e-Fran, projet Actif : aide à l’apprentissage de la géométrie sur tablette

  • Responsable du projet Actif : Éric Anquetil
  • Partenaires principaux du projet Actif :
    • Le porteur: GIP-FAR (Groupement d’Intérêt Public de Formation de l’Académie de Rennes)
    • Laboratoire de l’IRISA (équipe Intuidoc),
    • LP3C (Laboratoire de Psychologie: Cognition, Comportement et Communication)
    • La plateforme LOUSTIC
    • L’ Académie de Rennes
  • Durée : 48 mois

Le projet ACTIF (Apprentissage et Collaboration sur Tablettes, Interactions et Feedback), financé par le ministère de l’éducation Français dans le cadre de l’appel à projets e-fran.  Le but d’ACTIF est d’expérimenter des outils et méthodes pédagogiques pour stimuler l’apprentissage actif et collaboratif avec des tablettes orientées stylet.

 Nous nous focalisons sur l’apprentissage de la géométrie sur tablette orientée stylet pour des élèves de cycle 4. Dans ce cadre, nous avons développé IntuiGeo, un système de tutorat intelligent qui permet à l’élève de dessiner librement des figures géométriques en simulant l’approche traditionnelle papier/crayon. IntuiGeo interprète, à la volée, les tracés de l’élève, ce qui permet d’avoir une interaction utilisateur en temps-réel, et de fournir des feed-back visuels, de guidage ou de correction, dont l’objectif est d’améliorer la compréhension et la performance de l’élève.

Le mode interaction est de type stylet-doigts. L’élève dessine donc avec le stylet et peut manipuler avec ses main des outils virtuels, qui simulent les outils traditionnels utilisés sur le support papier, tels que la règle, le compas, le rapporteur, ou l’équerre.

Notre système d’apprentissage est basé sur la combinaison de techniques de reconnaissance de forme et de connaissances en systèmes de tutorat intelligents. IntuiGeo est par conséquent composé de deux moteurs d’intelligence artificielle:

  • Un moteur de reconnaissance 2D, qui  interprète, à la volée, les dessins de l’élève et les transforme en figures géométriques, en affichant un feedback visuel. L’interprétation temps-réel est basée sur une grammaire bi-dimensionnelle GMC-PC (Grammaire Multi ensembles Pilotée par le Contexte) ;
  • Un moteur de supervision, basé sur trois grands principes:
    1. La génération automatique d’exercices de construction à partir d’un exemple solution dessiné par l’enseignant;
    2. La synthèse de stratégies et la planification pour la résolution d’exercices : le tuteur doit avoir la connaissance nécessaire pour aider l’élève;
    3. La supervision en temps-réel des stratégies de résolution de l’élève : interprétation sémantique des actions de l’élève afin de fournir un feedback correctif et un feedback de guidage.

Ci-dessous une vidéo de démonstration illustrant en détail les concepts présentés:

 

Nous avons adopté un process de conception centré utilisateur, en partenariat avec nos collègues du LP3C et du Loustic. Des professeurs de collèges en Bretagne se sont portés volontaires pour les expérimentations en classe avec leurs élèves. Les expérimentations ont comparé la performance des élèves sur des exercices de construction de triangle avec un groupe contrôle utilisant le support papier. Les résultats ont montré l’impact positif de notre tuteur et la transférabilité de l’apprentissage entre les supports, puisque les élèves utilisant la tablette ont aussi mieux réussi l’exercice lorsqu’ils sont retournés au support papier lors de la phase de transfert.

Contact
Éric Anquetil (eric.anquetil@irisa.fr)
Professeur à l’INSA Rennes, Laboratoire de l’IRISA
Responsable de l’équipe IntuiDoc team

Chercheurs et ingénieurs de l’équipe IntuiDoc impliqués dans le projet ACTIF

  • Éric Anquetil (Professeur)
  • Nathalie Girard  (Maître de conférences)
  • Omar Krichen (Doctorant)
  • Simon Corbillé (Ingénieur)
  • Mickaël Renault (Ingénieur)

Publications en lien avec IntuiGeo

 

Site web du projet global efran ACTIF

Opération soutenue par l’État dans le cadre du volet e-FRAN du Programme d’investissement d’avenir, opéré par la Caisse des Dépôts