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   Cognition possibles
Elena Pasquinelli

• Réhabilitation


• Philosophie


• Philosophie des sciences cognitives (PhD: illusions haptiques)


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Le Groupe Compas

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• Equipe Compas:



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Education Technologies Cognition
Sciences cognitives


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Sciences cognitives classiques vs nouvelle vague
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Rodney Brooks,
1991

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Kevin O’Regan &
Alva Noe, 2001
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Mitchell Resnick,
1997

• On n’a pas besoin de faire recours
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  de contrôles centralisés...
Clark & Chalmers,
1998

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Edwin Hutchins, 1995;
David Kirsh, 1995
•   L’unité significative pour les processus cognitifs (et les
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Kirsh, 1991


 •   Le rôle des actions épistémiques
     ne peut pas être nié, mais
     l’éliminativisme par rapport aux
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Smith & Thelen, 2003


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Van Gelder, 2001




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Thompson, Palacios,
   Varela, 2002

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Varela, Thompson,
      Rosch, 1991




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Education Cognition Technologies
(et non seulement)
Philosophie de l’Education
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John Dewey, 1938
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Expérience
• L’expérience modifie le sujet et ses expériences
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• L’expérience qui nous intéresse est celle qui est
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Jerome Bruner, 1973
• La connaissance se génère par l’expérience et les
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Jerome Bruner, 1966
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Seymour Papert &
Idit Harel, 1991
•   Une forme d’éducation qui passe par le design, la
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Papert, 1980
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6. The problems learners face early on      7. Learning works best when new
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Un modèle pour une science de l’apprentissage
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savoirs pour l’éducation




                                             
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Education, technologies, cognition: triangulations possibles

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Education, technologies, cognition: triangulations possibles

  1. 1. Education Technologies Triangulations Cognition possibles
  2. 2. Elena Pasquinelli • Réhabilitation • Philosophie • Philosophie des sciences cognitives (PhD: illusions haptiques) • Percro Lab-SSSA, Enactive Network of Excellence • Groupe Compas http://www.groupe-compas.net/
  3. 3. Le Groupe Compas Depuis quelques décennies, deux courants ont engendré une véritable révolution dans les sciences de l’EDUCATION : les avancées des SCIENCES COGNITIVES et l’irruption des NOUVELLES TECHNOLOGIES Compas a pour ambition de créer des synergies entre ces deux courants à travers: un think tank / think for doing: site web, séminaire, participation à projets, expertises
  4. 4. • Equipe Compas: • Comité de pilotage: Daniel Andler, directeur; Elena Pasquinelli, Responsable scientifique; Roberto Casati, conseiller scientifique • Senior Advisors: Edith Ackermann, Elisabeth Caillet, Bastien Guerry, Gabriel Ruget, Denis Meuret, Manuela Piazza, Pierre Saurel François Taddei, David Wilgenbus • Partenariats: • Institut de l’Ecole Normale Supérieure, Microsoft Partners in Learning • Département Etudes Cognitives, ENS
  5. 5. Education Technologies Cognition
  6. 6. Sciences cognitives • Les sciences cognitives ressemblent plutôt à une photo de famille qu’à une entité homogène et univoque • disciplines multiples • neurosciences, AI, psychologie expérimentale, cognitive et du développement
  7. 7. “Mankind likes to think in terms of extreme opposites. It is given to formulating its beliefs in terms of Either-Ors, between which it recognizes no intermediate possibilities. When forced to recognize that the extremes cannot be acted upon, it is still inclined to hold that they are all right in theory but that when it comes to practical matters circumstances compel us to compromise.” (John Dewey, 1938) http://books.google.com/books?id=UE2EusaU53IC&dq=joghn+dewey+1938+experience+and +education&printsec=frontcover&source=bn&hl=en&ei=ZJlhS7vkI5yInQOUnrXGDA&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=4&ved=0CBgQ6AEwAw#v=onepage&q=&f=false
  8. 8. Sciences cognitives classiques vs nouvelle vague le cerveau n’est pas un ordinateur situated et les processus cognitifs ne sont Mainstream: vision pas nécessairement centralisés cognitiviste, distributed (dans le cerveau) computationaliste, représentationaliste de la cognition la cognition ne se limite pas à la pensée logique et symbolique et les processus cognitifs ne sont pas “Boiled down to its essence, cognitive embodied limités à des opérations formelles science proclaims that in sur des symboles (représentations) one way or another our minds are computers” (Dennett, la cognition ne se limite pas à 1993) enactive représenter la réalité comme un miroir; à nouveau elle ne se sert extended pas que de représentations pour son fonctionnement
  9. 9. Rodney Brooks, 1991 • On ne peut pas séparer les composantes perceptives et d’exécution de celles ‘centrales’ quand on parle d’intélligence; la décomposition correcte n’est pas celle entre systèmes (centraux ou périphériques) mais celle entre fonctions ou sous-systèmes qui produisent une certaine activité. Une activité est un pattern d’intéraction avec le monde. • “ When we examine very simple level intelligence we find that explicit representations and models of the world simply get in the way. It turns out to be better to use the world as its own model.... the agent can use its perception of the world instead of an objective world model. The representational primitives that are useful then change dramatically from those in Artificial Intelligence. The key idea from situatedness is: The world is its own best model.” • Créatures sans représentations centrales du monde
  10. 10. Kevin O’Regan & Alva Noe, 2001 http://www.youtube.com/watch?v=ubNF9QNEQLA • “Indeed there is no "re"-presentation of the world inside the brain: the only pictorial or 3D version required is the real outside version. What is required however are methods for probing the outside world -- and visual perception constitutes one mode via which it can be probed.” • Les expériences de change/inattentional blindness sont exemplaires dans ce sens • C’est à l’activité motrice qui revient le rôle d’unificateur de l’expérience: activité http://viscog.beckman.illinois.edu/djs_lab/demos.html motreice et perceptive forment des contingences sensorimotrices
  11. 11. Mitchell Resnick, 1997 • On n’a pas besoin de faire recours à des représentations centrales, de contrôles centralisés, pour expliquer des comportement complèxes • “a flock of birds sweeps across the sky. Like a well-choreographed dance troupe, the birds veer to the left in unison. Then, suddenly, they all dart to the right and swoop down toward the ground. Each movement seems perfectly coordinated. ... How do birds keep their movement so orderly, so coordinate?”
  12. 12. Clark & Chalmers, 1998 •“We will advocate an externalism about mind, but one that is in no way grounded in the debatable role of truth-conditions and reference in fixing the contents of our mental states. Rather, we advocate an “active externalism”, based on the active role of the environment in driving cognitive processes.” •Notion d’échafaudage externe: un expériment mental sur la cognition étendue et distribuée. •Otto et son carnet. “The information in Otto's notebook, for example, is a central part of his identity as a cognitive agent. What this comes to is that Otto himself is best regarded as an extended system, a coupling of biological organism and external resources”
  13. 13. Edwin Hutchins, 1995; David Kirsh, 1995 • L’unité significative pour les processus cognitifs (et les représentations) est plus large que l’individu • par exemple, la mémoire d’un système complèxe comme une cabine de pilotage d’avion est distribuée sur toute une série d’objets disponibles + la mémoire des deux pilotes • Les actions aident à distribuer une partie de la charge cognitive sur la perception (qui résulte d’una action qui modifie le monde) • “In musical composition (Lerdahl & Jackendoff, 1983), marine navigation (Hutchins, 1990), and a host of expert activities too numerous to list, performance is demonstrably worse if agents rely on their private memory or on their own computational abilities without the help of external supports.” (Kirsh, 1995)
  14. 14. Kirsh, 1991 • Le rôle des actions épistémiques ne peut pas être nié, mais l’éliminativisme par rapport aux représentations semble être excessif: il ne permet pas d’expliquer toute une série de comportements humains adaptatifs qui employent les concepts, comme la prévision, l’anticipation du futur.
  15. 15. Smith & Thelen, 2003 • “The first assumption of the dynamic approach is that developing organisms are complex systems composed of very many individual elements embedded within, and open to, a complex environment. As in many other complex systems in nature, such systems can exhibit coherent behaviour: the parts are coordinated without an executive pattern. Rather, the coherence is generated solely in the relationships between the organic components and the constraints and opportunities of the environment. This self-organization means that no single element has causal priority. When such complex systems self-organize, they are characterized by the relative stability or instability of their states. Development can be envisioned, then, as a series of evolving and dissolving patterns of varying dynamic stability, rather than an inevitable march towards maturity. Take infant crawling as an example....”
  16. 16. Van Gelder, 2001 • “Dynamicists also emphasize SITUATEDNESS/EMBEDDEDNESS. Natural cognition is always environmentally embedded, corporeally embodied, and neurally “embrained.” • “The differences between the dynamical and classical approaches should not be exaggerated. The dynamical approach stands opposed to what John Haugeland has called “Good Old Fashioned AI” (Haugeland 1985). However, dynamical systems may well be performing computation in some other sense .... Also, dynamical systems are generally effectively computable. (Note that something can be computable without being a digital computer.) • Thus, there is considerable middle ground between pure GOFAI and an equally extreme dynamicism”
  17. 17. Thompson, Palacios, Varela, 2002 • La théorie enactive est proposée par Varela comme une alternative aux sciences cognitives classiques; elle inclue la théorie écologique de la perception de Gibson • “1) that animals select properties in the physical world that are relevant to their structure (body-scaling, sensor-motor capacities, etc.), shaping these properties into environments that have behavioral significance; • and 2) that environments select sensory-motor capacities in the animal and thereby constrain animal activity” • “The first step for perceptual theory is to refuse to separate perception from action, or, more generally, from perceptually guided activity.”
  18. 18. Varela, Thompson, Rosch, 1991 http://books.google.com/books?id=QY4RoH2z5DoC&dq=The+Embodied+Mind:+Cognitive+Science+and+Human+Experience,+by+Francisco+Varela,+Evan+Thompson,+and+Eleanor+Rosch,+Cambridge,+MA:+MIT+Press, +1991.&printsec=frontcover&source=bn&hl=en&ei=GldgS5-5CqKemAPwypXBDA&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=4&ved=0CBYQ6AEwAw#v=onepage&q=&f=false
  19. 19. cognition située (via action cognition étendue et perception) cognition décentralisée decentralisation cognition encarnée cognition enactive cognition distribuée principes du fonctionnement cognitif
  20. 20. Education Cognition Technologies
  21. 21. (et non seulement) Philosophie de l’Education • “... business of philosophy of education does not mean that the latter should attempt to bring about a compromise between opposed schools of thought, to find a via media, nor yet make an eclectic combination of points picked out hither and yon from all schools. It means the necessity of the introduction of a new order of conceptions leading to new modes of practice.” (Dewey, 1938)
  22. 22. apprendre utiliser le contexte et les autres en faisant comme facilitateurs apprentissage par d’apprentissages manipulation apprentissage comme activité physique et contextualisée et sociale métaphorique de l’information (constructivisme) apprentissage par design et création expérience & (constructionnisme) construction principes éducatifs compatibles
  23. 23. Education traditionnelle vs progressive The subject-matter of education To imposition from above is opposed consists of bodies of information expression and cultivation of individuality; and of skills that have been worked out in the past; therefore, to external discipline is opposed free activity; the chief business of the school is to transmit them to the new to learning from texts and teachers, learning generation. through experience, In the past, there have also been to acquisition of isolated skills and techniques developed standards and rules of by drill, is opposed acquisition of them as conduct... means of attaining ends which make direct vital appeal; Finally, the general pattern of school organization (by which I to preparation for a more or less remote future mean the relations of pupils to is opposed making the most of the one another and to the teachers) opportunities of present life; constitutes the school a kind of to static aims and materials is opposed institution sharply marked off from acquaintance with a changing other social institutions” (Dewey, world.” (Dewey, 1938-1997) 1938)
  24. 24. John Dewey, 1938 • “There is always a danger in a new movement that in rejecting the aims and methods of that which it would supplant it may develop its principles negatively rather than positively and constructively ... I take it that the fundamental unity of the newer philosophy is found in the idea that there is an intimate and necessary relation between the processes of actual experience and education.” • “all genuine education comes about through experience... • any experience is mis-educative that has the effect of experience arresting or distorting the growing of further experience. An experience might be such as to engender callousness; it may produce lack of sensitivity and of responsiveness”
  25. 25. Expérience • L’expérience modifie le sujet et ses expériences futures, et en même temps elle prend quelque L’expérience chose des expériences passées est continue • Il faut ouvrir la voie à la capacité et au desir de faire de nouvelles expériences, et des expériences variées qui permettent la croissance • Les expériences ne se déroulent pas dans un L’expérience est corps ou un esprit en isolement, mais en contacte en interaction avec le monde des objets et le monde social • Il faut savoir exploiter et tenir en compte les objets et conditions sociales qui entourent l’apprenant
  26. 26. • L’expérience qui nous intéresse est celle qui est faite par l’apprenant au moment de l’apprentissage, pas celle prévue et préparée en à l’avance, le présent, non le futur: avec ses L’expérience motivations, intérêts, problèmes à resoudre: est maintenant “when preparation is made the controlling end, then the potentialities of the present are sacrificed to a suppositious future” • L’expérience éducative est comme un laboratoire ou workshop et elle s’inspire de la méthode Méthode scientifique, adaptée à lâge de l’apprenant scientifique adaptée
  27. 27. Jerome Bruner, 1973 • La connaissance se génère par l’expérience et les connaissances acquises (inspiré du constructivisme de Piaget) constructivisme • "The concept of prime numbers appears to be more readily grasped when the child, through construction, discovers that certain handfuls of beans cannot be laid out in completed rows and columns. Such quantities have either to be laid out in a single file or in an incomplete row- column design in which there is always one extra or one too few to fill the pattern. These patterns, the child learns, happen to be called prime. It is easy for the child to go from this step to the recognition that a multiple table so called, is a record sheet of quantities in completed multiple rows and columns. Here is factoring, multiplication and primes in a construction that can be visualized." http://books.google.com/books?id=nlCiHwAACAAJ&dq=bruner&ei=F69hS-SuB5DMywSsx8UW&client=safari&cd=7
  28. 28. Jerome Bruner, 1966 apprentissage par voie • Il existe trois formes de symbolique, représentations et trois manières d’acquérir des connaissances : iconique, • symbolique enactive • iconique • enactive: learning by doing, représentations liées à l’action et aux habilités motrices (procédurale) • la connaissance enactive est pour instruction basée sur toute la vie (à différence de la phase l’étude de la cognition: senorimotrice chez Piaget) http://books.google.com/books?id=F_d96D9FmbUC&pg=PR8&dq=jerome+bruner+1966+theory+of+instruction&ei=w3ZgS-L-NKHiyQSNjNSsBw&client=safari&cd=1#v=onepage&q=&f=false
  29. 29. Seymour Papert & Idit Harel, 1991 • Une forme d’éducation qui passe par le design, la création, et non par l’observation et l’instruction • qui met l’accent sur la tangibilité (comme les représentations enactives de Bruner et son constructivisme) constructionisme • mais aussi sur l’accès personnel à la construction et au design au sens métaphorique: la simulation, la programmation, la création d’objets virtuels • et en même temps sur la nature contextualisée et sociale de la construction de la connaissance, qui inclut d’autres acteurs sociaux et n’est pas une expérimentation solitaire • tout en considérant l’importance de la motivation, donc de la personnalisation, de l’existence d’objectifs et de plaisir
  30. 30. Papert, 1980 (Ackermann) • “Constructionism— N word as opposed to the V word— shares constructivisme contructivism’s view of learning as “building knowledge structures” -> through progressive internalization constructionisme of actions… It then adds the idea that this happens especially felicitously in a context where the learner is consciously engaged in constructing a public entity, whether it’s a sand castle on the beach or a theory of the universe” http://books.google.com/books?id=qaYX8_oXmdQC&q=papert+mindstorms&dq=papert+mindstorms&ei=f7thS8GNEpG-MonlmOwN&client=safari&cd=1
  31. 31. Education Cognition Technologies
  32. 32. Rôle de la technologie “computers provide a context for the development of concrete thinking” (Turkle & Papert, 1992)
  33. 33. apprendre utiliser le contexte et les autres en faisant comme facilitateurs les technologies d’apprentissages digitales permettent les technologies digitales de simuler, manipuler constituent un outil qui étend la même si de manière cognition, en sens social et en abstraite, et de créer tant qu’outils des contenus expérience & construction outils compatibles
  34. 34. Resnick, 1997, 1993 (Papert) • “create tools that engage learners in construction, invention, experimentation. This process involves at least two levels of design: educators to design things that allow students to design things” (Resnick: Turtles, termites and traffic jams) • “the turtle makes possible a new approach to thinking about geometry, contrasting sharply with the Euclidean methods traditionally taught in the classroom. ... The turtle connects to the children’s experience in the world - children can ‘play turtle’, imagining themselves as the turtle...” • Lego/logo
  35. 35. technologies pour la création de contenus
  36. 36. technologies pour la simulation, la modélisation, le jeu
  37. 37. technologies pour la communication et le partage des contenus en local et à distance
  38. 38. Mobile learning • Le téléphone portable pour prendre des notes multi-modales dans l’apprentissage des langues (Kukulska-Hulme, et al., 2009) • Le téléphone portable pour créer des jeux localisés ou des cartes Create a scape multimodales www.futurelab.org.uk/projects/ create-a-scape • Le téléphone portable pour Frequency 1550 http:// l’apprentissage de l’histoire et des freq1550.waag.org/ cartes géographiques en intéraction
  39. 39. mobilité tous anytime, anywhere toujours autonomie personnalisation
  40. 40. mobilité multiplicité contexte d’outils out-of-the box personnalisation
  41. 41. communication assistance partage collaboration
  42. 42. Game-based Learning Tim Rylands http:// www.timrylands.com/ • Jeux COTS utilisés en classe grâce à la médiation de l’enseignant • Jeux COTS utilisés à la maison Kurt Squire & Firaxis http:// www.firaxis.com/educators/ • Jeux éducatifs utilisés en classe Federation of american ou à la maison Scientists http:// www.fas.org/programs/ltp/ games/index.html • Jeux développés par enseignants Mark Greenberg http://homepage.mac.com/ markgreenberg2/Personal2.html
  43. 43. James Paul Gee, 2007, 2005 • “good learning principles are built into their very designs … Many of these principles -with or without a game - could well be used in schools to get students to learn things like science, but too often today schools are centered on skill-and-drill and multiple- choice tests that kill deep learning“ • “I care about these matters both as a cognitive scientists and as a gamer. I believe that we can make school and workplace learning better if we pay attention to good computer and video games. This does not necessarily mean using game technologies in school and at work, though this is something I advocate. It means applying the fruitful principles of learning that good game designers have hit on, whether or not we use a game as a carrier of these principles.” http://books.google.com/books?id=4dh6QgAACAAJ&dq=james+gee+good+video+games&ei=IHhgS8XHCqCSyQTtqvW1Bw&client=safari&cd=2
  44. 44. contexte agent significatif action et propos perception plaisir expérience
  45. 45. stimulant mais bon ordre faisable just in time, on demand bac à sable, modélisation fish tank et facilitation
  46. 46. styles d’apprentissage cycles d’expertise personnalisation et maîtrise
  47. 47. • A quoi ressemble un bon jeu vidéo? 3.Different styles of learning work (Description des jeux vidéo en termes better for different people... at least de leurs principes éducatifs, et des some games customize the game to fit principes éducatifs incarnés par les their learning and playing styles or at bons eux vidéo) least they allow different styles of learning • (“Good game designers are practical theoreticians of learning”) 4. Deep learning requires an extended commitment which is recruited when people take on a new identity they 1.good video games give people value and in which they become pleasures … Pleasure and learning: heavily invested ... good games offer For most people these two don’t seem players identities that trigger a deep to go together. But that is a mistruth we investment. have picked up at school, where we have been taught that pleasure is fun and learning is work, and thus that 5.For humans perception and action work is not fun are deeply interconnected ... video games inherently involve action. 2.Good learning requires that learning feel like active agents...in a video game, players make things happen.
  48. 48. 6. The problems learners face early on 7. Learning works best when new are crucial and should be well- challenges are pleasantly frustrating designed to lead them to hypotheses in the sense of being felt by learners to that work well, not just on these be at the outer edge of, but within, their problems, but as aspects of the ‘regime of competence’. That is, these solutions of later, harder problems, as challenges feel hard, but doable. well. And problems in good games Furthermore, learners feel - and get are well ordered…early problems are evidence - that their effort is paying off designed to lead players to form good in the sense that they can see, even guesses about how to proceed when when they fail, how and if they are they face harder problems making progress. 8. Expertise is formed in any area by repeated cycles of learners practicing skills until they are nearly automatic, then having those skills fail in ways that cause learners to have to think again and learn anew
  49. 49. 9.They use this verbal information best 10. Fish tanks are good for learning: if when it is given just in time (when we create simplified systems, stressing they can put it to use) and on demand a few key variables and their ( when they feel they need it) ... interactions, learners who would be Players don’t need to read a manual to otherwise overwhelmed by a complex start, but can use the manual as a system … get to seem some basic reference after they have played a relationships at work and take the fist while … Game manuals, just like steps towards their eventual mastery of science text books, make little sense if the real system (e.g. they begin to one tries to read them before having know what to pay attention to)… Good played the game. games offer players fish tanks, either as tutorial or as their first level or two… With today’s capacity to build simulations, there is no excuse for the lack of fish tanks in schools. 11. Sand boxes: if learners are put into a situation that feels like the real thing, but with risks and dangers greatly mitigated, they can learn well and still feel a sense of authenticity.
  50. 50. 12. People learn and practice skills best (and practice is necessary in order to gain mastery) when they see a set of related skills as a strategy to accomplish goals they want to accomplish. 13. People learn skills, strategies, and ideas best when they see how they fit into an overall larger system to which they can give meaning. 14. Humans do not usually think through general definitions and logical principles but in terms of their experiences, of what they have seen and done. And this is the main principle of video games.
  51. 51. Un intérêt croissant • European Schoolnet, le réseau des Ministères de l’Education européens a récemment publié un rapport sur « Electronic games in Schools » - Jeux électroniques à l’école, qui fait partie du projet « Games in school » - Jeux à l’école • les jeux sérieux ont fait récemment l’objet d’un appel à projets de la part du Ministère Français de l’Economie : Donjons et Radon • le Learning and Teaching Scotland – l’organisation gouvernementale écossaise pour le développement du curriculum - a constitué un centre spécialement dédié aux jeux vidéo et à la mesure des résultats de leur utilisation comme instruments d’apprentissage dans les écoles : The Consolarium  • Le 9 février 2009 la Commission du Marché Intérieur du Parlement Européen a adopté un Rapport d’Initiative qui soutient que les jeux vidéo n’ont pas qu’une valeur récréative, ils peuvent être utilisés dans des buts éducatifs et médicaux
  52. 52. L’éducation peut profiter d’une science de l’apprentissage spécialement quand il s’agit d’introduire (ou de en pas introduire) de nouvelles stratégies et de nouveaux instruments
  53. 53. Un modèle pour une science de l’apprentissage qui vient de la médecine 1. Evaluation des résultats basée sur des données observables, reproductibles, non interprétées sur la base de l’intuition • Attention à la manière dont les mesures sont conduites Médecine fondée sur les faits/ Evidence Based Medicine = l’adoption 2. Recours à des sources d’une méthode scientifique dans le scientifiques choix de la thérapie • Meta-analyse de la littérature • Sélection (large) des savoirs pertinents Davidoff F, Haynes RB, Sackett DL, Smith R. Evidence-based medicine. British Medical Journal 1995;310:1085-6 3. Personnalisation par rapport aux utilisateurs finaux
  54. 54. systèmes d’évaluation des méthodes éducatives statistiques tests randomisés de comparaison entre groupes expérimentaux et de contrôle http://ltsblogs.org.uk/consolarium/2008/09/25/ dr-kawashima-extended-trial-summary-results/ http://www.pisa.oecd.org/pages/ 0,2987,en_32252351_32235731_1_1 _1_1_1,00.htm http://www.unicog.org/ main/pages.php? page=NumberRace
  55. 55. savoirs pour l’éducation   Kirsh, D. and P. Maglio, Some Epistemic Benefits of Action: Tetris a Case Study,Proceedings of the Fourteenth Annual Cognitive Science Society, Morgan Kaufmann. 1992. Science Jung, R. & Haier, R. (2007). The Parieto-Frontal Integration Andrew N. Meltzoff, et al. (2009) Theory (P-FIT) of intelligence: Converging neuroimaging Foundations for a New Science of Learning evidence. BEHAVIORAL AND BRAIN SCIENCES 30, 135 - 187
  56. 56. MERCI!

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