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Conception d'un environnement d'apprentissage interactif
en fonction des attentes des usagers
Thèse en Sciences de l'information et de la communication,
Université d'Avignon, 1999
Paquelin Didier
L'objet de cette cherche est de contribuer à l'élaboration d'éléments méthodologiques pour la conception d'hyperrnédias d'aide à l'apprentissage adaptés à des sujets dont le niveau initial de connaissances d'un même domaine est variable.
L'analyse d'applications multimédia, précédé de la recherche d'un cadre théorique de l'acte d'apprendre adapté à la problématique de cette recherche, constituent les éléments fondateurs qui ont permis de proposer ces éléments de méthode. La seconde partie de ce travail traite plus spécifiquement de la définition d'un cadre méthodologique de conception qui offre au sujet un espace d'interaction dans lequel il puisse agir au gré de ses représentations et trouver dans l'action les ressources nécessaires à la mise en oeuvre et/ou l'apprentissage de savoirs nouveaux. Cette démarche s'attache tout particulièrement à prendre en compte les pré­acquis des futurs utilisateurs ainsi que leur compréhension des informations médiatisées au niveau de l'interface. Ce type d'application vise l'apprentissage de savoirs complexes via des résolutions de problèmes. L'expérimentation apporte des éléments de compréhension des singularités navigationnelles observées lors de l'utilisation de ce type d'environnement d'apprentissage interactif par des sujets dont le niveau d'expertise est différent, et plus spécifiquement propose des éléments d'interprétation d'évolution de ces stratégies au cours de sessions successives d'utilisation d'une application.
Ce travail mobilise différents acquis disciplinaires et méthodologiques. Il propose une forte composante psychologique et pédagogique ainsi qu'une analyse quantitative de la compréhension des messages sémiotiques proposés dans l'espace de médiation par les usagers de l'application. Cette recherche tente d'articuler les aspects cognitif et sémiotique dans une perspective tant ergonomique que pédagogique. Différents cadres théoriques de référence, issus de champs disciplinaires différents (sémiotique, science de l'éducation, théorie de l'apprentissage, styles cognitifs, ergonomie cognitive et appliquée) sont mobilisés pour établir les éléments méthodologiques qui structure la démarche de conception centrée sur les attentes des usagers. La perspective choisie tente de concilier les sphères de la production et celle de la réception autour du produit lui­même; on retrouvera ici la problématique de la logique des usages mais aussi celle de la coconstruction du sens des messages médiatiques. Les concepts d'interactivité fonctionnelle et intentionnelle sont particulièrement développés pour expliciter notamment la dynamique de conception.



SOMMAIRE
INTRODUCTION . 9
UNE ÉVOLUTION PERMANENTE . .......................... 9
UN POTENTIEL D'USAGES . ..10
EFFETS DE L'USAGE _ ... ..12
DF. L'INFORMATION À LA FORMATION ..14
VERS UNE DÉMARCHE DE CONCEPTION CENTRÉE SUR L'USAGER ..16
PRÉSENTATION DES DIFFÉRENTES PARTIES . ............ ..19
PARTIE 1 NOTIONS SUR L'ACTE D'APPRENDRE. UN CADRE DE RÉFÉRENCE 23
INTRODUCTION 25
1. DE LA NÉCESSITÉ D'ALLER AU DELÀ DES RÈGLES ÉTABLIES 25
Il. L'ACTE D'APPRENDRE . 27
1. LES PROCESSUS D'APPRENTISSAGE . .28
2. LES PHASES DU PROCESSUS D'APPRENTISSAGE . .30
3. MODALITÉS DE CONSTRUCTION DES CONNAISSANCES .34
4. LES REPRÉSENTATIONS .34
4. 1. Définition . ........................................................... 34
4.2. Construction des représentations .......................................................................... .37
4,3, Les représentations comme filtre de la réalité . . .37
4.4. Aller au­delà de la prise de conscience ...................... .39
5. LA MÉ`I'ACOGNITION: DES REPRÉSENTATIONS DE SES PROPRES COMPÉTENCES . ..40
6. LE CAS DES REPRÉSENTATIONS POUR L'ACTIONS SE REPRÉSENTER LA TÂCHE ..42
7. VERS UN MODÈLE DIDACTIQUE D'APPRENTISSAGE ALLOSTÉRIQUE ..44
8. L'APPRENTISSAGE INSTRUMENTÉ . ..47
III. NOTIONS SUR LES STRATÉGIES D'APPRENTISSAGE 51
1. DEFINITIONS .............................................. 51
2. LES DIFFERENTS TYPES DE STYLES COGNITIFS ET DE STRATÉGIES .54
2.1. Les novices et les experts ........................ 55
2.2. Le rapport au champ . 58
2.3. Les réflexifs et les impulsifs ..... 59
2.4. Prise en compte des styles d'apprentissage lors de la conception d'application 60
3. ELÉMENTS POUR FAVORISER LE PASSAGE DE NOVICE À EXPERT . . . 62
4. APPLICATION AUX STRATÉGIES NAVIGATIONNELLES 64
3.1. Définition ....................................... ................................... 65
3.2. Limites ................................................................................ 66
3.3. Synthèse 67
IV. L'APPRENTISSAGE PAR L'ACTION: LES SITUATIONS PROBLÈMES 68
1. DÉFINITION 68
2. LES COMPÉTENCES MOBILISÉES LORS DE LA RÉSOLUTION DE PROBLÈMES .... 68
2.1. La planification : anticipation de l'action . .69
2.2. L'inférence : identifier les causes à partir des faits 69
2.2.1. Comprendre : construire des interprétations 69
2.2.2. Raisonner . 70
2.3. Guidage de l'action 71
2.4. Le changement de représentation. .72
2.5. L'attention portée aux résultats de l'action 72
3. UN MODÈLE COGNITIF DE RÉSOLUTION DE PROBLÈME 73
V. LA CONSTRUCTION DES CONNAISSANCES PAR LE MULTIMÉDIA 74
1. TEXTES, IMAGES POUR APPRENDRE 75
2. STRUCTURATION DE L'INFORMATION ­ 77
2.1. Structuration des commandes 78
2.2. Structuration informationnelle 79
VI. MODÉLISATION DU FONCTIONNEMENT COGNITIF DU SUJET LORS DUNE TÂCHE DE
TYPE RÉSOLUTION DE PROBLÈME À L'AIDE DUN HYPERMÉDIA 81
V. CONCLUSION . 83

PARTIE II CRITÈRES D'ANALYSE DES APPLICATIONS MULTIMEDIAS INTERACTIVES 85
INTRODUCTION 87
I. LE TYPE D'APPLICATION 89
Il. UNE CLASSIFICATION ­ ­ 92
III. LES APPLICATIONS VUES COMME UN SYSTÈME 93
1. DÉFINITION 93
2. L'INTERACTIVITÉ 94
2.1. Définitions., 94
2.2. Interactivité fonctionnelle, interactivité intentionnelle 97
2.3. Les différentes formes de l'interactivité . 99
2.4. Interactivité et rétroaction .106
2.5. Le langage de l'interactivité . . .108
2.5.1. Le langage interne d'interaction 109
2.5.2. Le langage externe d'interaction ............ . 110
3. Les ELEMENTS DU SYSTÈME " APPLICATION INTERACTIVE " ..110
IV. AXES D'ANALYSE 111
1. LA MICROSTRUCTURF: L'UNITÉ­ D'INTERACTION 113
1.1. Les noeuds 113
1. LA MICROSTRUCE URE : L'UNITÉ D'INTERACTION 113
1.1. Les noeuds ...................... 113
1.1.1 Les codes sémiotiques 113
a) Les deux plans de l'image 114
b) Le tout ou partie 115
c) La cinétique de l'image 116
d) Les dimensions de l'image ..................................... 118
1.1.2. Les paramètres 121
1.2. Des commandes et des liens 125
1.2.1. Les commandes 126
1.2.2. Les liens 135
2. L'ARCHITECTURE OU MACROSTRUCTURE 140
3. L'AXE DE LA TÂCHE ..................................................................... 148
3.1. Les déterminants de la tâche ­ 148
3.2. Les différents types de tâches 150
3.3. Éléments d'analyse de la tâche ..................................................... 151
3.3.1. Identification du but 151
3.3.2. Spécification d'une série d'actions 154
4. REPÉRAGES 157
4.1. Notion de charge cognitive 157
4.2. Repérage géographique .................................................. 160
4.3. Repérage manipulatoire .............................................. ...163
4.4. Repérage " cognitif " 164
5. UNE DIVERSITÉ D'APPROCHE: MODALITÉS DE PRISE EN COMPTE DE L'UTILISATEUR 168
6. ELÉMENTS POUR L'ANALYSE 170

PARTIE III ÉLÉMENTS DE MÉTHODES POUR LA CONCEPTION D'UN ENVIRONNEMENT
D'APPRENTISSAGE INTERACTIF 173
INTRODUCTION 175
I. DÉMARCHE GLOBALE DE CONCEPTION 176
II. LES APPROCHES DE CONCEPTION 177
1. LES EAO CLASSIQUES 177
2. Lis STI 177
3. LES MICROMONDES . 179
Ill. PRÉSENTATION DU " MODÈLE " 181
1. RAPPEL DU CADRE DE RÉFÉRENCE 181
2. PROPOSITION ION DE M IODÉLISATION .182
IV. L'ESPACE SUJET 184
V. L'ESPACE OBJET: LES CONNAISSANCES 185
1. LES CARTES DE CONCEPTS ....................... 186
2. LA STRUCTURATION CONCEPTUELLE DE CONNAISSANCES 188
VI. L'ESPACE DE LA TÂCHE 193
1. LA RÉSOLUTION DE PROBLÈME VUE COMME LE DÉPLACEMENT DANS UN ESPACE DE RECHERCHE 194
2. RAPPEL SUR LA NOTION DE TÂCHE 195
3. MODÉLISATION DES TÂCHES 197
4. LES DIFFÉRENTS TYPES DE TÂCHES 198
4.1. [,'analyse de la tâche utilisateur ........................................................... 199
4.2. L'analyse de la tâche expert 200
5. CONCEPTION DE L'ESPACE DE LA TÂCHE ........ 205
5.1. La structure de la tâche 205
5.2. Une démarche ascendante et descendante 208

VII. L'ESPACE DE MÉDIATION: ENTRE L'OBJET ET LE SUJET VU LESPACE DE LA TÂCHE .. 209
1. DÉFINITION DE L'ESPACE DE MÉDIATION ....................... ............ 209
1.1. L'environnement dynamique 210
1.2. L'environnement sémiotique 211
2. FONCTIONS DE L'ESPACE DE MÉDIATION ............................................................................. 211
2.1 Assurer la médiation .................. ............................... 211
2.2. Favoriser l'étayage . 211
2.3. Situer l'action dans la zone proximale de développement . 213
2.4. S'appuyer sur un modèle allostérique de l'apprentissage 213
3. CONCEPTION DE, L'ESPACE DE MÉDIATION .214
3.1. But de la conception . 214
3.2.Démarche de conception . 216
3.2.1. Les objets d'actions 219
3.2.2. Les objets d'information ........................... .223
3.2.3. Les objets mixtes .225
4. LA PLACE DE L'ENCYCLOPÉDIE DANS UN TEL ENVIRONNEMENT 226
1. Principe de structuration de l'encyclopédie 227
     2. Modalités d'accès à l'espace encyclopédique . 228
      3. Diversité des modes navigationnels dans l'espace encyclopédique 229

VIII. CONCLUSION 230
PARTIE IV EVALUATION FORMATIVE D'UN ENVIRONNEMENT D'APPRENTISSAGE
INTERACTIF DESTINÉ À UN PUBLIC DE NOVICES ET D'EXPERTS 233
INTRODUCTION 235
1. DESCRIPTION DE L'APPLICATION 235
1. PRESENTATION DU CONTEXTE ....................................................................................... 235
2. MODALITÉS DE CONCEPTION 236
2. 1. l'espace objet 236
2.2. L'espace de la tâche 237
2.3. L'espace sujet . 239
2.3.1. Analyse globale des réponses des adultes interrogés ­ 240
2.3.2. Analyse des écarts des réponses des adultes interrogés 243
2.4. L'espace de médiation 246
3. L'USAGE E DES CARTES DE CONCEPTS 252
3.2. Dans l'application Largile et Lamotte 252
3.2­1. Choix et sélection des concepts 253
Il. COLLECTE DE DONNÉES ET DISCUSSION DES HYPOTHÈSES 256
1. HYPOTHÈSES . 256
2. CONSTITUTION DU CORPUS DE DONNÉES ­ 257
2.1. Le protocole expérimental 257
2.2. Constitution du corpus étudié 258
3. ANALYSE DES RÉSULTATS 261
3.1. DES PERFORMANCES DIFFÉRENTES 261
3.2. UNE INTENTION PARTAGÉE ENTRE LES CONCEPTEURS ET LES UTILISATEURS 263
3.2.3. Étude de la perception du potentiel d'action au niveau des écrans 264
3.2.2. Etude de la perception de l'évolution des écrans 269
3,2.3. Étude de la perception de l'architecture de l'écran 271
3.2.4. Identification par les utilisateurs des actions réalisables à l'aide de l'application 272
3.3. UNE PHASE D'APPRENTISSAGE INITIAL DE L'APPLICATION ..... ............. 273
3.3.1 Étude des stratégies navigationnelles 275
3.3.2. Étude de l'évolution du nombre d'erreurs commises en cours d'une mission 280
3.3.3. Étude de la résolution des erreurs manipulatoires 284
3.4. EVOLUTION DES STRATÉGIES AU COURS DES TROIS PREMIÈRES MISSIONS ...........................................285
3.4.1. Méthode 285
3.4.2. Différenciation des parcours 286
3.4.3. Étude des séquences d'actions 291
3.4.4. Discussion 294
CONCLUSION GENERALE .299
BIBLIOGRAPHIE ...................................................................................................................... 317