Stratégie de réutilisation des contenus numériques

DAIRAINE Laurent — 2024-01-26T10:42:34Z

Sommaire

Résumé exécutif

La nature dynamique et réactive de l'ère numérique conduit à créer, gérer et utiliser efficacement les contenus numériques, en particulier dans le contexte de l'enseignement supérieur. De nombreux défis rendent la tâche complexe à réaliser à grande échelle, notamment :

la gestion d'une lourde charge avec une volonté d'agilité pour produire de tels contenus,
la maintenance de ces contenus, y compris dans un contexte d'utilisation distribuée,
la gestion des actifs que constituent ces contenus numériques disséminés,
la gestion de la propriété intellectuelle et de la sécurité,
le suivi des apprentissages lors de l'utilisation des contenus,
garantir la maintenance et la la cohérence des contenus, l'adéquation entre la production des contenus et les besoins des apprenants.

Cet article présente une stratégie innovante visant à maximiser la valeur des contenus et relevant ces défis. Elle est centrée sur l'écosystème NaaS – Nuggets as a Service axé sur la réutilisation de microcontenus ou « Nuggets ». Ces Nuggets sont des micro-contenus en ligne, dont la conception et le support techno-pédagogique facilitent la réutilisation, la consommation et le partage, augmentant ainsi la valeur et l'efficacité de la stratégie.

Le NaaS est un écosystème techno-pédagogique complet, basé sur plusieurs composants méthodologiques et techniques. On distingue notamment un ensemble de services mutualisés proposés par l'Éditeur du NaaS et utilisés par l'ensemble des partenaires (i.e., établissements producteurs ou utilisateurs) et une partie sous responsabilité opérationnelle des différents établissements d'enseignement visant à présenter les Nuggets aux apprenants. Actuellement, l'ISAE-SUPAERO joue le rôle à la fois d'éditeur du NaaS et d'établissement d'enseignement.

Les cas d'usages ont déjà démarré au sein de l'ISAE-SUPAERO et chez certains de ses partenaires. Ils promettent une gestion améliorée des contenus numériques, une meilleure utilisation des ressources existantes, une production de contenus plus ciblée et une meilleure expérience pour les apprenants. Des exemples de mises en œuvre réussies de NaaS fournissent des preuves tangibles de ces avantages.

En conclusion, l'adoption d'une stratégie de réutilisation de contenus numériques utilisant des Digital Nuggets et l'approche NaaS offre un potentiel considérable pour améliorer la gestion des contenus numériques dans le secteur de l'enseignement supérieur. Avec l'évolution continue de la technologie, les opportunités pour améliorer davantage l'utilisation des contenus numériques sont vastes et encourageantes.

Introduction

La société vit actuellement, avec le digital, une (r)évolution significative de l'ensemble de ses activités. Cette transformation signifie la modernisation des métiers et des services, avec tout ce que cela implique en termes de changements des méthodes et des techniques pour y parvenir. Si les services numériques ne sont que de nouveaux outils, certaines de leurs caractéristiques, par exemple la rupture d'unité de temps et de lieu, les capacités de stockage ou de traitement allant jusqu'à une forme d'intelligence, ouvrent de réelles opportunités et peuvent remettre en question la plupart de nos modalités de fonctionnement. L'impact du digital, l'usage du numérique, est vaste : communication, technologie, innovation, systèmes d'informations, logistique, collaboration et bien sûr l'enseignement et la pédagogie.

Les établissements d'enseignement supérieur ont intégré cette révolution et mettent en œuvre différents outils numériques qui améliorent l'expérience pédagogique offerte aux apprenants. C'est notamment le cas des plateformes pédagogiques ou LMS (Learning Management System) qui facilitent la mise à disposition de ressources et d'activités numériques et l'élaboration de scénarii pédagogiques hybridés. Par ailleurs, certaines équipes se sont lancées dans la production de formations en ligne telles que les MOOC (Massive Online Open Courses), les SPOC (Small Private Online Courses), voire des programmes en ligne diplômants, permettant ainsi un déploiement agile et massif de l'enseignement.

La digitalisation -et notamment la production de contenus numériques- constitue néanmoins un effort très important et particulièrement chronophage pours les équipes pédagogiques. Pourtant, malgré leur coût de production, ces contenus sont souvent produits pour des enseignements spécifiques et restent finalement très peu réutilisés et mutualisés.

Cependant, dans l'élaboration d'un dispositif numérique pour l'enseignement, il existe un potentiel de réutilisation d'une partie des contenus numériques pédagogiques produits. L'idée est ici d'identifier et d'extraire les contenus réutilisables, et de les produire avec une attention particulière pour en faciliter l'usage dans d'autres contextes de formation, soit par l'auteur lui-même soit même par d'autres enseignants.

Dans cet article, nous proposons une approche originale qui développe cette idée, centrée sur la notion de micro-contenus réutilisables en ligne appelés « Nuggets ». L'enjeu est ici d'augmenter la valeur des contenus numériques et de rationaliser les efforts à produire par les équipes pédagogiques et techniques afin de rendre plus accessible le numérique pour l'enseignement.

Défis de la production de contenus numériques

La production de dispositifs de formation hybride ou en ligne constitue une formidable opportunité pour engager une ingénierie de production de contenus et explorer les enjeux du numérique pour l'enseignement. Voici quelques exemples de modalités pouvant tirer parti des contenus produits dans ce contexte :

Les MOOC (Massive Online Open Courses) : des formations de masse, proposées gratuitement sur des plateformes publiques, avec un modèle économique éventuellement pour la certification ou d'autres services avancés.
Les SPOC (Small Private Online Courses) : il s'agit de formations spécialisées, destinées à de petits groupes d'apprenants en formation continue.
Les classes illustrées : développement de contenus et/ou l'usage de services numériques (EdTech) utilisés dans les enseignements présentiels afin d'améliorer la compréhension, l'engagement des apprenants en fonction de la notion enseignée,
Les classes inversées : approches consistant à proposer des contenus pédagogiques préenregistrés accessibles en autonomie, en amont de la rencontre physique avec l'enseignant.
Néanmoins, la production de programme hybrides ou en ligne constitue pour l'enseignant (chercheur) et l'équipe d'ingénierie pédagogique un véritable projet d'envergure. Dans tous les cas, elle induira surement l'utilisation de contenus numériques permettant d'autonomiser l'apprenant dans une partie de ses apprentissages : c'est l'apprenant qui se forme vs l'enseignant qui le forme.

La création et l'utilisation de telles ressources induit cependant un certain nombre de défis à relever :

Charge de production & agilité : La création de contenus numériques pour une formation à distance constitue un véritable projet, demandant un investissement long et important pour l'enseignant, même s'il peut être largement accompagné d'une équipe spécialisée dans la formation en ligne. Il s'en suit souvent la traversée d'un long tunnel pour la réalisation des ressources pédagogiques numériques. Il serait pourtant souhaitable de produire certains contenus et programmes plus rapidement, de manière agile, afin de répondre à des besoins urgents et spécifiques ou de bénéficier rapidement des éléments produits.
Maintenance : l'amélioration continue des ressources pédagogiques constitue un élément important, notamment si on envisage que ces contenus numériques soient réutilisés dans des contextes différents et distribués, sachant que leurs évolutions doivent pouvoir être diffusées le plus efficacement possible partout où ils sont utilisés. S'ils étaient dupliqués dans différents cours, sur différentes plateformes, ils devraient être mis à jour à chaque endroit où ils ont été effectivement intégrés.
Gestion de contenus : la gestion des actifs que constituent les contenus numériques constituent un défi, notamment lorsqu'il s'agit de gérer une grande quantité de contenus à destination de plusieurs formations sur plusieurs plateformes pédagogiques distribuées. Cela peut entraîner un manque de cohérence, des difficultés à trouver des ressources, et une mauvaise expérience apprenant.
Propriété intellectuelle & sécurité : La reconnaissance du travail d'auteur, la cession de droits d'usage dans un contexte pédagogique défini entre l'auteur et l'établissement producteur et la maitrise de l'espace de distribution du contenu sont des questions importantes à traiter dans un contexte de production numérique professionnelle. Néanmoins, compte tenu de la complexité de mise en œuvre de telles contraintes, l'alternative consiste souvent soit à limiter la diffusion à son propre établissement au sein de la plateforme pédagogique locale, soit à proposer son contenu pour tous, en open education.
Suivi des apprentissages : L'objectif reste in fine de créer un processus d'apprentissage pédagogiquement efficace et performant pour les apprenants concernés. Or, l'usage du numérique permet un suivi pédagogique précis des activités de chaque apprenant. Chaque contenu pourrait ainsi être une source très utile pour déterminer d'une part si ce contenu est efficace, et d'autre part si un apprenant particulier rencontre des problèmes pendant son apprentissage.
Sous-utilisation des ressources numériques : de précieuses ressources numériques ne sont pas pleinement utilisées dans le contexte de l'enseignement supérieur. On a trop souvent des contenus à usage unique, une utilisation limitée des contenus, qui sont ensuite oubliés pour tous les contextes où ils pourraient être utiles. Ces ressources pourraient être partagées ou réutilisées pour renforcer l'apprentissage, mais elles sont souvent cloisonnées dans des cours ou des départements spécifiques. C'est une perte importante de valeur pour ces ressources car, s'ils étaient produits, gérés et diffusés de manière adaptée, elles pourraient être réutilisées pour différents programmes de formation et différents publics d'apprenants.

La complexité, le temps de production et toutes les difficultés qui sont évoquées ci-dessus induisent une certaine réticence du corps enseignant dans la production de tels contenus et de ce fait une certaine difficulté à mobiliser les acteurs de l'enseignement pour la réalisation de produits digitaux.

Stratégie de réutilisation des contenus numériques

L'enjeu est d'organiser la production et de constituer un capital de ressources numériques pédagogiques réutilisables tout en répondant aux défis identifiés. Il s'agit en particulier de renforcer l'ingénierie de production de contenus numériques pédagogiques en intégrant la contrainte de réutilisation dès le début du projet, dans la perspective de les utiliser selon différentes modalités, dans différentes formations. C'est aussi pour l'établissement offrir à ses apprenants l'accès à une base importante de contenus numériques dont la qualité est garantie par l'établissement.

La stratégie de réutilisation consiste ainsi à coupler la production de formations intégrant du numérique pour produire systématiquement des contenus réutilisables, comme illustré dans le schéma suivant :

Chaque enseignement intégrant peu ou prou de numérique et nécessitant la création de contenus est une opportunité pour les produire, au moins en partie, de manière « réutilisable ». Afin d'optimiser cette réutilisation, nous nous sommes orientés vers des micro-contenus, publiés dans un entrepôt centralisé et proposés par un service en ligne. Cet écosystème est conçu pour répondre aux besoins de la stratégie évoquée ci-dessus, dans une perspective coopérative inter-universitaire, afin d'augmenter les capacités de réutilisations transverses.

A l'ISAE-SUPAERO, nous avons appelé « ADN » pour « Aerospace Digital Nuggets », nos micro-contenus pédagogiques réutilisables en ligne et utiles pour l'enseignement de l'aéronautique et de l'espace. Ces objets correspondent ainsi à des micro-contenus courts de moins de 30 mn en temps d'apprentissage, qui permettent de morceler certains contenus des enseignements tout en permettant d'aborder une notion complexe. Chaque ADN est typiquement composé d'un apport pédagogique, constitué par exemple de textes, images ou vidéos, augmentées d'interactions avec l'apprenant. Ces interactions peuvent être réalisées au travers de quiz formatifs ou d'exercices d'application à partir d'un énoncé utilisant une simulation ou d'expériences scientifiques digitalisées[1] par exemple.

Une fois publiés dans l'entrepôt, l'ADN est intégrable dynamiquement, sans copie d'information, dans des plateformes pédagogiques variées et distribuées.
Cette stratégie structurée autour d'un entrepôt centralisé et proposant un accès en ligne aux Nuggets, développe de nombreux avantages et permet de répondre, au moins en partie, aux défis identifiés dans la section précédente.

Charge de production & agilité : la production de l'ensemble des contenus sous la forme d'ADN n'est pas plus rapide en soi, voire un peu plus longue car elle demande à intégrer quelques contraintes pour optimiser leur réutilisation, par exemple la décontextualisation. Mais le fait de pouvoir formellement structurer un projet en un ensemble de contenus dont certains réutilisables est compatible avec une approche de développement Agile, et permet de disposer de l'ADN dès qu'il est publié. On peut donc envisager de détendre les contraintes de production, et donner une valeur aux contenus au plus tôt.
Maintenance : le fait de pouvoir disposer d'un entrepôt de gestion centralisé des ADN et de ne pas avoir à dupliquer les contenus pour leur déploiement dans des plateformes pédagogique distribuées comme s'est par exemple le cas avec le format SCORM[2], facilite considérablement le processus de maintenance. En cas de correction ou d'évolution, l'auteur peut modifier son ADN et le republier : les plateformes intégrant ce contenu proposeront directement la dernière version du contenu numérique.
Gestion du contenu numérique : la gestion centralisée des ADN permet aux auteurs de disposer d'outils de recherche, de gestion de version, de métadonnées, de gestion de la propriété intellectuelle répondant aux exigences souhaitées. Les établissements producteurs peuvent aussi gérer leurs auteurs, les différents espaces de distribution des Nuggets et les licences possibles et toutes les informations afférentes à l'institution.
Propriété intellectuelle & sécurité : l'architecture basée sur un objet pédagogique relativement cadré et sa diffusion via un entrepôt centralisé facilite la maîtrise de ces éléments. Idéalement, l'auteur du contenu et son établissement peuvent définir des espaces de distribution (p.ex., son établissement, un ou plusieurs groupes d'établissements, Internet, etc.) et des licences associées à chacune des situations. On peut même imaginer un modèle économique d'échange de certains contenus à haute valeur pédagogique.
Suivi des apprentissages : l'accès des apprenants aux ADN centralisés, via leur plateforme d'apprentissage distribuée, permet d'obtenir des traces d'apprentissage à 360° concernant les utilisations des contenus par les apprenants des différentes formations les intégrant. Il s'en suit la génération de données d'apprentissage riches permettant par exemple aux auteurs, de bénéficier d'outils efficaces et réalistes d'amélioration des performances de leurs contenus. Les apprenants, s'ils l'acceptent, pourraient se voir proposer des recommandations sur les prochains contenus à étudier.
Sous-utilisation des ressources numériques : micro-contenus décontextualisés, centralisation dans un entrepôt, distribution des contenus vers des plateformes pédagogiques distribuées, gestion des de la propriété intellectuelle, espaces de distribution maitrisés : les conditions sont réunies pour faciliter la réutilisation de contenus, à commencer par l'auteur lui-même mais également par une équipe d'enseignement, voire par différents établissements dans le cadre de la réalisation agile de modules de formations hybrides.

Mise en œuvre des contenus numériques avec l'écosystème NaaS

Pour mettre en œuvre cette stratégie de réutilisation de contenus pédagogiques, nous avons conçu un écosystème appelé « NaaS » pour « Nuggets as a Service ». Il s'agit essentiellement d'une approche intégrée et orientée service pour fournir, à la demande, des composants pédagogiques réutilisables.

La figure suivante illustre l'écosystème mis en oeuvre :

Le NaaS est un écosystème techno-pédagogique complet, basé sur plusieurs composants méthodologiques et techniques. On distingue en premier lieu une partie mutualisée (sur fond gris), gérée par l'Éditeur NaaS qui sera utilisée par l'ensemble des partenaires (i.e., établissement producteurs ou utilisateurs) et une partie sous responsabilité opérationnelle des différents établissements d'enseignement.

La "Digital Nuggets Factory" est une méthodologie soutenant la conception des micro-contenus numériques réutilisables en ligne et leur mise en œuvre avec l'outil auteur : Nugget Editor. Cet outil offre les moyens de produire des ADN basés sur un cahier des charges précis, en partageant éventuellement leur création entre plusieurs personnes. Les contenus s'appuient sur le format ouvert H5P[3] et permet de gérer les versions successives, de définir les espaces de distribution, les licences et la cession de droits d'usage. Chaque auteur bénéficie également d'informations d'usages de ses ADN par l'exploitation des traces d'apprentissage.

Une fois publiés, les ADN se retrouvent sur le Serveur NaaS qui les stocke et les distribue aux plateformes pédagogiques de manière très performante. Il propose une interface standardisée LTI (Learning Tools Interoperability) complétée par une interface de programmation plus complète offrant des services avancés (p.ex., recherche, traces d'apprentissage, etc.). Le serveur NaaS s'appuie sur le « LRS - Learning Record Store » au standard xAPI[4] pour stocker les traces d'apprentissage en assurant l'interopérabilité nécessaire dans ce contexte.

Parmi les plateformes pédagogiques, on compte en premier lieu les LMS basés sur Moodle qui bénéficient d'un plugin spécifique facilitant l'intégration des ADN « en un clic ». Les autres LMS sont également utilisables sans modification, avec le standard LTI qui assure l'authentification et le retour d'informations vers le LMS. Les plateformes de Micro-Learning sont un autre type de plateformes innovantes permettant un accès direct aux micro-contenus. Elles bénéficient de l'analyse d'apprentissage (Learning Analytics) visant, in fine, à fournir un enseignement adaptatif. D'autres plateformes d'apprentissage qui auraient besoin de micro-contenus peuvent être envisagées (p.ex., plateformes de serious game, etc.).

Cas d'usages à l'ISAE-SUPAERO

Les ADN ont vocation à être exploités selon différents cas d'utilisations : formations initiales et formations continues professionnelles, au sein du campus ou à distance. Ils sont intégrés dans les cours, qu'ils soient proposés en présentiel, à distance ou selon une approche hybride.

En plus de pouvoir intégrer les contenus au sein de LMS, nous avons créé une plateforme de Micro Learning qui donne directement accès aux ADN. Plutôt que de les intégrer à des scenarii pédagogiques complexes, on laisse l'apprenant se construire son propre scénario. On lui offre des outils de recherche et de classement basées sur les métadonnées des ADN. Il aura donc accès à une base de plus en plus fournie de micro-contenus certifiés par l'établissement et son auteur. Outre les sélections statiques par discipline ou par auteur, on imagine ainsi pouvoir proposer des sélections dynamiques qui pourraient par exemple s'intituler « Continuez vos apprentissages... », « On vous recommande... », « Consultées en ce moment par votre promo... » ou encore « Révisez avec... ».

La réalisation des ADN requiert aussi un changement de paradigme dans la création des contenus. Désormais, quand on pense le découpage d'un MOOC, on a déjà en tête d'en faire de tels micro-contenus. Si on n'accompagne pas l'enseignant en amont, il y a peu de chances qu'il crée naturellement du contenu facilement réutilisable. Il ira probablement droit au but, en produisant du contenu pour répondre aux besoins spécifiques de son projet, alors que les ADN requièrent d'aborder des notions de manière décontextualisées. Les ADN n'ont pas vocation à constituer l'ensemble du cours, mais uniquement la partie réutilisable, probablement complétée dans le LMS par des apports spécifiques et des activités adaptées aux apprenants ciblés par le cours en question.

Plusieurs cas d'usages des ADN sont identifiés à l'ISAE-SUPAERO et chez nos partenaires :

Ils peuvent alimenter les produits en ligne, MOOC, SPOC ou autres dispositifs de ce type ;
Les classes inversées : l'enseignant propose une liste d'ADN à consulter en amont du cours puis, pendant le cours, il échange avec ses apprenants à un niveau qui n'est plus celui de néophytes. Il peut répondre aux questions difficiles ou faire un zoom sur une notion complexe.
Pendant un cours en présentiel ou à distance, il peut être utile à l'enseignant de montrer l'extrait d'une vidéo, un simulateur numérique, une expérience digitalisée ou l'énoncé d'un exercice spécifique. Ce cas d'utilisation des ADN permet de soutenir le cours avec du contenu prêt à l'emploi et d'encourager les apprenants à aller plus loin en étudiant en intégralité ce contenu.
C'est un outil utile dans la remédiation face à certaines lacunes ou de mauvaises compréhensions. C'est notamment le cas pour de la remise à niveau d'apprenants qui arrivent en formation avec un niveau insuffisant dans certains savoirs fondamentaux.
Dans le cadre d'APP (Approche Par Projet ou Par Problème), de projets individuels ou de groupes, les apprenants ont un accès direct à ces “briques de savoir” via la plateforme de micro-learning dans lesquelles ils viennent piocher au grès de leurs besoins. Par exemple, si un apprenant souhaite revenir sur la mécanique de l'atterrissage, il sait où chercher et peut le faire de façon autonome.
C'est une unité d'échange pédagogique, permettant de faciliter la coopération entre les membres d'un consortium ou dans un contexte inter-universitaire.

Nous avons développé au sein du groupe ISAE une plateforme de Micro-learning. Cette plateforme est aujourd'hui opérationnelle et les ADN open education sont visibles sans connexion, sur https://microlearning.groupe-isae.fr. Cette plateforme est mise à disposition de l'ensemble des apprenants du groupe.

De manière plus concrète, à l'ISAE-SUPAERO, on identifie par exemple une réutilisation opérationnelle des ADN spécialisés dans la Mécanique du vol au niveau de nombreux dispositifs pédagogiques très différents : MOOC grand public, complément de cours magistral pour la formation des ingénieurs SUPAERO, soutien dans ce domaine aux formations de Mastère Spécialisé® , à la formation des ingénieurs par apprentissage, à la formation continue des ingénieurs d'essais en vol, etc. Ces ADN sont également disponibles sur la plateforme de Microlearning.

Un autre exemple d'usage se situe dans le contexte de la feuille de route « Horizon » mise en place par l'ISAE-SUPAERO, sur les enjeux environnementaux. L'objectif est de sensibiliser les apprenants de Master aux enjeux climatiques en lien avec les problématiques de l'aviation. Un second objectif est de pouvoir réutiliser les ADN selon des modalités différentes pour les apprenants de la formation continue et des formations de Mastère Spécialisé® à l'ISAE-SUPAERO le matériel pédagogique développé pour l'occasion, Enfin, ces contenus peuvent pour certains être réutilisés pour la formation du personnel aux enjeux climatiques dans notre contexte d'activité. Nous avons développé une vingtaine d'ADN sur ces thématiques dans le cadre d'une collaboration entre l'ISAE-SUPAERO et l'ENM - École Nationale de Météorologie. Depuis leur création, plusieurs éditions de ce cours ont déjà eu lieu et remportent à chaque fois, un fort engouement auprès des apprenants. Les ADN sont disponibles à tous les apprenants sur la plateforme de Microlearning. Par ailleurs, pendant la semaine du climat, une sélection d'ADN a été aussi proposée aux personnels de l'établissement. Ce matériel pédagogique sera aussi proposé à certains profils d'apprenants de l'ENM.

Conclusions et Perspectives

L'approche « orientée service » proposée par l'écosystème NaaS facilite la mise à disposition des ADN. Cela signifie aussi une bonne maitrise de la diffusion des contenus, une intégration facilitée sur des plateformes pédagogiques distribuées, de bonnes propriétés de maintenance des contenus et un suivi individualisé des apprenants. On peut aussi bien les intégrer à des scenarii pédagogiques complexes mis en œuvre pour différents cours ou différentes plateformes LMS, que les fournir directement via des plateformes de micro-contenus éditorialisées, où l'apprenant peut construire son propre scénario pédagogique selon ses besoins.

Du point de vue de la formation, la portée de l'innovation associée à la démarche concerne la transformation numérique de l'enseignement, avec un usage équilibré et mesuré des technologies et du présentiel et adapté au contexte proposé. Du point de vue technique, elle concerne le déploiement opérationnel de l'écosystème NaaS, support performant et robuste d'une stratégie EdTech efficace. Elle constitue aussi une démonstration opérationnelle et réussie de l'usage d'une telle approche pour la capitalisation et la réutilisation de contenus pour l'enseignement supérieur.

Dans le cadre de notre contrat d'objectif et de performance sur les années qui viennent, nous avons engagé la production d'un Mastère Spécialisé® en ligne avec notre partenaire l'ENAC, sur la thématique des transitions du secteur aérien. Ce projet nécessite la production de nombreux modules et in fine, de nombreux contenus numériques qui seront réalisés sous la forme d'ADN. Ces Nuggets pourront ainsi alimenter non seulement des produits numériques dérivés du Master en ligne, mais aussi les formations campus qui intègrent également ces problématiques.

On s'aperçoit aujourd'hui que le service offert par l'écosystème NaaS répond à des besoins opérationnels des établissements. Plusieurs projets sollicitent l'usage du NaaS afin de mieux partager ou s'échanger des briques pédagogiques numériques dans des consortiums d'établissements. Aussi, nous avons l'objectif de proposer l'écosystème NaaS dans des contextes plus larges que ceux aujourd'hui développés. Dépassant déjà le périmètre de l'ISAE-SUPAERO, nous pensons notamment qu'une démarche mutualisée entre établissements pourrait être propice au développement d'une véritable base de micro-contenus réutilisables permettant une capitalisation des contenus d'enseignement supérieur et leur utilisation efficace dans le contexte d'une approche technique souveraine.

Références

Site Web de l'écosystème NaaS : https://online.isae-supaero.fr/naas
Plugin Moodle Nugget : https://online.isae-supaero.fr/resources/naas/pluginMoodleNugget.html
Plateforme de Microlearning du groupe ISAE : https://microlearning.groupe-isae.fr (accès limité)
A propos de la plateforme de Microlearning du groupe ISAE : https://microlearning.groupe-isae.fr/about/
Plateforme de Microlearning de l'Université européenne UNIVERSEH sur le secteur spatial : https://mlearn.universeh.eu (accès limité)
Les ADN de l'ISAE-SUPAERO : https://personnel.isae-supaero.fr/laurent-dairaine/blog-digital-learning/micro-contenus-reutilisables-les-adn-de-l-isae-supaero.html
NaaS : réutilisation de micro-contenus pédagogiques : https://personnel.isae-supaero.fr/laurent-dairaine/blog-digital-learning/naas-reutilisation-de-micro-contenus-pedagogiques.html
Personnalisation et individualisation des apprentissages – Livre blanc – Partie 2 Le micro-learning pour personnaliser l'apprentissage par ISAE-SUPAERO : https://www.wooclap.com/blog/personnalisation-apprentissage-enseignement Plateforme de digitalisation d'expériences scientifiques IREAL : https://ireal.isae-supaero.frhttps://ireal.isae-supaero.fr

Voir la plateforme IREAL, https://ireal.isae-supaero.fr
SCORM, pour l'anglais : Sharable Content Object Reference Model, est un ensemble de standards et de spécifications utilisé pour les systèmes de formation en ligne, en général des Learning management system ou LMS. Il normalise les communications et les formats d'échange de données, et définit précisément les paquets pour le transfert de fichiers.
H5P, voir https://h5p.org
xAPI, voir https://adlnet.gov/projects/xapi/

Conférences invitées

DAIRAINE Laurent — 2021-02-09T10:52:00Z

Voici quelques conférences données sur les sujets "digital learning", développés par l'équipe IDEA.

09/02/2021, ADN Aerospace Digital Nuggets, ENCIACET, présentation café pédagogique, invité par Naila EVEN
09/02/2021, ADN Aerospace Digital Nuggets, Fédération Gay-Lussac - 20 écoles de chimie (https://www.20ecolesdechimie.com), invité par Naila EVEN dans le cadre d'un projet ANR/Hybridation
22/01/2021, ADN Factory, Groupe ISAE
26/05/2020, Les ADN de l'ISAE-SUPAERO : des micro-contenus réutilisables et intégrables pour l'aéronautique et l'espace, colloque GEOMATICE, https://www.ensg.eu/GeomaTICE-2020
16/10/2019, Nuggets, Conseil d'administration UNIT
07/01/2020, Traces d'apprentissage, séminaire Toulouse Tech
04/07/2019, Traces d'apprentissage avec Moodle & xAPI, MoodleMoot, Rennes
03/07/2019, IQuiz : des cours plus interactifs, ESPE - Ecole Supéreiure du Professorat et de l'Education, Toulouse
19/03/2019, Traces d'apprentissage avec iQuiz, séminaire projet CANEVAS, Toulouse Tech
11 mai 2017, Articulation de modalités de formation à distance, Geomatice 2017

Le dispositif HyFlex pour des cours hybrides à l'ISAE-SUPAERO

DAIRAINE Laurent — 2020-09-23T14:02:18Z

Sommaire

Les étudiants de l'ISAE-SUPAERO viennent du monde entier afin de bénéficier de cours de très haute qualité dans le domaine de l'aérospatiale et pour profiter d'un campus exceptionnel équipé de nombreux moyens expérimentaux. Le contact direct avec les enseignants et les chercheurs du domaine, les laboratoires et les équipements scientifiques sont une des clés de voute des programmes d'enseignements que propose l'institut.

Néanmoins, ces étudiants demandent aussi une flexibilité dans leurs apprentissages. Ils veulent suivre les cours même lorsqu'ils s'ils sont empêchés ou retardés, ou les consulter quelques temps afin de mieux les comprendre. La situation sanitaire actuelle liée à la pandémie mondiale du COVID-19 renforce la mise en place de ces modalités avec des étudiants lorsqu'ils sont empêchés ou contingentés dans les salles de classe.

Et si on facilitait la mise en œuvre de cours hybrides ?

Dans la modalité de cours hybrides, l'alternance entre le présentiel et la distance pourrait :

être déterminée par le personnel enseignant dans la planification de son cours (et non laissée au choix des étudiants)
être décidée par l'étudiant sur une base individuelle

C'est ce 2e cas, qui concerne en particulier la dénomination de cours "Hybrides Flexibles" définie il y a une dizaine d'année à l'ITEC (Instructional Technologies à San Francisco). Il s'agit ainsi un modèle de conception de cours qui combine l'apprentissage hybride avec les étudiants qui auraient le choix de participer à des séances en présentiel, à distance ou encore d'alterner entre les deux.

Afin de répondre aux exigences sanitaires liées à la pandémie de la COVID-19, la mise en œuvre à l'ISAE-SUPAERO concerne aujourd'hui exclusivement le cas N°1 de cours proposées en mode hybride. Il s'agit d'assurer un cours magistral en présentiel, tout en proposant une fenêtre numérique sur ce cours à des étudiants distants. C'est aussi du point de vue de l'étudiant, permettre d'assister physiquement au cours pour ceux qui le peuvent, mais aussi à ceux qui sont empêchés, de ne pas perdre le fil en y accédant à distance en direct ou en différé.

Mais comment réaliser cela avec nos nombreux enseignants permanents et extérieurs ?

Le dispositif HyFlex

L'équipe IDEA (Innovations Digitale pour l'Enseignement Aéronautique) avec l'aide du service des systèmes d'information a développé le dispositif HyFlex. Il a été conçu pour répondre aux besoins spécifiques de l'institut dans l'urgence de la situation sanitaire, mais aussi de pouvoir être utile lorsque la situation sera revenue à la normale. Un autre aspect important concerne aussi le coût unitaire limité de chaque client, qui devait rester compatible avec un déploiement dans de nombreuses salles du campus.

L'une des valeurs majeures du dispositif est l'automatisation complète du processus de communication, avec une simplification à l'extrême aussi bien concernant la mise en œuvre d'une session par un enseignant, que pour la mise en relation avec les étudiants distants.

Le dispositif s'adresse ainsi à tous les enseignants - permanents ou vacataires, qu'ils soient férus de pédagogie numérique ou néophytes en la matière. Aucun logiciel n'est nécessaire à installer sur l'ordinateur portable de l'enseignant qui l'utilise, comme il a l'habitude avec les vidéoprojecteurs équipant les salles.

C'est un point très important pour la mise en œuvre à l'institut qui fait intervenir de très nombreux enseignants extérieurs, en particulier des experts industriels du domaine de l'aéronautique et du spatial.

Plusieurs fonctionnalités sont proposées par le système HyFlex :

En premier lieu, l'usage classique des salles est possible (usage local) dans le cadre de face-à-face pédagogique simples. Ils sont néanmoins améliorés par la disponibilité de périphériques tels que la caméra (p.ex., permettant de montrer un objet en gros plan) ou la tablette permettant d'écrire de manière manuscrite tout en restant lisible.
La diffusion à distance en direct : dans ce mode, tout ce qui est projeté sur le vidéoprojecteur de la salle est capté et diffusé à distance en live streaming et avec un système de web-conférence performant et permettant les interactions.
Diffusion en différé, 72h : les étudiants peuvent revoir les cours de son programme de formation pendant quelques jours devient possible.
Réception de cours à distance : une salle de cours équipée HyFlex permet de diffuser des interventions d'enseignant situés dans une autre salle du campus, ou au bout du monde !

La mise en œuvre de HyFlex@isae-supaero

En quelques jours, nous avons pu développer un tout premier prototype de la solution. Ce prototype a pu être utilisé dès le début de l'été 2020 pour une formation dont l'un des apprenants était bloqué aux États Unis. Une approche agile et d'UX design a été utilisée afin de mettre au point les services et l'ergonomie du système.

S'en est suivi durant l'été une période d'industrialisation et d'intégration poussée aux systèmes d'information. La simplicité est telle que le déclenchement du système est possible en une seule touche. Aucun logiciel spécifique n'est nécessaire sur l'ordinateur portable de l'enseignant qui se connecte, comme sur le vidéoprojecteur, avec une simple sortie HDMI. Nos enseignants provenant du monde industriel peuvent ainsi utiliser le dispositif sans aucune contrainte particulière sur leur PC professionnel souvent très sécurisé.

Une caméra HD et un microphone équipent en standard le dispositif. Il est aussi possible aussi de l'audiovisuelle des salles équipées, en particulier les amphithéâtres. Une tablette tactile graphique vient compléter les périphériques de captation plus classiques (i.e., microphone, caméra, entrée PC), permettant la réalisation de cours écrits à la main.

Le flux vidéo produit et diffusé en direct et en différé est contrôlé par l'enseignant, toujours avec le petit clavier de contrôle.

L'intégration du dispositif aux systèmes d'information de l'ISAE-SUPAERO simplifie l'automatisation et l'accès des étudiants distants.

Le système est connecté à l'emploi du temps des différentes formations, permettant de récupérer toutes les informations concernant le cours (formation, promotion, titre, etc.). Les étudiants y accèdent par le biais de la plateforme pédagogique centralisant tous les espaces de cours de leur formation. Ainsi, un étudiant qui participe à un cours consulte son emploi du temps et détermine la bonne salle. S'il doit y aller physiquement, il se rend dans la salle donnée. S'il doit y participer à distance, il s'y rend via la plateforme pédagogique et cliques sur la salle jumelle numérique de la salle physique.

Le dispositif utilise aujourd'hui un système de web-conférence afin d'assurer une interactivité directe entre la salle physique et les étudiants distants. Cependant, la qualité vidéo n'étant pas toujours suffisante dans le contexte d'utilisation, le système utilise aussi un service de streaming live afin d'assurer une qualité HD. Les vidéos produites sont automatiquement publiées sur un serveur de VoD (Video on Demand) interne. Ce serveur permet l'accès, à un étudiant donné, uniquement aux vidéos des cours de sa promotion pendant 72h. Nous couplons également le dispositif à quelques application collaboratives permettant par exemple d'organiser des Quiz (voir l'article sur IQuiz) ou d'autres activités collaboratives.

Dès la première semaine de mise en exploitation fin aout 2020, alors que le système a été déployé sur une poignée de salles et uniquement à l'usage d'une des formations, 56 sessions de cours ont utilisé HyFlex avec 2900 participants directs, sans compter les regroupements dans les salles organisés par la direction de formation.

Le déploiement à ce jour concerne 37 salles et amphis du campus de l'ISAE-SUPAERO. Il faut bien imaginer que ce système représente 37 studios vidéo automatisés, opérés en autonomie et la production en continue de flux vidéo des cours en direct et en différé, en directions des étudiants.

Du point de vue du support néanmoins nécessaire (notamment dans cette période de démarrage), une organisation spécifique est mise en place afin d'assurer un soutien efficace et rapide. Elle s'appuie aussi sur des "assistants HyFlex" : des étudiants volontaires pour être toujours présents à leur cours les salles équipées. Ces étudiants ont surtout un rôle d'accompagnement de l'enseignant lors de sa découverte du système et de lien avec l'équipe technique de support en cas de difficulté.

Le système est encore jeune et évolue au gré des retours des premières expériences opérationnelles, mais les résultats sont déjà très prometteurs.

Références

Sur le le dispositif HyFlex@isae-supaero, voir le site web dédié
Concernant la conception de cours en mode HyFlex, voir Beatty, B. J. (2019). Acknowledgements. In B. J. Beatty (Ed.), Hybrid-Flexible Course Design. EdTechBooks.

Remerciements

Un grand merci à toute l'équipe projet HyFlex, et en particulier à Julien VIDAL (service système d'information, équipe poste de travail) chargé du développement de la partie cliente, Bruno ILPONSE, responsable EdTech dans l'équipe IDEA) chargé du développement côté serveur. Je remercie aussi Anne-Lise Luga (IDEA) pour l'intégration LMS et Thierry PARISOT (service système d'information, resp. du pôle utilisateur) sur la gestion des approvisionnements et l'organisation du support technique de la solution.

NaaS : réutilisation de micro-contenus pédagogiques

DAIRAINE Laurent, ILPONSE Bruno — 2020-06-30T10:05:47Z

Sommaire

Ce projet est développé par l'équipe IDEA, pour toute information, contactez Bruno Ilponse ou Laurent Dairaine

Dans la perspective de susciter un engagement de la transformation digitale d'un établissement d'enseignement supérieur comme l'ISAE-SUPAERO, nous présentions dans l'article "Micro-contenus réutilisables : les ADN de l'ISAE-SUPAERO", l'objet numérique pédagogique intitulé "ADN" pour Aerospace Digital Nugget. Les ADN sont donc des micro-contenus réutilisables dans toute sorte de dispositifs pédagogiques numériques. Dans la perspective de mettre en œuvre les nuggets, leur réutilisation et cette intégration dynamique, nous proposons le développement du "NaaS" – Nuggets as a Service.

NaaS : Nuggets as a Service

Le NaaS - Nugget as a Service - a pour objectif de faciliter la conception, le développement, le stockage et l'intégration des nuggets de manière performante et ergonomique. L'objectif est de favoriser un alignement de la production pédagogique numérique avec les besoins des acteurs économiques, à s'adapter aux nouvelles attentes des apprenants comme celles des employeurs, à rationaliser la production et la diffusion du digital learning, en facilitant leur mise en œuvre et en suscitant une capitalisation de contenus de qualité.

Le développement et l'usage de contenus pédagogiques numériques se heurte à de nombreux obstacles inhérents à la nature complexe de cette activité. En effet, de nombreuses compétences doivent être mobilisées dans ce cadre :

Des compétences d'expertise qui sont à la base de la production de contenus pédagogiques pertinents.
Des compétences d'ingénierie pédagogique spécifiques aux contenus en ligne afin que ceux-ci soient performants et accessibles dans des conditions optimales.
Des compétences techniques pour déployer et maintenir en conditions opérationnelles les plateformes en ligne qui diffusent ce contenu aux apprenants.

La mobilisation de ces compétences représente un coût important pour les établissements d'enseignement supérieur. Ce coût constitue un frein majeur à la production et à l'utilisation de contenus pédagogiques et la réutilisation de ces contenus est un volet nécessaire à leur rentabilité en particulier lorsque le nombre potentiel d'apprenants pour un cas d'utilisation pédagogique n'est pas très important.

Le NaaS a pour objectif de répondre à cet enjeu. Il s'agit en particulier de réduire la barrière d'entrée des établissements à l'usage de contenus pédagogiques en ligne développant un support opérationnel répondant à 3 principaux objectifs :

Permettre la réutilisation de contenus pédagogiques par le design d'un objet d'apprentissage appelée "Nugget". Il s'agit de micro-contenus produits par les établissements qui devront répondre à un cahier des charges permettant leur réutilisation. En particulier, ces nuggets seront calibrés pour une durée d'apprentissage inférieure à 30 minutes et devront être dénués d'éléments de contextualisation forts.
Faciliter la production de contenu pédagogique. Le NaaS disposera d'un outil auteur simple qui facilitera la réalisation de contenus répondant aux exigences de réutilisation. En outre, une ingénierie pédagogique accompagnera le processus de production afin de converger le plus rapidement possible vers une production adaptée.
Faciliter la diffusion et l'intégration en déployant le dispositif en mode SaaS - Software as a service, permettant ainsi aux établissements de se concentrer sur le contenu pédagogique et non sur les moyens de le diffuser.

Exigences pour le NaaS

Le NaaS répond à l'ensemble d'exigences suivantes :

le support à l'objet pédagogique intitulé « Nuggets » : les « digital learning nuggets » sont des objets pédagogiques élaborés, intégrant des apports multimédias interactifs de haute qualité. Ils concernent une notion de cours dans la perspective d'une capitalisation de savoir. Le contenu ainsi volontairement limité, et couvre un ou quelques acquis d'apprentissage (learning outcomes), en induisant une durée d'apprentissage limitée. Aucun facteur de contextualisation et aucune interaction sociale n'est présente directement dans les nuggets, ces dernières pouvant être déportées dans les plateformes appelantes, par exemple la plateforme pédagogique LMS de l'établissement ou la plateforme de microlearning.
La qualité des contenus doit être maitrisée afin de rendre un service cohérent, prévisible sur la forme et favoriser la confiance des parties prenantes dans le dispositif. La maintenabilité des contenus doit être facilitée, notamment par la gestion de version en évitant des copies manuelles de données et des modifications de la même notion à plusieurs endroits
Des contenus qualifiés en intégrant non seulement les données de base (p.ex., titre, auteur, temps d'apprentissage), mais également des acquis d'apprentissage ainsi que des prérequis et toutes les métadonnées nécessaires à leur manipulation informatisée (recherche, compositions, etc.).
Des contenus « éditorialisés » : les contenus intégrables sont proposés par les établissements qui les réalisent en respectant un cahier charges techno-fonctionnel, fourni et mis en œuvre par le service NaaS. Un dispositif de revue peut être mis en œuvre afin d'optimiser la conformité des publications par rapport au cahier des charges et optimiser la réutilisabilité.
Un cadrage technologique du contenu, répondant au cahier des charges des digital nuggets, notamment sur la consultation en ligne, adaptable (« Responsive design »), avec le format HTML5 et de la traçabilité standardisée. La technologie h5p répond à ces exigences et est aujourd'hui exclusivement utilisée pour la mise en œuvre des nuggets.
Un service « En ligne » et accessible via le réseau Internet et qui ne nécessite aucune installation particulière pour être utilisée (hormis un navigateur web moderne), que ce soit au niveau des apprenants et des équipes pédagogiques pour la soumission de contenus depuis leur établissement. Le service doit nécessairement être robuste, performant, et dynamiquement évolutif afin de résister au facteur d'échelle.
Un service numérique ouvert qui propose des API (Application Programming Interface) élaborées permettant une intégration dynamique des nuggets dans des plateformes externes, en exposant des services aux standards utilisés dans le monde académique ou industriel.
Une intégration dynamique des nuggets dans les plateformes clientes, par exemple au travers d'une plateforme de microlearning facilitant la consommation directe des nuggets, sur des plateformes de formation à distance ou en accompagnement du présentiel instrumenté par les LMS d'établissement. La diffusion est confiée au NaaS, permettant une authentification des apprenants cohérente avec les plateformes clientes, et permettant de récupérer les résultats et les traces d'apprentissage
Un service numérique produisant des traces d'apprentissage standardisées permettant aux parties prenantes (i.e., apprenants, établissements, université numérique, etc.) d'avoir accès à des informations sur l'expérience d'apprentissage et ainsi de construire des services à forte valeur pédagogiques. L'utilisation de standards du domaine facilite l'intégration des usages du NaaS aux autres plateformes pédagogiques au sein d'une plateforme de gestion de traces d'apprentissage.
Le contrôle d'accès et la gestion des droits et de la rétribution doit être assuré sur les éléments de service et de contenus proposés afin de gérer finement l'accès selon les différentes parties prenantes (p.ex., auteurs, établissements, etc.)
La sécurité, confidentialité, les données personnelles doivent être en cohérence avec les exigences des parties prenantes (y compris les industriels), les apprenants, les auteurs, mais également les contraintes imposées par les industriels accédant à la plateforme
Un modèle économique : L'ensemble du dispositif doit être in fine associé à un modèle économique viable assurant une pérennité du système dans le temps

Proof of Concept

Dans la perspective d'une meilleure compréhension de la proposition et d'une maitrise des risques de faisabilité, la proposition NaaS est mis en œuvre sur la base de la plateforme de l'ISAE-SUPAERO sous la forme d'un démonstrateur opérationnel (POC - Proof of Concept).

Les objectifs du POC sont donc d'illustrer de manière pratique et opérationnelle, la proposition NaaS avec des usages typiques. Il s'agit aussi de mettre en place rapidement un dispositif permettant d'accueillir le fruit des premiers micro-contenus, induisant la conception agile d'une ingénierie de production de de nuggets. La mise en œuvre de quelques nuggets dans le domaine aérospatial permet ainsi l'utilisation réaliste du NaaS. Plusieurs cas d'utilisation sont mis en oeuvre de manière simplifiée dans le cadre de ce POC : microlearning et intégration LMS Moodle.

Ce POC comprend ainsi :

La conception et la mise en œuvre de quelques nuggets « aéronautiques » (ADN, Aerospace Digital Nuggets) utilisant des moyens pédagogiques variés intégrés dans un contenu exclusivement basé sur la technologie h5p.
L'hébergement des nuggets dans un dépôt mis en œuvre par une instance Moodle (la plateforme actuelle de microlearning ISAE-SUPAERO), hébergée au sein du datacenter ISAE-SUPAERO ;
Un accès aux nuggets du dépôt selon une présentation en microlearning avec moteur de recherche simple et nuage de mots clés mis en œuvre au sein de l'instance Moodle de dépôt.
Un accès aux nuggets par une intégration dans un ou plusieurs LMS externes (p.ex., le LMS des formations initiales de l'ISAE-SUPAERO, la plateforme de formation continue, etc.), mis en œuvre par d'autres instances Moodle permettant d'intégrer les nuggets par le protocole LTI.
La capture de traces d'apprentissage liées aux usages des nuggets par les apprenants, et leur centralisation au sein du LRS – Learning Record Store - de l'ISAE-SUPAERO. Cette fonction est réalisée en utilisant le standard xAPI et le LRS TraxLRS
La visualisation des traces par un dispositif de tableau de bord démonstratif proposant une vision du parcours de l'apprenant ainsi que les usages des nuggets.

Le prototype opérationnel est accessible en ligne : https://micro-learning.isae-supaero.fr. La plupart des ADN proposées ne sont à ce stade pas ouvertes au public. Pour avoir une idée du contenu d'une ADN, consultez en particulier ceux avec le cadenas ouvert : voir p.ex., Airplane Component - ou Lagrange'parameters for/in Lagrange's Equation.

Perspectives

Si le POC est parfaitement opérationnel et utilisé au sein de l'ISAE-SUPAERO, il n'intègre pas toutes les fonctions souhaitées et n'est pas représentatif des technologies cibles permettant un déploiement à large échelle. En conséquence, nous engageons le développement un second POC s'appuyant sur les technologies cibles, notamment en termes de mise à l'échelle du dispositif. Les premières architectures sont illustrées dans le schéma suivant.

Au-delà du développement de l'entrepôt de nuggets NaaS et afin de répondre aux enjeux de l'apprentissage adaptatif, nous engageons également la production de plateformes utilisatrices du NaaS et de son dispositif de traces d'apprentissage standardisée.

Parmi ces plateformes, nous proposons en particulier le développement de dispositif de micro-learning afin de mettre en valeur les micro-contenus pédagogiques de la plateforme tout en développant un accompagnement de l'apprenant quant à leur consommation. L'exploitation des traces d'apprentissage par analyse statistique ouvrira des opportunités permettant de répondre aux enjeux évoqués en préambule. Les opportunités d'ores et déjà entrevues étant les suivantes :

Proposer aux apprenants l'accès aux micro-contenus
Leur proposer des suggestions en fonction de leur profil et celui d'apprenant proches pédagogiquement
Leur permettre d'évaluer les nuggets par un dispositif simple d'évaluation

IREAL, expérimenter à distance pour apprendre l'aérospatial.

DAIRAINE Laurent — 2020-03-23T17:24:08Z

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Cette approche et le système qui la met en oeuvre sont conçu et développé par l'équipe IDEA (Innovative Digital Education for Aerospace) avec Sophie BERNARD, Bruno ILPONSE et Laurent DAIRAINE.

IREAL signifie littéralement "Interactive Remote Experimentation for Aerospace Learning", ou en français, "Expérimentation à distante et interactive pour l'apprentissage de l'ingénierie aérospatiale".

De nouvelles modalités d'apprentissage à distance

IREAL propose une nouvelle modalité d'apprentissage qui complète l'éventail de possibilités existantes au sein du campus. La plateforme se concentre sur l'apprentissage par la pratique et l'expérimentation scientifique. Elle propose aux étudiants d'expérimenter avec des dispositifs du campus qui sont digitalisés et mis à disposition sur la plateforme IREAL. Les étudiants peuvent ainsi accéder à ces équipements dans le cadre de leurs enseignement, n'importe où, à toute heure et depuis tout type d'équipements numériques.

L'apprentissage par l'expérimentation est au cœur des apprentissages proposés à l'ISAE-SUPAERO. L'institut intègre depuis de nombreuses années, des équipements scientifiques de pointe utilisés dans le cadre de travaux pratiques ou de démonstrations pédagogiques. Citons par exemple la flotte d'avions instrumentés, permettant la capture de mesures pendant les vols et la compréhension des phénomènes liés à la mécanique du vol et des essais. En automatique, des équipements spécialisés sont utilisés pour permettre aux étudiants de mieux comprendre les lois de commandes et leurs paramétrages. Des phénomènes physiques sont illustrés par des dispositifs ad-hoc, comme par exemple les plaques de Chladni illustrant les phénomènes vibratoires sur différents types de structures. Cette liste n'est bien évidemment pas exhaustive, et on estime à plus d'une centaine, le nombre d'expériences scientifiques présentes sur le campus de l'ISAE-SUPAERO.

L'utilisation pédagogique de ces équipements scientifiques présente néanmoins plusieurs difficultés. La première est certainement celle de la mise à l'échelle : comment amener une promotion complète (plus de 300 étudiants) à réaliser ces travaux sur un seul équipement ? La robustesse des dispositifs expérimentaux est aussi déterminante ; il faut éviter les pannes, ces dispositifs ne sont pas conçus pour résister aux assauts de nombreux étudiants. Le coût de l'expérimentation est aussi un facteur important pour certaines expériences : imaginez le cout d'un essai en vol ! Enfin, l'accessibilité de l'expérience est aussi rendu quelques fois difficile : protocole de sécurité stricte, accompagnement d'un technicien ou simplement le fait de devoir être sur le campus pour l'utiliser.

Expérimentation à distance avec IREAL

IREAL permet de résoudre l'ensemble de ces points en proposant une approche originale qui prend une valeur particulière aujourd'hui. IREAL est une plateforme conçue et développée par l'unité IDEA d'innovation pédagogique pour l'enseignement aérospatiale et en partie financée dans le cadre du projet IDEFI DEFI Diversités.

Cette plateforme propose une approche innovante de digitalisation et d'hébergement d'expériences scientifique de tout types, et offre un rendu interactif aux étudiants. Autrement dit, elle permet de "mettre en boîte" une large variété d'expériences scientifiques et de les restituer aux étudiants, en distanciel, dans le cadre d'un TP ou d'une capsule pédagogique de micro-learning. L'expérimentation reste ouverte, chaque utilisateur de la plateforme est mis en situation de tests amenant à des résultats décorrélés des attendus. Aucun modèle n'est utilisé pour la L'apprentissage par l'erreur est un des éléments fondateurs de la plateforme, de même que l'apprentissage par la répétition.

Le processus de digitalisation d'expérience repose sur l'étude rigoureuse des paramètres d'entrée de chaque expérience et en décompose l'échelle des possibilités. Après cette étape de conception, les différents cas de figure sont joués , si possible selon un processus automatisé permettant de séquencer finement chaque observation.

A la sortie, l'utilisateur dispose d'un résultat multimédia, intégrant vidéo (réaction des outils et machines face aux paramètres sélectionnés), de courbes et de graphiques (suivi des performantes) et de toute autre sortie nécessaire à la bonne visualisation des expériences. Il est également possible de récupérer les résultats sous forme numérique pour un traitement sur l'ordinateur de l'étudiant. Une interface spécialisée permet un contrôle précis de l'expérience et d'analyser les résultats selon les propres interrogations et pistes de réflexion de l'étudiant.

L'observation peut être rejouée de manière illimitée, par un nombre illimité d'étudiants.

Utilisation et perspectives

Les cas d'utilisation sont variés. En amont des travaux pratiques en présentiel, IREAL offre aux apprenants l'avantage de réduire l'appréhension du fonctionnement de chaque expérience en le mettant dans les mêmes conditions d'exercice que ce qu'il aura à faire dans le laboratoire. L'interface est conçue au plus près des dispositifs réels. L'apprenant devient un élève avertit et conscient de ses choix d'observation.

En aval d'une formation, IREAL permet aux étudiants d'effectuer une rétrospective des tests effectués en atelier afin d'en comprendre les résultats et d'apporter une réponse à ses interrogations et/ou frustrations de ne pas avoir eu le temps de tout faire.

Dans le contexte très actuel de formation à distance, IREAL permet de continuer à enseigner à distance, tout en conservant une forte part d'activité de l'étudiant que toute pédagogie moderne devrait intégrer.
D'autres expériences sont en projet, notamment une expérience sur les essais en vol, et une expérience concernant l'étude des moteurs et réacteurs instrumentés.

La plateforme IREAL est aujourd'hui ouverte et disponible librement à l'adresse https://ireal.isae-supaero.fr avec notamment ses deux expériences opérationnelles : les plaques de Chladni et, en automatique, le bras automatisé.

Micro-contenus réutilisables : les ADN de l'ISAE-SUPAERO

DAIRAINE Laurent — 2020-01-07T17:07:00Z

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Ce billet a été publié dans la revue Grand Angle de la Conférence des Grandes Ecoles

La société humaine vit actuellement, avec le numérique, une (r)évolution significative de l'ensemble de ses activités. Cette transformation signifie la modernisation des métiers et des services, avec tout ce que cela implique en termes de changements des méthodes et des techniques pour y parvenir. Si les services numériques ne sont que de nouveaux outils, certaines de leurs caractéristiques, par exemple la rupture de l'unité de temps et de l'unité de lieu, les capacités de stockage ou de traitement allant jusqu'à une forme d'intelligence, ouvrent de réelles opportunités. Ils peuvent remettre en question la plupart des modalités de fonctionnement auxquelles le monde s'est habitué. L'impact du digital est vaste : communication, technologie, innovation, collaboration et bien sûr en ce qui nous concerne, enseignement et pédagogie.

Innovations Digitales pour l'Enseignement Aéronautique

La transformation pédagogique de l'enseignement et le digital learning constituent ainsi un enjeu majeur pour l'ISAE-SUPAERO, comme en atteste la mise en place de l'équipe IDEA « Innovations Digitales pour l'Enseignement Aérospatial ». En charge de ces transformations, ses actions se déploient selon trois axes complémentaires : R&D dans le domaine des technologies pour l'enseignement, production des contenus ou de formations numériques et accompagnement de l'exécution des formations (numériques).

L'ISAE-SUPAERO s'est investi depuis plusieurs années dans la production de MOOC, aujourd'hui diffusés sur des plateformes internationales. Au-delà des objectifs de rayonnement et d'ouverture, ils ont été une formidable opportunité pour développer une ingénierie de production de contenus et en explorer les enjeux. Parmi ceux-ci, nous avons en particulier identifié un élément qui fonde aujourd'hui un axe majeur de notre stratégie de digitalisation des formations : la réutilisation des contenus numériques.

Vers une structuration en micro-contenus réutilisables

Dans cette perspective de réutilisation dans des situations pédagogiques variées, la notion d'ADN - Aerospace Digital Nuggets - a été définie comme des micro-contenus décontextualisés, éditorialisés et qualifiés, intégrant des apports pédagogiques multimédias interactifs de qualité. Les ADN sont centralisés dans un entrepôt spécialisé, permettant une intégration dynamique en mode cloud « as a Service », à destination de plateformes pédagogiques d'établissement ou toute autre plateforme Web, y compris externe, répondant aux standards d'intégration modernes. Une démarche collaborative sur ce sujet et sur celui de la production est actuellement en cours avec la fondation UNIT et ses membres, dans la perspective de généraliser ce principe dans un cadre multi-établissements.

Les ADN ? Quelles perspectives ?

La structuration techno-fonctionnelle nécessaire pour rendre le contenu réutilisable et intégrable dynamiquement offre de nombreuses perspectives. C'est en premier lieu celle du développement du capital pédagogique de l'établissement. C'est aussi une accessibilité augmentée, car leur disponibilité en ligne facilite leur partage, y compris avec d'autres établissements. C'est en outre une manière de rendre agile et collaboratif le développement des contenus car le cadre proposé et la forme des ADN induit une réalisation relativement rapide. Un processus de production encadré permet d'envisager une bonne répartition des charges de travail entre l'expert du domaine traité et l'équipe digital learning. C'est également une maintenance des contenus facilitée et une gestion de version centralisée. Les formats et l'infrastructure d'hébergement sont conçus pour alimenter un dispositif d'analyse des usages pédagogiques conforme aux standards actuels de traces d'apprentissage. S'ouvrent ainsi des perspectives d'analyse fine des usages, et plus encore lorsqu'on couple ces données à celles des autres plateformes pédagogiques et à l'intelligence artificielle. C'est enfin une manière élégante d'aborder le champ des formations adaptatives, contribuant à répondre à la problématique de diversité des apprenants.

Les ADN peuvent être exploités selon différents cas d'utilisation : formations tout le long de la vie, initiales ou continues, au sein du campus, à distance ou mixtes. Afin de proposer une expérience d'apprentissage riche et performante, leur intégration dans des parcours pédagogiques complexes est complétée par des ressources et des activités plus spécifiques et contextualisées. Les ADN, c'est aussi la possibilité de mettre en place une approche de "micro-learning", offrant aux apprenants un accès direct à ces contenus, permettant mises à niveau, révisions, approches par projet et formation personnelle.

IQuiz : des cours plus interactifs

DAIRAINE Laurent — 2019-09-16T17:57:00Z

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“ j'entends et j'oublie, je vois et je me souviens, je fais et je comprends. ”
Confucius

IQuiz est un service en ligne permettant la mise en oeuvre agile d'interactions au sein d'une salle de classe - physique ou virtuelle - avec l'ensemble des étudiants présents. Vous posez une question, ouverte ou fermée, oralement, au tableau ou sur des diapositives, et IQuiz permet de recueillir et de présenter les réponses des étudiants. Le service permet également de sonder en continu les étudiants afin de déterminer quel niveau de compréhension ils ont du cours.

En 1991, Eric Mazur, physicien à l'Université de Harvard, commence un travail sur une méthode d'enseignement par les pairs. Elle se distingue de l'enseignement magistral, notamment, amenant l'apprenant à être très actif lors de son apprentissage. En 1997, Mazur publie sur ce sujet : Peer Instruction : A User's Manual. Il est considéré comme un précurseur de la classe inversée.

Origines du projet

C'est dans les années 2014, qu'une vague de projets Universitaires liés à la pédagogie active dans l'enseignement supérieur français est lancé, notamment avec les Initiatives d'excellence en Formation innovantes (IDEFI).

A Toulouse, le projet IDEFI DEFI Diversités (INSA, IMT Mines Albi-Carmaux, INP Toulouse et ISAE-SUPAERO) aborde la problématique de la diversité par différentes initiatives dont notamment le développement de la pédagogie active.

En parallèle, l'Université Paul Sabatier obtient un financement IDEX pour le projet SPIRAL : Solution Pédagogique Innovantes pour la Réussite et l'Attractivité en Licence. L'approche déployée était centrée sur la technique élaborée par Eric Mazur. Cette approche est basée sur l'utilisation de moments d'échanges pendant le cours et basée sur un dialogue des étudiants entre eux afin de mieux intégrer les concepts du cours. L'utilisation de boitiers spécialisés (télécommandes) est à l'époque la plus simple à déployer et constitue le choix du projet pour déployer la démarche.

En 2015, les huit établissements de Toulouse Tech (i.e., ENAC, ICAM, INP Toulouse, INSA Toulouse, ISAE- SUPAERO, IMT Mines Albi-Carmaux, INU Champollion, Université Toulouse III - Paul Sabatier) s'associent autour du projet ACTIFS pour déployer plus avant les méthodes et les outils autour des classes dynamiques. Dans ce cadre, si l'approche par boitiers restait largement utilisée pour des raisons de facilité, l'approche consistant à s'appuyer sur le matériel des étudiants (p.ex., smartphone ou PC), le réseau WiFi des établissement et des applications spécifiques étaient plébiscités par certains, notamment l'ISAE-SUPAERO et l'INSA.

Sur le plan des services numériques, c'est dès 2010 que je me suis intéressé aux applications pouvant permettre la mise en œuvre d'interactions en temps réel pendant la classe avec les équipements des étudiants. Dans le cadre d'un cours de génie logiciel à l'INSA Toulouse, il proposait aux étudiants, la réalisation d'une application intitulée « IQuizz ». Ce projet devait être le fil rouge d'un cours suivant une pédagogie par projet.

A l'époque, le niveau d'équipement des étudiants était relativement faible, plutôt hétérogène et de puissance limitée ; les technologies étaient insuffisamment abouties pour une utilisation opérationnelle à grande échelle. Néanmoins, les premières maquettes réalisées par certains groupes d'étudiants proposaient un système de gestion d'interactions en temps réel qui laissait présager un bon potentiel sur cette instrumentation numérique de la pédagogie active avec les smartphones et PC personnels des étudiants.

En 2014, Jean-Yves Plantec (INSA Toulouse) mettait en œuvre un système de ce type permettant de poser des questions en cours intitulé « DirectQuiz ». En parallèle, de nombreux services web proposaient ce mode d'interaction, y compris au sein des plateforme pédagogiques Moodle avec des plugins mettant en œuvre ce type de services.

Développement de IQuiz

Compte tenu des résultats encourageants, mais également des limitations de ces services disponibles sur Internet et expérimentés dans le projet ACTIFS (p.ex., limites du nombre d'utilisateurs, ergonomie, fonctionnalités insuffisantes, etc.), c'est en 2016 que l'Université Paul Sabaiter, l'ISAE-SUPAERO et l'INSA Toulouse se sont groupés pour proposer la conception, la réalisation et l'hébergement du service IQuiz au cœur de l'Université de Toulouse.

Les principales orientations de IQuiz sont un service numérique d'interaction en temps réel dimensionné aux besoins de l'Université Fédérale Toulouse Midi Pyrénées et permettant d'instrumenter numériquement l'interaction entre un public et un orateur, en particulier dans le cadre des situations d'enseignements en amphithéâtre.

Une première maquette opérationnelle a été réalisée par des étudiants de l'INSA Toulouse dans le cadre d'un projet tutoré. Néanmoins, dans un souci de robustesse et d'optimisation, IQuiz a été complètement « refactoré ». Une démarche Agile et 12 sprints plus tard, la première version stable de IQuiz était proposée.

IQuiz, aujourd'hui

Question ouvertes - IQuiz permet la mise en œuvre d'interaction basées sur des questions ouvertes, permettant aux apprenants de proposer un ou plusieurs mots. Ces mots sont affichés dynamiquement sous la forme d'un nuage de mot clé : plus les mots sont proposés, plus ils deviennent important. L'enseignant visualise ce nuage sur son ordinateur et/ou le projette à l'assemblée. S'engagent alors des échanges,des réactions, des échanges.

Questions fermées - IQuiz permet la mise en oeuvre d'interaction basées sur des questions fermées, permettant aux étudiants de répondre une ou plusieurs réponses. La question et les différentes réponses sont proposées oralement, à l'aide du tableau ou d'une diapositive. Un histogramme est construit dynamiquement au fur et à mesure des réponses. En fin de question, la bonne réponse peut être donnée ou non si le professeur souhaite laisser aux étudiants quelques minutes de réflexion et de discussion avant de revoter (mode débat).

"Je suis perdu" - IQuiz permet aux étudiants, entre les séances de questions, d'exprimer leur "décrochage" du cours. Un simple bouton peut être utilisé afin de communiquer anonymement au professeur cette importante mais souvent délicate information. Le professeur a accès sur son tableau de bord de cours à une jauge agrégeant cette information et lui permettant d'éventuellement reprendre les points qui ont été mal compris.

IQuiz est aujourd'hui utilisé dans la France entière, avec plusieurs sessions de quiz organisées par jour ici et là. IQuiz est utilisé aussi bien pour des sessions de présentiel (qui constitue l'usage principal), que pour animer des classes à distance.

Le principal retour des utilisateurs est la simplicité et d'"agilité" du dispositif, permettant de mettre en place un quiz en 2 clics de souris, sans aucune préparation. Véritable assistant du professeur d'amphi, il l'accompagne pour récolter et afficher les réponses d'un nombre éventuellement très grand, d'étudiants.

L'équipe IQuiz travaille actuellement sur la version 2.0. Parmi les nouveautés pour cette version 2.0, plusieurs évolutions (internationalisation de l'interface, accès multi-clients pour l'enseignant, mode débat toujours possible, histogramme temporel des étudiants perdus, affichage du nombre d'étudiants ayant répondu) vous sont proposées ainsi que de nombreuses corrections et améliorations.

Testez IQuiz maintenant en vous rendant sur https://iquiz.univ-toulouse.fr !

Ph.D. Direction

DAIRAINE Laurent — 2008-12-20T11:02:52Z

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QoS & Experimentations

Hervé Thalmensy, "Emulation de réseaux informatiques pour l'expérimentation de nouveaux services et protocoles de communication, thèse soutenue en décembre 2007.

QoS & Satellite

Fabrice Arnal,"Optimisation des mécanismes de transports de paquets en mode multicast pour des liaisons satellite géostationnaire, Thèse de doctorat de l'Ecole Nationale Supérieure des Télécommunications (ENST), Financement Alcatel Space, Thèse soutenue le 15/12/2004
Florestan de Belleville, "Architecture de transport multipoint pour les grands groupes en environnement hybrides terrestre/satellite, Thèse de doctorat de l'Institut National Polytechnique à Toulouse, Thèse soutenue le 8/12/2004.

QoS & Réplication

Laurent Lancérica, "Etude de la réplication de contenus multimédias pour le support de la qualité de service dans les réseaux", Thèse de doctorat de l'Institut National Polytechnique soutenue le 13 juillet 2004.

QoS & Multimédia

Luis Rojas Cardenas, "Architecture de transport à ordre et fiabilité partiels pour les applications multimédias adaptatives à temps contraint", Thèse de doctorat de l'Institut National Polytechnique soutenue le 28 novembre 2000.

Scientific Publications

DAIRAINE Laurent — 2008-12-19T20:34:05Z

This is a selection of my scientific publications, mainly associated to end-to-end quality of service in distributed systems.

Scientific Publications

Laurent Dairaine, Eric Poquillon, "Designing digital learning contents to feed multiple education programs : lesson learned and current work at ISAE-SUPAERO", Elearning conference week, projet européen Erasmus+ KAAT ITAA, IMT Mines Albi, April 2019
Laurent Dairane, "L'articulation entre l'ensemble des formats de formation à distance", GEOMATICE 2017, http://www.ensg.eu/IMG/pdf/programme-geomatice-2017.pdf