7.2. Conception du projet Ambre

Pour concevoir et réaliser un environnement d’apprentissage suivant le principe décrit précédemment, plusieurs étapes ont été nécessaires. De part la nature pluridisciplinaire du projet Ambre, plusieurs partenaires sont intervenus dans chacune de ces étapes : des chercheurs en informatique, mais aussi en psychologie cognitive et en didactique des mathématiques, une conseillère pédagogique, des enseignants et des apprenants. Après avoir présenté les méthodes de conception choisies pour ce projet, nous allons décrire le déroulement du projet en précisant le rôle des différents intervenants.

Parmi les différentes méthodes de conception proposées en génie logiciel, nous avons choisi une méthode de conception incrémentale et itérative.La méthode de conception incrémentale consiste à développer d’abord un premier prototype ne comprenant qu’une partie des fonctionnalités du système puis à ajouter progressivement des fonctions supplémentaires dans les prototypes suivants (Jean, 2000). La conception itérative consiste en une succession de phases qui permet d’affiner progressivement les spécifications, d’évaluer les solutions retenues, puis d’intégrer les modifications choisies jusqu'à obtention d'un produit satisfaisant (Van Eylen et Hiraclidès (1996) cité par Jean, 2000). Cette démarche de conception s'appuie sur la réalisation de maquettes et de prototypes qui sont évalués puis éventuellement modifiés.

La conception de Ambre est donc fondée sur la spécification et l’implémentation de prototypes ne comprenant d’abord qu’un nombre de fonctionnalités limitées. Ces prototypes sont évalués puis conduisent à la production de nouvelles spécifications qui permettent d’implémenter une nouvelle version du logiciel modifiée et complétée par de nouvelles fonctionnalités. Cette démarche a été choisie afin de valider les choix de conception pluridisciplinaires et de détecter les problèmes précocement.

Le déroulement du projet Ambre peut être décrit par un cycle (Figure 21) inspiré du schéma proposé par Jean (2000) qui représente l'élargissement progressif des utilisateurs, des tests et des validations des logiciels. Durant ce projet, trois systèmes ont été implémentés et évalués.

Tout d’abord, un résolveur, Syrclad (Guin-Duclosson, 1999), a été conçu dans le but d’être utilisé par un EIAH destiné à enseigner des méthodes. Ainsi, Syrclad résout des problèmes en utilisant les méthodes que l’on souhaite enseigner (Delozanne, 1992 ; Rogalski, 1994) (Figure 21, 1).

Ensuite, des premières spécifications pour la conception d’un EIAH utilisant ce résolveur ont été proposées (Figure 21, 2a). Une équipe de conception composée de chercheuses en informatique dans le domaine des EIAH, Nathalie Duclosson, Stéphanie Jean-Daubias, et de nous-même s’est alors constituée afin de concevoir un premier prototype appliqué au domaine des dénombrements : Ambre-dénombrement. Nous avons développé ce prototype en implémentant le principe de Ambre avec un nombre limité de problèmes et des fonctionnalités limitées (le résolveur n’était pas intégré au logiciel) (Figure 21, 2b). Nous l’avons ensuite évalué en classe de terminale scientifique afin de mesurer son impact sur l’apprentissage en utilisant une méthode comparative (Figure 21, 2c). Les résultats de cette évaluation n’ont pas permis de mettre en évidence un effet du logiciel sur l’apprentissage mais nous ont conduits à identifier les difficultés d’utilisation rencontrées par les apprenants et à spécifier de nouvelles recommandations (Figure 21, 3a) (Nogry, Jean-Daubias, Guin-Duclosson, 2002 ; Nogry, 2001).

Dans le but d’améliorer l’impact du logiciel sur l’apprentissage, nous avons fait une revue bibliographique (Nogry et Didierjean, soumis) en psychologie cognitive sur l’apprentissage à partir d’exemples. Cette revue nous a conduit à produire des recommandations plus théoriques pour la conception du logiciel.

A partir de ces recommandations, l’équipe de conception a conçu un EIAH pour la résolution de problèmes additifs (Ambre-add) (Figure 21, 3b) avec le soutien d’une chercheuse en didactique des mathématiques, Dominique Guin, et d’une conseillère pédagogique, Agnès Remlinger ² . Cet EIAH intègre une nouvelle interface, le résolveur Syrclad et des fonctionnalités d’aide et de diagnostic. Ambre-add a fait l’objet d’une conception itérative (Figure 22). Ce système a fait l’objet d’une évaluation technique par les développeurs, d’une évaluation analytique par les concepteurs et des enseignants et de plusieurs évaluations empiriques dans lesquelles les apprenants utilisaient le logiciel (Figure 22). Chaque évaluation a été suivie de nouvelles spécifications et de modifications du système.