Elisabeth delozanne

Recherche

Thèmes et projets de recherche

Mes recherches se situent dans le domaine des Environnements Informatiques pour l’Apprentissage Humain (EIAH), d’abord au sein Laboratoire d’Informatique de l’Université du Maine (LIUM) puis au sein du Centre de Recherche en Informatique de l’Université Paris 5 (CRIP5) et actuellement au sein de l’équipe Mocah du LIP6 (Laboratoire d’Informatique de l’Université Paris 6). Je suis très engagée dans ce domaine (association, revue, conférences, réseau d’excellence européen etc.). De plus j’ai constitué et animé des équipes pluridisciplinaires sur différents projets pour définir des modélisations, construire des prototypes, les expérimenter sur le terrain pour valider ces modélisations puis les diffuser sur des plateformes d’enseignement en ligne très utilisées (Université en Ligne et LaboMep).

Les principaux travaux que j’ai menés portent sur :

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  La modélisation des explications pour favoriser des apprentissages mathématiques (projet Elise).
  
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  La modélisation d’activités d’apprentissage et des interactions élève logiciel (projets Elise, Repères, Lingot).
  
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  La modélisation des compétences des élèves et de leur diagnostic (projet Pépite 1996-2004, SuperPépite 2004-2008, PépiMep 2010-2012).
  
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  La conception d’outils logiciels pour assister les tuteurs humains dans les activités de régulation et de personnalisation des apprentissages (projet Lingot 2002-2008, PépiMep 2010-2012).
  
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  La génération automatique d’exercices de diagnostic (projet PépiGen 2003-2008).
  
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  L’analyse des usages des EIAH (projet Cognitique Lingot 2002-2004 et projet européen DPULS 2005).
  
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  L’interaction entre un élève et un agent conversationnel pour établir un bilan de compétence (projet Pépite-Micame, 2005-2008).
  

Projets passés

Mes préoccupations de recherche m’ont amenée à monter différents projets de recherche, avec des chercheurs de plusieurs disciplines, plusieurs laboratoires et plusieurs pays, aussi des enseignants et des formateurs afin de mieux cerner les besoins des différents acteurs et d’assurer une meilleure articulation modélisation informatique et études de terrain. En particulier, j’ai mis sur pied depuis ma thèse une collaboration très étroite avec des chercheurs de l’équipe de didactique de mathématiques Didirem (Paris 7).
Projet élise (1989-1992)

Dans le cadre de ma thèse soutenue en 1992, j’ai travaillé avec M. Rogalski (Didirem), pour mettre au point le logiciel Elise, destiné aux étudiants de premier cycle dans le domaine du calcul de primitives. Il s’agissait d’inciter les étudiants à faire des calculs raisonnés et méthodiques en les guidant pour apprendre à classer les outils et les problèmes dans ce domaine. Ce logiciel est toujours utilisé dans le cadre de l’Université en Ligne de l’Université Paris 6 et est accessible à

http://www.uel-pcsm.education.fr/consultation/reference/mathematiques/integration/index.htm

J’avais proposé une méthode de conception participative (alors originale) fondée sur une modélisation de situation d’interaction pour faciliter la spécification du logiciel dans ce cadre pluridisciplinaire. Ce travail a donné lieu à une publication dans la revue RIA (7) chez Hermès et dans la revue RDM (6).

Projet Repères (1992-1995)

Ensuite dans le cadre de la thèse de X. Dubourg (soutenue en 1995, financée par une bourse MRT) dont j’ai assuré l’encadrement scientifique sous la direction de M. Vivet (Le Mans) et A. Adam-Nicolle (Caen), X. Dubourg et moi avons mis au point avec la collaboration de B. Grugeon et M. Artigue, chercheures à DIDREM, le logiciel Repères dont l’objectif était de faire travailler les élèves de collèges sur les changements de représentation graphique/ algébrique. Nous avons en particulier approfondi le modèle des situations d’interaction et proposé la notion d’événement logiciel pour réifier les interactions pertinentes pour le guidage de l’apprenant. Ces travaux ont donné lieu à une thèse, à un article de revue (STE 3(4)443-464, 1995, Hermes), une conférence internationale (16) et une conférence nationale (32).

Projet Pépite (1995-2002)

En 1995, M. Artigue et B. Grugeon de Didirem, P. Jacoboni du LIUM et moi-même, nous avons créé le projet Pépite dont l’objectif était de construire un système automatique de diagnostic de compétences des élèves en algèbre. Ce logiciel a été réalisé par S. Jean dans le cadre de sa thèse (soutenue en 2000, financée par une bourse MRT), thèse que j’ai encadrée sous la direction de M. Vivet. Outre cette thèse, ce travail a donné lieu à une publication dans une revue internationale de l’IFIP [3], une revue francophone Hermes (STE 9(1-2) 171-200, 2002), une conférence internationale sélective (14) et d’autres communications nationales. Une version de ce logiciel complétée par D. Prévit dans le cadre de son DEA (2002) est téléchargeable gratuitement (http://pepite.univ-lemans.fr). Il est utilisé par des enseignants, des formateurs et aussi des chercheurs. Il a donné lieu à un certain nombre d’expérimentations décrites dans [21, 28, 51]. Un partenariat avec le CNDP (Centre National de la Documentation Pédagogique) est en cours pour le déploiement et la diffusion de ce logiciel dans les lycées et collèges.

L’originalité de ce système de diagnostic est qu’il ne se contente pas de détecter les erreurs des élèves, mais met en évidence des cohérences dans leur fonctionnement en algèbre. Certaines de ces cohérences sont inadaptées et il faudra les déstabiliser pour construire des connaissances nouvelles, alors que d’autres sont à développer. Le diagnostic de Pépite sert donc de fondement à un enseignement différencié.

Projet Lingot(2002-2004)

Le projet Lingot dont j’assure la responsabilité scientifique est un projet pluridisciplinaire. Il a été financé dans le cadre du programme Cognitique du MRT (école et sciences cognitives, les apprentissages et leurs dysfonctionnements, 2002-2004). Il regroupe six équipes de trois disciplines différentes : informatique, didactique des mathématiques et ergonomie cognitive (http://pepite.univ-lemans.fr). Dans ce projet, l’enjeu social est d’une part, de permettre aux enseignants de prendre en compte la diversité cognitive des élèves pour réguler les apprentissages en classe et, d’autre part, de fournir aux chercheurs des outils d’observation systématique permettant d’étudier, sur le long terme, les effets sur l’apprentissage des enseignements dispensés. Nous nous intéressons principalement au domaine de l’algèbre qui constitue un passage obligé pour l’accès aux études scientifiques et, malheureusement, un verrou pour une grande majorité des élèves de l’enseignement secondaire. Notre travail de recherche en informatique au sein de ce projet, consiste à produire des modélisations computationnelles pour rendre opérationnels des résultats récents de recherches en didactique des mathématiques (en particulier de l’équipe DIDIREM). En retour, les modélisations que nous proposons font évoluer les travaux initiaux et mettent en évidence de nouveaux problèmes pour les didacticiens et pour nous informaticiens.

L’objectif du projet Lingot est de concevoir des logiciels qui s’appuient sur les profils cognitifs construits par Pépite pour proposer aux élèves des situations d’apprentissage, paramétrée par les compétences. La métaphore est d'aller trouver dans le fonctionnement des élèves les granules de connaissances (les pépites) sur lesquels s'appuyer pour leur permettre de construire des connaissances nouvelles (les lingots).

Le projet comporte ainsi trois axes : (i) un axe diagnostic des compétences, (ii) un axe apprentissage et (iii) un axe instrumentation de l’activité des enseignants de mathématiques.
En ce qui concerne le diagnostic, en nous appuyant sur le logiciel Pépite qui établit automatiquement un profil de compétences d’élèves en algèbre, nous avons :

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  identifié des « stéréotypes » ou des classes de profils d’élèves en nous appuyant sur une indexation des exercices par les compétences et sur une analyse qualitative et quantitative des protocoles recueillis auprès de 400 élèves avec le logiciel de test Pepite ; ces stéréotypes permettent d’organiser les décisions de régulation des apprentissages autour de niveau de compétence sur des trois dimensions principales de la compétence algébrique (calcul algébrique, utilisation de l’algèbre pour résoudre des problèmes, traduction d’une représentation en une autre).
  
• 
  réalisé un logiciel, PépiStéréo dont l’objectif est de faciliter l’articulation entre le diagnostic individuel et la gestion de la classe. En ce qui concerne le diagnostic individuel, PépiStéréo situe un élève dans un stéréotype en fonction de ses réponses au test et ainsi conseille des objectifs de travail. PépiStéréo propose à l’enseignant une géographie cognitive de sa classe en regroupant ses élèves par stéréotypes et en lui donnant la possibilité d’accéder si besoin à un diagnostic plus fin.
  
• 
  Ce travail a donné lieu à une publication dans une conférence internationale [11] et nationale [23] et un rapport de recherche [51]. ¹
  

Nous travaillons actuellement à généraliser notre approche diagnostic

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  Pour construire à partir du test diagnostique, des modèles paramétrables d’exercices,  permettant la génération et l’analyse automatique d’activités de diagnostic par le système informatique, PepiGen (thèse de D. Prévit 2008); en particulier, en lien avec les travaux de O. Auzende, F. Le Calvez et H. Giroire, nous étudions dans quelle mesure nos propositions peuvent s’appuyer sur les spécifications IMS-QTI pour assurer l’interopérabilité des logiciels de tests et quelles extensions seraient nécessaires pour gérer la complexité de l’analyse des réponses de Pépite (stage de master recherche de J. Leblanc 2007)
  
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  Pour concevoir plusieurs modèles de diagnostic (diagnostic adaptatif ou statique) pour s’adapter à différents types d’utilisateurs (élèves, enseignants, chercheur) et à différents contextes d’usage (stage de master recherche d’E. Waymel, 2005)
  
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  Pour fiabiliser le diagnostic sur les réponses aux questions ouvertes, en particulier nous avons travaillé avec une linguiste (S. Normand) et une didacticienne (L. Coulange) pour étudier les réponses des élèves en langue naturelle que le logiciel Pépite actuel étudie de façon très sommaire. Cette étude a donné lieu à une publication dans une conférence internationale [12], dans une conférence nationale [25] et cette publication a été ensuite sélectionnée pour être publié dans une revue francophone [5]. Un projet commun avec Jean-Marc Labat (LIP6), Jean-Louis Desalles (ENST) est en cours en vue d’une part d’automatiser cette analyse (ce qui pose d’intéressants challenges de traitement du langage naturel) et, d’autre part, de construire avec les élèves un dialogue argumentatif.
  

En ce qui concerne l’apprentissage, notre objectif est :

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  d’associer à chaque profil type des situations d’apprentissage susceptibles de les faire évoluer ;
  
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  d’élaborer des situations d’apprentissage s’appuyant sur les spécificités des EIAH  ;
  
• 
  de faire travailler les élèves sur leur bilan de compétences à l’aide d’un agent pédagogique virtuel.
  

Le premier point est principalement pris en charge par l’équipe DIDIREM ; mais il intéresse aussi les problématiques de l’équipe MOCAH : il s’agit de proposer des formalismes pour mettre en œuvre les scénarios de remédiation envisagés par les didacticiens. Sur les deux points suivants nous avons mis au point des prototypes (CIME et AILE) pour générer automatiquement des exercices qui sont paramétrés finement en fonction du niveau scolaire et des profils cognitifs des élèves. Ces deux logiciels proposent des tâches pour favoriser les traductions langage algébrique et langage naturel. De plus, actuellement au sein de l’équipe AIDA avec nos partenaires du LINC (IUT de Montreuil, Paris 8) nous travaillons sur la modélisation d’interactions d’élèves avec un agent virtuel Greta (agent conversationnel 3D développé par C. Pélachaud) dans le cadre du projet Pépite-Micame. A partir de l’annotation de corpus de dialogues tutoriels recueillis autour de l’utilisation du logiciel Pépite (thèse de M. Farouk encadré par J.-H. Rety du LINC) nous travaillons sur la génération de scénarios de dialogue sur le bilan de compétence d’un élève (stage de master recherche de C. Hasson (2004), et de B. Rousset et J. Bernard (2007)). Ce travail a donné lieu à un article de revue cosigné[4].
L’intégration des axes diagnostic et apprentissage dans la problématique générale de l’activité instrumentée (collaboration avec J. Rogalski du Laboratoire de Psychologie Ergonomique de Paris 8) conduit à travailler sur les processus d’acquisition des élèves mais aussi sur l’activité des enseignants avec la participation d’ergonomes. En effet, une étude menée sur des expérimentations menées en 2002-2004 à l’IUFM de Créteil en collaboration avec des ergonomes a bien montré que les outils que nous cherchons à mettre au point sont très novateurs et donc assez éloignés des pratiques habituelles des enseignants. Nous avons constaté qu’un temps de maturation et d’appropriation important était nécessaire pour que les enseignants s’en emparent. Une part importante de notre travail consiste ainsi à étudier comment de tels outils peuvent s’intégrer dans les pratiques usuelles des enseignants et les faire évoluer. Nous avons été amenés à adopter des approches de conception participative pour définir les fonctionnalités et les interfaces des logiciels développés. En particulier, nous avons été amenés à introduire dans nos interfaces une entrée par les erreurs des élèves (qui semblent être l’entrée habituelle des enseignants) à côté de l’entrée par les compétences. Ce travail est décrit dans un rapport de recherche [51].

Projet DPLA (2005)

Le JEIRP « Design Patterns for Recording and Analyzing Usage in Learning Systems ²» (DPULS) du réseau d’excellence européen Kaléidoscope avait pour objectif de capitaliser, sous forme de Design Patterns (DP), l’expérience acquise dans l’analyse de traces d’utilisation de plate-formes de formation ou d’environnements d’apprentissage avec ordinateur. Il regroupait 12 partenaires européens sur l’année 2005, sous la responsabilité de C. Choquet de l’université du Maine. J’ai d’abord participé activement au montage du projet avec C. Choquet et A. Merceron alors professeur au Pôle Léonard de Vinci (3 projets retenus sur une trentaine de projets soumis). J’ai assuré la responsabilité de la tâche 6 qui consistait à définir et structurer un ensemble de Design Patterns. J’ai donc organisé la rédaction des Design Patterns par chaque équipe partenaire, puis la révision, la réorganisation pour établir, en accord avec les différents partenaires européens, la cohérence de l’ensemble des quarante DP mis au point par le consortium. Enfin j’ai coordonné avec J.-M. Labat et F. Le Calvez la rédaction livrable 6. Ce travail a donné lieu à une présentation dans un Workshop international [18]. A partir de cette présentation le comité éditorial de la revue Journal of Interactive Learning Research nous a demandé de soumettre un article qui a été complètement réécrit et qui a été évalué par deux lecteurs anonymes [2] ; nous avons également adapté ce texte pour une revue francophone [5]. Deux autres publications dans des revues sont en cours de soumission sur ce travail.

Actuellement avec Agathe Merceron et avec des collègues de l’équipe MOCAH du LIP6 nous montons un projet pour approfondir ce travail (projet DPLA en cours de soumission dans le programme Procope).

Projet actuel

Projet PepiMep (2010-2012)

Ce projet est financé par la région Île-de-France dans le cadre de l’appel d’offre PICRI dont l’objectif est de favoriser les liens entre les laboratoires de recherche et les associations. Nous avons ainsi mis en place un partenariat avec l’association Sésamath en vue d’étudier à quelles conditions les enseignants du secondaire pouvaient utiliser des outils de diagnostic issus de la recherche pour mettre en place un enseignant différencié leur permettant de géré l’hétérogénéité des classes. Le premier objectif est de mettre les outils de diagnostic développés par l’équipe du projet Pépite sur la plateforme d’enseignement en ligne de l’association (LaboMep, des millions de connections mensuelles), puis d’associer des parcours d’apprentissage adaptés aux profils des élèves établis à l’aide des outils de diagnostic. Actuellement l’outil de diagnostic est intégré à la plateforme LaboMep et les premières expérimentations sont en cours et les parcours d’apprentissage sont en phase de tests. Ce projet a donné lieu à une thèse en informatique (AsoDarwesh, soutenue en 2010), une thèse en Didactique des mathématiques (Julia Pilet, soutenance prévue fin 2012), un stage post-doctoral (Naïma El-Kechaï, 2011), deux stages de Master et un stage d’élève ingénieur.