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Télé-TP : Premiers pas vers une modélisation Arnaud LELEVE, Cécile MEYER, Patri

Télé-TP : Premiers pas vers une modélisation Arnaud LELEVE, Cécile MEYER, Patrick PREVOT Laboratoire ICTT (Interaction Collaborative, Téléformation, Téléactivités), INSA de Lyon Bat Léonard de VINCI - 20, av. Albert EINSTEIN 69621 VILLEURBANNE Cedex, FRANCE +33 (0)4 72 43 60 47 +33 (0)4 72 43 79 92 Arnaud.Leleve@insa-lyon.fr, cmeyer@ictt.ec-lyon.fr, prevot@gpr01.insa-lyon.fr http://ictt.insa-lyon.fr Résumé Les technologies liées à l’Internet sont désormais assez évoluées pour permettre aux établissements des formations en ligne complètes, ainsi les travaux de recherche concernant les environnement d’apprentissage à distance (EAD) foisonnent mais le concept d’« enseignement pratique à distance » semble relativement sous-développé. Pourtant ce type d’enseignement est indispensable dans les formations scientifiques et techniques et répond à un véritable besoin complémentaire. Cette recherche rassemble trois pôles : la didactique, l’informatique (IHM et industrielle) et l’automatique ; nous avons donc tenté d’effectuer un panorama des travaux sur les télé-TPs dans ces domaines. Notre finalité étant de proposer à terme une architecture globale générique associée à une méthodologie de mise à distance de TPs, nous présentons ici les premiers résultats concernant notre travail de modélisation des TPs à la fois en présentiel et à distance. Mots clef : Campus virtuel et e-learning, télé-TP, modélisation d’un système pédagogique. Abstract Web-based technologies from now on enable education establishments to provide online courses. Therefore related research abounds except for laboratory experimentation topic which seems to be underdeveloped despite a real educational need. This paper presents the first results of our work on this research topic with some propositions for local and remote laboratory experiment modelling. Keywords : Educational system modelling, Virtual campus and e learning. 1 Introduction Les travaux pratiques à distance constituent un pan de l’enseignement à distance qui n’a été que peu abordé dans les recherches scientifiques actuelles. Pourtant ce type d’enseignement est indispensable dans les disciplines scientifiques et techniques et répond à un véritable besoin : les installations industrielles lourdes et onéreuses ne peuvent ni être déplacées, ni être dupliquées. Or, il faut qu’à un moment donné de sa formation, l’apprenant soit confronté à leur pilotage en vrai grandeur. Comment, dans ces conditions (à distance), y donner accès avec à la fois le réalisme de la représentation locale de l’environnement industriel et la sécurité de l’installation. Cette absence de recherche est-elle due à l’interdisciplinarité que nécessite une telle approche ? Prenons, par exemple, la télécommande, qui ne constitue que l’un des aspects de cette problématique : elle est déjà un sujet de recherche à part entière en robotique où l’on parle alors de téléopération. En ce qui concerne les télé-TPs, une dimension didactique et générique vient s’ajouter aux problèmes classiques engendrés par la conduite à distance. Ce vide relatif est d’autant plus préoccupant que les autres contextes d’apprentissage (télé-cours, classe virtuelle, intranet pédagogique, jeux d’entreprise en ligne, …) sont de mieux en mieux maîtrisés, mais il est vrai qu’ils n’engendrent pas la même complexité. Cet article présente les différents objectifs et facettes de ce projet de recherche ainsi que les premiers résultats obtenus. Nous vous présenterons successivement la terminologie utilisée, les premiers résultats obtenus, l’intérêt de ce projet, son contexte et ses objectifs. Nous tâcherons ensuite de positionner cette recherche vis à vis des différents projets internationaux de normalisation des EAD, et nous proposerons un première tentative de modélisation d’un télé-TP. Nous présenterons enfin l’expérimentation sur laquelle nous nous appuyons pour prouver la justesse de notre approche. 2 Contextes et objectifs Définitions Travaux Pratiques à distance ou télé-TP : nous utiliserons arbitrairement l’une ou l’autre dénomination pour désigner un TP présentiel classique (forme d’enseignement pratique traditionnelle que l’on retrouve du lycée à l’école d’ingénieur) qui a été éventuellement modifié mais surtout étendu afin d’être accédé à distance (via Internet, par exemple). Pour être plus précis et nous positionner vis à vis des travaux du LICEF (laboratoire en informatique cognitive et en environnements de formation de l’Université du Québec), nous nous limiterons à des manipulations à distance par la télécommande d’instruments réels et la télémesure synchrone, avec rétroaction par canal audio – vidéo - informatique. Nous ne considérons pas que la simulation d’un système physique relève du TP à proprement parler dans la mesure où elle ne reproduit que ce que l’on y a mis (absence de contexte et de prise en compte de l’environnement du système, le plus souvent). Toutefois, elle constitue un excellent support pédagogique intermédiaire entre l’académique et la réalité. La première application de notre recherche (cf. §5) porte modestement sur des groupes d’élèves homogènes d’une même école ou d’un établissement d’enseignement supérieur différent travaillant sur un système automatisé didactique. Par contre, notre démarche doit rester la plus ouverte possible pour être reconductible sur toute application industrielle. Apports potentiels Les travaux pratiques classiques présentent quelques limitations intrinsèques : • le temps: les tranches horaires sont limitées dans l’emploi du temps et les rotations de TPs (du fait du faible nombre de systèmes accessibles comparé au nombre d’élèves) peuvent ne pas avoir lieu dans l’ordre le plus approprié pour certains groupes. En outre, les contraintes des emplois du temps font que certains TPs arrivent avant le cours magistral. • la documentation : dans le pire des cas, le sujet est donné au moment de la séance et est parfois indisponible en dehors des séances de TP, • l’équipement : certains TPs nécessitent un équipement lourd et onéreux que l’on ne peut pas dupliquer. Les environnements de télé-TPs offrent aux apprenants, aux encadrants ainsi qu’aux concepteurs de nouvelles perspectives à la fois du point de vue temporel (accès à tout instant, adaptation dynamique du scénario, documentation contextuelle, simulation simultanée pour comparaison théorie-réalité) et du point de vue spatial (accès individuel ou collectif à partir d’un autre établissement). Ils peuvent être une réponse intéressante aux limitations précédentes tout en apportant de nouvelles fonctionnalités (par ex., retours d’usage : évaluation systématique et suivi des apprenants, démonstrations en ligne lors d’autres modes d’enseignement et pour d’autres publics, utilisation à des fins de recherche scientifique, …) . L’intérêt de tous ces atouts mérite donc que l’on s’intéresse à ce vaste domaine des télé-TPs. Il faut identifier et modéliser tous les aspects afin de les intégrer de manière homogène et efficace dans un métamodèle générique de plate-forme de travaux pratiques à distance. Contexte Les progrès technologiques – multimédia et Internet en particulier – permettent de compenser les inconvénients liés à la commande à distance et même les transformer en avantages pour peu qu’on sache les mettre en œuvre stratégiquement. A l’instar de nombreux établissements français, le réseau des INSA (Lyon, Rennes, Rouen, Toulouse) a lancé ces 3 dernières années plusieurs projets d’enseignement à distance dont le projet de campus numérique international baptisé INSA V1 (projet habilité par le Ministère de l’Education Nationale). Parmi les première actions de ce projet, citons la mise en place d’un mastère génie industriel en formation continue à distance, utilisateur potentiel des résultats de cette recherche. Dans un contexte local, le projet « www.plateforme.TP.NET » a pour objectif de réaliser un centre de moyens communs répartis sur les sites de plusieurs écoles et différents départements de l’INSA. Ce centre, dédié aux systèmes automatisés doit être accessible à distance. De plus, l‘Atelier Inter-établissements de Productique (AIP-Primeca) Rhône-Alpes Ouest2, situé sur le campus de l’INSA de Lyon a vocation de fournir une plate-forme industrielle lourde à but pédagogique pour plusieurs établissements de Lyon et St Etienne. Il est donc fondamentalement concerné par ce projet afin d’éviter à terme le déplacement systématique des élèves pour accéder aux moyens lourds de conception et de production sur le site de l’AIP. Le pilotage à distance d’une ligne de production à usage pédagogique3 est ici directement concerné. Objectifs scientifiques Cette recherche a pour objectifs principaux de réunir tous les outils scientifiques utiles à la modélisation d’un télé-TP – expression des besoins, formulation des objectifs, définition des contenus pédagogiques et des environnements – afin de proposer un noyau générique (le plus ouvert possible) proposant une architecture informatique, une méthode de mise à distance de TPs, un appui pédagogique, un environnement flexible d’animation à distance. Cette approche est au carrefour de plusieurs disciplines : • l’informatique liée à l’e-learning du point de vue de la diffusion et de l’intégration de contenus pédagogiques dans un module de formation à distance, • la construction d’interfaces homme-machine 1 http://www.insa-rouen.fr/ressources/insav.php 2 http://aiprao.insa-lyon.fr/ 3 http://aiprao.insa-lyon.fr/VisiteVirtuelle/index.htm efficaces tant sur le plan pédagogique qu’ergonomique (reconstruction d’environ- nements en 2D, 3D, réalité virtuelle, rendu haptique, …), • la didactique propre aux sensations d’expérimentation dans les disciplines scientifiques et techniques, • la robotique en matière de téléopération d’un système, en l’occurrence une plate-forme de manipulation à but pédagogique. Grandes étapes du projet Cette recherche passe par : • l’établissement d’un modèle ouvert (définitions, acteurs, liaisons, interactions, recherche des invariants, … ) de TP présentiel d’après les besoins, les objectifs, une observation de la réalité d’un tel enseignement , • la définition d’un modèle similaire de TP mais cette fois-ci à distance, qui, sous une forme dégradée ou non pourra répondre à la plupart des besoins de l’ensemble des disciplines scientifiques, • l’étude d’une passerelle entre TP uploads/Science et Technologie/ cs-042.pdf