Intérêts de recherche

Didactique des mathématiques et Environnements Informatiques pour l’Apprentissage Humain. Modélisation des connaissances des connaissances de l’apprenant. Modélisation des Processus de prise de décisions didactiques par des enseignants de mathématiques. Représentation informatique des modèles didactiques.

Période 2010 – 2020

J’ai centré mon HDR que j’ai soutenue en 2010 (Chaachoua, 2010) sur la problématique de la modélisation didactique et informatique des connaissances des élèves en s’appuyant sur l’approche praxéologique des connaissances. Ce travail a deux contributions majeures : la première est l’élargissement du modèle praxéologique, utilisé jusqu’alors aux connaissances institutionnelles, à la modélisation des connaissances correctes ou erronées de l’apprenant (praxéologie personnelle) ; la deuxième contribution est la formalisation de ce modèle pour sa représentativité et sa calculabilité informatique.

Développement d’un cadre de référence T4TEL

A partir des contributions de mon HDR, plusieurs actions de recherches ont été menées au sein de notre équipe pour construire un cadre didactique pour outiller le développement de différents services pour un EIAH : diagnostic, indexation de ressources, assistance dans un système auteur, détermination de profils…

Cela m’a amené à poursuivre le travail de formalisation du modèle praxéologique de mon HDR avec deux exigences : la généricité et la calculabilité. L’exigence de généricité signifie que le modèle ne doit pas être conçu de façon instanciée à un domaine de connaissances donné. A ce titre,  le contexte interdisciplinaire de notre équipe était favorable.

J’ai élaboré le cadre de référence T4TEL-framework, pour des problématiques EIAH, par une extension du modèle praxéologique en introduisant des praxéologies personnelles et par un formalisme qui assure sa description, sa représentation et sa calculabilité informatique. A cet effet, nous avons développé une ontologie des praxéologies qui répond aux conditions suivantes : constituer une référence pour une communauté de praticiens, être complète et cohérente, être calculable et interopérable, être manipulable par des humains et fournir des services à des EIAH.

Une première application de T4TEL-framework à grande échelle (expérimentations auprès de 2500 élèves) est en cours dans le cadre du projet e-education 2 « cartographie des savoirs ». Il est utilisé en mathématiques et en français à l’école primaire. Le projet prévoit d’inclure les praxéologies personnelles, la construction et l’indexation des activités et des séquences d’apprentissage et la construction des profils des apprenants. D’autres applications de ce cadre sont en cours au niveau des thématiques de recherche de l’équipe : Actuellement, ce cadre de référence intervient dans plusieurs actions de notre équipe : dans la conception d’une plateforme d’expérimentation en chimie et plus particulièrement pour le calcul des rétroactions (Girault, et al., 2011) ; la conception d’un système auteur pour la construction de scénarios pédagogique .

Période 1997 – 2010

Après le doctorat (Chaachoua H., 1997), j’ai orienté ma recherche autour de deux axes : la modélisation didactique et informatique des connaissances des élèves (axe 1) et les usages des environnements informatiques dans l’enseignement des mathématiques (axe 2). Cette recherche se place à la charnière de deux disciplines : celle de la didactique des mathématiques et celle des environnements informatiques pour l’apprentissage humain (EIAH).

Mes premiers travaux sur l’axe 1 portaient uniquement sur la modélisation didactique des connaissances dans le domaine des équations différentielles. D’abord, dans le cadre de la thèse, que j’ai encadré, de (Arslan S., 2005), je me suis intéressé à la modélisation des connaissances des élèves de la classe de terminale et en adoptant des approches épistémologique, cognitive et didactique nous avons étudié les conditions de conceptualisation des équations différentielles.  Sur le même thème, j’ai encadré la thèse de (Saglam A., 2004) qui a étudié l’enseignement et l’apprentissage des équations différentielles au premier cycle universitaire en mathématiques et en physique.

Depuis septembre 2002, je m’intéresse à un autre domaine de connaissance celui de l’algèbre, mais en s’inscrivant dans la problématique des EIAH où j’étudie la modélisation didactique et informatique des connaissances des élèves dans l’enseignement secondaire. Cette recherche s’inscrit dans le cadre du projet Aplusix (http://aplusix.imag.fr/). J’ai utilisé le logiciel Aplusix comme moyen de recueil des productions des élèves car il permet d’enregistrer et de visualiser toutes les actions des élèves. Cette recherche s’est appuyée sur deux thèses que j’ai encadrées (Ai Quoc, 2006) et (Croset M.C. 2009). Une base de règles correctes et erronées a été mise en place et un interpréteur de règles a été réalisé et développé dans le logiciel appelé Anaïs. Ce logiciel permet de faire un diagnostic local de transformations algébriques réalisées par les élèves à partir desquels on décrit leurs connaissances selon le modèle que j’ai élaboré. La confrontation entre le diagnostic automatique et manuel m’a permis de valider le processus de diagnostic automatique. Cette modélisation a été faite dans différents domaines d’algèbre : la résolution des équations, la factorisation, la réduction…Ce modèle est présenté dans ma note de synthèse d’HDR (Chaachoua H., 2010). Cette recherche porte sur la construction d’un module de l’apprenant constitué de trois composantes : des données d’entrée, un diagnostic et des sorties. J’ai montré la pertinence et l’originalité du modèle praxéologique pour la modélisation des connaissances des élèves dans un EIAH et en particulier pour la fonction diagnostic. Ce modèle, permet d’avoir différents niveaux de diagnostic et peut donc fournir des informations pertinentes au niveau didactique.

Depuis 2010, et en prolongement de ces deux axes, j’ai orienté mes recherches sur le développement d’un cadre de référence T4TEL-framework