Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L’objectif de ce travail de thèse est d’observer et d’analyser l’interaction entre un élève autiste, un logiciel éducatif et un enseignant dans des situations d’apprentissage de la lecture et de l’écriture. Étudier la manière dont les élèves autistes peuvent interagir avec des logiciels éducatifs en présence d’enseignants est très important, notamment pour comprendre comment mieux focaliser l’attention de ces enfants. Il faut alors étudier l’évolution des comportements des élèves et connaître les modes d’intervention des enseignants, favorisant ou non l’évolution de ces comportements. Pour analyser les modes d’interaction qui se mettent en place entre trois agents (un enseignant, un élève autiste et un logiciel éducatif), nous avons défini des observables, pouvant être recueillis durant les phases d’étude chez chacun des agents, et choisi des outils permettant de collecter les informations en temps réel (stylo numérique et logiciel Camtasia). Nous avons également synchronisé plusieurs sources de données. Les informations recueillies et synchronisées, les traces d’activités, ont ensuite été traitées afin de fournir des formes visuelles résumées de l’activité et de calculer différents indicateurs. Ces analyses ont été confrontées aux experts de l’autisme, pour interprétation et aux enseignants pour une meilleure prise en compte de leur propre comportement. Pour mener ce travail, nous avons, d’un premier temps, participé au projet ANR RobAutisTIC, autour d’une interaction ludique entre des enfants autistes, des thérapeutes suivant un protocole expérimental et un robot. Au cours de ce projet, nous avons élaboré les premières listes de gestes à observer, enregistrer et coder et effectué les premières analyses à l’aide du logiciel Elan. Ce travail a été repris avec des élèves autistes, des enseignants et des logiciels éducatifs, dans des situations d’apprentissage. Nous avons adapté pour cela les grilles utilisées dans le projet RobAutisTIC, à la situation d’apprentissage avec un logiciel éducatif. Nous avons conduit des observations préalables dans les classes ainsi qu’une analyse détaillée des logiciels éducatifs pour identifier les interactions possibles et classer les exercices selon un indicateur de complexité. Nous avons pu suivre quinze séances avec au total onze élèves.L’analyse des données nous a permis de repérer les gestes les plus fréquents, les séquences, etc. L’association entre le codage des gestes, l’enregistrement de la succession des écrans des logiciels et des dialogues entre l’enseignante et l’élève a permis de faire une analyse didactique des interactions dans le cadre de la théorie d’action didactique. Nous avons pu constater des modes fins d’interaction entre l’élève autiste et son enseignante, également des caractéristiques particulières de l’interaction élève-logiciel compte tenu du niveau de complexité de chaque exercice et du niveau de développement socio-communicatif de l’élève autiste. Enfin, les enseignants interviennent souvent dans le but de donner la bonne réponse à l’élève à travers le pointage de l’écran et l’interaction verbale. Ce travail ouvre des pistes d’une part dans l’observation et l’analyse de l’interaction avec des élèves autistes et d’autre part dans l’analyse de l’utilisation de logiciels éducatifs. / The objective of this thesis is to observe and analyze the interaction between students with autism, educational software and teachers in learning situations of reading and writing. Explore how students with autism can interact with educational software in the presence of teachers is very important, especially to understand how to better focus their attention. Then, we must study the evolution of student behaviour and know the teachers intervention methods, promoting or not the changes in these behaviours.To analyze the modes of interaction that are set up between three agents (a teacher, a student with autism and educational software), we defined “observable” that may be collected during the study phases in each of the agents and selected tools to collect real-time information (Digital Pen and Camtasia software). We also synchronized multiple data sources. The information collected and synchronized and traces of activities were then treated to provide visual forms summarized activities and calculate various indicators. These analyses were confronted with experts in autism, for interpretation and teachers to better take into account their own behaviour.To conduct this work, first, we participated in the project ANR RobAutiSTIC around a playful interaction between children with autism, therapist following an experimental protocol and a robot. In this project, we developed the first gestures lists to observe, record, encode and performed the first analysis with the Elan software.This work was implemented in the classroom where were present autistic students, teachers and educational software, in learning situations. We have adapted it for the grids used in RobAutiSTIC project, the situation of learning with educational software. We conducted preliminary observations in classrooms as well as a detailed analysis of educational software to identify potential interactions and classify the exercises in a complex indicator. We followed five sessions with a total of eleven students. Data analysis allowed us to identify the most frequent gestures, sequences, etc. The association between the coding of gestures, recording the sequence of screens software and dialogues between the teacher and the student has to do a didactic analysis of interactions in the context of the educational theory of action. We have seen the purpose modes of interaction between student and teacher autistic, also the special characteristics of the interaction student-software given the level of complexity of each year and the level of socio-communicative development of students with autism. Finally, teachers often intervene in order to give the right answer to the student through the pointing screen and verbal interaction.On the one hand, this work paves the way for the observation and analysis of the interaction with autism students (between themselves) and on the other hand, for the analysis of the uses of educational softwares.

L’objectif de cette recherche doctorale est de décrire et comprendre les effets de la programmation informatique sur l’apprentissage et la mobilisation de compétences d’élèves du primaire. Notre intérêt pour ce phénomène se justifie sous deux considérations : d’abord, la programmation est une activité qui a connu une démocratisation au cours des dernières années, notamment dans le milieu scolaire. Puis, en ce qui concerne la résolution collaborative de problèmes (RCP), il s’agit de compétences appartenant à ce que certains appellent les compétences du 21e siècle (voir notamment Chalkiadaki, 2018; van Laar et al., 2017), et que d’autres appellent les compétences du futur (Conseil des compétences futures, 2020; Gouvernement du Canada, 2020). Les recherches empiriques menées en contextes authentiques de classe sont très peu nombreuses dans la littérature (Lye et Koh, 2014), ce qui atteste pour nous la nécessité de porter un regard contemporain et imprégné des nouvelles tendances technopédagogiques sur ce phénomène d’envergure internationale. Les principaux référents conceptuels sont associés au champ de l’apprentissage collaboratif à l’aide de l’ordinateur (en anglais le Computer-supported collaborative learning, CSCL), un champ dont nous citons plusieurs travaux réalisés dans les années 1990 (Koschmann et al., 1996; Scardamalia et Bereiter, 1994). Il nous a permis d’aborder les aspects techniques (programmation, ordinateur), sociaux (interactions, médiatisation) et pédagogiques (apprentissage, développement de compétences) du phénomène que nous souhaitions étudier. À l’aide d’un devis qualitatif et interprétatif de type étude de cas multiples, nous avons mis en place un scénario pédagogique dans trois écoles primaires au Québec. Amenant les élèves à découvrir graduellement les concepts fondamentaux de la programmation informatique, le scénario Deviens un maître NAO mise sur la programmation visuelle et tangible pour mobiliser, voire développer, un ensemble d’habiletés et de compétences, tant transversales que disciplinaires. Une série de 20 niveaux sont proposés aux élèves, qui doivent réaliser des programmes ayant pour but d’animer un robot humanoïde nommé NAO. Le premier cas a été observé dans une école alternative de Montréal. Les élèves (n=29) ont été séparés en équipes multiniveau, ce qui a amené la collaboration d’élèves d’âges et de niveaux scolaires différents. Les cas 2 à 5 ont été étudiés dans une école de Montréal et présentent des élèves de quatrième, cinquième et sixième année (n=70). Enfin, le dernier cas se situait dans une classe de cinquième année de la grande région de Québec (n=10). Plusieurs de ces élèves ont des difficultés d’apprentissage ou sont en situation de handicap. Nous avons observé les pratiques effectives de programmation ainsi que la mobilisation des compétences de RCP à l’aide d’un appareillage méthodologique considérable : (a) une caméra filmant l’activité des élèves dans leur environnement immédiat, (b) la caméra intégrée de l’ordinateur qui filmait le visage des élèves et leurs interactions verbales, et (c) l’enregistrement de l’écran d’ordinateur que les élèves utilisaient pour faire la programmation visuelle et tangible du robot NAO. Nous avons ensuite utilisé ce corpus de données vidéos pour déterminer une typologie des pratiques effectives de programmation d’élèves du primaire, pour créer une grille d’observation de la RCP à partir d’observations empiriques et authentiques et pour comprendre le processus de RCP dans le cadre d’une activité de programmation au primaire. Parmi les principaux résultats, nous proposons une typologie des pratiques de programmation visuelle fortement basée sur nos observations empiriques, ce qui l’ancre fortement dans la réalité du terrain de recherche. Puis, nous avons également été en mesure de concevoir une grille d’observation de la RCP en nous appuyant sur les travaux scientifiques antérieurs et, surtout, sur nos observations empiriques. Cette grille, présentant 3 dimensions et 15 indicateurs, permet d’observer les processus et habiletés mis en œuvre par les élèves de façon collaborative. Enfin, l’utilisation de cette grille a mené à l’analyse systématique et compréhensive de la façon dont les élèves parvenaient à compléter les activités de programmation de façon collaborative. Nous soulignons d’une part la prépondérance de certaines habiletés (échanges à propos du problème, attribution explicite ou implicite des rôles, vérification des solutions, etc.), et d’autre part la faible mobilisation d’habiletés comme l’adaptation des interventions, l’identification des forces et des faiblesses et la vérification des actions. / The objective of this doctoral research is to describe and understand the effects of computer programming on the learning and mobilization of skills of elementary school students. Our interest in this phenomenon is justified by two considerations: first, programming is an activity that has been democratized in recent years, especially in the school environment. Second, with respect to collaborative problem solving (CPS), these are skills that belong to what some call 21st century skills (see, for example, Chalkiadaki, 2018; van Laar et al., 2017), and others call future skills (Future Skills Council, 2020; Government of Canada, 2020). Empirical research conducted in authentic classroom contexts is very scarce in the literature (Lye and Koh, 2014), which attests to the need for us to take a contemporary look at this international phenomenon, infused with new techno-pedagogical trends. The main conceptual referents are associated with the field of Computer-supported collaborative learning (CSCL), a field from which we cite several studies conducted in the 1990s (Koschmann et al., 1996; Scardamalia and Bereiter, 1994). It allowed us to address the technical (programming, computer), social (interactions, mediatization) and pedagogical (learning, skill development) aspects of the phenomenon we wanted to study. Using a qualitative and interpretative multiple case study design, we implemented a pedagogical scenario in three elementary schools in Quebec. By gradually introducing students to the fundamental concepts of computer programming, the Become a NAO Master scenario relies on visual and tangible programming to mobilize and even develop a set of skills and competencies, both transversal and disciplinary. A series of 20 levels are offered to students, who must create programs to animate a humanoid robot named NAO. The first case was observed in an alternative school in Montreal. The students (n=29) were separated into multi-level teams, which led to the collaboration of students of different ages and grade levels. Cases 2-5 were studied in a Montreal school and featured students in grades 4, 5, and 6 (n=70). Finally, the last case was in a fifth grade class in the greater Quebec City area (n=10). Many of these students have learning difficulties or disabilities. We observed the effective programming practices as well as the mobilization of CPR skills using a considerable methodological apparatus. Indeed, for each team in each class, we had: (a) a camera filming students' activity in their immediate environment, (b) the computer's built-in camera that filmed students' faces and verbal interactions, and (c) the recording of the computer screen that students used to do the visual and tangible programming of the NAO robot. We then used this video data set to determine a typology of elementary students' effective programming practices, to create a CPS observation grid based on empirical and authentic observations, and to understand, using the created grid, the process of CPS in an elementary programming activity. Among the main results, we propose a typology of visual programming practices strongly based on our empirical observations, which anchors it strongly in the reality of the research field. Then, we were also able to design a CPS observation grid based on previous scientific works and, above all, on our empirical observations. This grid, presenting 3 dimensions and 15 indicators, allows us to observe the processes and skills implemented by the students in a collaborative manner. Finally, the use of this grid led to a systematic and comprehensive analysis of the way in which students managed to complete programming activities in a collaborative manner. On the one hand, we note the preponderance of certain skills (exchanges about the problem, explicit or implicit assignment of roles, verification of solutions, etc.), and on the other hand, the weak mobilization of skills such as adapting interventions, identifying strengths and weaknesses, and verifying actions.