Facilitating learning from examples in problem solving situation
Faciliter l'apprentissage à partir d'exemples en situation de résolution de problèmes
Résumé
Analysing worked out examples and solving new problems by analogy can enable contextual and abstract knowledge to be acquired. However, this knowledge acquisition is not always automatic. How can we facilitate knowledge acquisition within the context of learning from examples? We propose that one way to facilitate learning consists in encouraging or facilitating the implementation of knowledge generalisation processes. To verify this hypothesis, we conducted five experiments and we showed that some presentation formats for instructional material, for instance reducing the salience of important features, play a positive role on the implementation of learning processes and facilitate the acquisition abstract knowledge. In parallel, we applied some theoretical and some empirical studies about learning from examples in order to design intelligent tutoring systems (ITS) in the framework of the AMBRE project. These ITS present to the learners worked out examples and then, guide them in their problem solving through five stages inspired by the case-based-reasoning cycle. In this project, we specified the processes that we wished to see implemented in the ITS and we made various recommendations intended to facilitate the implementation of these processes. Then, we participated to the design of AMBRE-add, an ITS for arithmetical word problems solving. Finally, we evaluated its utilisability, its utility and we analysed the usage of the system. This study lead us to considering how to apply theoretical and empirical studies from cognitive psychology to the design of ITS. And to express considerations about the methods to use in order to evaluate ITS.
Lorsqu’une personne doit résoudre un problème, elle peut se référer à des problèmes déjà résolus et les utiliser pour résoudre des problèmes similaires. L’analyse de ces exemples et la résolution de problèmes par analogie peuvent alors parfois conduire à augmenter son habileté à résoudre ce type de problèmes. Dans le cadre de cette thèse, nous avons recherché les conditions qui conduisent effectivement à acquérir des connaissances à partir d’exemples. A travers différentes expériences, nous avons montré que certains modes de présentation des problèmes peuvent favoriser la mise en œuvre de processus de généralisation qui permettent d’acquérir des connaissances abstraites. Parallèlement, nous avons appliqué les résultats des études sur l’apprentissage à partir d’exemple à la conception d’Environnements Informatiques pour l’Apprentissage Humain (EIAH). Ces EIAH, conçus dans le cadre du projet AMBRE, présentent des exemples puis guident la résolution de nouveaux problèmes suivant les étapes du raisonnement à partir de cas. Au sein de ce projet, nous avons produit des recommandations afin que ce logiciel offre des conditions qui favorisent l’apprentissage. Nous avons ensuite participé à la conception de l’EIAH AMBRE-add dédié aux problèmes additifs, avant d’évaluer ce logiciel. Ces évaluations nous ont conduit à analyser la manière dont les enfants utilisent le logiciel. Cette étude nous a menée à une réflexion sur l’application des théories et données issues de la psychologie cognitive pour la conception des Environnements Informatiques pour l’Apprentissage Humain ainsi qu’à une réflexion sur les méthodes d’évaluation de ces environnements.