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L'enseignement programmé et l'EAO

Cette première section retrace les premières tentatives de mise en place d'un enseignement individualisé, à l'aide de machines, fondé sur des principes scientifiques.

1 - Repères historiques

A l'issue de la deuxième guerre mondiale, suite à l'apport des concepts fondamentaux de la cybernétique, notamment les notions de contrôle d'un processus et de rétroaction, et au développement de la psychologie du comportement, il apparaît peu à peu que le processus d'instruction peut être au moins partiellement automatisé. Pour cela, des programmes vont être élaborés et des machines dites adaptatives vont être conçues pour faire " tourner " ces programmes. Si de nombreuses machines à enseigner avaient auparavant été construites et utilisées, c'est la mise en œuvre de principes d'enseignement fondés sur des théories de l'apprentissage issues de la psychologie qui va caractériser l'enseignement programmé.

Un précurseur important est sans aucun doute Pressey qui a élaboré, dès les années vingt, une machine dont le fonctionnement, permettant en gros de contrôler automatiquement la passation d'un questionnaire à choix multiples, préfigure ce qui va se faire dans les années soixante. Des questions étaient présentées dans une fenêtre, et aux quatre choix possibles de réponse étaient associées quatre touches. Pour choisir une de ces réponses, il suffisait d'abaisser la touche correspondante. Si la réponse était correcte, la question suivante apparaissait, sinon la question initiale restait dans la fenêtre et il fallait essayer une autre touche jusqu'à l'obtention de la bonne réponse. Les diverses réponses fournies étaient conservées. A l'aide d'un simple levier, la machine se transformait en un dispositif d'auto-test. Il était également possible de ne proposer, lors de présentations successives, que les items ratés au passage précédent.

Dès le début des années cinquante, Skinner cherche à fonder l'enseignement sur les savoirs scientifiques en introduisant les méthodes rigoureuses de psychologie du comportement. La notion-clé qui s'impose est celle de programme. Il s'agit de créer une méthode pédagogique qui permette de transmettre des connaissances sans l'intermédiaire direct d'un professeur ou d'un moniteur, ceci tout en respectant les caractéristiques de chaque élève pris individuellement. La situation d'enseignement qui est prise pour modèle est la relation entre précepteur et élève, c'est-à-dire la leçon particulière pensée méthodiquement.

A la suite des travaux de Skinner, quatre grands principes sont mis en évidence par les chercheurs qui vont travailler sur l'enseignement programmé.

  1. Structuration de la matière à enseigner : la matière est décomposée en unités élémentaires, il faut fragmenter les difficultés suivant le principe des petits pas.
  2. Adaptation : la progression s'effectue par petites étapes et le rythme de progression est celui de l'élève. Un enseignement programmé doit être expérimenté jusqu'à ce qu'il " marche ".
  3. Stimulation : participation active de l'élève, sollicité par des questions auxquelles il doit fournir une réponse effective, qu'elle soit construite ou uniquement choisie parmi plusieurs proposées. C'est le principe du conditionnement opérant mis en valeur par Skinner.
  4. Contrôle et connaissance immédiate de la réponse. Un comportement nouveau s'acquiert plus rapidement s'il y a renforcement.
Sur la base de ces principes généraux, de nombreux programmes sont conçus. Ils sont de différents types, relevant de théories de l'apprentissage légèrement différentes, notamment quant au rôle des erreurs. En effet, selon Skinner, l'apprentissage, pour être effectif, doit s'effectuer sans erreur, c'est-à-dire que l'apprenant, s'il suit convenablement le cours, doit répondre correctement aux questions qui lui sont posées. Pour Crowder, en revanche, il faut prendre en compte la réponse de l'apprenant pour contrôler le déroulement du cours. L'erreur est ainsi utilisée pour contrôler le cheminement de l'élève. Ainsi, les principaux programmes sont les programmes linéaires, soit du type Skinner, uniséquentiel à réponse construite (la réponse n'est pas donnée, l'élève est censé la construire) soit du type Pressey (linéaire à choix multiples), et les programmes à branchements du type Crowder. Les supports utilisés sont des livres (manuel programmé ou livre brouillé), les fiches et les machines.

D'autres modèles plus complexes vont être implantés en machine. Alors que dans les programmes crowdériens, la décision de branchement n'est effectuée que sur la base d'une seule question (ou un seul groupe de questions), tout devant être prévu à l'avance, les programmes adaptatifs vont autoriser des branchements fondés sur la base d'un historique des réponses de l'étudiant. Gordon Pask est un précurseur en ce domaine. Il caractérise ainsi un système adaptatif par une interaction individuelle entre l'élève et un mécanisme qui mesure et décrit la performance de l'élève et qui utilise la description ainsi obtenue pour prescrire ou modifier une stratégie d'apprentissage.

Un pas de plus dans l'adaptabilité est offert par les programmes génératifs qui utilisent des algorithmes pour générer problèmes et réponses. Ces systèmes sont essentiellement des exerciseurs, capables de choisir des problèmes d'une difficulté adaptée à la performance globale d'un élève.

Peu à peu, les modèles issus de Crowder, qu'ils soient à branchement simple, adaptatifs ou génératifs, vont prendre une place prépondérante. D'une part, ils correspondent aux fonctions assurées par un précepteur humain : présenter des informations, exiger de l'élève qu'il utilise cette information en répondant à des questions, évaluer la réponse fournie par l'élève et prendre des décisions sur la base de ces réponses. D'autre part, cette manière d'envisager un programme se rapproche beaucoup plus des modèles de l'informatique et le recours à cette machine universelle qu'est l'ordinateur va s'avérer rapidement nécessaire, vu la complexité de conception des cours.

En effet, l'individualisation repose sur la possibilité d'assurer un contrôle précis du processus d'apprentissage basé sur le traitement des indices fournis par l'apprenant dans son interaction avec le système enseignant. Sans informatique, la multiplication des chemins individuels et la non-linéarité posent des problèmes redoutables. Soit on limite le nombre de chemins et on perd l'aspect individualisation, soit on le multiplie ce qui induit une grande complexité. L'EAO apparaît alors véritablement comme le mariage de l'enseignement programmé et de l'informatique et les problématiques de l'enseignement programmé sont continuées avec le support particulier des ordinateurs. Il se révèle de même une similitude de pensée et de démarche entre programmation des ordinateurs (dans des langages de type impératif) et programmation de l'enseignement. Se rattache alors le courant de pensée connu sous le nom de technologie éducative qui se donne pour objet une " recherche d'efficacité dans le processus d'enseignement basée sur la rétroaction constante entre les trois composantes essentielles de l'action éducative : fixation des objectifs, sélection des moyens et des méthodes, évaluation des résultats " (Depover, 1987, p. 14). On aboutit au modèle classique d'une session d'EAO. Elle se déroule de manière cyclique : présentation d'informations et d'une question, réponse de l'apprenant, analyse de la réponse puis continuation ou branchement à une autre partie du cours.

Dans un souci de généralisation, de multiples langages de cours sont développés, pour faciliter l'élaboration des programmes, puis des langages dits auteurs pour permettre à des enseignants peu formés en informatique de créer des programmes d'EAO dans un modèle proche de celui de Crowder. Durant les années soixante-dix des projets de grande envergure ont été lancés : PLATO (Programmed Logic for Automatic Teaching Operation), TICCIT (Time-shared Interactive Computer Controlled Information) pour les Etats-Unis, DIANE en France, etc.

Si l'histoire qui vient brièvement d'être relatée a essentiellement trait aux recherches menées outre-atlantique, les chercheurs européens ont développé parallèlement des voies originales, plutôt en opposition vis-à-vis de conceptions béhavioristes de l'apprentissage en vogue aux États-Unis. Ainsi, en France, Freinet a conçu des boîtes enseignantes en cherchant à articuler travail individualisé et travail coopératif autour de l'idée de tâtonnement expérimental. Les chercheurs russes, notamment Landa, se sont intéressés aux erreurs et ont développé une conception de l'apprentissage fondé sur l'activité. Ces directions de travail vont être reprises tant dans les recherches autour des tuteurs intelligents que dans celles centrées autour des micromondes.

2 - Apports et limites

Sous l'impulsion de la cybernétique et de la psychologie béhavioriste, s'implante peu à peu une technologie de l'enseignement, c'est-à-dire la mise en œuvre des méthodes scientifiques et des connaissances sur les processus d'enseignement et d'apprentissage en vue d'atteindre des buts éducatifs précis et contrôlables. Pour les promoteurs de l'enseignement programmé, l'éducation ne peut plus être conçu comme un art mais doit se plier aux méthodes de la science. Toutefois, l'introduction de méthodes expérimentales dans l'éducation bute sur une analyse qui ne s'opère qu'en termes de comportement, final ou initial, et à la transition d'un comportement à un autre.

Dès la fin des années soixante, une crise de l'enseignement programmé intervient. Les modèles utilisés par les productions habituelles dans le cadre de l'enseignement programmé ne semblent plus satisfaisants. La contrainte très forte de se limiter à ce qui est observable et mesurable engage les chercheurs dans des voies nécessitant des modèles très complexes, pour assurer à la fois rigueur et optimisation. Les limitations sont à la fois théoriques et techniques, les " supports " étant encore insuffisants. Elles apparaissent dans les tâches les plus classiques de l'enseignement programmé : l'analyse de la structure du contenu à enseigner, les théories de l'apprentissage et la gestion de l'individualisation.

L'arrivée des ordinateurs introduit des possibilités nouvelles en autorisant la gestion d'une certaine complexité. Mais cela est loin de résoudre tous les problèmes. Ainsi, s'agissant de construire des programmes d'instruction incorporant du matériel de cours bien préparé, découpé en leçons optimisées pour chaque étudiant, incorporant questions, analyse des réponses de l'apprenant et continuation ou branchement à une autre partie du cours, toutes les questions doivent être soigneusement spécifiées par l'auteur du cours, de même que l'ensemble des réponses attendues des apprenants à chacune d'entre elles. Si un branchement doit intervenir, le critère de déclenchement et le nouveau point de continuation dans le programme doivent être donnés de façon explicite. Une telle approche, qui contraint de tout spécifier à l'avance, présente deux inconvénients majeurs. La préparation du cours requiert un temps considérable et le résultat obtenu est très peu flexible, et donc difficilement modifiable. Changer un ensemble de questions ou des éléments du cours conduit à un gros travail de réécriture du programme.

Si les programmes dits génératifs permettent de dépasser les limitations qui viennent d'être évoquées, les premières réalisations se limitent à des domaines essentiellement numériques. Il s'agit alors d'étendre cette approche à d'autres domaines, en donnant des connaissances et certaines capacités de raisonnement aux systèmes.

Pour améliorer le mode de communication avec l'élève, les chercheurs ont rapidement essayé d'ajouter l'attrait et le réalisme des présentations audiovisuelles aux cours programmés, en intégrant les aides audiovisuelles (images fixes ou films) aux dispositifs d'enseignement programmé. Ainsi, l'AutoTutor de Crowder utilise des microfilms de 35 mm, d'autres dispositifs permettent de comparer des cartes et des photographies, d'agrandir l'image, d'effectuer des mesures, etc. Toutefois, le mouvement audiovisuel et l'enseignement programmé évoluent de façon plutôt indépendante, essentiellement du fait que les techniques audiovisuelles et l'enseignement programmé individualisé semblent difficilement compatibles, le caractère collectif et inéluctable du message filmique ou télévisé s'opposant à un enseignement fondé sur le rythme individuel, les petites étapes et la correction immédiate. Mais si certains dispositifs multi-médias ont été utilisés, les chercheurs vont buter sur la nécessité d'une certaine linéarité due à l'absence de flexibilité des médias employés. La volonté d'améliorer le contrôle sur les ressources d'enseignement et le découpage en petites étapes (ainsi que le coût nécessaire à l'intégration de plusieurs médias) rendent le recours à la combinaison de plusieurs médias très rare, à l'exception des formations professionnelles.

La mise en évidence des différents problèmes posés par les théories sous-jacentes à l'enseignement programmé conduit à dégager de nouvelles problématiques de recherche. Sur le plan théorique, s'il est possible de mesurer les comportements manifestés par l'élève (ou tout au moins certains d'entre eux) et de les comparer aux comportements souhaités, aucune loi d'apprentissage ne garantit l'efficacité d'une action susceptible de modifier en profondeur ce comportement. Les premières théories, issues de la cybernétique, se révèlent fausses et les théories basées sur la psychologie du comportement sont controversées. Pour aller plus loin, il est important d'une part de mieux étudier l'activité de l'élève, de se donner les moyens de l'observer et de la comprendre pour être à même de la guider, et d'autre part d'élaborer et d'expérimenter d'autres théories de l'apprentissage.

Il semble souhaitable de laisser une plus grande initiative aux apprenants et même de l'engager dans une véritable activité. S'agissant de leur faire réaliser des tâches complexes, la boucle de contrôle classique de l'EAO n'est plus adéquate. Il faut concevoir des programmes leur donnant les moyens de réaliser des tâches, capables d'observer et d'interpréter leur comportement puis d'intervenir au moment opportun et de manière appropriée sur la base de leur analyse. La réalisation de tels projets nécessite des connaissances, tant au niveau des processus de résolution suivis par les humains qu'au niveau de l'implantation en machine de tels processus.

Se préoccupant de plus en plus de l'apprenant, l'intérêt des chercheurs pour le diagnostic des erreurs se manifeste. L'idée d'avoir une idée plus précise des connaissances de l'apprenant se développe. Déjà, avec les programmes génératifs, eu égard à la simplicité des domaines abordés, un modèle de l'apprenant basé sur la sommation de ses comportements était suffisamment robuste pour que cela fonctionne effectivement dans des applications éducatives réelles.

Le traitement automatique de la langue apparaît comme une priorité pour assurer un dialogue plus souple et plus complet avec l'apprenant. La méthode socratique, basée sur un questionnement habile faisant surgir une connaissance innée, est souvent invoquée. Elle va jouer un rôle important dans les recherches autour des tuteurs intelligents.

 

 




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