BEGIN:VCALENDAR VERSION:2.0 PRODID:https://murmitoyen.com/events/vanille/udem/ X-WR-TIMEZONE:America/Montreal BEGIN:VEVENT UID:69dc5eef9ff3b DTSTAMP:20260412T231143 DTSTART:20161111T093000 SEQUENCE:0 TRANSP:OPAQUE DTEND:20161111T113000 URL:https://murmitoyen.com/events/vanille/udem/detail/731003 LOCATION:Université de Montréal - Plusieurs pavillons\, 2900\, boulevard Édouard-Montpetit\, Montréal\, QC\, Canada\, H3T 1J4 SUMMARY:Soutenance de thèse de Nicolas Leduc DESCRIPTION:QED-TUTRIX : Système tutoriel intelligent pour l’accompagnem ent d’élèves en situation de résolution de problèmes de démonstrati on en géométrie plane \nPar Nicolas Leduc \nSous la direction de recher che de Michel Gagnon et la codirection de Philippe R. Richard. \nRésumé \nAu cours des dernières années\, le système scolaire québécois impos e une pression croissante sur les enseignants. En effet\, ceux-ci doivent gérer des classes de plus en plus nombreuses tout en maintenant un soutie n adéquat à l’apprentissage des élèves. Dans ce contexte\, l’utili sation de systèmes tutoriels intelligents qui sont en mesure d’assister l’enseignant dans son travail pourrait permettre à ce dernier de consa crer plus de temps aux élèves qui en ont véritablement besoin. Malheure usement\, dans le domaine de l’enseignement des preuves en géométrie\, l’offre de systèmes tutoriels est limitée. De plus\, ceux actuellemen t proposés forcent l’élève à travailler selon un ordre déterminé e t ils ne fournissent pas de soutien dans le cadre d’une exploration libr e du problème. Ils l’obligent aussi à rédiger des preuves formelles q ui ne sont pas adaptées aux exigences des enseignants du secondaire. \nPa rtant de ce constat\, nous avons établi l’objectif principal de notre p rojet qui consiste à proposer un système tutoriel intelligent qui assist e l’élève dans une démarche d’exploration plutôt que de rédaction dans le cadre de l’élaboration d’une preuve en géométrie. Dans le but de l’atteindre\, nous proposons le système QED-Tutrix qui a été c onçu à la suite d’une analyse des interventions d’enseignants réels observés. Il permet à l’enseignant ou au didacticien de construire un ensemble de preuves acceptables pour un problème donné en fonction de l ’objectif d’apprentissage visé. L’élève peut ensuite tenter de r ésoudre le problème choisi par l’enseignant en utilisant les différen ts outils offerts à l’interface de QED-Tutrix. Celui-ci a accès à une figure dynamique afin de découvrir des conjectures\, à un répertoire d ’énoncés pour composer sa preuve et à une démonstration qu’il doit compléter. Tous les énoncés proposés sont analysés par le système q ui génère des rétroactions à l’intérieur d’une fenêtre de clavar dage afin de guider l’élève lors de l’exploration et de la résoluti on du problème. \nL’élaboration de QED-Tutrix a été réalisée par u ne équipe multidisciplinaire composée d’experts en didactique et en in formatique. Le système a été construit itérativement par la mise en oe uvre du paradigme de la conception dans l’usage qui est constitué d’u ne succession de plusieurs cycles de recherche et de développement. Chaqu e cycle se clôture par une expérimentation qui vise à valider le travai l accompli et à recueillir des informations qui sont réinvesties dans le cycle suivant. Une première version du système (GeoGebraTUTOR) a donc été créée afin d’étudier\, entre autres\, les interventions d’ens eignants réels qui ont inspiré la mise en oeuvre de la seconde version ( QED-Tutrix). C’est cette dernière qui est décrite et analysée dans la présente thèse. \nNous ne prétendons pas que la version actuelle du sy stème a un effet mesurable sur les résultats scolaires\, car nous visons \, pour l’instant\, à permettre à un élève de travailler en conformi té avec des théories didactiques reconnues. En effet\, la conception de QED-Tutrix s’ancre principalement dans la théorie des situations didact iques qui permet de représenter une situation didactique par une relation élève-milieu. Nous utilisons cependant une version étendue de cette th éorie dans laquelle un agent tutoriel\, qui joue le rôle d’un enseigna nt virtuel\, peut agir sur la relation élève-milieu. De plus\, nous dés irons offrir un système tutoriel qui est un véritable espace de travail géométrique\, c’est-à-dire qu’il permet à l’élève de résoudre des problèmes en mettant en oeuvre les trois démarches définies dans c et espace. \nCes théories didactiques ainsi que les résultats de nos obs ervations ont été implantés dans QED-Tutrix. Il en est résulté un sys tème comportant quatre couches logicielles principales. \nLa première pe rmet de modéliser l’ensemble des démonstrations possibles pour résoud re un problème donné. Pour chaque problème\, l’enseignant inscrit tou tes les inférences\, ou pas de démonstration\, qui sont acceptables pour sa résolution selon l’objectif d’apprentissage visé. Chaque infére nce contient une justification qui est utilisée pour produire un conséqu ent à partir de l’ensemble de ses antécédents. Il est possible de les combiner afin d’obtenir un graphe contenant toutes les solutions valide s\, car les conséquents peuvent être recyclés pour former les antécéd ents d’autres inférences. Le parcours du graphe contenu dans cette prem ière couche permet donc d’énumérer les différentes solutions au prob lème représenté. \nAfin de proposer une aide qui respecte l’état cog nitif de l’élève lors de l’exploration d’un problème\, il est ess entiel de conserver la chronologie de ses actions. Nous l’avons donc mod élisée à l’intérieur de la deuxième couche de notre système. Celle -ci contient des données dynamiques qui sont mises à jour au cours de la résolution d’un problème\, à l’opposé du graphe qui est statique\ , et elle se superpose à ce dernier. En effet\, nous indiquons\, pour cha que noeud du graphe\, le temps d’activation le plus récent qui correspo nd à l’écriture de l’énoncé qui lui est attaché. Cette approche s e démarque de celle des autres systèmes\, car ces derniers n’utilisent pas la chronologie des actions\, étant donné qu’ils imposent une séq uence de résolution. \nPour être en mesure de suggérer des pistes alter natives de solution à un élève bloqué dans son processus de résolutio n\, nous avons choisi de traiter les inférences selon un ordre de priorit é. Ce classement est réalisé par la troisième couche de QED-Tutrix\, q ui utilise les données des deux couches précédentes. Pour l’obtenir\, nous recherchons premièrement la solution la plus avancée à l’aide d ’une heuristique originale\, que nous avons élaborée et qui permet d ’éviter d’énumérer toutes les solutions. Nous affectons ensuite des priorités plus élevées aux inférences faisant partie de la solution d éterminée et qui ont été travaillées récemment par l’élève\, afi n de respecter son état cognitif. La proposition de pistes alternatives n ous démarque des systèmes tutoriels traditionnels qui offrent de l’aid e uniquement pour compléter une solution optimale.  \nLa liste ordonnée d’inférences est utilisée par la dernière couche du système\, soit celle qui produit les différentes rétroactions. Premièrement\, QED-Tutr ix offre des rétroactions instantanées\, en réponse à l’écriture de chaque énoncé\, sous forme d’émoticônes et de messages courts. Il p ermet aussi d’encoder des erreurs courantes afin de leur associer des me ssages précis. Il offre enfin une aide à la prochaine étape qui est ins pirée des interventions des enseignants réels observés. Cette dernière forme d’aide a été modélisée par une machine à états finis qui tr aite séquentiellement les inférences ordonnées dans la liste et produit une série d’indices permettant de les compléter. Des messages doivent être composés pour chacune des inférences\, mais des mécanismes ont été implantés afin de réduire leur nombre. Les rétroactions offertes sont comparables à celles d’autres systèmes tutoriels. \nEnviron 450 i nférences ont été produites et près de 900 messages composés afin d ’implanter les cinq problèmes actuellement offerts dans notre système. Son fonctionnement a d’abord été vérifié par un expert indépendant . Celui-ci a confirmé que les messages produits étaient conformes à la structure déterminée\, mais que l’évaluation de la solution la plus a vancée était parfois problématique. QED-Tutrix a ensuite été utilisé par des élèves de 4e secondaire. \nCeux-ci ont généralement trouvé l e système utile et ont apprécié l’expérience. L’analyse des enregi strements nous a permis de constater que la structure des messages génér ée permet d’aider certains élèves. De plus\, nous avons observé la m ise en oeuvre des différentes démarches\, ce qui confirme le statut d’ espace de travail géométrique de QED-Tutrix. L’efficacité de ce derni er est\, par contre\, limitée dans le cas d’élèves plus faibles\, car la structure des messages est calibrée afin d’aider des élèves moyen s. Le problème concernant l’évaluation de la solution la plus avancée a aussi provoqué la production de messages incohérents avec la stratég ie de l’élève. Dans le but d’augmenter l’efficacité du système\, nous envisageons\, entre autres\, de proposer des profils de tuteurs et d ’élèves. \nMalgré les lacunes qui ont été détectées\, il n’en d emeure pas moins que QED-Tutrix est un système tutoriel innovateur. En ef fet\, dans le domaine des preuves en géométrie\, il est le seul à utili ser des émoticônes et à proposer des pistes alternatives de solution. D e plus\, son élaboration itérative\, par une équipe multidisciplinaire\ , permet d’obtenir un système respectueux du travail de l’élève\, c e qui se démarque de l’approche traditionnelle qui consiste à tenter d e reproduire le raisonnement d’un expert. Les étapes suivantes de conce ption visent à intégrer des rétroactions sous forme de problèmes conne xes et à proposer une aide à la construction de la figure. Notre systèm e pourrait facilement être adapté au traitement des démonstrations en l ogique de premier ordre. Une adaptation pour le traitement du raisonnement sous forme d’argumentation non formelle pourrait aussi être envisagée . Enfin\, la suggestion de pistes alternatives de solution pourrait être implantée dans d’autres systèmes tutoriels. \n  \n  \n  \n  END:VEVENT BEGIN:VTIMEZONE TZID:America/Montreal X-LIC-LOCATION:America/Montreal END:VTIMEZONE END:VCALENDAR