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Exploration d’un ensemble d’Environnement d’apprentissage à base de connaissances (EABC)

Exploration d’un ensemble d’Environnement d’apprentissage à base de connaissances (EABC). Résumé. Revue AIED Proposition d’une méthode d’interaction [Exploration des EABC, Interaction] Fin. Artificial Intelligence in Education –AIED (1). Philosophie de la connaissance (Épistémologie).

daryl
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Exploration d’un ensemble d’Environnement d’apprentissage à base de connaissances (EABC)

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Presentation Transcript

  1. Exploration d’un ensemble d’Environnement d’apprentissage à base de connaissances (EABC) J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  2. Résumé • Revue AIED • Proposition d’une méthode d’interaction • [Exploration des EABC, Interaction] • Fin J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  3. Artificial Intelligence in Education –AIED (1) Philosophie de la connaissance (Épistémologie) Informatique/Intelligence Artificielle/Systèmes Intelligents Psychologie Éducation J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  4. AIED (2) Philosophie de la connaissance (Épistémologie)  Connaître = Pragmatisme/Socio-historique Interagir avec le monde et construire la signification au fil du temps Raisonner sur la base de principes et de catégories (faits) universelles Rationalisme Expérience avec monde sensible Empirisme J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  5. AIED (3) Psychologie Éducation  Apprendre = Associer stimulus du monde sensible/Réponse Adéquate Éducation Acquérir les structures mentales pour le raisonnement Résoudre un problème dans son contexte réel et Interagir avec les facteurs Psychologie Béhaviorisme Cognitivisme Socio-constructivisme J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  6. Épistémologie Informatique/Intelligence Artificielle/Systèmes Intelligents Environnements d’apprentissage par la découverte Pragmatisme/Socio-historique Systèmes Tuteurs Intelligents (STI) Rationalisme EABC Enseignement Assisté par ordinateur (CAI) Empirisme Psychologie Éducation Socio-constructivisme Béhaviorisme Cognitivisme AIED (4) J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  7. Épistémologie Informatique/Intelligence Artificielle/Systèmes Intelligents Organisation de l’environnement de découverte Pragmatisme/Socio-historique Organisation des connaissances Conception des EABC (Systèmes auteurs) Rationalisme Organisation des contenus Empirisme Psychologie Éducation Socio-constructivisme Béhaviorisme Cognitivisme AIED (5) J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  8. AIED (6): une autre perspective Informatique/Intelligence Artificielle/Systèmes Intelligents EABC Multi Agents EABC Par modules EABC pour formation à distance (E-learning) Conception architecturale Par modules intrinsèquement intelligents Par modules + moteur central Client/Serveur J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  9. Résumé • Revue AIED • Proposition d’une méthode d’interaction • [Exploration des EABC, Interaction] • Fin J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  10. Aujourd’hui (2) • Analyse d’EABC • Comment? • Observations: Interagir avec une instance d’EABC • Justification • Test si possible • Pourquoi cette approche alors que les articles existent? J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  11. Aujourd’hui (3) Base des Connaissances = Base de Faits + Base de Règles Moteur d’Inférence • Analyse d’EABC • Comment? • Observations: Interagir avec une instance d’EABC • Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? • Test si possible • Pourquoi cette approche alors que les articles existent? Exécute ou Opère Sur Comporte Reconnaissance Input Inférence Prévision et Support Adaptation ? Système Intelligent: Générer des connaissances ou des états qui permettent/Correspondent à la résolution d’une tâche, d’un but J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  12. Aujourd’hui (4) Base des Connaissances du domaine: modèle du domaine Moteur d’Inférence Soutient Apprentissage • Analyse d’EABC • Comment? • Observations: Interagir avec une instance d’EABC • Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? • Test si possible • Pourquoi cette approche alors que les articles existent? Base des Connaissances de l’apprenant (modèle apprenant) Exécute ou Opère Sur • Représentation déclarative des connaissances du domaine • Énonciation des lois et principes du domaine sous formes de faits (Représentations logiques: Base de Faits) • Représentation des relations entre les éléments du domaines (Représentations graphiques: ontologies, réseaux bayésiens, etc.) • Représentation procédurale des connaissances du domaine (Modèle Expert) • Représentation du comportement de l’Expert dans la résolution d’une tâche particulière (Représentation logique: Système à base de Faits et de règles) Base des connaissances pédagogique (modèle pédagogique) Base des connaissances de communication (modèle nterface) Représentation des connaissances Reconnaissance Input Inférence Prévision et Support Adaptation ? Comporte EABC Générer des connaissances ou des états qui permettent/Correspondent à l’apprentissage, l’amélioration de l’apprentissage, etc. J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  13. Aujourd’hui (5) Base des Connaissances du domaine: modèle du domaine Moteur d’Inférence Soutient Apprentissage Base des Connaissances de l’apprenant (modèle apprenant) • Analyse d’EABC • Comment? • Observations: Interagir avec une instance d’EABC • Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? • Test si possible • Pourquoi cette approche alors que les articles existent? Exécute ou Opère Sur • Représentation déclarative des connaissances de l’apprenant (Modèle Épistémique ou Modèle à long terme)  Overlay du modèle du domaine • Énonciation du niveau des connaissances de l’apprenant (Représentations logiques: Base de Faits (Si présent, alors connaissance correspondante maîtrisée);(Représentations graphiques: ontologies (niveau de maîtrise), réseaux bayésiens (Probabilité de maîtrise), etc.) • Représentation procédurale des connaissances du domaine (Modèle Comportemental ou à Modèle à court terme) • Représentation du comportement de l’apprenantdans la résolution d’une tâche particulière (Système à base de Faits et de règles, Grâphe de tâche/Espace problème). Exemple: Modèle Expert+Buggy Rules Base des connaissances pédagogique (modèle pédagogique) Base des connaissances de communication (modèle nterface) Représentation des connaissances Reconnaissance Input Inférence Prévision et Support Adaptation ? Comporte EABC Générer des connaissances ou des états qui permettent/Correspondent à l’apprentissage, l’amélioration de l’apprentissage, etc. J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  14. Aujourd’hui (6) Base des Connaissances du domaine: modèle du domaine Moteur d’Inférence Soutient Apprentissage Base des Connaissances de l’apprenant (modèle apprenant) • Analyse d’EABC • Comment? • Observations: Interagir avec une instance d’EABC • Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? • Test si possible • Pourquoi cette approche alors que les articles existent? Exécute ou Opère Sur • Représentation des connaissances pédagogiques • Diagnostic cognitif de l’apprenant • Comportemental (Model Tracing): Reconnaître l’action de l’apprenant, Inférer sa démarche, Prédire la prochaine étape, Suggérer l’indice approprié (Conati et Al. 2002) • Epistemique (Knowledge Tracing): Inférer les connaissances de l’apprenant à partir de sa performance (Tchétagni et Nkambou 2002) • Support Didactique • Représentation des stratégies de support à l’apprentissage, ainsi que des tactiques correspondantes • Stratégie: Remédier; Tactique: Expliquer; Construire lasolution Base des connaissances pédagogique (modèle pédagogique) Base des connaissances de communication (modèle nterface) Représentation des connaissances Reconnaissance Input Inférence Prévision et Support Adaptation ? Comporte EABC Générer des connaissances ou des états qui permettent/Correspondent à l’apprentissage, l’amélioration de l’apprentissage, etc. J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  15. Aujourd’hui (7) Base des Connaissances du domaine: modèle du domaine Moteur d’Inférence Soutient Apprentissage Base des Connaissances de l’apprenant (modèle apprenant) • Analyse d’EABC • Comment? • Observations: Interagir avec une instance d’EABC • Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? • Test si possible • Pourquoi cette approche alors que les articles existent? • Représentation de la communication Apprenant-Machine • Modèle de discours • Modéliser les interactions possibles Apprenant/Système par tâche afin que la machine comprenne les input de l’apprenant. Pas de technique particulière d’IA mais le but est toujours d’appliquer les critères d’intelligence, à savoir … • Accès à des informations pour l’apprentissage • Accès à une représentation des connaissances du domaine • Accès à son modèle Exécute ou Opère Sur Base des connaissances pédagogique (modèle pédagogique) Base des connaissances de communication (modèle nterface) Représentation des connaissances Reconnaissance Input Inférence Prévision et Support Adaptation ? Comporte EABC Générer des connaissances ou des états qui permettent/Correspondent à l’apprentissage, l’amélioration de l’apprentissage, etc. J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  16. Aujourd’hui (8) Base des Connaissances du domaine dans une perspective pédagogique (pré-requis, acquisition, etc.) : Analyser et planifier les objectifs d’apprentissage (Nkambou et Al. 2003) • Analyse d’EABC • Comment? • Observations: Interagir avec une instance d’EABC • Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? • Test si possible • Pourquoi cette approche alors que les articles existent? Moteur d’Inférence Ontologies Exécute ou Opère Sur Base des connaissances sur le design pédagogique (Psyche et Al. 2005) Génération/Planification Curriculum Base de connaissances sur une fonction pédagogique (Tchétagni 2004, Projet de Recherche) Comporte Base de connaissances? Support au concepteur? Génération? Environnement à base de connaissances pour la conception d’EABC (Systèmes Auteurs) Générer des EABC ou des modèles conceptuels d’EABC VALIDES (à partir de connaissances reliées au design pédagogique, au domaine à apprendre, à la nature d’une fonction pédagogique) J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  17. Aujourd’hui (9) Base des Connaissances du domaine dans une perspective pédagogique (pré-requis, acquisition, etc.) : Analyser et planifier les objectifs d’apprentissage (Nkambou et Al. 2003) • Analyse d’EABC • Comment? • Observations: Interagir avec une instance d’EABC • Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? • Test si possible • Pourquoi cette approche alors que les articles existent? Moteur d’Inférence Exécute ou Opère Sur Base des connaissances sur le design pédagogique (Psyche et Al. 2005) Ontologies Base de connaissances sur une fonction pédagogique (Tchétagni 2004, Projet de Recherche) Assistance au concepteur pédagogique Comporte Base de connaissances? Support au concepteur? Génération? Environnement à base de connaissances pour la conception d’EABC (Systèmes Auteurs) Générer des EABC ou des modèles conceptuels d’EABC VALIDES (à partir de connaissances reliées au design pédagogique, au domaine à apprendre, à la nature d’une fonction pédagogique) J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  18. Aujourd’hui (10) Base des Connaissances du domaine dans une perspective pédagogique (pré-requis, acquisition, etc.) : Analyser et planifier les objectifs d’apprentissage (Nkambou et Al. 2003) • Analyse d’EABC • Comment? • Observations: Interagir avec une instance d’EABC • Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? • Test si possible • Pourquoi cette approche alors que les articles existent? Moteur d’Inférence Exécute ou Opère Sur Base des connaissances sur le design pédagogique (Psyche et Al. 2005) Base de connaissances sur une fonction pédagogique (Tchétagni 2004, Projet de Recherche) Assistance au concepteur pédagogique Base de Faits et de Règles Comporte Base de connaissances? Support au concepteur? Génération? Environnement à base de connaissances pour la conception d’EABC (Systèmes Auteurs) Générer des EABC ou des modèles conceptuels d’EABC VALIDES (à partir de connaissances reliées au design pédagogique, au domaine à apprendre, à la nature d’une fonction pédagogique) J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  19. Aujourd’hui (11) • Analyse d’EABC • Comment? • Observations: Interagir avec une instance d’EABC • Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? • Test si possible • Pourquoi cette approche alors que les articles sont disponibles? • Justifier Votre Position: • Le système serait il capable de fonctionner (avec les mêmes caractéristiques d’intelligence ou de au moins de présence d’une base de connaissances) sans les mécanismes que vous proposez ou que vous soupçonnez? J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  20. Aujourd’hui (12) • Analyse d’EABC • Comment? • Observations: Interagir avec une instance d’EABC • Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? • Test si possible • Pourquoi cette approche alors que les articles sont disponibles? • Susciter votre réflexion • Le but n’est pas de vérifier ou de comparer le système avec la description de l’article (presqu’impossible car …) • Le but est de comprendre concrètement ce que sont les EABC en appliquant vos connaissances en AIED. • Tant mieux si vos conclusions correspondent à l’article!! (Bon test) J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  21. Aujourd’hui (13) • Analyse d’EABC • Comment? • Observations: Interagir avec une instance d’EABC • Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? • Test si possible • Pourquoi cette approche alors que les articles sont disponibles? • Justifier Votre Position: • Le système serait il capable de fonctionner (avec les mêmes caractéristiques d’intelligence ou de au moins de présence d’une base de connaissances) sans les mécanismes que vous proposez ou que vous soupçonnez? J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  22. Résumé • Revue AIED • Proposition d’une méthode d’interaction • [Exploration des EABC, Interaction] • Fin J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  23. EABC (1) • RMT-Tutor • Domaine: Méthodes expérimentales en Sciences humaines • Apprenant: Résout des problèmes en interagissant avec tuteur (mode STI) ou en répondant aux questions (mode CAI) • Pédagogie: Donner Feedback • Interface: Espace réponse, navigation à travers les problèmes • Démo RMT-Tutor http://alarm.cti.depaul.edu/rmt J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  24. EABC(1) • Analyse d’EABC • Observations: Interagir avec une instance d’EABC • Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? • Test si possible J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  25. EABC (2) • Wayang Outpost • Domaine: Géométrie (niveau secondaire) • Apprenant: Résout des problèmes; passe des tests de calcul mental et d’habileté de rotation spatiale (Pourquoi?) • Pédagogie: Fournir des indices sur demande ou … • Interface: Thèmes • Démo Wayang Outpost http://wayang.cs.umass.edu/Wayang/flash/# J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  26. EABC(2) • Analyse d’EABC • Observations: Interagir avec une instance d’EABC • Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? • Test si possible J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  27. Démo Ms Lindquist EABC (3) • Ms Lindquist • Domaine: Algèbre (secondaire) • Apprenant: Résout des problèmes en interagissant avec tuteur • Pédagogie: Co-construire les solutions • Interface: Espace réponse, navigation à travers les problèmes J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  28. EABC(3) • Analyse d’EABC • Observations: Interagir avec une instance d’EABC • Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? • Test si possible J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  29. Démo Andes EABC (4) • Andes • Domaine: Physique (Collège, Université) • Apprenant: Résout des problèmes • Pédagogie: Donner un Feedback et fournir de l’aide • Interface: Espace réponse, outil de construction de solution, accès aux connaissances du domaine J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  30. EABC(4) • Analyse d’EABC • Observations: Interagir avec une instance d’EABC • Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? • Test si possible J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  31. Démo Rashi EABC (5) • Rashi Inquiry LE • Domaine: Biologie médicale, écologie, etc. • Apprenant: Analyse un cas (problème réel) et le résout en émettant des hypothèse • Pédagogie: Fournir des outils de constructions et de tests d’hypothèses • Interface: Outils de cueillette et d’analyse des données sur le cas J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  32. EABC(5) • Analyse d’EABC • Observations: Interagir avec une instance d’EABC • Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? • Test si possible J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  33. Démo CTAT Conception-EABC (6) • CTAT • Conception d’un Pseudo – Tuteur par démonstration de divers comportements (Pas de base de connaissances) • Conception d’un « Cognitive tutor » basé sur Jess J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  34. EABC(6) • Analyse d’EABC • Observations: Interagir avec une instance d’EABC • Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? • Test si possible J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  35. Démo SimQuest Conception-EABC (7) • SimQuest • Conception d’un environnement d’apprentissage par la découverte J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  36. EABC(7) • Analyse d’EABC • Observations: Interagir avec une instance d’EABC • Justification: Qu’est ce qui fait de ces systèmes des EABC? • Test si possible J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

  37. Résumé • Revue AIED • Proposition d’une méthode d’interaction • [Exploration des EABC, Interaction] • Fin • Plus d’infos • jtchetag@info.uqam.ca J. Tchétagni, UQAM/TELUQ

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