Le futur de l'apprentissage
L'intelligence artificielle au
soutien
Xenius
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Xenius - Le futur de
l'apprentissage
Un manuel scolaire intelligent qui repère les
difficultés de lecture des élèves et peut déterminer leur niveau de
compréhension : le passage au numérique et l’intelligence artificielle
vont-ils révolutionner l’apprentissage ?
Les présentateurs de "Xenius" partent à la découverte
des méthodes pédagogiques de demain. |
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Salon ordi tech ?
Caroline & Gunnar
Toutes les innovations disponibles dans
le domaine de l'apprentissage numérique.
La mise en réseau, l'intelligence
artificielle, les mondes virtuels ouvrent de nombreuses possibilités et sont une
alternative au stylo, au cahier et au manuel.
C'est peut être l'avenir de
l'enseignement et de la formation !
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RIDE YOUR MIND
Xenius
Le casque de Caroline
mesure l'activité cérébrale. Une activité électrique que
l'ordinateur transpose en images.
Caroline
Je vais faire pousser des fleurs par la
pensée.
Jens M. Stober
L'Intelligence
Artificielle, ce sont les
algorithmes qui exploitent les données cérébrales.
Le jeu apprend à mieux
connaitre Caroline et mieux il connaitra son comportement et ses
capacités à la relaxation ou à la méditation, meilleurs seront ses
résultats.
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Caroline
Mais concrètement, que
peux apporter cette interface à l'apprentissage ?
Jens M. Stober
Cette technologie est très
adaptée à l'apprentissage car elle peut vous aider à vous concentrer
sur les contenus.
Vous avez remarqué que
lorsque vous n'étiez pas concentré sur votre tâche, ça ne marchait
plus.
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Xenius
Nous allons voir à quoi pourrait
ressembler les salles de classe dans un futur assez proche.
en Allemagne, comme en France elles
sont surchargées. Ce qui ne permet pas aux professeurs de faire du cas par cas.
L'intelligence artificielle pourrait
bien apporter une solution.
Le centre allemand de recherche sur
l'intelligence artificielle fait figure de pionnier dans le domaine des
innovations pédagogiques.
Il a développé un certain nombre de
logiciels d'apprentissage que les élèves vont pouvoir tester.
Prof. Pascal Klein
Chaque élève a ses propres points forts
et points faibles et pour chacun les compétences en lecture, en mathématiques et
les connaissances historiques s'articulent différemment.
Xenius
Aujourd'hui encore, la plupart du
temps, un seul professeur se charge d'enseigner à une classe entière au même
rythme et avec le même matériel pédagogique.
Difficile, dans ces conditions, de
répondre aux besoins de chaque élève.
Prof. Pascal Klein
Dans ce cas précis, l'Intelligence
Artificielle peut apporter
une solution.
En recueillant des données sur les
différentes stratégies d'apprentissage des élèves, elle peut établir des
recommandations qui aident l'enseignant.
Présentation du projet HYPER MIND aux
élèves
Dr Nicolas Grossmann
C'est un prototype d'un manuel scolaire
du futur.
Un manuel adaptatif qui perçoit la
manière dont il est lu grâce à des capteurs qui analyse le comportement
d'apprentissage de ses lecteurs.
Il se base, ensuite, sur ces données
pour s'adapter aux utilisateurs.
Xenius
L'enregistrement des mouvements
oculaires permet au manuel intelligent d'évaluer le degré de compréhension de
l'élève.
Dr Nicolas Grossmann
Si l'œil fait des aller retour sur un
point ou si l'élève relit plusieurs fois le même passage on sait qu'il y a une
difficulté dans l'apprentissage.
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Xenius
D'autres indications sont fournies par
une caméra thermique.
Lorsque le cerveau est soumis au
stress, il brule beaucoup de sucre.
Le front se réchauffe tandis que le
nez, lui, se refroidit.
Le système comprend que l'élève est
en train de fournir un effort plus important.
Dr Nicolas Grossmann
Il détecte où le regard s'est posé.
Qu'a tel moment il y a eu un effort.
Avec ces informations, il déduit quelle
partie pose le plus de problème à l'élève.
Xenius
Il peut alors choisir de simplifier ou
d'approfondir certains contenus.
De plus, il fournit au professeur la
liste des points qui posent problèmes aux élèves.
Elèves
J'aimerai bien qu'on s'en serve en
cours.
Ca permet de mieux comprendre comment
on pourrait progresser.
Moi aussi, je trouve cela bien parce
qu'on a tout de suite un retour sur la manière dont on travaille et on voit où
on pourrait s'améliorer.
Oui, je pense que c'est une super
invention !
Xenius
Bien sur, comme toutes les technologies
celles ci comportent des risques.
Prof Pascal Klein
Il ne faut pas
assister l'élève en permanence.
Le système peut formuler des
propositions quand au contenu qu'il devrait s'approprier et de quelle manière il
devrait s'y prendre mais la décision finale doit toujours être prise par l'élève
lui même.
Xenius
Une chose est claire, les élèves qui
ont participé à l'atelier n'ont pas peur de se frotter à ces nouvelles
technologies.
Elles sont d'ailleurs omniprésente dans
leur quotidien même s'il s'agit le plus souvent d'applications ludiques que
d'aides au travail scolaire.
Gunnar
Le manuel intelligent est dont lui même
en train d'apprendre.
Il apprend à connaitre les élèves.
Reste à concevoir des contenus
suffisamment variés pour qu'il puisse servir à tous les élèves dans leur
diversité.
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Xenius
Sirkka Greigang veut nous
montrer comment des objets très simples et tangibles, comme un cube,
pourrait enrichir l'apprentissage adaptatifs du futur.
Caroline & Gunnar
Ce programme explique le
fonctionnement du corps humain.
On vise le cube et on
tient la tablette comme cela.
Et hop, le petit bonhomme
nous regarde.
Maintenant, on va sur
poumon, et voilà les infos scientifiques.
Cela explique de quoi il
s'agit : l'instestin grêle.
DR Sirkka Greigang
Le vrai plus par rapport
au casque, c'est que c'est un objet palpable avec lequel on peut
interagir !
On peut révéler des
contenus en le tournant et en le manipulant.
Gunnar
Vous pensez que cela peut
mieux apprendre ?
DR Sirkka Greigang
Oui, car l'apprentissage
prend une dimension spatiale.
Je peux regarder à quoi
ressemble un poumon en 3D et donc de tous les côtés : par en haut,
par en bas.
C'est une sorte
d'apprentissage immersif.
Gunnar
C'est un peu comme un
casque de réalité virtuelle en moins sophistiqué ?
Gunnar
Sur la base de ce cube,
une école peut développer ses propres environnements virtuels.
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On parle beaucoup de
smart learning ou d'apprentissage adaptatif.
DR Sirkka Greigang
L'idée, c'est de créer des
espaces d'apprentissages intelligents et hybrides.
Et je pense que notre cube
est une bonne entrée en matière pour faire l'expérience de ces
expaces hybrides.
Gunnar
Hybride, c'est à dire à la
fois numérique et analogique ?
DR Sirkka Greigang
C'est deux dimensions
doivent interagir en temps réel.
Le cube est une façon
d'illustrer ce que peut être le smart learning.
Caroline
Est-ce que le cube repose
sur l'Intelligence Artificielle ?
DR Sirkka Greigang
Pas du tout !
C'est vraiment juste un
cube en mousse !
Mais lorsque l'on observe
à travers l'objectif d'une tablette ou d'un Smartphone, les surfaces
du cube deviennent alors des références optiques qui permettent aux
appareils de calculer dans quelle position il est tenu.
Caroline
Un cube comme celui ci
pourrait rendre bien des services en classe et clarifier beaucoup de
choses ce qui en soit serait déjà un progrès
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Collège d'Irlenguen
(?) en Allemagne.
Un collège qui a déjà fait
sa révolution numérique.
Les 240 élèves, répartis
en 8 classes sont équipés de tablettes.
24 points d'accès sans fil
assurent la liaison avec internet.
Tous ces élèves ont grandi
avec ces technologies numériques.
Markus Bölling
Engagé dans cette démarche
depuis 2006, le Principal Markus Bölling fait figure de précurseur
de l'école numérique.
Au début, il n'y avait
qu'un petit groupe de professeurs impliqués. Sur la base du
volontariat, ils ont bénéficié d'une formation.
Depuis, presque toute
l'équipe éducative s'est convertie aux tablettes pour la préparation
des cours ou la correction des devoirs.
Bien sûr, comme partout,
il y a des collègues qui ne sont pas forcément ouverts à ces
méthodes.
Petit à petit, nous
essayons de les convaincre des possibilités qui s'offriraient à eux.
Xenius
Vous faites quoi avec ces
tablettes ?
Elèves
On y met tous nos cours.
On a plus besoin de porter
nos livres. Les manuels, ils sont tous là dedans.
Et quand on doit réviser,
c'est tout ce qu'il nous faut parce qu'il n'y a plus de cahier.
Et cela nous apprend à
utiliser la technologie aussi. Plus tard, cela nous servira !
Xenius
Franck Lorke (?) est
professeur de biologie et aujourd'hui son cours porte sur les
cellules nerveuses humaines.
Au programme, pas
d'explication théorique sur les neurones ou les synapses mais une
expérience pratique à l'aide de la réalité augmentée.
Professeur
Aujourd'hui, vous allez
devoir fabriquer une maquette de cellule nerveuse et ensuite vous
allez devoir concevoir les annotations pour ce schéma en réalité
augmenté.
Moi, je suis prof de SVT.
Je sais à quoi correspond les éléments qu'on voit au tableau mais
pas quelqu'un qui n'a jamais travaillé dessus.
Comme pour cette cellule
d'ADN, il faut que les annotations apparaissent en scannant votre
maquette finie.
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Xenius
Beaucoup d'élèves
connaissent déjà cet effet.
Au préalable, leur
professeur a téléchargé, sur une plateforme en ligne, le matériel
numérique dont ils auront besoin.
Professeur
Il vous faut juste la
tablette avec le manuel.
Elèves
Alors on voit comment
c'est fait, de haut en bas, et puis on regarde les matériaux qu'on
pourrait utiliser pour la fabriquer.
Xenius
Les documents en ligne
aident à construire les cellules nerveuses avec de la pâte à modeler
et du fil de fer.
Professeur
Deuxième partie : les
annotations
Xenius
Les cahiers et les stylos
cèdent la place à la réalité augmentée qui vient se greffer sur un
travail tout à fait concret et palpable.
L'orthographe en souffre
peut être un peu mais elle est automatiquement corrigée par la
tablette.
Professeur
Maintenant, il faut
superposer votre version annotée bien au dessus de la première photo
de la cellule.
Xenius
C'est le moment de vérité.
La notation en réalité
augmentée a-t-elle fonctionné ?
Professeur
Tu peux la scanner.
Super ça marche !
Une méthode qui emporte
l'adhésion des élèves.
Elèves
j'ai trouvé cela vraiment
amusant
Xenius
L'important, c'est
d'utiliser les nouvelles technologies là où pédagogiquement elles
ont vraiment un sens.
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Caroline
L'apprentissage ne se fait
pas qu'à l'école.
Il continue à l'âge
adulte, parfois pendant toute une vie professionnelle.
Torsten Hardless a fondé
une startup qui offre les services d'un coach mais qui, en fait, est
un robot.
Torsten Hardless
Les personnes qui veulent
changer leur comportement ont du mal à le faire passé 40 ans
notamment dans un contexte professionnel.
Au bout d'un certain
temps, certains schémas de comportement s'installent et les stages
de management ou de résolution des conflits n'ont plus vraiment
d'effets durables.
Nous avons donc pensé à
implémenter des éléments issus de la psychologie et du coaching dans
un robot dialogueur.
Gunnar
Vous avez développé un
programme de coaching numérique.
Torsten Hardless
Prenez la situation où
vous souhaitez améliorer le retour d'expérience dans votre
entreprise ce qu'on appelle la culture du feedback.
Le robot numérique va vous
proposer de nouvelles méthodes ou suggérer d'adopter un comportement
différent et d'en tirer un bilan.
Gunnar
Comme le ferait un
psychologue sauf que là, il n'y a personne !
Torsten Hardless
Si, il y a quelqu'un, si
on veut, mais pas en chair et en os !
Caroline
On peut tester cela ?
Xenius
Dans notre exemple,
Caroline est cheffe d'entreprise.
Son défi consiste à
aborder ouvertement le problème du vivre ensemble lors d'une réunion
avec ses employés.
Et le coach virtuel va lui
demander de raconter comme cela s'est passé.
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Mode saisie texte libre
Torsten Hardless
Il te demande comment
c'était ? Raconte.
Gunnar
Elle peut raconter
n'importe quoi, si elle veut...
Torsten Hardless
Oui, c'est vrai, mais il
est censé s'en rendre compte !
Caroline
Bon, je vais dire que cela
s'est bien passé !
Le robot répond : qu'est
ce que tu en retires ?
Torsten Hardless
Il vaut savoir ce que
cette expérience t'a appris.
Caroline
Mes employés sont très
contents de cette réunion...
Torsten Hardless
C'est pas banal !
Robot : quel enseignement
en tires-tu pour améliorer la culture de feedback ?
Torsten Hardless
Imagines ce que tu
pourrais faire la prochaine fois.
Gunnar
Donc, il nous oriente vers
une sorte de prise de conscience.
Comment comprend-il ce que
Caroline écrit ?
Torsten Hardless
Ce domaine s'appelle
traitement automatique du langage naturel.
Notre langage courant est
analysé et interprété.
Si tu dis, par exemple,
c'était la cata, l'Intelligence Artificielle comprend que cela ne s'est pas très bien
passé.
Voilà comment cela se
passe.
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Xenius
L'université de Lubeck aussi a recours à
un Tchat bot.
Il est censé repérer les étudiants
stressés et leurs donner des conseils pour aborder leurs études de
manière plus détendue.
Aujourd'hui, Kia a décidé de tester ce
prototype.
Kia
En principe, il devrait se rendre compte
que je suis vraiment stressé.
En hiver, c'est l'horreur.
Quand j'arrive à la fac, il fait nuit et
quand j'en repars aussi !
Je suis curieuse de voir ce qu'il va
trouver.
Herin, est lui aussi étudiant.
Il a participé au développement de ce
programme et montre à Kia comment s'en servir.
Kia
Ce serait bête s'il se plantait ou s'il
ne savait pas quoi faire de mes réponses.
J'espère qu'il est conçu pour répondre
de manière nuancée parce que les gens sont très différents !
Xenius
L'essai commence.
Le robot demande à Kia ce qu'elle fait
de son temps libre, ce qu'elle a fait durant l'été, les objectifs
qu'elle souhaite atteindre dans la vie.
Ces questions doivent permettre
d'évaluer son état émotionnel.
Kia
Ses réactions sont assez fines !
Ca m'a étonné !
On ne répond pas que par oui ou par non.
On entre un peu de textes aussi.
Il m'a demandé ce que j'avais fait
l'été, pendant les grandes chaleurs.
Il est très réactif sur ce genre de
choses.
Herin
Tu as répondu quoi pour l'été ?
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Kia
Et bien, j'ai répondu que j'avais passé
beaucoup de temps à l'extérieur avec mes amis, que je suis allée
nager, ce genre de choses.
Herin
Et comment a-t-il réagi ?
Kia
Il a dit qu'il aimerait bien nager
aussi, mais que ses circuits risquaient de ne pas trop apprécier.
Il y avait de quoi être sceptique au
départ, mais franchement je n'avais pas l'impression de communiquer
avec une machine.
Xenius
Herin et son professeur compare les
réactions de Kia avec celles qu'elle a donné dans un questionnaire
séparé qui portait sur sa personnalité.
Le Tchat bot a-t-il réussi à la
décrypter ?
Herin
Ce qu'on peut constater, c'est que le
Tchat bot a détecté que l'étudiante était clairement stressée.
C'est ce qui ressort aussi du
questionnaire.
Xenius
Le système est développé en partenariat
avec l'hôpital universitaire.
Dr Amir Madamy Mamlouk
Notre Tchat bot est conçu pour
accompagner les étudiants y compris dans leur sphère privée comme un
confident à qui ils peuvent tout raconter et qui serait davantage
digne de confiance qu'un coach réel.
Xenius
D'ici quelques années, les étudiants
seront peut-être épaulés par un moniteur virtuel tout au long de
leurs études.
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Caroline
Le professeur Professeur
Peter Henning est un conseiller scientifique de ce salon.
Que peut-on espérer de
l'utilisation de l'Intelligence Artificielle dans le domaine de
l'apprentissage ?
Prof. Peter Henning
Dans le futur, il y aura
des unités d'apprentissage réparties un peu partout.
Ici une vidéo, là un
morceau de musique, ici un texte et là une image...
Tout sera articulé, par ce
qu'on nomme, un système expert basé sur l'Intelligence Artificielle.
Il combinera plusieurs
choses : des notions de pédagogie de base, des connaissances issues
de la discipline dont on parle, des connaissances sur le cours à
proprement parler, et des observations que fait le système sur le
comportement et l'environnement de l'apprenant.
Gunnar
Ce sont des systèmes qu'on
ne peut pas encore voir ici, dans ce salon.
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Beaucoup d'exposants se
veulent prometteurs, mais quand on creuse, ils nous disent que c'est
très cher et très compliqué.
C'est pour quand alors ?
Prof. Peter Henning
Ce système expert est
encore en développement.
Le problème ne consiste pas
à trouver une Intelligence Artificielle qui applique des règles et
prend des décisions en fonction de celle ci.
La difficulté, c'est la
décomposition du matériel pédagogique en unité les plus petites
possibles.
Chacune des ces unités doit
être annoté en fonction de son utilisation.
De plus, il faut réfléchir
à l'itinéraire pédagogique le plus adapté pour chaque utilisation
envisagée.
Et comme l'un des objectifs
poursuivis est d'avoir des itinéraires pédagogiques personnalisés,
la tâche est énorme.
Pour l'instant, on n'y est
pas encore.
Mais cela finira par se
faire.
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Gunnar
Direction Marburg
Nous allons faire la
connaissance d'un professeur d'université qui avait besoin d'un
assistant et qui a trouvé un robot !
Xenius
Louisa et Sophia ont rendez
vous avec un professeur d'un genre nouveau.
Ce professeur c'est Yuki,
un robot.
Avant l'entretien, Sophia
se présente grâce à un QR code.
Yuki
J'ai scanné ton code.
Bonjour Sophia.
Tu as terminé 75% de tes
unités d'enseignement.
C'est très impressionnant.
Tu peux voir sur ma
tablette les unités que tu n'as pas encore abordées.
Pourquoi ne les as-tu pas
encore étudiées ?
As-tu rencontré des
problèmes techniques ?
Des problèmes de
compréhension ?
Sophia
Des problèmes de gestion
d'emploi du temps.
Yuki
As-tu d'autres questions ?
Sophia
Quand pouvons nous
reprendre rendez-vous ?
Yuki
j'affiche les informations
sur ma tablette.
Xenius
Pour l'instant, le suivi
robotisé des étudiants reste à l'essai.
Et uniquement dans le
département d'Anglais.
Sophia
On est moins inhibé pour
confier un problème.
On ne se sent pas jugé
comme cela peut arriver lors d'une discussion avec un enseignant en
chair et en os.
Et c'est plus flexible
aussi.
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Prof. Jürgen Handke
Il est censé poser de
vraies questions adaptées au niveau du groupe qui se trouve dans la
salle.
Des questions qui sont
habituelles aux examens.
Ce qui devrait permettre
aux étudiants de travailler leurs compétences.
Xenius
Ainsi, déchargé d'une
partie de son cours magistral, Jürgen Handke veut consacrer le temps
dégagé à mieux épauler les étudiants.
Xenius
D'abord, tout se déroule
normalement puis Yuki commence a bégayer.
Yuki
Bonjour tout le monde, mon
nom est Yuki.
Xenius
Après un petit moment, Yuki
poursuit le déroulement du programme.
Prof. Jürgen Handke
Pour l'instant, le robot a
une ouïe soit trop développé soit pas assez !
Xenius
Jürgen Handke ne veut plus
se passer de Yuki pour autant.
Prof. Jürgen Handke
Hier, je tenais une
permanence pédagogique de 11 h à midi.
4 étudiants sont passés
pour me poser la même question.
Ils voulaient savoir si je
les interrogerai à l'oral ?
Pour le premier, j'étais de
très bonne humeur !
Mais le quatrième, j'avais
envie de le jeter dehors car j'en avais assez de répondre toujours à
la même question !
A mon avis, des tâches de
ce type là peuvent très bien être prise en charge par un robot.
Xenius
Disponible pour tous,
jamais de mauvais humeur et on peut le mettre en veille !
Prometteur, non ?
Yuki
Bye, bye !
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Xenius
Les nouveautés que nous
avons vu sont encore disparates.
Mais elles seront bientôt
rassemblées pour nous permettre d'apprendre plus facilement et de
façon plus personnelle.
Un jour, peut être, l'Intelligence Artificielle reliera tous ces
éléments au sein de grands systèmes d'apprentissage.
Leur développement
demandera encore un peu de temps car c'est particulièrement délicat
à mettre en œuvre et très cher.
Mais quand ils seront au
point, nos enfants auront peut être un peu moins de difficultés que
nous.
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