[PDF] Ingénierie pédagogique des systèmes denseignement supérieur

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Submitted on 18 Jul 2016

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Année 2016

Habilitation à Diriger des Recherches en informatique présentée par

Bruno WARIN

Maître de Conférences en Informatique

INGÉNIERIE PÉDAGOGIQUE DES SYSTÈMES

D'ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR

Laboratoire d'Informatique Signal et Image de la Côte d'Opale

Maison de la Recherche Blaise Pascal

50, rue Ferdinand Buisson - BP 719 - 62228 Calais Cedex France

Soutenue le 23 juin 2016 à l'Université du Littoral Côte d'Opale devant le jury composé de : Sébastien George Professeur, Univ. du Maine, Rapporteur Jean-Marc Labat Professeur, Univ. Paris 6, Rapporteur Philippe Trigano Professeur, Univ. de Technologie de Compiègne, Rapporteur Luigi Lancieri Professeur, Univ. Lille, Examinateur, Président

M. Henri Basson Professeur, ULCO, Co-promoteur

M. Christophe Kolski Professeur, Univ. Valenciennes, Co-promoteur 2 3

Remerciements

Je remercie ici les personnes qui m'ont fait l'honneur de participer à ce jury d'Habilitation à Diriger des Recherches. Je suis très honoré de la présence dans ce jury de Sébastien George, Jean-Marc Labat et Philippe Trigano au titre de rapporteur ; je les mémoire. Je remercie Luigi Lancieri pour avoir accepté d'être examinateur. Je remercie Henri Basson de m'avoir accepté dans l'équipe MODEL et d'être co- promoteur de cette HDR. Je remercie vivement Christophe Kolski pour son soutien sans faille pour la promotion et la réalisation de cette habilitation. Je remercie les collègues enseignants et non enseignants de l'IUT du Littoral Côte d'Opale avec qui je travaille depuis de nombreuses années, les membres de l'équipe MODEL : Adeel Ahmad, Mourad Bouneffa, Grégory Bourguin, Insaf Kerkeni, Arnaud Lewandowski et Bénédicte Talon, ainsi que les membres du Laboratoire d'Informatique

Signal et Images de la Côte d'Opale.

Je remercie toutes les autres personnes avec qui j'ai collaboré au cours de toutes ces années de recherche plus particulièrement Firas Abdallah, Francis Bossut, Pierre-André Caron, Max Dauchet, Alain Derycke, Chantal D'Halluin, Rim Drira, Frédéric Hoogstoel, Mona Laroussi, Dominique Leclet-Groux, Xavier Le Pallec, Christian Percebois, Céline Quénu-Joiron, Mouldi Sagar, Omar Talbi, Bénédicte Talon, Claudine

Toffolon.

Je tiens à remercier tout particulièrement Christine, mon épouse, Alexandre, Juliette et Pierre pour leur patience, leur présence, et leur amour. 4 5

Résumé

Nos travaux s'inscrivent dans le domaine de l'ingénierie pédagogique des systèmes d'enseignement supérieur. Nos premiers travaux se sont portés sur la modélisation des compétences cognitives professionnelles et de haut niveau. Ensuite, nous avons travaillé

à définir un cadre de définition de scénarios pédagogiques plus formel. L'enjeu était

d'obtenir des scénarios pédagogiques qui permettent une expressivité pédagogique qui dépasse celle des standards existants tels IMS-Learning Design (IMS-LD) tout en étant

suffisamment formalisé pour se prêter à un traitement informatique et être implémenté,

au moins semi automatiquement, dans différentes plateformes de e-learning. Cette approche a été validée en utilisant la méthode Assistance for Contextualized MoDeling of learning systems (ACoMoD). Enfin nous développons une méthode de pédagogie par projet, Multi-Rôles Project, autour des problématiques de l'enseignement en Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM). Un des buts est de projeter nos résultats dans l'implémentation des Massive Open Online Courses (MOOC) qui pose des défis particuliers. Mots-Clefs : Ingénierie Pédagogique, Outils et Techniques de Conception, Enseignement Supérieur, Scénario d'Apprentissage, Architecture Dirigée par les Modèles, Pédagogie par Projet, Environnement Informatique pour l'Apprentissage

Humain

Abstract

Our works are set in the field of higher-education systems pedagogical engineering. Our early works deal with the modeling of university practices. We expressed a conceptual framework for the evolution of acquiring knowledge modules to integrate the acquisition of high-level cognitive skills and professional competencies. Next, we have defined a frame to help define pedagogical scenarios more formally. The challenge was to get pedagogical scenarios that favored a higher pedagogical expressiveness compared to existing standards such as IMS-Learning Design (IMS-LD), while begin formal enough to be implemented, at least semi-automatically, on different e-learning platforms. This approach was validated thanks to the Assistance for Contextualized MoDeling of learning systems (ACoMoD) method. Finally, we developed a project- based learning pedagogical method, Multi-Role Project, applied to the teaching of Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM). One goal is to project our results in Massive Open Online Courses (MOOC), which raise challenges of their own Keywords: Instructional Engineering, Design tools and techniques, Higher Education, Learning scenario, Model Driven Architecture, Project-based Learning, Technology

Enhanced Learning.

6 7

SOMMAIRE GÉNÉRAL

Partie 1. Cursus et activités

1. CURRICULUM VITAE .......................................................................................................................... 15

2. PARCOURS PROFESSIONNEL ............................................................................................................ 19

3. ACTIVITES ADMINISTRATIVES .......................................................................................................... 21

4. ACTIVITES D'ENSEIGNEMENT ........................................................................................................... 23

4.1 PREMIERE PERIODE PEDAGOGIQUE ........................................................................................................... 23

4.2 DEUXIEME PERIODE PEDAGOGIQUE ........................................................................................................... 24

4.3 POLYCOPIES ET SUPPORTS DE COURS LIES A MES ENSEIGNEMENTS ................................................................... 25

4.4 DEVELOPPEMENT DE RESSOURCES PEDAGOGIQUES RELATIVES AUX MOOC ...................................................... 27

5. ACTIVITES DE RECHERCHE ................................................................................................................ 29

5.1 PERIODE 1982 - 1986 : DU DEA A LA SOUTENANCE DE THESE ..................................................................... 29

5.2 PERIODE 1987 - 1992 : VALORISATION DE MES TRAVAUX EN INFORMATIQUE THEORIQUE ................................. 29

5.3 PERIODE 1991 - 1998 : TRANSFERT TECHNOLOGIQUE UNIVERSITE-ENTREPRISE ............................................... 33

5.4 PERIODE 1999 - 2015 : NOUVELLE THEMATIQUE ....................................................................................... 34

5.5 ENCADREMENTS DE THESES ..................................................................................................................... 39

5.6 ENCADREMENTS DE MASTERS .................................................................................................................. 40

5.7 RELECTEUR POUR DES CONFERENCES ET JOURNAUX ...................................................................................... 40

6. TRAVAUX DE VALORISATION (SYNTHESE) ........................................................................................ 41

7. LISTE DES PUBLICATIONS ................................................................................................................. 43

7.1 REVUES AVEC COMITE DE LECTURE (6) ...................................................................................................... 43

7.2 OUVRAGE (1)....................................................................................................................................... 43

7.3 CONFERENCES AVEC COMITE DE LECTURE (14) ............................................................................................ 43

7.4 PUBLICATIONS INTERNES, POSTERS OU SANS COMITE DE LECTURE (11)............................................................ 45

7.5 SEMINAIRES ET AUTRES COMMUNICATIONS (8) ........................................................................................... 46

7.6 THESE (1) ............................................................................................................................................ 46

Partie 2. Ingénierie pédagogique des

systèmes d'enseignement supérieur

0. INTRODUCTION GÉNÉRALE .............................................................................................................. 50

0.1 LE CHOIX DU DOMAINE DE RECHERCHE ...................................................................................................... 51

0.2 PLAN DE CETTE PARTIE ........................................................................................................................... 52

1. ÉTAT DE L'ART .................................................................................................................................. 54

1.1 INTRODUCTION ..................................................................................................................................... 55

1.2 L'INSTRUCTIONAL DESIGN....................................................................................................................... 57

1.2.1 Introduction ............................................................................................................................. 57

1.2.2 Les modèles de l'ID ................................................................................................................... 60

1.3 LES ENVIRONNEMENTS INFORMATIQUES POUR L'APPRENTISSAGE HUMAIN (EIAH) ........................................... 63

1.4 LES COURANTS PSYCHO-PEDAGOGIQUES .................................................................................................... 68

1.4.1 L'approche behaviouriste ......................................................................................................... 68

8

1.4.2 Approche cognitiviste ............................................................................................................... 70

1.4.3 Approche constructiviste .......................................................................................................... 70

1.4.4 Approche socio-constructiviste ................................................................................................ 71

1.5 QUELQUES DIFFICULTES PEDAGOGIQUES .................................................................................................... 72

1.6 LA PEDAGOGIE ACTIVE ............................................................................................................................ 73

1.6.1 Perspectives historiques ........................................................................................................... 74

1.6.2 Qu'est-ce que la pédagogie active ? ........................................................................................ 75

1.7 LA PEDAGOGIE PAR PROJET ..................................................................................................................... 76

1.7.1 Les premières pédagogies par projet ....................................................................................... 76

1.7.2 Evolution de la gestion de projet .............................................................................................. 78

1.7.3. Les formations à la gestion de projets .................................................................................... 80

1.8 L'APPRENTISSAGE COLLABORATIF ASSISTE PAR ORDINATEUR ........................................................................... 81

1.9 L'INGENIERIE DIRIGEE PAR LES MODELES .................................................................................................... 82

1.10 CONCLUSION SUR L'ETAT DE L'ART .......................................................................................................... 87

2. CONTRIBUTIONS À L'INGÉNIERIE PÉDAGOGIQUE DES SYSTÈMES D'ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR ..... 89

2.1 MODÉLISATION DES INTERACTIONS D'ENSEIGNEMENT .................................................................. 91

2.1.1 Proposition d'un cadre d'évolution des enseignements ........................................................... 91

Sept principes fondateurs ................................................................................................................. 92

2.1.2 Évaluation ................................................................................................................................ 96

2.1.3 Professionnalisation des étudiants .......................................................................................... 96

2.1.4 Utilisation des TIC..................................................................................................................... 98

2.1.5 Métiers d'enseignants et connaissances dispensées ................................................................ 99

2.1.6 Interactions étudiants et acquis pédagogiques ..................................................................... 101

2.1.7 Conclusion sur la modélisation des interactions d'enseignement .......................................... 102

2.2 MULTI-RÔLES PROJECT (MRP) : UNE NOUVELLE METHODE DE PEDAGOGIE PAR PROJET .............. 104

2.2.1 Motivations ............................................................................................................................ 105

2.2.2 Difficultés pédagogiques ........................................................................................................ 105

2.2.3 Méta-principe et Principes ..................................................................................................... 106

2.2.4 Application ............................................................................................................................. 111

2.2.5 Synthèse des résultats sur le cas d'application ...................................................................... 114

2.2.6 Conclusion .............................................................................................................................. 118

2.3 OUTILS DE META-MODELISATION POUR LES LEARNING MANAGEMENT SYSTEM ......................... 118

2.3.1 Dans le cadre de la thèse Firas Abdallah ................................................................................ 118

2.3.2 Dans le cadre de la thèse de Rim Drira .................................................................................. 121

2.3.3 Conclusions sur les outils de méta-modélisation pour les LMS .............................................. 128

2.4 VERS UNE ASSISTANCE A LA CONCEPTION D'ENSEIGNEMENT ....................................................... 129

2.4.1 Etat des lieux de facteurs d'évolution pesant sur l'enseignement supérieur ......................... 129

2.4.2 Teaching Content Management System (TCMS).................................................................... 131

2.4.3 Conclusions sur l'assistance à la conception d'enseignement ................................................ 133

2.5 CONCLUSIONS SUR MES CONTRIBUTIONS ................................................................................................. 134

3. PROJET DE RECHERCHE .................................................................................................................. 136

3.1 INTRODUCTION ................................................................................................................................... 137

3.2 PROGRAMME DE RECHERCHE SUR LA SCENARISATION DE METHODES PEDAGOGIQUES ....................................... 138

3.2.1 Développement de la méthode MRP...................................................................................... 139

3.2.2 Conception collaborative d'étude de cas ............................................................................... 143

3.2.3 Régulation du travail collectif ................................................................................................ 144

3.2.4 Gamification ........................................................................................................................... 145

3.3 PROGRAMME DE RECHERCHE SUR LES MOOC .......................................................................................... 146

3.3.1 Ingénierie pédagogique ......................................................................................................... 146

3.3.2 Évaluation des étudiants ........................................................................................................ 148

3.4 CONCLUSIONS SUR LE PROJET DE RECHERCHE ET L'HDR .............................................................................. 151

4. BIBLIOGRAPHIE .............................................................................................................................. 153

9

Partie 3. Sélection de cinq publications

1. Framework for the evolution of acquiring knowledge modules to integrate the acquisition of

high-level cognitive skills and professional competencies: principles and case studies ................ 169

2. Multi-Role Project (MRP): A New Project-Based Learning Method for STEM ............................ 191

3. Contextualization of reusable learning systems: Theoretical and practical analysis, approach and

case study..................................................................................................................................... 201

4. Contextualizing learning scenarios according to different Learning Management Systems ...... 223

5. Towards A Support System For Course Design .......................................................................... 237

10

Table des figures

Figure 1 Sous-graphes non planaires [Hopcroft, Tarjan, 1974] .................................. 30

Figure 2 Architecture générale du processus de traitement des tarifs ......................... 34

Figure 3 Cartes utilisées dans le programme TWI [Dooley, 1946] ............................. 59 Figure 4 Les phases de la construction d'un système d'instruction [Glaser, 1962] ..... 61

Figure 5 Modèle original de l'ADDIE selon [Donclark, http-b] ................................. 62

Figure 6 General system model for effective curriculua [Silvern, 1972] .................... 63 Figure 7 Évolution dans le temps des sigles des TICE [Pernin, Lejeune, 2004]......... 64 Figure 8 Outils pédagogiques de base proposés [Moodle, version 2.9] ...................... 65 Figure 9 Quelques grandes étapes vers le management de projet ............................... 79

Figure 10 Schéma général de la méthode SCRUM [agileforall, http]......................... 80

Figure 11 Méta-modèle des diagrammes de cas d'utilisation [Blanc, 2005] ............... 83quotesdbs_dbs43.pdfusesText_43

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