances. Une intention peut être par exemple : «approfondir la capacité à travailler en équipe» (Emin 2010).

Le niveau stratégique concerne le choix d’une stratégie adaptée pour réaliser une intention formulée au niveau précédent. Une stratégie organise des phases logiques, il s’agit alors d’une stratégie de séquencement, ou définit un parcours selon des cas spécifiques identifiés, dans ce cas on parle de stratégie de distribution (Emin 2010). Par

ailleurs, plusieurs stratégies peuvent se combiner entre elles. La « démarche

expérimentale » est un exemple de stratégie pouvant être choisie pour réaliser une intention spécifique.

Le niveau des situations types d’interaction correspond au niveau tactique et concerne la définition d’une solution type correspondant aux intentions et stratégies choisies. Ces situations-types d’interaction sont soit celles présentes dans le répertoire personnel du concepteur soit des situations partagées par des pairs. Une situation-type d’interaction décrit les grands principes de la solution correspondant à une phase du scénario en cours de conception : l’activité-type, les rôles-types, les ressources-types et les lieux-types.

Figure 42 - Schéma descriptif du modèle ISiS (Emin 2010)

Implémenté dans l’outil ScenEdit, le modèle ISiS supporte l’activité des concepteurs dans différentes phases du processus de scénarisation pédagogique sans contraindre l’ordre d’exécution de ces phases :

Un module permet de définir le contexte de connaissances et le contexte situationnel (périmètre de connaissances concerné, caractéristiques de l’environnement de formation) ;

Un module vise la spécification du scénario intentionnel correspondant à la problématique de formation (définition des objectifs visés pour les apprenants, identification des stratégies à mettre en œuvre pour atteindre ces objectifs) ;

Un module permet le choix et la création de situations-types d’interaction à partir de composants réutilisables et adaptables au contexte défini (cf. figure 43) ;

Des banques de composants permettent d’indexer les scénarios élaborés en vue d’une réutilisation.

Figure 43 - ScenEdit : module d'édition d'une situation d'interaction (Emin 2010)

Dans la zone principale d’édition (cf. figure 44), la conception d’un scénario repose sur une représentation graphique reprenant les niveaux hiérarchiques du modèleISiS :

Au premier niveau, les intentions sont représentées par un rectangle arrondi ; Au second niveau les stratégies sont représentées par un rectangle ;

Au troisième niveau les phases sont représentées par des cercles ;

Enfin les situations d’interactions sont représentées par des dessins ou des photographies.

Figure 44 - ScenEdit : interface d'édition du scénario (Emin 2010)

Concernant les fonctionnalités d’assistance à la conception, ScenEdit propose pour le moment uniquement une banque de patrons qui nécessite d’être enrichie pour constituer un réel outil de soutien pour le concepteur. L’intégration de fonctionnalités plus poussées de soutien à la conception, telles que des suggestions pour guider la conception, fait partie des perspectives de travail du projet.

Analyse des approches de formalisation présentées

Différents travaux portent sur la définition d’un cadre d’analyse des langages de conception (Botturi et al. 2006, Gibbons et al. 2008, Nodenot 2007), et offrent des critères pour décrire et comparer les langages de formalisation de scénarios pédagogiques. Tout d’abord, nous pouvons organiser ces langages selon deux axes (Botturi et al. 2006) :

L’axe de la communication : des langages « réflexifs » sont plutôt destinés à un usage personnel par le concepteur en vue d’accompagner sa réflexion dans les étapes initiales de la conception ; des langages « communicatifs » vont avoir quant à eux comme objectif principal de favoriser la communication avec d’autres concepteurs ou participants d’un projet. COLLAGE, l’approche des Pléiades et ScenEdit peuvent être considérés comme des langages réflexifs et communicatifs car ils visent à guider le concepteur dans sa réflexion initiale sur le problème de conception, et également à faciliter les échanges et le partage des scénarios. L’approche de LAMS, qui présente également les deux aspects est davantage orientée sur le côté réflexif, avec une utilisation principalement personnelle, les aspects de partage et de réutilisation des scénarios n’étant pas centraux dans cet outil.

La créativité : certains langages sont principalement destinés à accompagner la production de solutions par le concepteur et interviennent donc dans les premières étapes du processus. C’est le cas des approches précédentes, à l’exception deLAMS qui a un objectif supplémentaire d’opérationnalisation, similaire aux langages de modélisation pédagogique tels qu’IMS-LD.

En nous basant sur les travaux de Nodenot (2007), nous comparons les langages de formalisation étudiés selon les propriétés des scénarios pédagogiques qu’ils expriment (tableau 6).

Description des rôles et responsabilités des acteurs du scénario. Ces aspects sont abordés dans COLLAGE et ScenEdit, ainsi que dans la méthode des Pléiades où ils ne