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LéA Réseau LAiR - Loire Ain Rhône

Académie(s) de Lyon

depuis 2020

Action de recherche Intelligence Artificielle et artefacts tangibles pour l’apprentissage des mathématiques aux cycles 2 et 3 - IA&AT

Lieu(x) d'éducation associé(s)

Loire, Ain, Rhône

Unité(s) de recherche

S2HEP

Objet(s) d'étude

Objet(s) d’enseignement-apprentissage : Mathématiques
Conditions et organisations des apprentissages : Numérique
Développement professionnel : Travail collectif

Ce LéA s'inscrit dans le prolongement de travaux de l'IFE précédemment menés sur la complémentarité du tangible et du numérique dans le domaine des mathématiques du cycle 2 et du cycle 3 en articulation avec l'Intelligence Artificielle. Plus précisément, les recherches et expérimentations menées dans les classes ont permis de finaliser des jeux proposant des situations d'apprentissage mathématique incluant du matériel tangible, du matériel numérique et un robot. Des ressources pédagogiques et le matériel associé ont ainsi été élaborées.

Il se décline sur les trois axes suivants : la conception des ressources, les apprentissages des élèves et l'appropriation par les enseignants.

En 2020, 15 classes des cycles 2 et 3 réparties sur les départements de la Loire, de l'Ain et du Rhône, dans 1 collège et 6 écoles, sont impliquées dans ce LéA.

A la rentrée 2021, le périmètre a été réduit à 7 enseignants dans 4 écoles.

Recherche menée

Du point de vue de la conception, l’intégration des assistants avec IA au sein des systèmes de ressources existants pour les enseignants (Gitirana & al. 2018) notamment leur articulation avec les matériels de manipulation tangibles, doit être prise en compte tout au long du développement.
L’objectif de la recherche est d’accompagner la production de ressources en mathématiques utilisées par l’IA et leur articulation avec les ressources tangibles présentes dans la classe. Le travail se basera sur les modèles de duos d’artefacts, issus des travaux antérieurs sur l’articulation du tangible et du numérique, pour caractériser les complémentarités, redondances et antagonismes entre les différentes ressources disponibles. Il s'agira alors de déterminer les ressources manquantes nécessaires, qu’elles soient numériques ou tangibles (type matériel, jeu...) et de les concevoir si elles n’existent pas déjà.

Du point de vue des apprentissages, le projet sera dédié aux mathématiques du cycle 2 au cycle 3. Les notions choisies seront celles pour lesquelles l’articulation entre le numérique et le tangible, piloté ou pas par l’IA, est la plus aboutie et pour lesquelles les apprentissages des élèves seront évalués.

Du point de vue de l’appropriation par les enseignants de ces ressources, il s’agit d’identifier les conditions qui permettent à l’enseignant d’en être le maître, de s’en emparer comme outil pour l’amélioration de son enseignement et non pas comme un substitut de l’enseignant.
À quelles conditions un assistant pédagogique utilisant de l’IA est-il utile, utilisable et acceptable pour les enseignants ? En plus d’être utile pour l’apprentissage des mathématiques par les élèves, peut-il être utile pour le développement des connaissances didactiques des enseignants ? Est-il utilisable en cohérence avec les démarches de type manipulation-verbalisation-abstraction promues par le plan Villani Torossian (2018) ? Quels sont les facteurs qui affectent son acceptabilité par les enseignants ?

Les méthodologies adaptées à chacun des trois volets de la recherche seront co-construites au sein du LéA dans une démarche de recherche orientée par la conception (Coob 2003, Sanchez & Monod Ansaldi 2014). Le projet s’appuiera sur l’existence de Smart Enseigno, un assistant pédagogique basé sur l’IA pour l’apprentissage des mathématiques au cycle 2 (projet en cours) et d’autres duos d’artefacts tangibles et...

Productions du LéA

Connaissances sur les apprentissages des élèves et les conceptions qu’ils développent en utilisant les ressources pilotées par de l’IA.

Production de nouvelles ressources :

• pour l'enseignement, de type duos d’artefacts en lien avec l’assistant basé sur l’IA ;
• pour l'’accompagnement en vue de soutenir l’appropriation de l’IA par les enseignants.