Suivi de l’engagement des apprenants lors de la construction de cartes mentales à partir de traces d’interaction

par Rubiela Carrillo Rozo

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Mohand Saïd Hacid, Élise Garrot et de Yannick Prié.

Soutenue le 11-03-2019

à Lyon , dans le cadre de École Doctorale d'Informatique et Mathématiques (Lyon) , en partenariat avec Université Claude Bernard (Lyon) (établissement opérateur d'inscription) , LIRIS - Laboratoire d'Informatique en Image et Systèmes d'information (Rhône) (laboratoire) et de Situated Interaction, Collaboration, Adaptation and Learning (laboratoire) .

Le président du jury était Sébastien George.

Le jury était composé de Mohand Saïd Hacid, Élise Garrot, Yannick Prié, Nathalie Guin, Stéphanie Mailles-Viard Metz.

Les rapporteurs étaient Sébastien George, Vanda Luengo.


  • Résumé

    A la différence de l'apprentissage par mémorisation (rote learning), l'apprentissage significatif (meaningful learning) vise à associer de nouvelles connaissances à des connaissances déjà acquises. La construction de cartes mentales exige et supporte la mise en place de stratégies d'apprentissage significatif, et permet de rendre visible la structure de connaissances de l'apprenant. Cependant, les enseignants qui intègrent la construction de cartes mentales dans leurs activités pédagogiques doivent se contenter du rendu final des cartes mentales, et risquent de faire de mauvaises interprétations et évaluations de celles-ci par manque d'information sur leur processus de construction. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'observation a posteriori de l'engagement de l'apprenant dans ses dimensions comportementale et cognitive, afin de proposer des indicateurs orientés processus qui permettent de comprendre ses actions et ses choix de construction de carte mentale. Nous avons suivi la méthodologie de recherche orientée par la conception (Design Based Research), qui nous a permis de proposer 3 niveaux de contributions : 1) un modèle théorique d'engagement (comportemental et cognitive) pour les activités de construction de cartes mentales, 2) un ensemble d'indicateurs d'engagement de l'apprenant à partir de traces capturées automatiquement lors de la construction de cartes mentales, et 3) un tableau de bord appelé MindMap Monitor présentant différents indicateurs à l'enseignant pour le suivi de la classe et des apprenants. Le modèle a été obtenu à partir d'une étude de littérature sur les théories de l'engagement de l'apprenant issues notamment de la recherche en psychologie de l'éducation. Les indicateurs ont été définis en croisant le modèle avec les résultats de plusieurs études de terrain avec les enseignants. Le tableau de bord implémentant les indicateurs a été construit en trois itérations. Son interface présente des vues synthétiques permettant de comparer les élèves de la classe et d'identifier ceux en difficulté lors de la construction de leur carte, et des vues détaillées décrivant l'activité de construction d'une carte pour chaque élève. Notre tableau de bord a été évalué au cours d'une expérimentation avec 12 enseignants en comparant son utilisation avec celle des cartes mentales finales associées aux vidéos de leur processus de construction. Les résultats montrent que nos indicateurs sur MindMap Monitor permettent de mieux identifier les élèves en difficulté, les difficultés partagées, ainsi que les difficultés pour un élève. Les résultats concernant la compréhension du processus de construction de la carte mentale sont plus nuancés. Nous avons également pu identifier plusieurs pistes d'amélioration sur le contenu du tableau de bord et sa présentation. Les perspectives de notre travail concernent principalement le suivi de l'engagement des apprenants en temps réel pour l'intervention et l'adaptation de la stratégie pédagogique

  • Titre traduit

    Monitoring learners' engagement in mind mapping activities from interaction traces


  • Résumé

    In contrast to rote learning, meaningful learning aims to associate new knowledge with knowledge already acquired. Mind mapping activities require and support the implementation of meaningful learning strategies and enlighten the knowledge structure of the learner. However, teachers who integrate mind mapping into their educational activities have to deal with the final rendering of maps, and risk to misinterpret and wrongly evaluate them due to the lack of information about their construction process. In this thesis, we are interested in a posteriori observation of the engagement of learners along its behavioral and cognitive dimensions, in order to propose processoriented indicators that help to understand actions and construction choices of mind maps. We followed the Design Based Research methodology, that allowed us to propose three levels of contributions : 1) a theoretical model of engagement (behavioral and cognitive) for mind mapping activities, 2) a set of indicators of learner engagement constructed from automatically captured map building traces, and 3) a dashboard called MindMap Monitor presenting various indicators to teachers for class and learners monitoring. The model was obtained from a literature review on theories of engagement, including research in educational psychology. The indicators have been defined by comparing the model with the results of several field studies with teachers. The dashboard implementing the indicators was developed following three iterations. Its interface presents synthetic views allowing the comparison of students in the class, the identification of those in difficulty, and detailed views describing the mind mapping activity for each student. Our dashboard was evaluated with an experiment involving 12 teachers. We compared its use with that of final mind maps associated with videos of their construction process. Results show that our indicators on MindMap Monitor are useful to better identify students in difficulty, shared difficulties, as well as difficulties for individual students. Results concerning the understanding of the mind maps construction process are more balanced. We were also able to identify several ways to improve both the content and the visualizations of the dashboard. The perspectives of our work are mainly related to monitoring learners’ engagement in real time for the intervention and adaptation of the teachers’ educational strategies


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