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Xenius - Le futur de l'apprentissage

L'intelligence artificielle au soutien

 

ARTE Xenius

Caroline du Bled & Gunnar Mergner

arte.tv//Xenius futur-de-l-apprentissage/

© BR 2020 arte.tv/Xenius

 

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.

 

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 !

 

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.

 

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.

 

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.

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.

 

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.

 

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

 

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.

 

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.

 

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.

 

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.

 

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 ?

 

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.

 

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.

 

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.

 

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.

 

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 !

 

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.

 

Sur site danielclerc.fr

 

 

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