Diagnostic comportemental et cognitif des erreurs dans la résolution de problèmes arithmétiques

par Bruno Martin

Thèse de doctorat en Psychologie

Sous la direction de Emmanuel Sander et de Jean-Marc Labat.

Soutenue le 11-07-2016

à Paris 8 , dans le cadre de École doctorale Cognition, langage, interaction (Saint-Denis, Seine-Saint-Denis) , en partenariat avec Laboratoire paragraphe (équipe de recherche) .

Le jury était composé de Jean-François Richard, Didier Bazalgette.

Les rapporteurs étaient Jacques Juhel, André Tricot.


  • Résumé

    La recherche sur les Environnements Informatiques pour l’Apprentissage Humain (EIAH) et la psychologie convergent dans leur intérêt d’une meilleure compréhension du sujet et plus particulièrement dans sa modélisation, ouvrant des perspectives en éducation. La thèse, fondamentalement interdisciplinaire, vise à resserrer le lien entre la psychologie expérimentale et les EIAH dans le domaine des Problèmes Arithmétiques à Enoncés Verbaux (PAEV), tout en abordant la question plus générale d’intégration de modèles cognitifs dans les EIAH. Dans une première partie, un module de diagnostic comportemental est mis en place accompagnée d’une méthodologie de tests et d’autoévaluation pour pouvoir être employé en psychologie expérimentale. Mieux comprendre, et surtout modéliser les comportements est une étape nécessaire préalable à la mise en place du module de diagnostic épistémique. C’est l’objet de la deuxième partie, où un travail de modélisation cognitive a été effectué, qui montre par la construction de modèles exécutables que les productions des sujets peuvent être mises en lien avec des stratégies, conscientes ou non, de résolution de problèmes, telles que la réinterprétation de phrases et l’usage de mots-clefs. Dans la troisième partie, afin de répondre à la problématique du diagnostic individuel par la modélisation cognitive, une mesure adaptée à ces modèles a été mise place. Un logiciel a aussi été développé pour construire des versions simples de modèles cognitifs et les tester sur les données issues d’un EIAH. Ce logiciel et cette mesure ont ensuite été mis en application dans le cadre d’une nouvelle expérimentation sur les PAEV.

  • Titre traduit

    Cognitive and behavioural diagnosis of errors in arithmetical word problem solving


  • Résumé

    Research in psychology and in Intelligent Learning Environment (ILE) share the goal of a better understanding of the subject, more precisely in its modeling with strong educative perspectives. This Ph.D. Thesis, intrinsically interdisciplinary, aims to strengthen the link between experimental psychology and ILEs, especially in the domain of arithmetical word problem solving (WP) while addressing the more general issue of the integration of cognitive models in the ILEs. In the first part, a behavioral diagnostic module is presented, with a test-based methodology to assess its relevance in the context of experimental psychology studies. A better understanding of word problem solving behavior is a prerequisite of the development of any cognitive diagnostic module. This is the core of the second part, which presents the cognitive models put in place and compare their productions with human data. It has been shown that a large part of WP solving behavior can be explained via the light of keyword-based strategy and the alteration of the meaning of textual propositions. In the last part, in order to address the issue of individual cognitive diagnosis, a metric quantifying the fit of the diagnosis has been developed. A software has also been developed, allowing to build and test simple cognitive models over data coming from ILEs. This metric and this software have been used concretely within the context of an experimentation involving word problem solving.


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