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Perception d’Activités dans les Salles de Classe Sensibles au Contexte (PASC²)

Description

Depuis de nombreuses années, les universités développent des moyens innovants pour promouvoir les processus de formation et d'apprentissage. Ces innovations peuvent correspondre à l'évolution des méthodes d'apprentissage (par exemple l'apprentissage par projet ou la classe inversée), ou à la promotion de l'apprentissage enrichi par la technologie (LMS, MOOC, simulation, quiz). Dans ce cadre, de nombreuses études se sont concentrées sur des phénomènes spécifiques, tandis que d'autres ont décrit l'organisation générale de la situation, les outils utilisés ou les résultats de l'apprentissage. Alors que le nombre de modèles d'innovation est en augmentation, les études écologiques commencent à peine à émerger et peu de résultats théoriques ou empiriques sont actuellement proposés pour examiner les différents scénarios d'enseignement et leur impact sur l'instruction et l'apprentissage. Développer davantage de connaissances sur les effets réels de l'innovation pédagogique dans l'enseignement supérieur est un objectif important, qui est devenu plus important encore depuis la pandémie de Covid-19.

Comme toute activité axée sur la connaissance, l'apprentissage et l'enseignement sont complexes à étudier car ils impliquent des événements latents, qui ne sont pas entièrement et immédiatement visibles pour les observateurs : relations, processus mentaux, attention. Jusque récemment, ces événements étaient étudiés dans les salles de classe par des méthodes basées sur l'auto-évaluation ou l'observation directe. Le projet Perception d’Activités dans les Salles de Classe Sensibles au Contexte (PASC²) s’intéresse aux salles de classes comme des espaces perceptifs capturant certaines caractéristiques des activités et des interactions sociales liées à la pédagogie entre les enseignants et leurs étudiants. Les annotations automatiques permises à terme par ces salles de classe instrumentées permettront de mieux comprendre les phénomènes d’enseignement et d’apprentissage en contexte de classe, avec des études passant à l’échelle et permettant le développement de théories et leur (in)validation. Au cours des deux dernières décennies, la recherche multimodale dans le domaine de l'éducation a principalement porté sur les principes de conception pédagogique liés à la charge cognitive des apprenants et a rarement été effectuée dans des conditions réelles (« in the wild »). Dans les salles de classe sensibles au contexte (SC²), il est possible de pouvoir identifier certaines caractéristiques des activités et les interactions sociales des protagonistes. Si, pour l’enseignant, l’approche utilisée peut être dérivée d’approches classiques mono-personne, comme celles développées dans le maintien de personnes âgées à domicile, la perception des étudiants se place dans un cadre plus complexe où l’on s’intéresse à la fois à la perception individuelle et collective. La complexité s’accroît également par la dimension multimodale des informations à traiter : signaux oculaires et posturaux (processus d'attention partagée, déictique), communications implicites/explicites (parole, émotions, etc.).

Dans ce cadre général, le projet PASC² se focalise sur la perception des activités des apprenants (étudiants) préambules à une analyse supérieure de leurs interactions. Le projet est organisé autour de 5 work-packages. Le premier propose de définir une méthodologie d’expérimentation adressant les aspects éthiques et vie privée inhérents à nos recherches avec soumission au comité d’éthique de l’UGA (CERGA). A partir de ces recommandations, le second workpackage du projet s’intéressera à la collecte de données. Nous utiliserons pour cela la SC² que nous avons déployée à l’ENSIMAG dans le cadre du projet Teaching Lab (Idex formation, fin 07/2021). Le 3ème workpackage sera la principale contribution du projet. Nous nous intéresserons à décrire et modéliser les comportements individuels ou collectifs des étudiants. Cette étape est le cœur de notre approche et implique les compétences de tous les membres du projet, cette modélisation impliquant des compétences en perception multimodale par ordinateur (LIG), en compréhension du comportement (LaRAC), et en statistiques (LJK). Le besoin sous-jacent est d’intégrer la diversité des types de variables enregistrées (des processus d'état qualitatifs aux données spatiales continues), des sources importantes de variabilité des données (étudiants, effets du temps ou du contexte) et des problèmes de discontinuité des données. Ces travaux amèneront la création d’un système d’annotation des activités des étudiants au sein d’une SC². L’évaluation de ces travaux se fera dans le workpackage 4. Les annotations générées par le système seront confrontées aux annotations « ground-truth » faites par des experts. Ces évaluations porteront à la fois sur les données collectées dans le Teaching Lab, mais aussi sur des données disponibles à des fins de comparaison. Le dernier workpackage permettra la dissémination de nos travaux. Notre approche scientifique suivra un paradigme de science reproductible. En plus des publications scientifiques, nous partagerons nos recommandations et nos codes sources (Open Source). Après obfuscation/pseudonymisation, les corpus seront également mis à disposition de la communauté (Open Data).

Pour résumer, l'ambition scientifique du projet Perception d’Activités dans les Salles de Classe Sensibles au Contexte (PASC²) est de concevoir des modèles et des outils permettant d’analyser et d’annoter les activités des étudiants dans les salles de classe sensible au contexte, et ainsi permettre au terme du projet de tester ou sélectionner les situations d’apprentissage les plus favorables à l’enseignement et à l’apprentissage. Ce projet se situe dans la continuité des actions des équipes impliquées visant à développer une communauté interdisciplinaire (informatique, mathématiques, sciences de l’éducation, etc.) autour des problématiques de conception, mise en œuvre, valorisation et évaluation des salles de classes sensibles au contexte intégrant des technologies pour l’éducation (EdTech pour Educational Technologies).