Conception d’un système tutoriel intelligent orienté stylet pour l'apprentissage de la géométrie basé sur une interprétation à la volée de la production manuscrite de figures

Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet national « e-Fran » dénommé ACTIF et porte sur la conception d’un système tutoriel intelligent pour l’apprentissage de la géométrie au collège sur tablette orientée stylet, dénommé IntuiGeo. Les contributions de cette thèse portent sur deux axes.

Le premier axe a porté sur la conception d’un moteur de reconnaissance permettant l’interprétation à la volée de figures géométriques manuscrites. Il est basé sur un formalisme grammatical générique, GMC-PC (Grammaire Multi-ensembles à Contraintes Pilotée par le Contexte). Le principal challenge étant de gérer la complexité de l’analyse en temps-réel, le premier axe de cette thèse a consisté à étendre ce formalisme, en conservant son aspect générique.

Le deuxième axe adresse l’aspect tutoriel du système. Nous définissons un mode auteur qui permet au tuteur de générer des exercices de construction à partir d'une solution dessinée par l'enseignant. La connaissance spécifique au problème est représentée par un graphe de connaissance. Cette modélisation permet au tuteur de s’affranchir de la procédure suivie par l’enseignant et d’évaluer la production de l'élève, en temps-réel, quel que soit la stratégie suivie. Nous définissons de plus un module expert, basé sur un environnement de planification, capable de synthétiser des stratégies de résolution des problèmes.

Le système tutoriel est capable de générer des feedbacks de correction et de guidage adaptés à l'état de l'avancement de l'élève. Les résultats des expérimentations en classe démontrent l’impact pédagogique positif du système sur la performance des élèves, notamment en termes de transfert d’apprentissage entre support numérique et papier.