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HAL Id: tel-01432687 https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01432687 Submitted on 11 Jan 2017 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Distributed under a Creative Commons Attribution - NonCommercial - NoDerivatives| 4.0 International License Théorie des systèmes complexes appliquée à la modélisation d’environnements numériques d’apprentissage de nouvelle génération Marc Trestini To cite this version: Marc Trestini. Théorie des systèmes complexes appliquée à la modélisation d’environnements numériques d’apprentissage de nouvelle génération. Environnements Informatiques pour l’Apprentissage Humain. Université de Strasbourg, 2016. tel-01432687 Note de Synthèse de l’activité de recherche présentée en vue de l’obtention de L’Habilitation à Diriger des Recherches Volume 1 Marc TRESTINI Maître de conférences – LISEC (EA 2310) – Université de Strasbourg 2016 Théorie des systèmes complexes appliquée à la modélisation d’Environnements Numériques d’Apprentissage de nouvelle génération Source : « Social Network Analysis Visualization » par Martin Grandjean Membre du jury : Pr. Bernadette Charlier- Université de Fribourg (rapporteure) Pr. Françoise Poyet, Université Claude Bernard, Lyon 1. Pr. Pierre-Léonard Harvey – Université de Québec à Montréal Pr. Stéphane Simonian, Université de Rennes 2 (rapporteur) Pr. Pascal Marquet - Université de Strasbourg (garant) Pr. Philippe Viallon – Université de Strasbourg (rapporteur) Page 2 sur 252 Remerciements En premier lieu, je tiens à exprimer mes profonds remerciements à mon garant, le Professeur Pascal Marquet, pour l’aide qu’il m’a apportée, pour sa disponibilité et ses encouragements à poursuivre le travail commencé. C’est avec bienveillance et compétences qu’il m’a guidé dans ce projet. Ses remarques pertinentes et ses conseils m’ont permis d’avancer avec assurance. Son regard d’expert a aussi été utile pour structurer mon travail et en améliorer la forme et le contenu. Je tiens aussi à remercier les Professeur(e)s Michèle Kirch (71e), directrice de ma thèse et Bernard Ancori (70e), directeur de mon mémoire de DEA, d’avoir accepté sans difficulté que je m’engage dans des recherches pluridisciplinaires qui m’ont conduit à côtoyer ces deux sections de CNU. Je remercie également ma famille proche, mon épouse Jeanette et mes enfants Adrien et David pour leur patience, atteignant parfois ses limites, vis-à-vis d’un mari et d’un père qui n’a pas toujours été très disponible, travaillant souvent tard le soir et les week-ends. Qu’ils sachent que je leur en suis très reconnaissant et que la vie continue avec des perspectives certainement plus réjouissantes... J'exprime aussi ma gratitude à mon ami François Horvat qui m’a aidé à soigner la forme de ce texte en en faisant une relecture experte et attentive. Il reste certainement des corrections à faire, quelques coquilles et maladresses pour lesquelles le lecteur voudra bien m’excuser. Je m'engage évidemment à effectuer ces corrections avant une prochaine diffusion. L'aboutissement de cette HDR a aussi été encouragé par de nombreuses discussions avec des collègues de mon laboratoire de disciplines variées. Je ne peux citer ici tous les noms sans prendre le risque d’en oublier car ils sont nombreux. Je tiens néanmoins à remercier en particulier Bernard Coulibaly, Isabelle Rossini, Emmanuelle Chevry, qui m’ont toujours soutenu et encouragé et encore Andréa Young qui a su prendre régulièrement du temps pour discuter avec moi de l’évolution de mon travail et partager sa propre expérience d’une HDR. J'exprime également toute ma gratitude aux membres de mon jury pour l’honneur qu’ils me font d’avoir accepté cette tâche d’évaluation que ce soit en tant que rapporteur(e) ou en tant qu’examinateur(trice) : le Pr. Bernadette Charlier, Université de Fribourg, le Pr. Pierre- Léonard Harvey, Université de Québec à Montréal, le Pr. Pascal Marquet, Université de Strasbourg, Pr. Françoise Poyet, Université Claude Bernard (Lyon 1), le Pr. Stéphane Simonian, Université de Rennes et Pr. Philippe Viallon, Université de Strasbourg. Page 3 sur 252 Résumé Avec l’émergence des réseaux sociaux, des MOOC, de l’apprentissage informel via les réseaux et des approches connectivistes de l’apprentissage, l’analyse d’Environnements Numériques d’Apprentissages (ENA) devient de plus en plus complexe. Les modèles jusqu’alors utilisés pour rendre compte de l’activité instrumentée à des fins cognitives montrent aujourd’hui leurs limites. L’aspect massif d’un MOOC par exemple devient difficilement « représentable » dans ce type de modèles. Son caractère « ouvert » n’en est pas moins difficile à modéliser. De plus, l’évolution de ces environnements est chaotique et leurs effets apparaissent comme imprévisibles. Mais chaotique ne signifie pas hasardeux. Un système complexe est de nature imprévisible et il n’est pas possible de prédire directement, par le calcul, l’issue des processus en jeu. Mais il est possible, à partir d’une modélisation systémique, d’élaborer des scénarios plausibles sur la base des données disponibles (trace de l’activité, résultats de la simulation, tendances lourdes, propriétés émergentes, etc.). Comme le disait Paul Valéry, « nous ne raisonnons que sur des modèles ». Dès lors qu’il est perçu comme un phénomène complexe, un ENA de dernière génération peut donc être avantageusement représenté et analysé dans le paradigme de la Modélisation systémique de la complexité. C’est le parti-pris de cette HDR qui orientera d’ailleurs nos recherches futures. Mots-Clés : Environnement Numérique d’Apprentissage – Modélisation des systèmes complexes – Enseignement à distance – Formation en ligne – Open Course Ware (OCW) – Modélisation des MOOC. . Page 4 sur 252 Théorie des systèmes complexes appliquée à la modélisation d’Environnements Numériques d’Apprentissage Table des matières REMERCIEMENTS ................................................................................................................ 2 RESUME ............................................................................................................................ 3 TABLE DES MATIERES ......................................................................................................... 4 1 . INTRODUCTION ............................................................................................................ 8 1.1.1 Les débuts de l’informatique dans mon parcours universitaire ........................... 9 1.1.2 Mon premier poste d’enseignant en Lycée et Collège ....................................... 10 1.1.3 Un DEA portant sur la conception d’un dispositif d’EAD dans une économie de la connaissance ............................................................................................................... 10 1.1.4 Une thèse sur la conception d’un dispositif de formation à distance ................ 10 1.2 POURQUOI UNE HABILITATION A DIRIGER LES RECHERCHES ? ..................................................... 11 1.2.1 Une carrière déjà bien remplie .......................................................................... 11 1.2.2 Le projet d’une habilitation à diriger des recherches ........................................ 12 1.3 PLAN DE CETTE NOTE DE SYNTHESE .................................................................................... 12 2 . UN ENVIRONNEMENT NUMERIQUE D’APPRENTISSAGE PERÇU COMME UN SYSTEME D’ACTIVITES INSTRUMENTEES ........................................................................................... 13 2.1 DE LA RADIO SCOLAIRE AUX MOOC : REGARD RETROSPECTIF SUR L’EVOLUTION DES ACTIVITES INSTRUMENTEES EN EDUCATION ................................................................................................ 13 2.1.1 Technologies éducatives, TIC, TICE, TUIC ? ....................................................... 17 2.1.2 Quelles sont précisément ces technologies ? .................................................... 18 2.1.3 Et comment apprend-on ? ................................................................................ 19 2.1.4 Modèles de l’apprentissage .............................................................................. 21 2.1.5 Des modèles de l’apprendre aux pédagogies ................................................... 21 2.1.6 TIC, théories de l’apprentissage et pédagogies : une évolution concomitante .. 22 2.1.7 De l’épistémologie objectiviste à la radio et la télévision scolaire ..................... 23 2.1.8 Du béhaviorisme à l’Enseignement Assisté par Ordinateur (EAO) ..................... 24 2.1.9 Du constructivisme aux micro-mondes ............................................................ 27 2.1.10 Du socioconstructivisme aux CLE, CSCL, cMOOC .......................................... 30 2.1.11 Apprendre en réseau ouvert : du connectivisme aux MOOC ......................... 33 2.1.12 Synthèse de ces évolutions ........................................................................... 41 2.2 L’ENA : UN SYSTEME D’ACTIVITE INSTRUMENTE ................................................................... 41 2.2.1 L’Environnement Numérique d’Apprentissage (ENA) ......................................... 41 Page 5 sur 252 2.2.2 Les principes du paradigme systémique ........................................................... 43 2.2.3 Les étapes de la démarche systémique ............................................................. 46 2.2.4 L’ENA perçu comme un système ouvert ............................................................ 51 2.2.5 L’ENA perçu comme un système d’activité instrumenté .................................... 54 2.2.6 Conclusion ....................................................................................................... 59 3 . MODELISER L’ACTIVITE INSTRUMENTEE AU CŒUR DE L’ENVIRONNEMENT NUMERIQUE ... 60 3.1 INTRODUCTION............................................................................................................. 60 3.2 MODELISER L’ACTIVITE INSTRUMENTE, OUI, MAIS POURQUOI ? .................................................. 61 3.2.1 De quel type de modèle parle-t-on ? ................................................................ 61 3.2.2 Des modèles à usage multiple .......................................................................... 62 3.2.3 Des modèles à usage spécifique ....................................................................... 64 3.3 CONTOUR, COMPOSANTS ET NIVEAUX HIERARCHIQUES D’UN STYSTEME D’ACTIVITE INSTRUMENTE ..... 70 3.3.1 Périmètre, objet et composants ........................................................................ 70 3.3.2 Trois niveaux (macro, méso, micro) associés à des processus métiers ............. 71 3.3.3 Un exemple d’analyse de dispositif de formation à distance ............................ 72 3.3.4 Niveaux, objet et modèles associés .................................................................. 73 3.4 TOUR D’HORIZON DES MODELES ET LANGAGES DE MODELISATION .............................................. 73 3.4.1 Les modèles d’ingénierie pédagogique, les LMP (ou EML) ................................. 74 3.4.2 Les modèles d’ingénierie de formation ............................................................. 86 3.4.3 Les modèles adaptatifs ..................................................................................... 90 3.4.4 Les modèles systémiques de l’activité .............................................................. 91 3.4.5 Les modèles systémiques de la complexité ...................................................... 94 4 . LES MODELES DE L’ACTIVITE INSTRUMENTEE A L’EPREUVE DES INNOVATIONS TECHNO- PEDAGOGIQUES ............................................................................................................... 95 4.1 DEVELOPPEMENT DU MODELE VYGOTSKIEN........................................................................... 96 4.1.1 L’encre numérique : vers un nouveau design d’environnement numérique d’apprentissage ........................................................................................................... 97 4.1.2 Usages des tablettes (iPad) en contexte scolaire ............................................... 99 4.2 EXPANSION DU MODELE D’ENGESTRÖM ............................................................................. 101 4.2.1 A la recherche d’un modèle fédérateur en EAD ............................................... 101 4.2.2 Première expansion du modèle d’Engeström pour un design de CLE .............. 104 4.3 NOUVEAU CONTEXTE D’USAGE ET NOUVELLE EXPANSION ....................................................... 106 4.3.1 Les ENT scolaires : le cahier de texte en ligne ................................................ 106 4.3.2 Deuxième expansion du modèle : faciliter l’analyse du cahier uploads/Litterature/ hdr-m-trestini-2016.pdf