Guiding the minds of tomorrow : conversational agents to train curiosity and metacognition in young learners

Guider les esprits de demain : agents conversationnels pour entraîner la curiosité et la métacognition chez les jeunes apprenants La curiosité épistémique (CE), i.e. le désir d’explorer une information pour le plaisir qu’elle procure, est un phénomène étudié dans divers domaines. Plusieurs chercheurs ont souligné son rôle fondamental dans le développement cognitif et la promotion d’un apprentissage continu. De plus, la CE est considérée comme clé pour cultiver un esprit capable de s’adapter aux incertitudes du monde. Ces recherches ont suscité un grand intérêt pour la CE en éducation, la considérant essentielle pour permettre aux individus d’être actifs et maîtres de leur apprentissage. Ce sont des propriétés cruciales pour relever certains des défis éducatifs: offrir aux élèves un soutien adapté à leurs compétences et motivations, et les aider à être des apprenants autonomes et indépendants dans des environnements dynamiques et incertains. Malgré son importance, l’implémentation de la CE dans les salles de classe reste limitée. Notamment, l’une des principales expressions de la CE—le questionnement— est presque absente dans la plupart des établissements: les élèves sont souvent amenés à répondre aux questions des enseignants plutôt qu’à poser les leurs. Et lorsqu’ils posent des questions, elles sont généralement de bas niveau et, contrairement aux questions curieuses, ne cherchent pas de nouvelles informations majorantes aux connaissances antérieures. Cette thèse propose donc de développer des technologies éducatives qui visent à favoriser l’apprentissage dirigé par la CE, en entraînant les comportements de questionnement curieux et les compétences qui lui sont liées. Pour cela, nous proposons des interventions pour entraîner trois dimensions:1) Les compétences linguistiques de questionnement: On implémente un agent conversationnel pour aider les élèves à générer des questions curieuses lors de tâches de lecture-compréhension. L’agent fournit des indices spécifiques pour faciliter l’utilisation des mots interrogatifs composés et des constructions interrogatives. Différentes structures d’indices (phrase vs. série de mots-clés) et leurs modes de génération (manuellement vs. par GPT-3) sont étudiées. 2) Les compétences métacognitives (MC) liées à la CE: On crée des vidéos animées pour donner des connaissances déclaratives sur les compétences MC liées à la CE: l’autoréflexion, faire des hypothèses, formuler des questions et évaluer les nouvelles informations. On propose également des sessions pour pratiquer ces compétences lors de tâches de lecture-compréhension, en utilisant des indices donnés par des agents conversationnels conçus pour entraîner la MC procédurale. 3) Les perceptions sociales: On crée des vidéos animées pour expliquer la CE et sa mise en pratique pour corriger les idées négatives qu’ont les apprenants sur ce concept. Plus de 150 élèves français âgés de 9 à 11 ans ont été recrutés pour tester l’entraînement de ces dimensions. Combinées, ces dernières ont amélioré la sensibilité MC des élèves et leur perception de la curiosité. Ces deux facteurs ont, à leur tout, facilité les comportements de questionnement divergent. Cela a également conduit à un progrès d’apprentissage plus fort et à des expériences d’apprentissage positives et soutenables. Mais malgré ces résultats, nos méthodes présentent certaines limites, en particulier leur courte durée. Cette thèse encourage donc le travail sur des solutions plus durables afin d’examiner les effets à long terme sur la CE. Enfin, cette thèse souligne la nécessité de continuer à explorer les recherches sur le questionnement et la MC à l’âge de l’intelligence artificielle générative (IAG). Bien que la IAG facilite l’accès à l’information, elle nécessite encore de bonnes capacités de questionnement et de MC, pour prévenir les mésuages et/ou faciliter leur détection. Nous proposons un Framework liant l’utilisation efficace de la IAG en éducation, les compétences de questionnement et de MC, et la littératie en IAG. Nous présentons également une étude comportementale pour tester ces relations.