LES OPÉRATIONS DIDACTIQUES D'UN TUTORIEL ADAPTÉ À L'APPRENANT.
Angélique DIMITRACOPOULOU LIREST, Université Paris 7
MOTS.CLÉS : TUTORIEL· RÉSOLUTION DES PROBLÈMES· MÉCANIQUE, EXPERTISE DIDACTIQUE
RÉSUMÉ: Un tutoriel d'aideà la résolution de problèmes en mécanique, adapté àt'apprenant,doit décider à chaque instant comment intervenir dans l'apprentissage de l'élève. Ces décisions constituent de véritables "opérations didactiques", qui dépendent du diagnostic de l'état de connaissances de l'apprenant, des principes pédagogiques, ainsi que de l'analyse didactique du domaine.
SUMMARY :A tutorial system for the resolution of problems in mechanics adapted to the student must decide,aleach instanr, how to interfere with the learning of the student. These decisions are real "didaçric operations" which depend on the diagnostic of the state of knowledge of the student, on the pedagogical principles and also on the dîdacticaJ anatysis of the domaine.
1. INTRODUCTION
Par cette communication nous essayons de montrer les types d'interventions d'un tutoriel d'aide à la résolution de problèmes en mécanique, qui est destiné aux élèves du Terminale. Son objectif est d'aider les élèves d'une part à construire une représentation initiale adéquate des problèmes de mécanique et d'autre panà s'appuyer sur cerre représentation pour la résolution.
Dans ce tutoriel, l'élève se trouve principalement face àdes tâches de construction de diagrammes de forces et de mouvements. Pour ce faire, un menu lui propose une série d'actions élémentaires pratiquéesàl'aide de la souris et du clavier: tracer un vecteur sur l'écran en lui associant un symbole, écrire un symbole el sa valeur numérique, placer'lnobjet en un point de l'écran, dupliquer le schéma de base du dispositif étudié, etc...
2. LES OPÉRATIONS DIDACTIQUES
Nous avons voulu réaliser un tutoriel adaptéà l'apprenant. C'est-à-dire que son rôle ese de placer l'apprenant à chaque instant dans une situation optimale par rapport à ses connaissances et par rapport à l'objectif qui a été fixé, en adaptant le coneenu et la forme d'enseignement aux besoins cognitifs de cel apprenant.
Pour réaliserun telsystème, il faut gérer, d'une façon précise les facteurs qui pennettent à chaque instant, de décider
*
quoi dire ou faire, ,., comment le dire ou le faire,*
quand dire ou faire quelque chose. Nous considérons que chaque "unité de décision" du processus didactique d'un système tutoriel constitue une "opération didactique" ( ] ).diagnostic \ domaine pnnclpes pédagogiques base de DidactiqueOpération
actionsPIanI
\
attentes diagnostiques Eléments de l'opération didactiqueSupposons que l'élève soit en train de traiter une eâche de construction du Diagramme de Forces. Pour décider comment intervenir, le syseème analyse les éléments de réponse de l'élève, interprète ses erreurs (diagnostic), il cherche comment il a été prévu d'agir face à la difficulté
diagnostiquée (didactique du domaine). et en même temps il prend en compte les principes pédagogiques du système qui gèrent par exemple le moment d'intervention du tuteur.
Sur cette base.ildécide de mettre en oeuvre un plan d'actions global (quelle activité. quel problème lui proposer ultérieurement) et/ou d'agir localement par une action ou par un plan d'actions (correction d'une erreur, explication etc.).
En même temps, nous avons des attentes diagnostiques sur ce que l'élève va faire "réponse-réaction" aux actions du tuteur(ilva coniger une erreur.ilva assimiler une technique). La réalisation de ces attentes n'est pas certaine, étant donné la complexité des facteurs qui influencent la modification de l'état de connaissances et la nature approximative du diagnostic. Par conséquent, il indispensable de bien expliciter ces aUentes et de prévoir éventuellement le changement du plan, dans le cas où il s'avère inapproprié.
Avant de présenter les différents types d'actions didactiques de ce tutoriel, nous allons donner une idée générale de la façon dont le tuteur agit face aux difficuhés des élèves.
2.1Ledomaine
L'approche d'enseignement découle à la fois de l'analyse du contenu, des connaissances des processus cognitifs, des observations empiriques des erreurs et des stratégies des élèves ainsi que des caractéristiques scolaires du public visé.
Sur cette base nous avons détenniné la représentation initiale du problème, adéquate pour un élève en difficulté (qui n'est pas celle de l'expert), ainsi que l'aide offerteà l'apprenant.
A un niveau global, le tuteur aideà l'apprentissage de la construction de la représentation initiale des problèmes. de différentes façons, en fonctions des difficultés de rapprenant:
a)Letuteur propose des aides cognitives spéciales:
i) le Diagramme des Objets et des Interactions (DOl) : pour les élèves qui ont des difficultés conceptuelles à trouver les forces agissantes, nous proposons de baser la construction du Diagramme de Forces (OF) d'un objet sur le DOl du dispositif. Le DOl constitue une sorte de "représentation intermédiaire" du savoir qui sert de supportà la réalisation du DF, jusqu'à ce que des procédures plus efficaces soient acquises. Le
Dor
a été conçu et testé auprès des élèves par le groupePROPHY (2).ii) L'aide cognitive des "Critères de Découpage Temporel" qui a deux fonctions: celle de cadre organisateur de l'analyse du mouvement et celle de moyen d'identification-justification des instants caractéristiques et des phases du mouvement.
b) Il organise la séquence des tâches pour amener par exemple l'élève à distinguer l'aspect cinématique de l'aspect dynamique qui inteIVient éventuetlernent dans l'analyse des mouvements.
c) Il incite l'élèveà la comparaison des Diagrammes de Forces et de Mouvement, comme source supplémentaire d'inférences et comme procédure de contrôle.
d) Il conseille l'utilisation d'une technique (par exemple. de faire plusieurs schémas pour représenter le mouvement).
2.2. Les actions didactiques
Les interventions du tuteur,à l'occasion d'une tâche traitée par l'élève, sont de différents types en fonction des infonnaùons provenant du diagnostic:
i) Éclaircissement de l'énoncé: Le tuteur éclaircit ou précise la consigne dela tâche que l'élève est entrainde traiter.
diagnostic: l'élève ne fait pas
ce
qui luia
été demandé.exemple: "Vous devez représenter les forces qui s'exercent seulement sur les blocsAet B. Les forces agissant sur d'autres objets ne seront pas analysées"
ii) Validation - institutionnalisation: le tuteur reconnaît explicitement ce qui est correct et HIe justifie en tennes des notions physiques.
diagnostic : un élément de réponse correct
exemple: "vous avez correctement représenté la force quelaTerre exerce sur le bloc, c'est-à-dire le poids Pa."
üi) Conseil -justification du conseil : il conseille l'utilisation d'une technique. diagnostic: identification d'une erreur de comportement
domaine: dans le cas où, il y aun savoir conceptuel sous-jacentà l'application de la technique, le système chercheà savoir (diagnostic), si le sujet l'a acquis, sinon il ne met pas en oeuvre cette action.
cas: indiciation inexistante aux forces, nombre de schémas insuffisant pour décrire le mouvement.
attente globale: l'élève va s'approprierla technique.
plan d'actions global: proposer des tâches qui donnent l'occasion d'appliquer la technique. S'il ne l'applique pas, soit l'inciterà le faire de façon systématique, soit proposer des tâches pour l'accomplissement desquelles ilestnécessaire de l'appliquer.
iv) Camclion de l'erreur par le tuteur: il indique l'erreur, la conige et justifie la correction, diagnostic: la nature de l'erreur est la non-représentation de quelque chose. Sa cause est interprétée soit comme l'élève a "oublié" dele faire, soit comme il a considéré qu'il étaittrivialà le faire.
cas: l'élève n'a pas représenté la force du Poids d'un bloc, ou il n'a pas noté que la vitesse est nulleà un instant.
v) Procédure de correction de l'erreur par l'élève: c'est un plan d'actions en trois pas soit: Mettre l'incohérence en évidence, Passer la mainà l'élève,
S'illa corrige
-->
validation, Sinon-->
correction, justification.diagnostic: l'erreur est dueà une infonnation non prise en compte. L'élève est capable de faire la correction.
attente locale: L'élève va arriverà corriger l'erreur.
exemple: "Le diagramme du bloc B que vous venez de faire correspondà une surface lisse. Pourtant la surface de contact entre le bloc B et le bloc C est rugueuse. Réfléchissezà ce que l'aspect rugueux change et modifiez ce diagramme."
b) explicitation de la cause d'erreur, c) argumentation explicative.
diagnostic: ilya une. erreur interprétée comme conceptuelle et due à une conception erronée, ouà une définition appliquée en dehors de son champ de validité.
La phase préparatoire de l'explication, est une sorte de guidage cognitif qui viseà solliciter chez l'élève la mise en oeuvre de processus d'acquisition nécessaires à l'appropriation des explications données.
En général, dans le cas d'une erreur dueà une conception, l'élève n'est pas capable de reconnaître ou d'accepter qu'ilya une erreur, par conséquent, il est vain de lui expliquer quelque chose, qUÎ pour lui ne fait pas problème(2).
Pour que le discours explicatif ait des chances d'être reçu, c'est-à-dire compris, nous essayons de conduire l'apprenant à un conflit, ou de le mettre face à un paradoxe; en siluation de s'apercevoir qu'ilya une erreur et d'accepter l'explication.
Pland'actions global :
*
Lorsquel'erreur conceptuelle concerne les forces. leDOl devient objet d'enseignement, par les situations d'apprentissage suivantes:a) Introduction justifiée du DOl, Démonstration annotée du DOl, Démonstration Interactive.
b)Application: une série de situations variées sont proposées pour l'étude desquelles. nous demandons de faire leDF en utilisant le DOl.
c) Transfert - évaluation.
*
Lorsque l'erreur concerne l'identification des instants caractéristiques et des phases du mouvement., les situations sont:a) Découvene guidée des "Critères du Découpage Temporel" (au travers de la justification des Înstants caractéristiques de trois phénomènes différents, le tuteur guide l'élèveà inférer lui-même ces critères) ;
b) Applications ; c) Transfen-Évaluation.
Quelques remarques
• Il estànoter, que les actions didactiques de la plupart de tutoriels existant consistent en des actions simples comme par exemple expliciter quelque chose, ou corriger une erreur.
Dans ce tutoriel, nous parlons de plan d'actions car une grande partie de celles-ci ne sont pas triviales. Une explication par exemple n'est pas une simple action mais un processus qui conduit J'apprenant à un cheminement d'apprentissage.
• Le tuteur ne traite pas une erreur par un seul type d'action, mais il peut choisir entre différents types. Cela est indispensable. pour un tutoriel qui se veut adaptéà l'apprenant. En effet, sur la base de l'interprétation du componement de l'élève, le tuteur peut traiter la même erreur par correction, procédure de correction, ou encore explication, en fonction de la cause de l'erreur qui a été inférée pourl'Ullou l'autre élève.
BIllLIOGRAPHlE
(1) WENGER(E.), 1987. - Artificial intelligence and tutoring systems, Morgan Kaufmann. (2) DUMAS-CARRÉ (A.), 1987. -LarésolUlion de problèmes en physique au lycée. Thèse d'Etat, Université Paris 7.
(3) CAUZINILLE-MARMÈCHE(B.),MATIlIEU (J.l, 1991. - Explications, guidages cognitifse! meta-cognitifs, in Séré M.G.,. Weil-Barais A. (Éds), Actes de colloque uL' explication dans l'enseignement et l'EAO"! avri11990, Cachan (France), Paris Il édition.
