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Sésamath : Mode d'emploi

J3P

Le projet J3P se base sur un certain nombre de grands principes. Un vocabulaire spécifique est indispensable à la compréhension du chapitre « Construire des exercices interactifs » dans la section « Production de ressources ».

Naissance du projet

Pour comprendre les raisons de l’émergence du projet J3P (JavaScript & programmation de parcours pédagogiques), il faut revenir aux exercices interactifs proposés par Mathenpoche (1700 exercices interactifs programmés en Flash) couvrant le programme de collège et de la classe de seconde en France. Son développement a commencé en 2002 et s’est achevé courant 2008, du moins pour ce qui concerne le niveau collège. En 2011 s’est posée pour Sésamath la question de l’avenir de ces exercices interactifs : continuons-nous oui ou non à utiliser cette technologie pour leur développement ?

Trois raisons principales expliquent cette remise en question :

  • Tout d’abord la technologie utilisée. Flash est une technologie qui semble vouée à disparaître, et Adobe a déjà renoncé à poursuivre son développement pour certains terminaux.
  • Deuxièmement, même si les ressources développées à l’aide de cette technologie sont libres, le logiciel lui ne l’est pas.
  • Enfin, les applications Flash ne sont pas multi-plateformes, elles ne fonctionnent pas sur certains smartphones ou tablettes, par exemple.

Le projet J3P est lancé par Sésamath en septembre 2011. Un salarié à plein temps a été chargé du développement, en collaboration avec d'autres salariés et bénévoles.

Afin de répondre au questionnement initial, les grandes lignes du cahier des charges adoptées ont été les suivantes.

  • Proposer un modèle permettant à des développeurs débutants (mais motivés) d'écrire des ressources interactives.
  • Utiliser les nouvelles technologies web : HTML5, CSS, JavaScript, Frameworks, garantissant ainsi un très bonne portabilité des ressources.
  • Proposer des ressources paramétrables à partir d'une interface comme LaboMEP. Autrement dit, chaque ressource devra être livrée avec son jeu de paramètres clairement renseignés, et permettant au professeur de personnaliser chaque ressource.
  • Permettre aux ressources d'être complexes, c'est-à-dire sous forme de graphes, que nous présenterons à la fin de cette première partie.

Les atomes de J3P : les sections

Une « sections » est une ressource qui constitue la base de J3P. Elle est de nature très diverse. Nous en examinerons quelques exemples.

Exemple de section : un exercice interactif

Ces sections sont les plus nombreuses. Elles constituent les atomes permettant de construire des graphes.

On peut accéder à cette section à l'adresse : http://j3p.devsesamath.net/j3p.html?graphe=[1,"cm2exN4_22",[{pe:">=0",nn:"fin",conclusion:"fin"}]]; 

Exemple de section : « squelette » permettant d'afficher le texte d'un problème

Le problème est affiché à gauche. L'élève saisit sa réponse à droite et la valide. Des outils supplémentaires peuvent être proposés (un rappel de cours, une calculatrice...).

Exemple de section : « squelette » de type cours

Le cours est stocké dans un fichier texte utilisant un balisage pour la mise en forme. L'enseignant a donc la possibilité de créer son propre fichier de cours afin de l'afficher grâce à cette section.

Les paramètres d'une section

L'enseignant a la possibilité d'utiliser la ressource avec son paramétrage par défaut, mais il peut aussi adapter les paramètres, qui jouent le rôle de véritables variables didactiques.

Pour une section de type exercice interactif, on distingue deux types de paramètres: les paramètres généraux que l'on retrouve dans toutes les section et les paramètres spécifiques.

Les paramètres généraux sont :

  • le nombre de répétitions de la section qui correspond pour l'exercice interactif au nombre de questions posées.
  • le nombre de tentatives dont dispose l'élève pour trouver la bonne réponse ;
  • le temps limite par répétition (par défaut, il n'y a pas de limite) ;
  • une indication éventuelle.

Le paramétrage spécifique d'une telle section peut être très complexe. En particulier, une section peut afficher des énoncés différenciés en fonction du niveau des élèves, et peut donner accès à certains outils, par exemple une calculatrice.

Un exemple de réglages de paramètres est indiqué dans l'exemple ci-dessous.

Un tel jeu de paramètres multiplié par le nombre de sections donne potentiellement un grand nombre de ressources différentes. Cette complexité permet une très grande richesse dans leur scénarisation, mais peut aussi induire des difficultés face au grand nombre de possibilités - voir à ce propos le chapitre sur la création de ressources interactives.

Une section est donc une activité traitée par l’élève. La section renvoie au logiciel J3P une information, appelée "phrase d’état", ainsi qu’un score.

La phrase d'état renvoyée  

Quand une section est terminée, quel que soit son type, elle renvoie ce que l'on appelle une phrase d'état. Si la section est quantitative, elle coïncidera en général avec le score obtenu. Si la section est qualitative, elle consistera en une information comme par exemple « ne connais pas la règle de la distributivité » ou encore « ne connaît pas ses tables de multiplication ». Cette phrase d'état est renvoyée à LaboMEP et affichée dans le bilan de la séance.

L'intérêt principal de cette phrase d'état est que, selon l'information qu'elle renvoie, l'élève est orienté vers telle ou telle autre section avec éventuellement un paramétrage adapté.

Cette innovation de J3P permet d'avoir des parcours personnalisés nommés graphes.

Les graphes et les parcours

La notion de graphes et de parcours est intimement liée à la notion de scénarisation pédagogique.

Pour expliquer précisément ce que nous entendons par ces termes, nous allons détailler un seul exemple concret.

Le scénario pédagogique est le suivant :

  • L'élève commence par traiter une première section (S1) qui demande de lire l'abscisse d'un point.
  • Image de la section (S1), nommée dglireabcisse.

  • S'il échoue complètement, on désire l'orienter vers une seconde section (S2), qui demande de placer un point d'abscisse donnée.    

Cette section ressemble fortement à la section précédente, et sera nommée dgplacerpoint1 dans la suite.

  • S'il échoue encore alors on l'orientera vers une troisième section (S3) qui demande de compléter une suite de nombres.
     
    Image de la section (S3), nommée suitedecimaux.

Ces trois sections sont paramétrables.  La seconde par exemple permet de mettre à disposition ou non de l'élève un zoom continu ou un zoom décimal. Elle permet également de régler les graduations (on peut afficher toutes les graduations comme on peut très bien n'en afficher que deux). Selon le paramétrage de la section, les difficultés auxquelles se heurtera l'élève peuvent être très différentes.

L'idée du scénario pédagogique est donc la suivante : la première section est l'objectif principal de l'activité et les deux autres sections constituent des remédiations successives en cas d'échec de l'élève. Ce scénario pédagogique est complètement indépendant du développement des exercices et donc il peut être réalisé par une équipe distincte non experte dans le domaine de la programmation.

Voici un graphe complet représentant un tel scénario, où l'élève commencerait son parcours à gauche en traitant la section S1.

On remarque sur le diagramme des "pe" : ce sont les phrases d'état renvoyées par les sections. Ici elles sont égales au score qui est un nombre compris entre 0 et 1. Un élève ayant 6 bonnes réponses sur 10 aura donc un pe de 0,6.

Suivant son score, celui-ci est orienté vers la section S1, mais dans un paramétrage plus simple ou vers S2 et ainsi de suite.

Un graphe est ainsi un réseau de nœuds (chaque nœud consiste à traiter une section paramétrée) reliés entre eux à l'aide de conditions s'appuyant sur les phrases d'état renvoyées à l'issue du traitement de chaque nœud.

Quand un élève entre dans le graphe, il suivra un parcours qui dépendra de ses résultats.
Pour le graphe précédent, nous avons donc de nombreux parcours différents. C'est dans cette mesure que l'on peut dire que l'élève construit son propre parcours au sein d'un graphe.

Le parcours de l'élève sera renvoyé à LaboMEP pour être examiné par son professeur. Ce parcours contient de nombreuses informations : score à chaque nœud, phrase d'état à chaque nœud, temps passé à chaque nœud...

D'autres graphes peuvent être bien plus simples, en proposant la même section répétée de manière linéaire, mais paramétrée de telle sorte que la difficulté de chaque nœud soit variable :

.....N3 <==> N2 <==> N1 <==> N4 <==> N5.....
L'élève entre en N1. S'il réussit, on lui propose N4 plus difficile, mais s'il échoue on lui propose le traitement de N2 plus facile que N1.

Perspectives

Deux aspects différents coexistent donc dans J3P : la programmation de sections plus ou moins complexes qui requièrent des compétences expertes en informatique et l'élaboration de parcours qui demande des compétences expertes en pédagogie. C'est sans doute une scénarisation collaborative d'experts qui permettra de construire des graphes intéressants.