Réinventer l’éducation : le numérique transforme les apprentissages

La transformation numérique de l’école est aujourd’hui considérée comme une opportunité majeure pour améliorer les apprentissages et mieux les individualiser. Elle s’appuie sur de nouvelles technologies, mais aussi sur la formation des enseignants et des élèves aux compétences du XXIe siècle. Au Centre Inria de l’université de Bordeaux, des équipes pluridisciplinaires travaillent depuis plus de dix ans sur ces enjeux à la croisée de l’intelligence artificielle, des neurosciences et des sciences de l’éducation.

Mieux comprendre les mécanismes d’apprentissage grâce aux sciences cognitives

Les recherches menées au Centre Inria reposent sur une approche systémique de l’apprentissage, plaçant l’élève au centre de l’analyse et de ses interactions avec son environnement.

Selon Nicolas Roussel, directeur du Centre Inria de l’université de Bordeaux, ces travaux ne peuvent exister sans la collaboration étroite avec les enseignants et les acteurs de terrain, ni sans l’apport des sciences humaines.

L’objectif principal est de mieux comprendre les mécanismes cognitifs mobilisés lors de l’apprentissage : attention, mémoire, motivation, raisonnement ou encore prise en compte de la neurodiversité.

Ces éléments sont ensuite testés via des modèles computationnels et des simulations permettant de reproduire différentes situations d’apprentissage.

Modéliser l’apprenant et ses différentes formes de mémoire

L’équipe-projet Mnemosyne travaille notamment sur la modélisation des différentes formes de mémoire et leur rôle dans les fonctions cognitives.

L’enjeu est de distinguer les savoirs théoriques des savoir-faire, ou encore les apprentissages généraux des apprentissages plus spécifiques.

Dans le cadre de l’action exploratoire AIDE, les chercheurs cherchent à construire des modèles plus complets de l’apprenant en combinant machine learning et approches symboliques.

Selon la chercheuse Chloé Mercier, cette approche permet de mieux prendre en compte les connaissances préalables de l’élève et d’analyser des situations d’apprentissage complexes, comme la résolution de problèmes ouverts favorisant la créativité.

Le numérique au service de l’engagement des élèves

Les sciences du numérique permettent également de développer des environnements interactifs favorisant l’engagement des élèves dans leurs apprentissages.

Ces outils incluent des systèmes adaptatifs, la robotique, la réalité augmentée ou encore des dispositifs basés sur l’intelligence artificielle.

L’objectif est de personnaliser les parcours d’apprentissage afin de mieux répondre aux besoins de chaque élève.

Curiosité et apprentissage personnalisé avec l’intelligence artificielle

L’équipe Flowers place la curiosité et la motivation intrinsèque au cœur de ses recherches.

Elle développe des technologies capables d’adapter automatiquement les exercices proposés aux élèves en fonction de leurs réponses.

L’algorithme ZPDES, testé auprès d’élèves de CE1, permet par exemple de déterminer la zone optimale d’apprentissage de chaque élève.

Les résultats montrent non seulement une amélioration des performances, mais aussi une hausse de la motivation des élèves.

Ce système est aujourd’hui intégré dans des outils comme AdaptivMath ou MIA 2nde, utilisés dans certaines classes avec le soutien du ministère de l’Éducation nationale.

Réalité augmentée et immersion pour mieux apprendre les sciences

L’équipe Bivwac travaille sur les interactions entre humains et machines en utilisant la réalité augmentée et la réalité virtuelle.

Ces technologies permettent de rendre plus concrètes des notions abstraites, notamment en physique ou en mathématiques.

La plateforme Hobit, par exemple, facilite l’apprentissage de l’optique ondulatoire et de la physique quantique grâce à des expériences interactives et manipulables.

Les élèves peuvent ainsi tester des hypothèses, modifier des paramètres et visualiser en temps réel les phénomènes étudiés.

Développer les compétences clés du XXIe siècle

Le numérique ne se limite pas aux savoirs disciplinaires. Il permet aussi de développer des compétences essentielles comme la créativité, la coopération, la communication et la pensée critique.

Des projets comme celui de l’équipe Potioc ont mis en place des dispositifs hybrides mêlant objets physiques et outils numériques pour favoriser le travail collaboratif.

Ces innovations sont aujourd’hui utilisées dans des solutions pédagogiques comme celles de la startup Co-Idea, qui propose des outils interactifs pour les formations.

L’intelligence artificielle transforme aussi le rôle des enseignants

Les chercheurs s’intéressent également à l’impact des grands modèles de langage, comme ChatGPT, sur les apprentissages et les pratiques pédagogiques.

Des expérimentations menées avec des enseignants permettent d’étudier leur appropriation de ces outils et leur impact sur les stratégies d’apprentissage.

D’autres études analysent l’usage de ces technologies par les élèves, notamment dans la réalisation des devoirs et leur capacité à évaluer la pertinence des réponses générées.

L’objectif est aussi de développer des ressources pédagogiques pour mieux comprendre le fonctionnement de ces outils et accompagner leur utilisation en classe.

SOURCE : INRIA