Du MOOC à l’apprentissage adaptatif : les tuteurs cognitifs

Nous avons parlé récemment de personnalisation de l’apprentissage via des intelligences artificielles, un concept qui je l’espère finira par être introduit dans les MOOC. J’aimerais revenir aujourd’hui sur une famille de tuteurs intelligents, les tuteurs dits « cognitifs », une intelligence artificielle qui tente de déterminer ce que vous avez dans la tête sur la base des réponses que vous fournissez à une série d’exercices. Une approche très prometteuse pour évaluer l’acquisition de compétences complexes, mais vitales. Je vais faire au mieux pour vulgariser un sujet tout de même assez technique …

Le principe des tuteurs cognitifs (Corbett 2000, Viswanathan 2005) est de déterminer le modèle conceptuel qui sous-tend les actions de l’apprenant, en bref, son chemin de raisonnement. Il pratique donc une évaluation diagnostique des compétences en suivant l’apprenant pas à pas au cours de sa démarche d’évaluation. Concrètement, l’évaluation peut reposer sur des QCM et des questions fermées. La différence réside dans le fait que les questions ne sont pas vues comme indépendantes les unes des autres, elles apparaissent dans une certaine séquence qui correspond au déroulement logique d’un raisonnement.

Cette approche repose sur la perception d’une compétence comme savoir procédural. La compétence est perçue ici comme un enchaînement d’actions à réaliser pour résoudre un problème. Le passage d’une étape à la suivante nécessite de donner une réponse correcte à la question posée. En cas de réponse erronée, le tuteur intelligent peut proposer une question plus simple qui permet de franchir l’obstacle.

Une compétence est considérée comme assimilée si l’apprenant est capable de répondre à une séquence de questions retraçant l’ensemble du savoir procédural. A noter que la compétence de l’apprenant peut être mise à l’épreuve en le confrontant à des situations auquel il n’a pas été soumis auparavant. Ceci permet de tester la capacité de l’utilisateur à prendre du recul par rapport à l’enseignement suivi; cela nécessite de la part de l’apprenant d’avoir une vision large du domaine étudié et de ne pas se contenter de reproduire une séquence d’actions apprise par cœur.

L’apprentissage de la médecine est particulièrement adapté aux tuteurs cognitifs et c’est l’une des disciplines ou ces tuteurs se sont le plus épanouis. Confrontés à un patient virtuel présentant un symptôme pathologique, par exemple une douleur abdominale chronique, la première étape de l’évaluation consiste à s’assurer que le médecin effectue les bons tests préliminaires pour établir son diagnostic. Grâce à une intelligence artificielle, si les tests proposés par le médecin sont appropriés, des résultats aux tests médicaux sont générés (on est ici assez proche de la pédagogie par simulation).

On teste alors le médecin sur sa capacité à apporter la bonne solution, à savoir la bonne médicamentation pour traiter le patient virtuel. La compétence « savoir traiter une douleur abdominale chronique » sera analysée de manière précise, et l’approche suivie par le tuteur cognitif permettra de déterminer si le médecin maîtrise l’ensemble du processus, du diagnostic au traitement. Si ce n’est pas le cas, on identifie l’étape du processus qui pose problème. Sur la base des décisions effectuées au cours d’une séquence de question, un tuteur cognitif peut déterminer les compétences acquises et non-acquises, et intégrer ces informations dans une base de données individuelle nommée « modèle étudiant » (Feng 2010).

Le modèle « étudiant » a pour but d’une part d’informer l’utilisateur de ses progrès et d’autre part de servir de base à un entraînement sur mesure. Face à un choix erroné, il s’agit de déterminer le raisonnement qui est à son origine. Pour ce faire, les tuteurs cognitifs se basent sur un « modèle de déviation » (Viswanathan 2005). Le  modèle de déviation est le modèle qui met en relation erreurs et raisonnements intellectuels associés.  Il est la compilation d’un ensemble d’interprétations d’erreurs. La construction de ce modèle nécessite une bonne connaissance du domaine et des erreurs couramment effectuées par les novices (c’est pour cette raison que les concepteurs de tuteurs cognitifs ne peuvent se passer de l’expertise des enseignants, et d’un travail de sciences humaines réalisé auprès de nombreux étudiants).

Pour reprendre l’exemple des études de médecine, si l’étudiant propose de prescrire des antibiotiques au patient virtuel alors que les analyses médicales virtuelles tendent à faire penser que celui-ci souffre d’une inflammation, le modèle de déviation permet de comprendre l’origine de l’erreur et de déterminer que l’apprenant interprète incorrectement les analyses médicales prescrites en attribuant la pathologie à un agent pathogène. Cette information permettra de corriger les raisonnements incorrects par la suite en proposant des cours adaptés, par exemple dans ce cas, un cours sur les analyses médicales. Le modèle de déviation relève donc de l’évaluation diagnostique. Une manière d’évaluer à mon sens beaucoup plus pertinente qu’une approche purement sommative. En ce qui me concerne, je ne serai pas rassuré d’être opéré par un chirurgien qui a eu un 19/20 à ses examens, si le point manquant correspond à une erreur qui peut me coûter la vie.

Les tuteurs intelligents sont utilisés de manière croissante dans les formations de santé, et de manière expérimentale dans l’enseignement de nombreuses disciplines académiques, sciences fondamentales et sciences appliquées. Leur champ d’application est celui de l’acquisition de procédures de travail, guère plus. Oubliez ce qui relève de la créativité, de la qualité rédactionnelle, du travail collaboratif ou de la gestion de projet. Mais bon, j’ai envie de dire, l’acquisition de savoirs procéduraux, cela reste un domaine plutôt vaste. Si un entrepreneur en mal d’idées veut se lancer dans une boîte dans les tuteurs cognitifs, allez-y, le champ est libre (et vu la complexité de la chose, cela ne me surprend pas plus que cela).  Par contre, pour ce qui est du marché, ce n’est pas encore ça …

Pour la biblio, c’est ici

Section petites annonces : J’essaie de développer à terme un projet d’apprentissage adaptatif dans le domaine des langues, et pour cela on continue à développer du contenu avec l’association Transapi. On a de quoi financer une langue ce printemps/été. C’est un stage de traduction où il s’agit de traduire des milliers de phrases depuis le français ou l’anglais, rémunéré l’équivalent de trois mois de stage. Cette année on cherche un stagiaire dans l’une de ces trois langues : portugais, coréen ou japonais. Avis aux amateurs, faites circuler l’info.

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