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Numérique et Education

Marion Bachelet - 19/11/2013

Salon Educatec – Educatice : l’équipe Flowers présente Kidlearn

Le salon Educatec-Educatice est le moment phare qui réunit les professionnels de l’éducation. Kidlearn, projet porté par l’équipe Flowers du Centre Inria Bordeaux – Sud-Ouest et de l’Ensta – Paris Tech, sera présenté sur le stand Inria à Paris du 20 au 22 novembre.

« Le numérique au service de l’école » est un des axes forts annoncés par le gouvernement dans le cadre de la refondation de l’école pour la rentrée 2013.  Des équipes de recherche Inria mènent des travaux autour du numérique et de l’éducation, en lien avec les acteurs du domaine (corps enseignant, rectorats, élèves…).

Au sein du centre Inria Bordeaux – Sud-Ouest, l’équipe Flowers travaille sur la robotique , et notamment la « robotique développementale », en étudiant par exemple si un robot peut apprendre comme un enfant.  Elle intègre également l’intelligence artificielle dans ses travaux, et de ce fait est amenée à développer des algorithmes innovants destinés aux apprentissages . Elle contribue ainsi à enrichir les recherches sur les EIAH (environnements informatiques pour  l’apprentissage humain), dans lesquels on trouve des systèmes tuteurs intelligents conçus pour aider les élèves dans leur apprentissage.

L’équipe Flowers, plus particulièrement les chercheurs Pierre-Yves Oudeyer (responsable de l’équipe), Didier Roy , Manuel Lopes et Benjamin Clément , travaillent sur l’optimisation des parcours d’apprentissage. Ils portent depuis deux ans le projet Kidlearn , qui consiste à expérimenter un algorithme performant dans de nouveaux logiciels d’apprentissage permettant d’adapter automatiquement à chaque élève des stratégies pédagogiques. Une vision forte sur laquelle repose ce projet est que les technologies du numérique et l’intelligence artificielle peuvent apporter une aide significative aux apprentissages , et de cette façon contribuer fortement à la lutte contre le décrochage scolaire.

Les algorithmes au cœur d’une méthode adaptative innovante

En informatique, il existe une famille d’algorithmes dits « d’inférence statistique » , dont « les algorithmes de bandits » très efficaces et bien connus du monde de la recherche. Ce sont des algorithmes faits pour « prédire ». Concrètement, dans le monde du jeu (machines à sous), ces algorithmes peuvent déduire, à partir des résultats des parties de chaque machine, le choix optimal de la machine qui permettra au joueur d’obtenir le plus de gains. L’équipe Flowers a développé un dérivé innovant et performant de ces algorithmes, nommé RIARIT : « the RIght Activity at the RIght Time » . Par analogie, l’exercice de l’élève est la machine à sous, le progrès de l’élève est le gain. Trouver le prochain exercice c’est trouver la machine qui offre le meilleur gain. RIARIT a la particularité de proposer l’activité la plus adaptée à l’apprenant pour le faire progresser le mieux possible.

© Inria / Photo M.S.

Pour expérimenter cet algorithme, l’équipe a développé des séquences d’apprentissage sur l’utilisation de la monnaie (et donc les mathématiques) sur ordinateur. Le logiciel analyse les actions et les résultats de l’élève pour recommander tel ou tel exercice. Ainsi, l’élève peut très bien passer d’un niveau 1 directement à un niveau 3 si le logiciel estime que ses résultats le permettent.
Les capacités du logiciel sont optimales car il utilise « la théorie des motivations intrinsèques » pour augmenter la motivation des élèves : il garde des exercices adaptés mais sans que le niveau soit trop difficile, afin de ne surtout pas démotiver l’élève . L’intégration d’un module de motivation dans Kidlearn renforce encore l’intérêt du projet dans la lutte contre l’échec scolaire. Le logiciel met en avant l’activité pour laquelle l’apprenant fera le plus de progrès. À la fin de la séquence, on obtient un bilan individualisé de l’élève.

L'intégration d'un module de motivation dans Kidlearn renforce encore l'intérêt du projet dans la lutte contre l'échec scolaire.

L’enseignant reste au cœur du dispositif d’apprentissage

L’expertise des enseignants est primordiale dans la conception des logiciels de ce type. En effet, pour nourrir l’algorithme il faut construire des paramètres signifiants et donner une base didactique pour démarrer le processus.
L’équipe a mis en place une expérimentation de ce logiciel dans des écoles primaires bordelaises , en particulier dans des classes de CE1. Le but a été d’évaluer l'efficacité dans une situation réelle, avant de viser une diffusion large. Ce ne sont pas les enseignants qui viennent au laboratoire, mais les chercheurs qui vont dans les écoles et qui par la nature du projet ouvrent la possibilité aux enseignants d'être partie prenante d'un projet de recherche en sciences du numérique. Par ailleurs, l’équipe en charge du projet se rend au cœur des écoles avec son propre matériel, s’adaptant aux configurations technologiques des établissements.

Les prochaines étapes du projet

Après une première validation des performances de l’algorithme utilisé, le logiciel d’apprentissage de la monnaie est en cours d’enrichissement pour la deuxième phase d’expérimentations. Le transfert technologique est aussi un des objectifs de l’équipe, en discussion avec des sociétés de formation ou d’accompagnement scolaire en ligne.

L’équipe a récemment développé une séquence d’apprentissage plus ludique et plus riche, et a affiné l’algorithme. Elle souhaite étendre ses expérimentations. En particulier, il est prévu de tester le projet sur un échantillon plus important d’écoles et d’enfants en Aquitaine, en début d’année prochaine. Par ailleurs, l’équipe envisage également des projets à plus grande échelle sur des plates-formes d’apprentissage en ligne avec des milliers d'élèves.

Enfin, l’équipe prend également en compte les récents outils numériques puisque le logiciel est utilisable autant sur tablettes numériques que sur ordinateurs .

Une présentation du projet Kidlearn aura lieu sur le stand Inria du salon Educatec-Educatice, en présence de chercheurs de l’équipe Flowers que les visiteurs pourront questionner et solliciter pour une démonstration en direct !

Mots-clés : Kidlearn Éducation FLOWERS Apprentissage Algorithme

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