# Éducation et numérique, Défis et enjeux

Gérard Giraudon, Pascal Guitton, Margarida Romero, Didier Roy, Thierry Viéville

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## To cite this version:

Gérard Giraudon, Pascal Guitton, Margarida Romero, Didier Roy, Thierry Viéville. Éducation et numérique, Défis et enjeux. Inria, pp.137, 2020, Livre Blanc Inria N° 04. hal-03051329v2

HAL Id: hal-03051329

https://inria.hal.science/hal-03051329v2

Submitted on 4 Jan 2022

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# Éducation et numérique

## Défis et enjeux

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# Éducation et numérique
Défis et enjeux

Les livres blancs d'Inria examinent les grands défis actuels posés par le numérique et présentent les actions menées par nos équipes-projets pour les résoudre. Ils ont pour objectif de faire le point sur une problématique en précisant ses complexités, en détaillant les voies de recherches existantes ou en émergence et en décrivant les impacts sociétaux attendus et à prévoir.

## Éditeurs

Gérard Giraudon (Inria) – Pascal Guitton (Inria & Université de Bordeaux)
Margarida Romero (Université Côte d'Azur) – Didier Roy (Inria & Learn EPFL)
Thierry Viéville (Inria).

## Corédacteurs

Gilles Dowek (Inria & ENS Paris-Saclay) - Fabien Gandon (Inria) - Marc Schoenauer (Inria)

## Relecteurs et contributeurs

Frédéric Alexandre (Inria) - Francis Bach (Inria) - Anne Boyer (Université de Lorraine)
Bertrand Braunschweig (Inria) - Marie-Claire Forgue (Ercim/W3C) - Martin Hachet (Inria) - Jean-Marc Hasenfratz (Inria) - Fabien Lotte (Inria) - Florent Masseglia (Inria)
Pierre-Yves Oudeyer (Inria) - Jean-Baptiste Piacentino (Edtech One) - Sophie Raisin (Université Côte d'Azur) - Jill-Jënn Vie (Inria).

Maquette : Françoise Perret
Direction artistique : Sophie Barbier

Publication décembre 2020
# Sommaire

Préface 05

Résumé 10

1. Introduction 14

1.1 Un sujet critique qui invite à l'esprit critique 17

1.2 Le numérique comme vecteur de transformation éducative 18

1.3 Un sujet qui implique la recherche scientifique 19

1.4 Un écosystème EdTech innovant 22

2. De quoi parle-t-on ? 24

2.1 Une mutation technologique et sociétale 25

2.2 Une mutation qui impacte l'éducation 26

2.3 (Neuro)Sciences cognitives et éducation 29

2.4 Qu'est-ce que l'intelligence artificielle ? 31

2.5 Pourquoi une formation à la pensée informatique ? 33

2.6 De l'apprentissage de l'informatique à celui de la pensée critique 35

2.7 Qu'est-ce que la formation aux fondements et usages du numérique ? 37

2.8 Qu'est-ce que la formation avec les méthodes et outils du numérique ? 40

3. Quels défis ? 44

3.1 La formation des enseignants 45

3.2 La réussite pour tous 48

La réalité française 51

La place du numérique dans la recherche de solutions 53

4. Quels sont les sujets de recherche ? 56

4.1 Une recherche pluridisciplinaire avec des communautés bien établies 57

4.2 Quelques thématiques de recherche 58

4.3 Recherche en neurosciences en lien avec l'éducation 61

4.4 Modélisation de l'apprenant 67

4.5 L'évaluation de l'impact du numérique 70
5. Quels enjeux ? 78

5.1 Enjeux de souveraineté numérique et de la maîtrise des données d'apprentissage 79

5.2 Enjeux économiques 83

5.3 Enjeux de la formation au numérique tout au long de la vie 87

6. Quelques recommandations 92

6.1 Actions de recherche 93

Recommandation n° 1: Développer des projets de recherche des sciences du numérique au service de la réussite scolaire 93

Recommandation n° 2: Développer des méthodologies rigoureuses pour l'évaluation du numérique éducatif 95

6.2 Formation au numérique 96

Recommandation n° 3: Passer à l'échelle dans la formation des enseignants 96

Recommandation n° 4: Vers une << université citoyenne et populaire du numérique >> apte à assurer la formation pour tous et pour toutes au numérique 97

6.3 Action publique 99

Recommandation n° 5: Créer les conditions du développement et de la mise à jour de ressources éducatives numériques comme des biens communs 99

Recommandation n° 6: Garantir la portabilité des données personnelles éducatives et développer l'interopérabilité des solutions logicielles 100

Recommandation n° 7: Créer un observatoire des EdTechs 101

7. Annexes 103

Annexe 1: Compléments sur l'intelligence artificielle 104

Annexe 2: Quelques exemples de travaux de recherche des équipes-projets Inria 110

Annexe 3: Exemples d'initiatives pour la formation au numérique 119

Bibliographie 127
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# Préface

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© Inria / Illustration Clod.

Ce document est le fruit d'un travail collectif démarré au cours de l'année 2019. Il avait pour ambition d'analyser l'impact du numérique comme vecteur de transformation éducative, d'une part par la nécessité de la formation à la pensée computationnelle dans un monde devenu numérique et d'autre part par l'usage croissant des outils numériques. L'objectif était de présenter les défis et les enjeux notamment de souveraineté numérique et de respect de la vie privée, d'identifier des questions de recherche pour les sciences du numérique et de faire quelques recommandations. La crise liée à la pandémie de Covid-19 est survenue au moment de la finalisation de sa rédaction et bien entendu, nous nous sommes interrogés sur notre projet. Était-il toujours d'actualité ? Le contenu était-il toujours pertinent ? Quels ont été les usages et les limites du numérique pour soutenir la continuité pédagogique pendant la crise ? De nouvelles questions de recherche sont-elles posées ? Autant d'interrogations qui nous ont conduits à un travail supplémentaire de réflexion.

Cette réflexion a tout d'abord débouché sur la mise en lumière, encore plus criante, des inégalités que nous avions placées au cœur de notre document posant de façon encore plus explicite la question de l'inclusion numérique. En effet, que ce soit pour l'Éducation nationale, l'Enseignement supérieur et plus généralement pour toutes les formations, dans cette période de crise, la continuité pédagogique les a encore accrues pour des raisons diverses et souvent cumulatives :

* **conditions matérielles** : la mise en place de cours en ligne a davantage souligné les effets réels de la fracture numérique avec la présence d'un seul ordinateur (voire
pas du tout) pour une famille entière et/ou une connexion internet défaillante (voire absente);

* **perte de soutien**: naturellement les élèves<fnref n="1" /> en situation d'échec scolaire, d'isolement social et/ou de handicap ont été les plus touchés car le confinement les a empêchés de bénéficier des soutiens humains qui leur permettaient de compenser – au moins partiellement – leurs difficultés;

* **contexte social**: la présence et l'engagement inégal de parents pouvant aider à organiser le travail, à expliquer les consignes et à soutenir les enseignements complexes ont été encore plus déterminants qu'à l'habitude.

Plus largement, le déploiement d'outils pour assurer la continuité pédagogique n'est qu'un prérequis mais il a parfois été considéré comme suffisant pour le retour à un niveau d'enseignement opérationnel, alors que certains élèves (et en particulier des étudiants) se retrouvaient plongés dans un état d'isolement ou de précarité qui leur interdisait de penser à leurs études. Mentionnons également que certains enseignants, s'ils pouvaient envoyer du matériel pédagogique, n'arrivaient pas à retrouver le niveau de contact leur permettant d'identifier des problèmes; autrement dit, ces outils, souvent conçus comme un accompagnement au présentiel et non pour un enseignement à distance, n'avaient peut-être pas été suffisamment pensés pour procurer des retours, y compris émotionnels voire existentiels, des apprenants.

Le deuxième axe de notre réflexion a été l'analyse (partielle et sûrement imparfaite à cause du recul trop court) du comportement des systèmes numériques liés à l'éducation offerts aux élèves et au monde enseignant. Commençons par les outils et les plates-formes : il nous semble que ce bilan est mitigé. D'une part, des outils préconisés par les structures de formation qui, malgré la très forte implication d'individus tentant de les maintenir à flot, ont connu beaucoup de difficultés et se sont révélés inadaptés dans de nombreuses situations. D'autre part, afin d'assurer une présence pédagogique, beaucoup d'enseignants et d'enseignantes, parfois conseillés par leurs élèves et/ou leurs enfants<fnref n="2" />, ont plébiscité des plates-formes permettant de mettre à disposition des contenus, d'entretenir des échanges, voire de dispenser quelques cours. Enfin, il faut absolument mettre en exergue de très belles initiatives animées par des enseignants et enseignantes afin de pallier les difficultés d'outils ou de contenus peu adaptés aux besoins immédiats. Il est impossible de tous les citer mais mentionnons Maths et Tiques à titre d'illustration.

<footnote n="1">1. Nous utilisons le terme élève pour alléger le texte mais il désigne de façon générique tous les types d'apprenants de l'école à l'université.</footnote>

<footnote n="2">2. Ce phénomène n'est absolument pas cantonné au domaine de l'éducation mais a été observé dans tous les secteurs d'activité. Il est assez amusant de constater qu'en une semaine, un outil comme Discord qui devait irriter au plus haut point certains parents d'ados "accro" est devenu populaire dans la vie professionnelle et entraîne les mêmes adultes – tout penauds – à solliciter leurs enfants pour qu'ils les aident à l'utiliser.</footnote>
À partir de cette analyse, le troisième axe de notre réflexion nous a conduits à lister les forces et les faiblesses des usages associés à cet environnement numérique dédié à l'éducation.

* En tout premier lieu, rappelons que la relation forte entre les enseignants et leurs élèves est absolument fondamentale et que les pratiques se bornant à consulter des plates-formes délivrant de façon dépersonnalisée des contenus sont vouées à l'échec à moins que l'élève n'ait une motivation hors du commun. La situation actuelle souligne la nécessité de développer des nouvelles collaborations entre les enseignants, les élèves et les parents pour soutenir l'apprentissage des élèves et fait apparaître le défi de penser les modalités de la formation tant synchrone qu'asynchrone. Mais le fait de développer de nouvelles modalités scolaires en temps et en espace nécessitera une adaptation tant de la part des enseignants que des élèves et de leur famille.

* Ensuite, la nécessité d'un recours massif aux pratiques numériques a souligné le déficit de formation d'une partie du monde enseignant ; on parle ici d'abord de la capacité à concevoir son usage au service d'une pratique pédagogique, ce qui sous-entend aussi la capacité à « faire fonctionner » un logiciel. Cette réflexion entraîne un écho d'abord individuel mais aussi collectif. Une des difficultés pour les élèves a été de s'adapter et de jongler entre les approches très diverses de leurs enseignants : récupérer des consignes sur ProNote, passer de Skype à Discord pour suivre un cours, après être allé récupérer des fichiers pdf ou audio sur Moodle et avoir envoyé une évaluation par e-mail a constitué un redoutable parcours du combattant, souvent hors de portée d'élèves en échec scolaire et/ou en situation de handicap pour lesquels la quasi-totalité des outils est inaccessible. Il ne s'agit pas de critiquer ces décisions prises dans l'urgence mais simplement de les mettre en lumière pour motiver très rapidement une réflexion de fond sur l'accompagnement des pratiques pédagogiques soutenues par le numérique.

* Il faut également insister sur les problèmes importants liés à la souveraineté numérique nationale et européenne face aux géants américains voire asiatiques, notamment en ce qui concerne la confidentialité des données personnelles lors de l'utilisation de systèmes présentés comme gratuits mais dont la rentabilité est basée sur la monétisation de ces informations<fnref n="3" />. Même si l'usage de tels outils s'explique, par facilité ou par économie, cela démontre, encore plus fortement en temps de crise, combien manquent des alternatives nationales ou européennes, offrant la sécurité des données comme élément de décision et donc pas uniquement la performance. De manière plus globale, c'est aussi une nouvelle illustration du

<footnote n="3">3. Parmi les nombreuses violations des principes du règlement général pour la protection des données (RGPD), mentionnons p. ex. le cas de la plateforme Zoom qui a connu un très grand succès (de 10 millions d'utilisateurs en décembre 2019 à plus de 200 millions en mars 2020) grâce à la qualité de son service et qui est désormais interdite dans certaines entreprises (failles de sécurité et de protection de la vie privée).</footnote>
manque de formation au numérique. Il est fondamental que le recours à ces systèmes soit très restreint, limité dans le temps et surtout qu'une fois la crise surmontée, de vraies réflexions soient menées et des formations proposées pour savoir choisir les « bonnes » solutions.

• Enfin, et ce n'est pas le moins important, si des enseignants et des formateurs ont su se mobiliser pour développer de belles initiatives, il est crucial que collectivement nous reconnaissions tant les actions que leurs auteurs, et que la société et les institutions commencent rapidement à les soutenir afin d'assurer leur pérennité. On parle ici explicitement d'introduire plus d'agilité (au sens informatique du terme) dans le fonctionnement de l'Éducation nationale afin qu'elle ne reste pas dans le seul modèle descendant (top-down) qui prévaut trop souvent et qui n'est manifestement pas le plus efficace face au besoin d'adaptation dans un contexte de disruption dans les modalités d'apprentissage.

• Le passage d'un modèle de formation principalement présentiel à un modèle totalement distanciel, sans transition ni réflexion préalable, a conduit à une adoption massive du numérique pour assurer la continuité pédagogique aux différents niveaux éducatifs. Cette disruption a entraîné l'ensemble des acteurs à l'appropriation des outils numériques, comme les environnements numériques de travail (ENT). Le développement des usages du numérique, même si adoptés en raison de la nécessité liée à la fermeture des centres éducatifs, permet d'envisager pour l'après confinement, des compétences numériques davantage développées qui permettent à un plus grand nombre d'enseignants de considérer les usages du numérique dans leurs pratiques éducatives.

Forts de cette réflexion, nous avons reliu notre document et finalement décidé de ne le modifier qu'à la marge en le complétant de quelques éléments liés à la pandémie de Covid-19. Nous vous le livrons donc dans son quasi-état d'avant la crise et nous espérons que vous aurez autant de plaisir à le découvrir que nous en avons eu à le rédiger.

Didier, Gérard, Margarida, Pascal & Thierry
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Résumé

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Ce livre blanc présente la vision d'un institut national public de recherche en sciences et technologies du numérique sur les questions d'éducation au numérique et par le numérique. L'étendue des problématiques de recherche liées à ces questions les rend nécessairement pluridisciplinaires. Avant de les aborder, nous présentons les défis prioritaires à relever et notamment celui de la contribution du numérique pour la réussite scolaire pour tous. Ce document propose également une vision large sur les enjeux liés au couplage entre numérique et éducation notamment sur la souveraineté éducative et l'évaluation des dispositifs et solutions EdTechs sous une approche de recherche. Enfin, cette triple analyse (quels défis ? quels sujets de recherche ? quels enjeux ?) permet de proposer sept recommandations présentées selon trois thématiques : (i) actions de recherche, (ii) formation au numérique, (iii) action publique.

Plus en détail, ce livre blanc se compose de cinq grandes sections et des annexes complémentaires.

*Montrer le lien entre
apprentissage de
l'informatique et éveil
à la pensée critique.*

**De quoi parle-t-on ?** Pour les personnes moins familières avec ces sujets, nous expliquons comment la mutation technologique et sociétale liée au numérique impacte l'éducation. Cette mutation est indissociable de l'impact des neurosciences cognitives et de l'intelligence artificielle. Nous en rappelons les points essentiels et des compléments

sont présentés en annexe. Le plus important est la nécessité de « comprendre » les fondements scientifiques et techniques de cette transformation ; c'est-à-dire s'initier à la pensée informatique que nous définissons précisément, et montrer le lien entre apprentissage de l'informatique et éveil à la pensée critique. Cela nous permet alors de spécifier ce qu'est la formation aux fondements et usages du numérique, d'une part, et la formation avec les méthodes et outils du numérique d'autre part.

**Quels défis ?** Nous identifions trois défis majeurs :

1) La formation des enseignants (et des autres cadres de l'éducation) au numérique car le « facteur enseignant » apparaît comme l'un des plus importants dans la réussite des élèves, qui doivent être capables de s'adapter tout au long de leur vie à un environnement en constante évolution, alors que le manque de temps de formation au long de leur carrière pèse sur l'acquisition des compétences et la nécessaire prise de recul par rapport à ces outils.

2) La réussite pour tous car la réalité française est que l'écart entre ceux qui réussissent et ceux qui échouent est relié à l'origine sociale et se creuse au niveau scolaire.
3) **L'inclusion numérique** qui se décline en termes de matériel (accès aux équipements et surtout aux réseaux), d'usage (utilisation des outils et acquisition des bonnes pratiques) et de compréhension (bonne utilisation des systèmes utilisés et initiation à la pensée informatique), qui est nécessaire pour la maîtrise des usages et à l'indispensable prise de hauteur par rapport au matériel. Nous discutons alors de la place du numérique dans la contribution au développement de solutions au niveau de la personnalisation des apprentissages et leur diversification avec la science informatique comme levier de développement de compétences et d'acquisition des savoirs scolaires.

**Quels sujets de recherche ?** En prenant appui sur une recherche pluridisciplinaire avec des communautés bien établies, nous explicitons quelques thématiques de recherche, telles que le développement et l'étude critique de dispositifs numériques et d'algorithmes en éducation, ceci en synergie avec les recherches en neurosciences en lien avec l'éducation. Nous arrivons à la conclusion que la modélisation de l'apprenant, que nous définissons précisément, est le verrou scientifique prioritaire à lever, questionnant l'émergence d'une « science computationnelle de l'apprentissage », tandis que l'évaluation de l'impact du numérique est un chantier encore à ses débuts, que ce soit au niveau de la motivation et de l'engagement, de l'usage des écrans, ou des liens avec les enjeux pédagogiques. Quelques exemples de travaux de recherche conduits au sein des équipes de recherche Inria sont donnés en annexe.

**Quels enjeux ?** Ce sont ceux de la souveraineté numérique et de la maîtrise des données d'apprentissage ; on s'interroge sur la nature des contenus pédagogiques, sur la maîtrise des données d'apprentissage et la nécessaire ouverture des systèmes. Ce sont aussi les enjeux économiques dans un monde où nous voulons préserver l'accès à l'éducation pour tous et toutes, quelles que soient les contraintes budgétaires, sachant que le surcoût lié à l'échec scolaire pèse près de 20 milliards d'euros par an. Ce sont enfin les enjeux de la formation au numérique tout au long de la vie, en mettant en exergue l'importance des compétences génériques ou transversales qui permettent de s'adapter, il faut apprendre à apprendre. Nous discutons dans quelle mesure le numérique peut répondre à ces enjeux et illustrons ce propos, en annexe, par quelques exemples d'initiatives pour la formation au numérique.
Cette triple analyse nous permet de **proposer** **SEPT RECOMMANDATIONS**:

## ACTIONS DE RECHERCHE

### Recommandation n°1:

Développer des projets de recherche des sciences du numérique au service de la réussite scolaire.

### Recommandation n°2:

Développer des méthodologies rigoureuses pour l'évaluation du numérique éducatif.

## FORMATION AU NUMÉRIQUE

### Recommandation n°3:

Passer à l'échelle dans la formation des enseignants.

### Recommandation n°4:

Vers une << université citoyenne et populaire du numérique >> apte à assurer la formation pour toutes et pour tous au numérique.

## ACTION PUBLIQUE

### Recommandation n°5:

Créer les conditions du développement et de la mise à jour de ressources éducatives numériques comme des biens communs.

### Recommandation n°6:

Garantir la portabilité des données personnelles éducatives et développer l'interopérabilité des solutions logicielles.

### Recommandation n°7:

Créer un observatoire des EdTechs.
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Introduction

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La question des relations entre **éducation et numérique** est complexe et débattue depuis les années soixante-dix. La transformation du monde par la « révolution numérique » n'a fait qu'amplifier les controverses. Il nous semble nécessaire de faire une synthèse sur les concepts sous-jacents et de clarifier les termes utilisés.

Le terme **éducation** peut être compris comme toute action qui assure à chaque individu le développement de toutes ses capacités (physiques, intellectuelles, morales et techniques), incluant l'enseignement qui est plus lié à la transmission à la génération future d'un corpus de connaissances et de valeurs de la vie sociale. La formation est plus centrée sur l'acquisition de compétences (savoirs ou connaissances, savoir-faire et savoir-être et devenir), et l'apprentissage relève plus de mécanismes liés aux apprenants. Derrière le vocable **numérique et éducation**, nous trouvons des aspects très divers tels que matériels et logiciels numériques « classiques » (ordinateurs, tablettes, logiciels de traitement de texte, tableurs, etc.), réseaux de connexion, systèmes logiciels numériques éducatifs (jeux sérieux, plates-formes en ligne de soutien scolaire, systèmes tutoriels intelligents, robots éducatifs, etc.), algorithmes dédiés à l'éducation comme ceux utilisés pour optimiser des parcours d'apprentissage, modèles numériques des processus d'apprentissage et d'éducation et permettant de mieux les comprendre mais aussi enseignements de la science informatique et de la pensée informatique<fnref n="4" />.

Dans ce document, nous nous intéressons particulièrement à deux facettes de ce couplage : d'une part l'indispensable formation aux sciences du numérique (éducation au numérique) et d'autre part l'intérêt ou pas de l'usage pédagogique des technologies numériques (éducation par le numérique).

> L'éducation au numérique vise les connaissances et compétences liées aux sciences du numérique et l'usage du numérique dans différents contextes (p. ex., apprendre à trier des informations selon des algorithmes ou protéger sa vie privée sur les réseaux sociaux). Pour les bases, cette formation peut se faire en mode « débranché » c'est-à-dire sans dispositif numérique (§ Class'Code et Pixees en annexe). L'éducation par le numérique utilise des dispositifs numériques (matériel et logiciel, p. ex. des capacités de représentation en 3D) dans un objectif disciplinaire ou interdisciplinaire comme la compréhension de l'électromagnétisme par la réalité augmentée ou par l'utilisation des clickers pour évaluer *in situ* la compréhension des étudiants en amphithéâtre.

<footnote n="4">4. Nous renverrons sur le site *Binaire* pour comprendre pourquoi l'informatique est la science au cœur du numérique. https://www.lemonde.fr/blog/binaire/2014/01/19/linformatique-la-science-au-coeur-du-numerique-1/</footnote>
Ces deux facettes posent de nouvelles questions de recherche à la fois pour les sciences et technologies du numérique et pour les sciences de l'éducation.

Ce livre blanc présente la vision d'un institut national public de recherche en sciences du numérique sur les questions d'éducation *au numérique et par le numérique* et il a pour objectif de proposer un tableau exposant la situation existante avec ses problèmes ainsi que quelques approches émergentes et les défis majeurs à relever en décrivant les bénéfices espérés sans oublier les risques associés. Il s'appuie sur les compétences de ses auteurs mais également sur des expertises extérieures de spécialistes du domaine. Il vise à analyser l'état actuel du numérique éducatif tout en situant les éléments clés de cette analyse tant en termes de transformations technologiques et sociétales que de formation au numérique et par le numérique (section 2, *De quoi parle-t-on* ?). Ensuite sont traités les défis liés à la formation des enseignants et à la réussite pour tous (section 3, *Quels défis* ?). Les sujets de recherche qui émergent dans le contexte actuel du numérique éducatif sont traités dans la section 4 (Quels sont les sujets de recherche ?), pour ensuite s'attacher aux enjeux de souveraineté numérique, économique et de formation au long de la vie (section 5, Quels enjeux ?). Nous finalisons le livre blanc en proposant des recommandations tant en termes de thématiques de recherche, que de formation au numérique et d'action publique (section 6, *Quelques recommandations*).

Des annexes importantes complètent ce document. La première donne une synthèse des différentes approches d'intelligence artificielle qui va au-delà de la question éducative à proprement parler. La deuxième annexe présente les travaux des équipes-projets Inria qui conduisent leur recherche avec des interactions directes sur la question de la formation<fnref n="5" />. Enfin la dernière annexe présente quelques exemples d'initiatives de formation aux sciences du numérique et des nouvelles formations en sciences de l'éducation en France qui inscrivent le numérique dans leur cursus. Une large bibliographie complète le document.

Enfin, ce livre blanc s'adresse à toute personne qui s'intéresse aux liens entre
éducation et numérique : chercheurs, enseignants, responsables de structure de
formation, entrepreneurs, journalistes spécialisés et décideurs publics. Nous espérons
que la lecture de ce document permettra à chacun de prendre connaissance des
questions fondamentales ainsi que des innovations récentes, et qu'elle suscitera
réflexions et débats sur un sujet majeur qui nous concerne tous en tant que citoyens.

<footnote n="5">5. Ce n'est bien sûr qu'une vision partielle de l'activité de recherche française sur le sujet et il y a d'autres équipes proches thématiquement p. ex., à Sorbonne Université (équipe MOCAH du LIP6) ou à l'université de Lorraine (équipe Kiwi du Loria) etc.</footnote>
## 1.1 Un sujet critique qui invite à l'esprit critique

En premier lieu, le sujet « éducation et numérique » est loin d'être épuisé notamment parce que le contexte évolue de façon constante. Plus précisément, cette évolution est la conséquence de trois facteurs, intrinsèques et extrinsèques :

1. **le développement de nouvelles approches pédagogiques centrées sur l'apprenant.** Voir p. ex. [Lai-2018] qui met en perspective la dernière décennie des travaux sur le numérique éducatif pour constater que l'accent a été davantage mis sur l'apprenant que sur la technologie ; les effets psychologiques et émotionnels de la médiatisation<fnref n="6" /> des apprentissages par la technologie, tout comme le volet éthique et sécuritaire sont à considérer pour l'intégration du numérique en éducation ;

2. **des changements de pratiques pédagogiques induites ou pas, par les innovations technologiques** et la question de leurs déploiements dans la société bien au-delà du domaine de la formation ;

3. **des attentes sociales et politiques pour une société apprenante** qui se traduisent par des rapports parlementaires successifs [Fourgous-2012], [Béjean-2015], [Studer-2018], [Taddei&al-2018] et celui du Conseil national du numérique [CNNum-2014] pour de « nouveaux plans sur l'école et le numérique ». Ces rapports abordent la problématique de l'appropriation des innovations technologiques, de leur mise en œuvre et de l'évaluation de leur plus-value pédagogique.

Ces facteurs sont autant d'éléments qui remettent en question de façon permanente les « évidences » du jour précédent. Le rapport de la Cour des comptes « Le service public numérique pour l'éducation »<fnref n="7" />, publié en juillet 2019, fait état d'une situation de l'intégration du numérique en éducation déployée sans vision ni stratégie claire et où les infrastructures informatiques des établissements scolaires (notamment les infrastructures réseaux et d'accès à Internet), la formation initiale et continue des enseignants et la maîtrise des usages sont très loin d'être également réparties sur le territoire national malgré des initiatives diversifiées.

Ensuite, parce que depuis quelque temps, beaucoup de déclarations dans les médias, d'articles dans la presse spécialisée veulent nous faire penser que la seule question dans ce domaine tourne autour de la place de l'intelligence artificielle (IA).

<footnote n="6">6. La médiatisation fait référence aux « relations et intersections entre dispositifs, processus sociaux et processus de communication » (Ferreira, 2007).</footnote>

<footnote n="7">7. https://www.ccomptes.fr/fr/publications/le-service-public-numerique-pour-leducation</footnote>
Certes, des méthodes regroupées sous ce nom seront de plus en plus présentes<sup>8 9</sup>, et il convient d'en questionner en amont tant les bénéfices que les inconvénients – nous en reparlerons plus loin – mais elles ne représentent qu'une petite partie des sujets de réflexion autour du numérique.

## 1.2 Le numérique comme vecteur de transformation éducative

Plus globalement, il nous semble qu'il faut affronter les problèmes de fond que rencontre notre système éducatif — confirmés notamment par les évaluations internationales (PISA)<fnref n="10" /> d'un point de vue des inégalités éducatives en termes d'accessibilité au numérique et aux équipements technologiques, de littératie numérique mais aussi de pensée critique (développement de la théorie du complot et des vérités multiples, généralisation des « infox »<fnref n="11" />, montée des intégrismes, etc.). Bien entendu « le numérique » ne saurait en aucun cas résoudre seul tous ces problèmes cruciaux pour nos sociétés et pour certains, il fait même partie du problème puisqu'il donne les outils de diffusion massive des infox et du développement des intégrismes. Mais nous pensons cependant que l'étude du numérique en éducation peut contribuer à apporter des éléments de réponses, d'une part, par le biais de la formation à la pensée informatique (voir section 2.5) et d'autre part grâce à des recherches et à de nouveaux usages du numérique pouvant apporter une plus-value pédagogique.

Le numérique peut donner support à la médiation de la relation pédagogique, mais aussi à la médiatisation des contenus de formation [Peraya-2008] et des activités d'apprentissage. La médiatisation par le numérique n'assure ni la plus-value pédagogique, ni l'innovation pédagogique. Bien que le numérique puisse permettre un nouveau support, la relation pédagogique et les pratiques pédagogiques ne sont pas toujours innovantes. Ainsi, les principes de classe inversée ou l'apprentissage par le jeu, déjà présents sur des formes analogiques, ne sont pas une innovation du point de vue de la relation pédagogique, mais prennent une nouvelle forme avec le support du numérique [Amadieu&al-2014] [Tricot-2017]) La médiatisation par le numérique se retrouve souvent réduite à un outillage numérique permettant de les revisiter, ce que le modèle SAMR (Substitution, Augmentation, Modification, Redéfinition) de Puentedura (2015)<fnref n="12" /> considère comme un niveau de substitution où la technologie est

<footnote n="8">8. cf. 1er focus (pages 185-192) du rapport Villani</footnote>

<footnote n="9">9. https://ec.europa.eu/jrc/en/publication/eur-scientific-and-technical-research-reports/impact-artificial-intelligence-learning-teaching-and-education, 2018 - JRC Science for Policy Report.</footnote>

<footnote n="10">10. http://www.oecd.org/pisa/publications/PISA2018_CN_FRA_FRE.pdf</footnote>

<footnote n="11">11. Traduction de « fake news ».</footnote>

<footnote n="12">12. http://hippasus.com/rrpweblog/archives/2015/10/SAMR_ABriefIntro.pdf</footnote>
utilisée pour effectuer la même tâche qu'auparavant. L'augmentation, la modification et la redéfinition des pratiques par l'usage du numérique laissent entrevoir la capacité d'accompagner le formateur et l'apprenant par la **personnalisation des apprentissages**. Cette perspective est un moteur important de la dynamique qui se traduit par l'émergence de nombreuses entreprises EdTechs (§2.1) associée à une envolée des levées de fonds des startups du domaine au niveau mondial<fnref n="13" />. Les processus d'enseignement et d'apprentissage sont bien plus complexes que la simplification proposée par le modèle SAMR. Pour comprendre les changements introduits par l'usage du numérique, il faut tenir compte de la tâche mais aussi des connaissances spécifiques au domaine disciplinaire engagées dans la tâche. De ce fait, il existe des limites importantes dans le transfert des résultats de recherche sur les différents types d'usages du numérique en éducation.

## 1.3 Un sujet qui implique la recherche scientifique

Enfin, comme il est important d'aborder ce sujet sous un angle multidisciplinaire et pas uniquement en termes de matériels et/ou de logiciels comme ce fut et est encore trop souvent le cas, il nous paraît fondamental de prendre aussi en compte les avis des scientifiques. Ceux-ci, qu'ils appartiennent aux sciences de l'éducation ou du numérique, ou encore aux sciences cognitives et aux neurosciences, permettent d'éclairer les usages du numérique tout en considérant la diversité des contextes, des tâches et des différences interindividuelles dans les activités d'apprentissage médiatisées par le numérique. *A contrario*, comme avec tout outillage, l'usage d'un équipement numérique peut présenter des risques et des effets négatifs à prendre en compte. Par exemple, la démultiplication des outils peut conduire à une surcharge mentale, ou encore, la personnalisation peut conduire à des comportements non éthiques ou ne respectant pas la vie privée des apprenants ou des formateurs<fnref n="14" />. En être pleinement conscient est nécessaire, d'une part pour lutter contre le dévoiement de l'outil [Romero-2019], et d'autre part pour poser les questions de recherche sous-jacentes afin de trouver des solutions et mettre en place des garde-fous.

Pour terminer, on ne peut négliger l'impact du numérique sur notre environnement. Il convient de considérer les effets délétères de la fabrication, de la consommation et de la fin de vie des matériels informatiques afin de les réduire significativement. Les politiques de distribution à grande échelle d'équipements nouveaux **sans véritable évaluation rigoureuse**, ni en amont des véritables besoins, ni en aval des bénéfices

<footnote n="13">13. https://www.thetechevocate.org/where-are-EdTech-venture-capitalists-looking-to-invest-in-for-2020/</footnote>

<footnote n="14">14. Et de manière plus globale la désinformation, la manipulation d'opinion à des fins politiques ou mercantiles, etc.</footnote>
induits, ne sont pas à ce titre à recommander. La distribution à grande échelle répond à une logique descendante qui ne tient pas toujours compte de la diversité des besoins des usagers. Ainsi, seule une position responsable nous permettra de ne pas tomber dans l'un des deux extrêmes – adhésion sans questionnement ou refus total – qui l'un comme l'autre, sont excessifs et contre-productifs. Il convient donc d'adopter des démarches rigoureuses et de développer des études scientifiques [Assude&al-2009] pour mettre en perspective les plus-values pédagogiques et les contraintes liées aux coûts, en ressources aussi bien environnementales, humaines que financières, dépendant du cycle de vie de ces technologies<fnref n="15" />.

Ces questions sont traitées au sein d'équipes de recherche Inria depuis longtemps. De nouveaux axes de recherche doivent être engagés et stimulés avec l'ambition d'avoir un impact majeur pour : (i) améliorer les processus de formation bien synthétisés par le triangle pédagogique proposé par J. Houssaye [Houssaye-1988] et étendu par Joseph Rézeau [Rezeau-2002] (voir figure 1 ci-dessous), (ii) permettre aux différents acteurs éducatifs (apprenants, enseignants, cadres éducatifs, familles, décideurs) de comprendre les enjeux du numérique. Le triangle pédagogique est une représentation des composantes et acteurs clés de la situation d'enseignement-apprentissage dans laquelle sont considérées la relation entre l'enseignant et sa manière d'organiser les activités d'apprentissage pour l'apprenant (pédagogie), entre le savoir à enseigner et l'enseignant (relation didactique) et entre l'apprenant et le savoir (processus d'apprentissage). Le développement de solutions combinant les apports des sciences de l'éducation<fnref n="16" /> et du numérique peut être un levier pour affronter les défis éducatifs contemporains et ainsi, contribuer à lutter contre l'échec scolaire<fnref n="17" />, favoriser la réussite et améliorer la formation tout au long de la vie. À côté des dispositifs existants d'aide à la réussite scolaire, dont certains sont encore à évaluer, de nouveaux axes de recherche transdisciplinaires voient le jour grâce à l'informatique, à la fois au niveau des outils, mais aussi des modèles issus des sciences du numérique.

<footnote n="15">15. À ce titre, on renverra le lecteur à la page 50 du rapport de janvier 2020 de The Shift Project sur la sobriété numérique qui indique par exemple que la consommation énergétique d'un smartphone est de 90 % pour sa production et de 10 % pour son usage calculé sur deux années d'utilisation (hors consommation du réseau).</footnote>

<footnote n="16">16. Les sciences de l'éducation et de la formation (CNU 70) présentent en France un périmètre légèrement différent de celui des « learning sciences » dans le contexte international, où les approches en psychologie de l'éducation, sciences cognitives et neurosciences cognitives sont également intégrées dans le périmètre des sociétés savantes comme l'European Association on Learning and Instruction (EARLI).</footnote>

<footnote n="17">17. Voir la section 3.2 « La réussite pour tous ».</footnote>
<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>Figure 1. Situation d'enseignement-apprentissage [Rezeau-2002] à partir du triangle pédagogique [Houssaye-1988].</figcaption></figure>

Par ailleurs, en ce qui concerne l'éducation à la pensée informatique [Wing-2006], [Paniagua&al-2019], Inria, à travers des réflexions et des actions menées le plus souvent en partenariat, contribue depuis des années au développement de l'enseignement de l'informatique, en proposant des formations (séminaires, MOOC) destinées aux enseignants de cette nouvelle discipline comme la plateforme Class'Code [Canellas&al-2016], [Mariais&al-2019]. Inria développe également des activités en liaison étroite avec des enseignants, ou en expérimentant des approches nouvelles tout en recueillant en aval les avis des acteurs de terrain et en évaluant en amont leurs bénéfices et leurs inconvénients. Cette éducation aux fondements du numérique est un préalable à l'usage éclairé du numérique en éducation, elle se fait à travers la vulgarisation scientifique<fnref n="18" /> (science popularization) et la médiation scientifique<fnref n="19" /> (science outreach).

<footnote n="18">18. La vulgarisation scientifique consiste à rendre les savoirs scientifiques accessibles au grand public. On considère généralement que l'échange se fait principalement dans un sens : du sachant vers l'apprenant. Une partie de l'éducation s'inscrit dans le même mouvement, de permettre à un public d'acquérir des connaissances.</footnote>

<footnote n="19">19. La médiation scientifique va au-delà de la diffusion du savoir. Elle établit une relation à double sens entre la société et la recherche scientifique. De la société vers la recherche, via les réflexions et les préoccupations du public (éthiques, p. ex.), voire ses expérimentations. De la recherche vers la société, en étant à l'écoute du grand public, en l'associant même à la science (science participative). L'intérêt est double, pour la recherche comme pour la société, en permettant des décisions éclairées pour l'individu et pour la société. Éducation, vulgarisation, formation et médiation scientifique partagent un socle commun d'actions, de valeurs et de résultats attendus.</footnote>
## 1.4 Un écosystème EdTech innovant

La France dispose de nombreuses entreprises et startups innovantes, dynamiques et performantes et possède aussi un tissu associatif autour des EdTechs qui se structure<fnref n="20" />. Ces sociétés ont un fort potentiel à l'international<fnref n="21" />. Plusieurs entreprises ont recruté et mélangé des talents de l'édition, de la création numérique, du développement informatique, des jeux-sérieux, de l'intelligence artificielle, ainsi que des experts en ingénierie pédagogique. Mais le constat est que, même si la demande est explicite, l'achat public demeure très compliqué. Ces mêmes startups qui ont pu expérimenter et développer leur produit en France, souvent grâce à l'Éducation nationale, les vendent plus facilement à l'étranger alors que, *in fine*, la nation a largement participé à l'investissement la plupart du temps en « nature ».

Ce constat est partagé comme en témoigne le très bon rapport<fnref n="22" /> (décembre 2019) de la *Fondation Digital NewDeal*, écrit sous la responsabilité de Marie-Christine Levet, fondatrice d'Educapital, qui milite pour le renforcement d'une filière industrielle française des EdTechs sous peine de voir notre système éducatif public (enseignement scolaire et supérieur) être rapidement « détourné », comme le décrit très bien Thierry de Vulpillières (voir page 52 du rapport). Car vu la complexité des conditions d'achat, la solution de déploiement la plus simple est alors d'acquérir du matériel et d'utiliser toutes les applications « gratuites » mises à disposition par certaines grandes firmes non européennes, sans être trop regardant sur l'usage qu'elles font des données ainsi récoltées.

Bien sûr, le marché français ne se réduit pas aux besoins de l'Éducation nationale. Les marchés liés à l'orientation, à l'Enseignement supérieur et bien sûr à la formation continue sont en forte croissance et le développement de ces marchés s'accélère sur le plan mondial. Les États-Unis et la Chine concentrent les deux tiers des sept milliards d'euros de levées de fonds en 2019. En Europe, le montant total des investissements EdTech dépasse le milliard d'euros pour la première fois, croissance portée par la France, le Royaume-Uni et les pays nordiques<fnref n="23" />.

Enfin, on peut également mentionner des nouvelles formes d'enseignement « privé » centré sur la gratuité avec la création d'écoles emblématiques et spécialisées pour l'apprentissage de l'informatique comme les écoles 42, Holberton School ou

<footnote n="20">20. Afinef, EdTech France, Cap Digital, Les Éditeurs de l'Éducation, EducAzur, Cluster Aquitaine, EdTech Lyon, etc. Création du fonds EduCapital en 2017 dédié aux EdTechs et l'annonce à Educatec 2018 de la création de la fédération des clusters EdTechs territoriaux francophones. https://clusters-edtech.org/</footnote>

<footnote n="21">21. On peut citer la levée de fonds (50 millions d'euros) en 2018 d'OpenClassrooms mais qu'il faut relativiser, Coursera ayant levé l'équivalent en 2012 et Yuanfudao, entreprise chinoise créée en mars 2012 vient de lever, en mars 2020, 1 milliard de dollars.</footnote>

<footnote n="22">22. https://www.thedigitalnewdeal.org/preserver-notre-souverainete-educative-soutenir-ledtech-francaise/</footnote>

<footnote n="23">23. Extrait du rapport annuel 2019 d'Educapital (page 5) : https://www.educapital.fr/blog</footnote>
encore Simplon. On peut également signaler la Khan Academy, école américaine gratuite et entièrement en ligne pour les niveaux du K12 (du CP à la Terminale), soutenue par de nombreux mécènes et qui a une audience internationale. Désormais disponible en français, elle est très centrée sur les mathématiques mais a l'ambition de couvrir la plupart des disciplines (ce qui a déjà commencé en anglais).

<figure><img src="image_12.png" /><figcaption>Jeu interactif Guesswhat ?! de machine learning. © Inria/Photo G. Scagnelli</figcaption></figure>
<figure><img src="image_13.png" /></figure>

De quoi parle-t-on ?

<figure><img src="image_14.png" /></figure>
Pour les personnes moins familières avec ces sujets, nous expliquons comment la mutation technologique et sociétale liée au numérique impacte l'éducation. Cette mutation est indissociable de l'impact des neurosciences cognitives et de l'intelligence artificielle. Nous en rappelons les points essentiels et les compléments sont présentés en annexe. Le plus important est la nécessité de « comprendre » les fondements scientifiques et techniques de cette mutation, c'est-à-dire s'initier à la pensée informatique que nous définissons précisément, et montrer le lien entre apprentissage de l'informatique et éveil à la pensée critique. Cela nous permet alors de spécifier ce qu'est la formation aux fondements et usages du numérique d'une part et la formation avec les méthodes et outils du numérique d'autre part.

## 2.1 Une mutation technologique et sociétale

Comme Gilbert Simondon l'a analysé [Simondon-1958], depuis l'aube de l'humanité, l'Homme invente continuellement des technologies pour fabriquer des outils techniques en vue d'améliorer les conditions de son existence<fnref n="24" />. Certaines provoquent des changements importants dans les sociétés humaines dont elles sont issues, ce qui impose aux femmes et aux hommes de ces sociétés de nouveaux apprentissages s'ils veulent en tirer profit et ne pas y être aliénés<fnref n="25" />. Une transformation profonde est à l'œuvre dans nos sociétés depuis l'apparition de l'informatique, et des technologies du « numérique » qui en découlent, et elle nous interroge sur les changements de paradigmes des apprentissages au et par le numérique.

Ainsi, quand l'usage de l'informatique s'est popularisé, son apprentissage a commencé à être interrogé pour comprendre la manière dont les différents outils et services liés à l'informatique devaient être appris et utilisés, pour améliorer les processus d'enseignement et d'apprentissage. De nombreux débats scientifiques sur l'usage du numérique dans les pratiques pédagogiques en ont découlé. Au long de ces dernières décennies, les termes utilisés pour désigner ce qui, aujourd'hui, est souvent englobé sous le vocable « numérique » ont connu une grande évolution. Dans le domaine de la recherche, le terme d'Enseignement Assisté par Ordinateur (EAO) a été en France progressivement remplacé au cours des années 2000 par celui d'Environnement Informatique pour l'Apprentissage Humain (EIAH). L'usage du terme Technologie Éducative (en anglais : educational technology ou EdTech<fnref n="26" />) a été repris pour caractériser la filière des entreprises innovantes du numérique éducatif

<footnote n="24">24. Pierres taillées du paléolithique, invention de l'agriculture et de la domestication des animaux, invention de la machine à vapeur, etc.</footnote>

<footnote n="25">25. On peut également remarquer que la plupart du temps, l'invention d'une technologie précède l'élaboration des corpus scientifiques associés.</footnote>

<footnote n="26">26. La définition « EdTech » donnée en 1977 (https://files.eric.ed.gov/fulltext/ED192759.pdf) est toujours à notre avis d'actualité.</footnote>
qui développent et commercialisent les outils et les contenus numériques pour la formation ; la communauté scientifique internationale utilise maintenant le terme « Technology-Enhanced Learning » pour se différencier des entreprises EdTechs.

## 2.2 Une mutation qui impacte l'éducation

Bien sûr, on peut considérer que quelles que soient les transformations induites par les inventions et usages des technologies, il y a des invariants dans la manière dont l'humain apprend. *Homo sapiens* est extrêmement performant pour apprendre<fnref n="27" />. Cette compétence est collective et pas uniquement individuelle. Sa capacité mimétique l'assure d'un apprentissage en continu, voire sans « effort » en interagissant au sein de son environnement quotidien. Pour autant, comme le note André Tricot (Tricot-2017), en complément de ces connaissances primaires, d'autres connaissances de type secondaire doivent faire l'objet d'une démarche intentionnelle d'enseignement afin qu'elles puissent être acquises par l'élève. Le rôle de l'école est justement de fournir cette éducation non naturelle, qui ne va pas de soi.

> L'informatique permet de codifier des connaissances explicites et permet aussi la combinaison de connaissances explicites.

Selon Ikujiro Nonaka [Nonaka-1995], il faut distinguer les connaissances tacites (qui ne sont pas écrites, comme les coutumes, les habitudes et les intentions) et les connaissances explicites, qui font objet d'un savoir institutionnalisé. Selon Nonaka, les relations entre les connaissances tacites

et explicites sont continuelles et prennent différentes formes selon la conversion d'un type de connaissances à un autre. Nonaka dénomme son modèle SECI (Socialisation – Extériorisation – Combinaison – Intériorisation).

La socialisation met en relation des connaissances tacites dans des relations entre sujets, et permet la transmission de ce type de connaissances sans avoir recours à une codification ou langage formel pour la description de ces connaissances. La formalisation ou extériorisation permet la conversion des connaissances tacites en connaissances explicites, tandis que l'intériorisation convertit l'explicite en tacite. Selon Nonaka, la combinaison de connaissances explicites par le biais d'un langage ou code commun peut permettre la génération de nouvelles connaissances explicites. L'informatique permet de codifier des connaissances explicites et permet aussi la combinaison de connaissances explicites. Si le traitement des connaissances

<footnote n="27">27. La capacité à communiquer avec un langage riche ou la capacité d'abstraction et d'intersubjectivité sont évidemment aussi des traits humains participant de la « réussite » de notre espèce, mais la capacité à être éduqué, autrement dit à apprendre de manière collective, est un levier majeur de notre évolution.</footnote>
explicites avec l'informatique a donné lieu à de nombreux travaux en ingénierie des connaissances, il reste à questionner la manière de traiter les connaissances tacites, qui regroupent les compétences innées ou acquises liées au savoir-faire et à l'expérience (au sens « avoir de l'expérience »). Plus difficile à formaliser, la socialisation pourrait permettre leur partage. Certaines connaissances liées aux usages du numérique sont à considérer comme étant tacites (p. ex., la nétiquette ou autre coutume d'usage des réseaux sociaux). De plus, les quatre étapes identifiées par Nonaka dans les transformations entre connaissances tacites et connaissances explicites (externalisation, combinaison, internalisation, socialisation) sont probablement plus faciles à intégrer en s'aidant des outils numériques.

<figure><img src="image_15.png" /><figcaption>Figure 2. Modèle de la création spiralaire des connaissances [Nonaka&Koно-1998] traduit par Heutte [Heutte-2014].</figcaption></figure>

Les différents types de connaissances sont parfois présentés sous forme de divers types de savoirs<fnref n="28" />. Le savoir fait référence aux connaissances théoriques ou déclaratives (normes, vocabulaire, mathématiques, etc.). Le savoir-faire correspond à une connaissance de type processus mettant en jeu des connaissances spécifiques dans un contexte. Le savoir-être comprend les attitudes et les comportements de la personne dans son contexte social et son environnement. Pour Leboterf

<footnote n="28">28. À partir de https://fr.wikipedia.org/wiki/Éducation</footnote>
[Leboterf-2002], être compétent correspond à un savoir-agir, ou à la capacité de savoir gérer différentes situations professionnelles, ce qui requiert tant des savoirs, que des savoir-faire et savoir-être de la personne.

La figure 3 ci-dessous présente un cadre de référence didactique décrivant les formats et les processus d'apprentissage dans lesquels sont présentés les différents types de connaissances et les procédures entre elles [Musial&al-2012].

<figure><img src="image_16.png" /><figcaption>Figure 3. Formats et processus d'apprentissage : cadre de référence didactique [Musial&al-2012].</figcaption></figure>

Les connaissances et les processus d'apprentissage sont du ressort de l'École mais pas uniquement. L'influence du tissu familial et social de l'apprenant joue beaucoup, notamment en ce qui concerne le « savoir-être » et « l'être ». Pour des raisons multiples, au premier rang desquelles se trouve certainement la surcharge des classes, la construction de la confiance en soi et de la motivation de l'apprenant se retrouvent souvent à l'arrière-plan de la construction du « savoir ».

De nombreux facteurs, tant individuels que collectifs, organisationnels et socioculturels, sont à prendre en compte dans le travail d'ingénierie pédagogique que réalisent les différents acteurs éducatifs au moment de développer des situations d'enseignement et d'apprentissage. Les comportements d'un individu peuvent être analysés sous différentes perspectives, tant biologique que mentale et sociale. Nous devons les prendre en compte dans le but de concevoir des situations éducatives qui
puissent favoriser la confiance en soi et la motivation, permettant l'engagement. Les enseignants devraient tenir compte de ces différents aspects pour pouvoir développer leur activité [Tricot-2017], (chapitre 3). Étant donnée l'importance clé du rôle des enseignants dans la conception et l'orchestration des activités d'apprentissage, la formation de ces professionnels de l'enseignement et de l'apprentissage devra être traitée en lien à la formation au numérique et aux usages du numérique pour soutenir les processus d'enseignement et d'apprentissage.

## 2.3 (Neuro)Sciences cognitives et éducation

L'étude des processus d'enseignement et d'apprentissage nécessite un éclairage multidisciplinaire et la diversité épistémologique dans les sciences de l'éducation et de la formation (SEF) est une richesse pour prendre en considération les multiples facettes des phénomènes étudiés. La recherche en éducation a été éclairée tant par des approches constructivistes, que des didactiques disciplinaires, la didactique professionnelle, les différentes approches en psychologie, dont celles en lien aux sciences cognitives et des approches sociologiques et anthropologiques. Tout l'enjeu des différentes approches est de bien situer les processus individuels (dont le fonctionnement cognitif) en lien à la complexité des situations d'enseignement et d'apprentissage [Rogalski-2015]. Dans ce contexte de diversité épistémologique, nous présentons ici l'émergence des (neuro)sciences cognitives en éducation. En effet, les neurosciences cognitives proposent une démarche qui mérite d'être examinée et d'être prise en compte dans le cadre de propositions visant à améliorer les « outils » pédagogiques. Au sein des sciences cognitives, un nombre croissant des travaux fait appel aux neurosciences, donnant lieu aux neurosciences cognitives. Les neurosciences s'intéressent aux mécanismes neurobiologiques qui sous-tendent la cognition dont les processus d'attention, de perception, de mémoire ou encore des émotions. Dans ce domaine, les travaux de Stanislas Dehaene<fnref n="29" /> [Dehaene-2012] soulignent **quatre piliers de l'apprentissage** :

1) **l'attention** : l'humain ne sait pas gérer efficacement deux tâches cognitives en même temps ;

2) **l'engagement actif** : importance de l'évaluation et de la métacognition ;

3) **le retour d'information** (*feedback*);

4) **la consolidation.**

<footnote n="29">29. Professeur au Collège de France en psychologie cognitive expérimentale (http://tinyurl.com/y35htwe5) directeur de l'unité de neuro-imagerie cognitive du centre NeuroSpin (CEA de Saclay), préside aussi le Conseil scientifique de l'Éducation nationale. https://fr.wikipedia.org/wiki/Stanislas_Dehaene</footnote>
Nous verrons ci-dessous comment cela peut être utile au niveau du numérique, tout particulièrement au niveau d'une réflexion sur le développement et l'usage des outils numériques pour l'éducation.

Des solutions numériques basées sur ces principes ont été développées au cours des dernières années dans le but d'améliorer les apprentissages. Il est possible de considérer ainsi l'engagement actif de l'apprenant (p. ex., laboratoires virtuels), le retour d'information (p. ex., jeux mathématiques avec retour immédiat facilitant la rétroaction formative), ou encore les outils pour l'entraînement de l'attention visuo-spatiale par le biais de jeux numériques [Green & Bavelier, 2012].

<figure><img src="image_17.png" /><figcaption>Compréhension des processus à l'œuvre dans le cerveau avec Teegi. © Inria / Photo G. Scagnelli.</figcaption></figure>

L'apport des neurosciences fournit des éclairages sur le fonctionnement cognitif d'un point de vue neurobiologique. Cependant, le passage des connaissances développées sur les aspects neurobiologiques nécessite une prise en compte des tâches et des situations concrètes. Le transfert des connaissances sur des tâches concrètes à d'autres contextes reste un défi, sur lequel il faut garder une grande prudence au moment de généraliser les résultats des travaux en neurosciences à d'autres situations que celles considérées initialement. Ainsi, les recherches développées par la communauté en neurosciences ont permis de faire des avancées notables au cours des dernières années. Cependant, nous serons aussi très prudents
sur ces aspects dits de neuro-éducation (qui combine les neurosciences, la psychologie et l'éducation en vue de créer de meilleures manières d'enseigner), car comme Stanislas Dehaene l'explicite régulièrement, il y a beaucoup d'éléments pseudo-scientifiques sur ces sujets qui méritent d'être démystifiés (§ section 4.3).

La question de la variabilité et l'invariabilité de certains processus (neuro) cognitifs au niveau individuel doit tenir compte aussi de la variabilité des contextes, tant des tâches que des situations d'apprentissage. Si nous considérons les aspects invariables de la base neurobiologique, nous pouvons considérer que les processus neurocognitifs restent inchangés depuis les premiers *Homo sapiens* au-delà des différentes technologies que nous utilisons : des tablettes d'argile aux tablettes numériques. Le numérique a cependant été un facteur de variabilité au niveau de la médiation des processus d'enseignement et d'apprentissage, mais également de médiatisation de la formation quand celle-ci est adaptée au média numérique. Les pratiques pédagogiques sont également influencées par les différentes technologies que nous utilisons. En effet, est-on sûr que l'invention de l'écriture et l'usage des tablettes d'argile pour l'enseignement du calcul il y a 3 800 ans n'ont pas fait évoluer les pratiques pédagogiques ? Est-on sûr que l'invention de l'imprimerie et la large diffusion des livres imprimés n'ont pas changé les pratiques pédagogiques ? À l'heure où la génération Z n'est pas plus douée en informatique que les précédentes et que, selon une enquête 30 (même si ses caractéristiques ne sont pas précisées), 59 % des jeunes de cette génération citent YouTube comme leur outil préféré d'apprentissage, est-on sûr que cela n'a pas d'impact sur les pratiques pédagogiques ? Une récente étude [Farag-2019] montre que pour certaines pratiques chirurgicales, c'est déjà le cas. La principale source d'information des étudiants en chirurgie reste YouTube, avec le risque que les vidéos regardées soit celles d'actes qui ne suivent pas les meilleures pratiques ou présentent des actes mal réalisés.

## 2.4 Qu'est-ce que l'intelligence artificielle ?

Comme tout domaine scientifique dont découlent de nouvelles technologies, parfois disruptives, l'intelligence artificielle (IA) génère des espoirs et suscite des craintes. Le monde de l'Éducation n'échappe pas à la règle, en particulier à cause de la mention d'« intelligence », à tel point que l'UNESCO vient de publier un document (le « consensus de Beijing »)31 qui se veut être un guide de conseils et recommandations sur les meilleures façons d'exploiter les technologies d'intelligence artificielle (IA) pour la réalisation de l'Agenda Éducation 2030.

<footnote n="30">30. https://techcrunch.com/2019/06/11/internet-trends-report-2019/</footnote>

<footnote n="31">31. https://fr.unesco.org/news/premier-consensus-lintelligence-artificielle-leducation-publie-lunesco</footnote>
Définissons ici l'IA<fnref n="32" /> comme l'automatisation des processus et comportements que nous, humains, percevons comme intelligents (§ annexe 1 pour plus d'information sur l'intelligence artificielle). Au niveau symbolique, cela inclut, par exemple, déduire, décider, résoudre. Au-delà, grâce à l'explosion de calculs numériques ajustés sur des données, cela inclut catégoriser, reconnaître, générer un texte ou une image, et aussi explorer, proposer une décision, etc. Et c'est pour cela que l'on trouve au sein de l'IA des problématiques comme l'apprentissage automatique (*machine learning*), la représentation des connaissances, du raisonnement algorithmique, le traitement automatique des langues, la robotique, la vision par ordinateur, en lien avec des domaines informatiques comme la programmation par contraintes ou l'étude des systèmes multiagents, ou, au-delà, l'analyse de fonctions cognitives<fnref n="33" /> comme apprendre, lire, imaginer, parler, reconnaître, composer, décider, etc. Cela permet par exemple d'aider à déterminer ce qu'un humain peut réaliser mieux qu'une machine, et réciproquement, et aussi à mieux formaliser, modéliser même, un problème, des informations ou une situation organisationnelle.

Il nous semble important à cette étape du rapport de préciser les termes utilisés afin d'éviter la confusion des concepts, d'autant plus qu'au niveau des représentations sociales, il y a un risque que l'IA se substitue au terme informatique et depuis que l'IA est devenue un « concept marketing », la confusion s'amplifie. En effet, beaucoup d'entreprises revendiquent que leur offre ou leur produit s'appuient sur l'IA alors qu'en pratique elles utilisent « juste » l'informatique avec pas ou peu de traitements de données ou de signal élaborés.

Revenons sur le mot informatique dont la dénomination fut et est toujours sujet à controverse<fnref n="34" />. Cette controverse traduit l'étendue de son champ d'action qui relève à la fois des concepts qui structurent les données (*data*), des concepts des opérateurs qui agissent sur ces structures (algorithmes), des schémas mentaux d'expression rigoureux et explicites qui les lient et les mettent en œuvre (langages de programmation) et enfin des ordinateurs<fnref n="35" /> qui exécutent ces programmes éventuellement en interaction avec l'environnement. Le tout peut se résumer par les sciences de l'information et de son traitement par calcul. L'informatique relève donc à la fois du champ des connaissances descriptives du monde (représentations de mondes physiques ou de mondes imaginaires) et du champ des connaissances opératoires sur ces connaissances (pour interagir au sein de ces mondes). Les techniques d'intelligence artificielle

<footnote n="32">32. On peut noter que Douglas Engelbart militait contre ce terme et lui préférait celui de l'augmentation de l'intelligence humaine pour insister sur la nécessité de mettre l'humain au centre et de concevoir des outils à son service.</footnote>

<footnote n="33">33. https://fr.wikipedia.org/wiki/Cognition</footnote>

<footnote n="34">34. https://fr.wikipedia.org/wiki/Informatique</footnote>

<footnote n="35">35. Dans une acception large : est ordinateur toute machine ou objet qui possède, même de manière minimale, un calculateur apte à exécuter une suite d'instructions.</footnote>
issues notamment des avancées de la recherche scientifique de ce domaine dont les succès impressionnent tant depuis les années 2010 ne sont qu'une petite partie de l'informatique. L'informatique ne se résume donc pas à l'IA.

## 2.5 Pourquoi une formation à la pensée informatique ?

Les concepts de l'informatique dénommés par Janet Wing [Wing-2006] « la pensée informatique » (computational thinking) sont de plus en plus reconnus comme un moyen de structurer la pensée. C'est à ce titre que le rapport 2018 de l'OCDE [OCDE-2018] sur l'éducation souligne qu'ils devraient faire partie des socles de formation pour tout apprenant.

> La pensée informatique<fnref n="36" /> est l'ensemble des notions et des méthodes utilisées explicitement en informatique, pour représenter et résoudre des problèmes, notamment la notion d'algorithme qui y est centrale, mais aussi le traitement des données, les méthodes de résolution de problèmes, etc.

Cette panoplie de notions et de méthodes est utilisable dans d'autres domaines car elle inclut par exemple la capacité à :

* nommer de manière pertinente les objets en explicitant leur type ou catégorie pour les manipuler correctement ;

* maîtriser la complexité d'un grand problème ou d'un système en le hiérarchisant ou le scindant en plusieurs sous-problèmes plus simples ;

* spécifier dans ses moindres détails un procédé pour qu'il puisse s'exécuter sans ambiguïté de manière mécanique, etc.

Parmi ces notions et méthodes, nous trouvons donc l'algorithmique (réfléchir aux tâches à accomplir sous forme d'une série d'étapes), l'abstraction-modélisation (appréhender un problème à différents niveaux), la décomposition (décomposer un problème complexe en plusieurs problèmes simples), la reformulation (reformuler un problème pour mieux le résoudre), la généralisation (lier un nouveau problème à d'autres problèmes résolus, explorer et répertorier des stratégies de résolution), l'optimisation (choisir la manière la plus efficiente de résoudre un problème, dont la complexité algorithmique est intrinsèquement raisonnable<fnref n="37" /> ou exponentielle) ou le contrôle (définir des moyens de contrôle des erreurs et de gestion de l'incertitude).

<footnote n="36">36. https://interstices.info/jcms/c_43267/la-pensee-informatique</footnote>

<footnote n="37">37. Techniquement, polynomiale.</footnote>
<figure><img src="image_18.png" /><figcaption>Jeu de médiation pour apprendre à coder en binaire. © Inria / Photo L. Jacq.</figcaption></figure>

On parle de pensée informatique pour montrer que l'on ne souhaite pas uniquement initier à la programmation (au sens écrire un programme informatique), mais permettre aux apprenants de prendre du recul par rapport au numérique<fnref n="38" /> (y compris de manière techno-critique) et positionner l'apprentissage de l'informatique comme une compétence transversale, pour aider à former des citoyennes et citoyens éclairés. Il s'agit bien d'acquérir des savoirs et savoir-faire qui vont servir, au-delà du simple développement informatique, à d'autres disciplines scientifiques, y compris en sciences humaines et sociales, et à d'autres domaines d'activités de notre quotidien. On parle parfois de littératie digitale<fnref n="39" />. Ainsi s'initie-t-on souvent, avant de passer p. ex., à la programmation, à la pensée informatique sans ordinateur ou autres objets numériques, grâce à des activités dites débranchées [delOlmo&al-2020] pour, à la fois, se libérer de la complexité technologique lors de l'apprentissage et découvrir les notions fondamentales en informatique (codage de l'information, algorithmes, etc.) à travers des métaphores liées aux objets et actions du quotidien.

<footnote n="38">38. Déjà évoqué en introduction, on rappelle que la science informatique est au coeur du numérique, domaine dont l'acceptation est bien plus large : https://www.lemonde.fr/blog/binaire/2014/01/20/linformatique-la-science-au-coeur-du-numerique-2</footnote>

<footnote n="39">39. Voir https://pixees.fr/pour-nos-enfants-litteratie-digitale-ou-science-informatique pour un exemple de référentiel de compétence.</footnote>
## 2.6 De l'apprentissage de l'informatique à celui de la pensée critique

L'apprentissage de l'informatique doit pouvoir s'accompagner d'une éducation aux médias par le biais de laquelle est développée une pensée critique tant sur des informations diffusées par des médias d'information que sur les processus de création et diffusion de ces informations. Le déferlement d'infox (fake news) accompagnant cet immense progrès qu'est l'accès de tous à la parole publique, nous rappelle qu'il doit nécessairement s'accompagner d'un progrès parallèle de la pensée critique : puisque n'importe qui peut désormais s'exprimer publiquement, il devient essentiel que tout le monde sache s'interroger sur la pertinence de ce qu'il lit ou entend. Nous sentons confusément que l'enseignement des sciences et des techniques a quelque chose à voir avec l'enseignement de la pensée critique. Mais quoi ?

> *Il s'agit bien d'acquérir des savoirs et savoir-faire qui vont servir, au-delà du simple développement informatique, à d'autres disciplines scientifiques, y compris en sciences humaines et sociales, et à d'autres domaines d'activités de notre quotidien.*

Tout d'abord, nous devons prendre conscience d'un effet paradoxal de l'enseignement des sciences et des techniques. Cet enseignement nous apprend à nous départir d'une défense, certes imparfaite, mais efficace contre les infox : le bon sens. En apprenant qu'il existe des nombres dont le carré est négatif, qu'un électron traversant un écran opaque percé de deux fentes peut passer par les deux fentes à la fois ou que nous pouvons construire une fusée qui va sur la Lune, nous prenons l'habitude de ne pas rejeter systématiquement les idées bizarres. Dès lors, pourquoi ne pas « croire » aussi que les vaccins favorisent le développement de l'autisme, que la Terre est plate, ou encore que les téléphones portables font éclater le pop-corn ?

Bien entendu, la réponse est que l'existence d'un corps de nombres qui étend le corps des réels et dans lequel certains nombres ont un carré négatif se démontre, que les interférences de Young s'observent... Chacun de ces énoncés, bien que paradoxal, est étayé par une démonstration, un calcul, une observation, une expérience reproductible... ce qui n'est le cas pour aucune de ces fausses nouvelles.

Cela nous montre qu'il est plus important d'enseigner, par exemple, comment on prouve le théorème de Pythagore, que de juste le faire apprendre et utiliser. Si nous énonçons ce théorème sans le démontrer ou bien encore si nous énonçons un principe physique sans le confronter à l'expérience, nous leur donnons le statut
de vérités révélées, que les élèves doivent croire – ou non – et nous ouvrons ainsi la porte au relativisme : parmi toutes ces vérités révélées, chacun et chacune peut choisir celles qu'il ou elle veut.

Mais, outre le fait que chaque énoncé doit être étayé par une démonstration ou une observation, ce que l'enseignement des sciences devrait nous apprendre est de savoir changer d'avis. Les mathématiciens ont d'abord conjecturé que la quadrature du cercle était possible, avant de changer d'avis quand ils ont démontré qu'elle ne l'était pas ; les biologistes ont d'abord supposé l'existence de la génération spontanée, avant de changer d'avis quand les expériences sont venues les contredire. C'est le propre de la démarche scientifique : on ne « décide » pas quels énoncés sont vrais ou faux, mais leur vérité s'impose à nous, parfois en contradiction avec nos connaissances antérieures ou nos espoirs, et nous devons faire avec. Il n'est donc pas grave de croire de prime abord que les vaccins sont peut-être à l'origine de l'autisme, ce qui est grave est de s'obstiner à le croire après que les erreurs et les manipulations dans l'article à l'origine de cette croyance ont été établies.

Cette faculté de développer un esprit critique et de changer d'avis ne s'apprend pas en étant spectateur du développement des sciences et des techniques et ce n'est pas en apprenant, que Pasteur a réfuté l'hypothèse de la génération spontanée avec l'expérience des ballons à col de cygne. C'est au contraire en étant acteur et en faisant nos propres hypothèses et en les réfutant nous-mêmes que nous acquérons la capacité à changer d'avis.

C'est ici que l'enseignement de l'informatique a un rôle à jouer car, de même que nous ne pouvons pas apprendre à jouer d'un instrument sans en jouer nous-mêmes, nous ne pouvons pas apprendre l'informatique sans en faire, en particulier sans écrire nous-mêmes nos propres programmes. Le processus de construction des conjectures en mathématiques et d'hypothèses dans les sciences de la nature est lent, et celui de leur confirmation ou réfutation par la démonstration ou l'observation plus encore. Si bien qu'il est difficile à mettre en œuvre dans un cours d'une heure. La boucle essai-erreur est beaucoup plus courte en informatique et nos conjectures sur nos programmes sont réfutées dès les premiers tests, en expérimentant leurs effets. Les élèves apprennent alors vite à dire « je pensais que... mais je m'aperçois que... je vais essayer autre chose. »

Ils s'aperçoivent aussi très vite que prétendre qu'ils ont raison, alors qu'une « conspiration » des ordinateurs et des réseaux s'ingénie à faire croire qu'ils ont tort, ne les mène nulle part. Au contraire, profiter de leurs erreurs pour les dépasser, et explorer de nouvelles solutions en voyant les choses autrement, permet de mener leurs projets à bien. Ici, la pédagogie de l'erreur permet de confronter ses
idées à la réalité, ou bien, comme par exemple dans un jeu vidéo, recommencer pour progresser avec persévérance ; c'est un usage pédagogique de la démarche de recherche. La spécificité est que le temps de rétroaction est très court donc le cycle essai-erreur très rapide.

## 2.7 Qu'est-ce que la formation aux fondements et usages du numérique ?

Il va de soi que la formation à la pensée informatique contribue à comprendre et construire de manière éclairée ses propres usages du numérique. Mais elle ne suffit pas : il faut aussi une formation à la technologie. Ne serait-ce que pour choisir un matériel informatique, accepter totalement, partiellement ou pas les cookies, il faut que les termes techniques fassent du sens. Si on se contente d'apprendre à utiliser un logiciel à travers un simple mode d'emploi, comme cela fut le cas dans le programme du B2i<fnref n="40" />, on n'est évidemment pas en mesure de passer aisément à un autre logiciel, ni de faire face à une situation imprévue. Or, c'est la « norme » dans le domaine informatique où les évolutions matérielles, logicielles, algorithmiques sont permanentes et souvent profondes. Sans entraînement de la capacité d'apprendre à apprendre, pas de développement de la capacité d'adaptation qui est fondamentale dans ce domaine.

Un exemple simple : « je viens de faire un numéro de téléphone et je me suis trompé d'un seul chiffre, et bien figure toi que je suis tombé sur une personne qui n'avait rien à voir avec mon destinataire :) ». Pour les URL<fnref n="41" /> (ou « adresses Web ») il y a la même évidence. Sans comprendre ce que sont ces « https://www.bidule.com » , on se fait immédiatement piéger par un site pirate qui ressemble au site originel, car on ne lit même pas l'adresse, puisque ces symboles n'ont aucun sens. Comprendre les URL est un premier levier de l'usage éclairé et sécurisé du Web.

L'introduction de l'enseignement de ses fondements au primaire et au secondaire a montré que l'introduction à la pensée informatique pouvait être intégrée à l'École. À titre d'illustration, les fondements de la programmation s'appuient sur quatre concepts : (i) la séquence d'instruction, (ii) l'affectation d'une variable, (iii) le test et (iv) la boucle d'instruction, qui sont faciles à expliquer et à comprendre comme illustré dans la figure page suivante.

<footnote n="40">40. https://fr.wikipedia.org/wiki/Brevet_informatique_et_internet, en cours de remplacement par Pix</footnote>

<footnote n="41">41. Uniform Resource Locator : https://en.wikipedia.org/wiki/URL</footnote>
<figure><img src="image_19.png" /><figcaption>Figure 4. Conception et rédaction : médiation scientifique, relecture éditoriale, mise en page et illustration. © Sophie de Quatrebarbes novembre 2014.</figcaption></figure>

Il faut surtout se placer dans une démarche d'apprendre à apprendre car cela permet de développer un véritable savoir-être et savoir-devenir par rapport au numérique : on prend confiance, on fait ses propres choix d'usage, on apprend aussi à détourner des outils à d'autres fins. Par sa très grande souplesse et ses vastes possibilités et bien qu'il ne soit pas le seul, l'outil numérique est un formidable terrain de développement de la créativité.

En matière d'usage, il s'agit moins d'un apprentissage individuel que collectif au sein d'écosystèmes humains : le numérique est aussi une culture, parce que collectif. Maîtriser les usages implique nécessairement de développer de bonnes pratiques, au-delà de l'emploi isolé des outils.

Enfin, parce que le numérique a une place majeure dans l'économie du monde, il est important de comprendre les mécanismes qui le régissent, notamment les mécanismes de gratuité apparente, de modalités d'accès à l'information, de l'exploitation des données, et donc des biais et de manipulation qui en sont la conséquence. Ces connaissances d'usage participent de l'apprentissage et de l'exercice de l'esprit critique.
Un exemple simple : je poste un courriel à plusieurs destinataires et veux en informer une personne ; dois-je la mettre en copie cachée ou lui transmettre l’email envoyé ? Ça semble techniquement la même chose, et ça l’est. Mais le « méta-message » n’est pas du tout le même, surtout si la personne « brise » le silence et répond directement à tous les destinataires, révélant avoir eu le message sans qu’on le sache. L’expérience montre que le ressenti est très différent. Ces aspects relationnels et éthiques sont fondamentaux et il est indispensable de les acquérir. On parle de nétiquette42, pour évoquer ces règles de conduite et de bonne pratique recommandées sur les supports numériques.

La question est alors « comment apprendre ces usages/bonnes pratiques » ?
On peut suggérer deux pistes principales :

1) **apprendre à apprendre le numérique**: apprendre à choisir et suivre un tutoriel, à chercher sur les forums, à formuler une question sur un moteur de recherche ou pour demander de l'aide en y incluant tous les éléments nécessaires ;

2) **apprentissage collégial**: apprendre au fil de sa pratique et en interaction avec ses proches, en partageant également ce qu'on a pu s'approprier.

Ces deux pistes ne sont évidemment pas spécifiques au numérique, mais ce
sont des leviers.

<footnote n="42">42. https://fr.wikipedia.org/wiki/Nétiquette</footnote>
## 2.8 Qu'est-ce que la formation avec les méthodes et outils du numérique ?

Rappelons que la première étape est de se débarrasser des idées reçues sur le sujet, comme le résume la quatrième de couverture de l'ouvrage critique « Apprendre avec le numérique » de Franck Amadieu et André Tricot [Amadieu&Tricot-2014] :

> « Ce que nous enseigne l'ensemble des travaux cités dans cet ouvrage est que la technologie n'est pas en soi un dispositif pédagogique. Le numérique n'est qu'un outil au même titre que le livre, le papier et le stylo. La question est bien de savoir quelle tâche soutenant l'apprentissage peut être réalisée avec l'outil. Il n'est pas possible d'aborder les technologies en s'abstrayant des tâches qui sont conçues pour cette technologie. On doit même aller plus loin en tenant compte des objectifs de ces tâches (quelle est la nature des connaissances à apprendre), des moyens et des contraintes imposées à l'apprenant (p. ex., un contexte d'utilisation incluant les ressources matérielles, les ressources temporelles et les ressources humaines) et plus largement du scénario pédagogique auquel participe la technologie. Il faut donc poursuivre les études sur les apprentissages qui s'appuient sur des technologies en examinant les tâches d'apprentissage et les conditions de réussite des apprentissages avec ces technologies. »

Comme d'autres technologies auparavant, le numérique a créé des attentes importantes vis-à-vis des différentes difficultés éducatives comme le décrochage, la faible motivation ou encore les besoins d'adaptation des apprentissages. Une des premières idées reçues est l'amélioration de la motivation par le biais du numérique. Pourtant, la motivation n'est pas garantie par l'usage d'un certain outil numérique et reste dépendante de la tâche [Tricot-2006]. En lien avec cette idée, l'autonomie dans les apprentissages est également invoquée, notamment en contexte de formation à distance. Malgré la flexibilité offerte par différentes technologies pour faciliter la diffusion de ressources, l'autonomie et la capacité de régulation des apprentissages des apprenants restent des prérequis importants dans ces dispositifs [Cho&Shen-2013].

Parmi les technologies qui ont généré de grandes attentes, les jeux sérieux numériques (serious games) ont parfois été présentés comme une manière d'apprendre sans effort, permettant d'établir une « ruse pédagogique ». C'est-à-dire que les concepteurs de jeux sérieux pourraient être tentés de cacher les intentions pédagogiques du jeu, et ne rendre visible que sa mécanique, « apprendre à son insu » sans que l'intention pédagogique ne soit explicite. Cela va à l'encontre des démarches visant à apprendre à apprendre. Cette dissociation peut être dépassée si les mécaniques
de jeu et les mécaniques d'apprentissage sont alignées [Romero&Kalmpourtzis-2020] ou bien si le jeu est suivi d'une phase de conceptualisation et d'institutionnalisation des savoirs [Sanchez&Plumettaz-Sieber-2018]. Ces derniers soulignent l'importance d'une phase de *debriefing* avec les apprenants, permettant de conscientiser et d'institutionnaliser les connaissances mobilisées dans le cadre du jeu.

Une autre idée reçue est celle du remplacement de l'enseignant, alors qu'il s'agit d'un changement du rapport au savoir. Bien que les technologies permettent un accès à de nombreuses connaissances, l'apprentissage des savoirs scolaires nécessite un effort difficile à réguler de manière autonome. L'enseignant reste une personne clé pour réaliser la médiation entre les objectifs d'apprentissages et les besoins des élèves. Le numérique apporte à l'enseignant des ressources complémentaires (outils et contenus), mais ne remplace pas le rôle essentiel de ce dernier, tant dans l'ingénierie pédagogique que dans l'orchestration des activités en classe.

Au-delà des outils, les méthodes et concepts développés pour le numérique peuvent offrir un éclairage intéressant dans plusieurs disciplines. En mathématiques, la pensée informatique représente un apport majeur pour la résolution de problèmes. Par exemple, l'élève pourra distinguer au niveau des exercices ce qui relève de l'application mécanique d'un algorithme qu'il exécute pour obtenir le résultat (p. ex., un calcul à base de règles algébriques), de ce qui relève d'une autre forme de pensée (p. ex., un raisonnement géométrique sur un graphique). En français, bien distinguer la notion de langue (humaine) de celle de langage (formel) permet de prendre de la hauteur par rapport aux problèmes de grammaire ou de tournure de phrase. Dans les autres matières, distinguer les connaissances qui relèvent de la mémorisation de données (p. ex., une date) ou de simples savoirs (au sens de ce que l'on trouve sur *Wikipédia*), de connaissances qui nécessitent une véritable élaboration (p. ex., une analyse critique) et contribuent à apprendre à apprendre. Une fois de plus, le numérique n'est pas la seule approche pour une telle démarche mais son existence facilite cette différenciation.

L'apport du numérique à la formation s'opère à différents niveaux d'interaction : transversalité des outils numériques, accès à des contenus de formations à distance et à tout moment, personnalisation des parcours d'apprentissage, tutorat en ligne, mutualisation des ressources, et communauté de pratiques. Il y a aussi en amont des utilisations du numérique pour concevoir des apprentissages/des dispositifs pédagogiques (y compris qui n'utilisent pas le numérique), par exemple pour optimiser en amont des parcours d'apprentissage ou pour évaluer l'ergonomie d'un dispositif éducatif (pas forcément numérique).
La transversalité des outils numériques permet, une fois acquis le fonctionnement de ceux-ci, de pouvoir les utiliser dans différents domaines et ainsi de renforcer la facilité à les mobiliser.

Pouvoir accéder en tout lieu et en tout temps à des contenus de formation est un apport essentiel à la démocratisation et à la diversification des connaissances et des apprentissages. Il faut cependant en connaître les limitations, traiter les problématiques d'évaluation de leur pertinence et de manipulation des opinions : naviguer sur le Web<fnref n="43" /> pour acquérir des connaissances sur la Terre amènera inévitablement à rencontrer la théorie de la Terre plate à travers des publications parfois bien écrites et astucieusement argumentées.

Ainsi, un balisage, une validation, une confrontation des points de vue sont nécessaires pour que ces contenus puissent être des vecteurs raisonnés de connaissances et constituer des sources fiables.

Au sein des dispositifs de formation à distance, citons entre autres les MOOC (Massive Open Online Course), formations en ligne ouvertes à tous, capables d'accueillir un grand nombre de participants, et les dispositifs hybrides distanciels/présentiels (blended-learning). Ce sont des moyens de proposer des contenus structurés, le plus souvent validés par des experts reconnus. Cependant, offrir la possibilité de suivre des parcours de formation de manière autonome ne garantit pas aux utilisateurs de parvenir jusqu'au bout du parcours d'apprentissage, les abandons avant la fin d'un MOOC sont même très nombreux. Bien que l'on puisse considérer qu'il n'est pas toujours indispensable d'aller au bout d'un MOOC – tout dépend de ce que l'on est venu y chercher et s'il y a une certification à la clé – le numérique propose des outils pour accompagner l'utilisateur, renforcer sa motivation, en permettant l'intervention simplifiée de tuteurs humains ou logiciels.

Les Systèmes Tutoriels Intelligents (STI) reposent sur une stratégie d'apprentissage où les utilisateurs sont guidés individuellement dans un parcours établi par des experts du domaine disciplinaire concerné. L'intelligence artificielle, essentiellement l'apprentissage automatique (machine learning), produit des algorithmes capables de suivre pas à pas le parcours d'un utilisateur, et de lui proposer à tout moment les contenus les plus adaptés à son profil afin d'optimiser son apprentissage.

<footnote n="43">43. Nous en profitons pour rappeler que l'Internet est un protocole de communication par paquets sur une infrastructure de réseaux non centralisés. Le Web est une application qui se déploie sur l'Internet. On utilise un navigateur Web connecté à Internet construit sur les protocoles du Web permettant de naviguer sur les contenus stockés sur des serveurs Web.</footnote>
Grâce aux outils collaboratifs disponibles sur le Web, il est facile de créer des communautés d'utilisateurs publiques ou à accès réservé, des forums en ligne, des listes de diffusion par e-mail. Cette mise en relation d'individus distants intéressés par une thématique commune est un changement important dans les rapports sociaux, dématérialisant et accélérant les échanges, facilitant la solidarité et la circulation des informations de toute nature. Ceci a ainsi permis l'émergence des communautés de pratiques (CoP) [Wenger&al-2002] qui peuvent venir renforcer les connaissances, partager l'expérience et briser l'isolement des membres de la communauté.
<figure><img src="image_20.png" /></figure>

Quels défis ?

<figure><img src="image_21.png" /></figure>
## 3.1 La formation des enseignants

Les parents accompagnant leurs enfants pour assurer une continuité pédagogique pendant le confinement dû à la pandémie de Covid-19 ont pu constater l'importance du rôle de l'enseignant. Enseigner reste un métier très exigeant qui s'apprend [Gruson&al-2020]. Le contexte de confinement a mis davantage en lumière le rôle des enseignants dans l'ingénierie des activités d'apprentissages et l'accompagnement des élèves. Au cours des différentes enquêtes PISA, le « facteur enseignant » apparaît comme l'un des plus importants dans la réussite des élèves. L'analyse du succès du système finlandais développé par Simola [Simola-2017] souligne l'importance de la sélection initiale des futurs enseignants et leur développement professionnel par la formation initiale et continue. L'enjeu de la formation des enseignants est mis en avant par l'OCDE mais également dans le rapport de l'institut français de l'éducation (IFE) « Commencer à se former pour enseigner » réalisé par Claire Joubaire (2019)<fnref n="44" />. À l'heure actuelle, le système de formation continue des enseignants en France est limité en durée (4 à 10 jours par an) [Louveaux-2019], ce qui contraste avec des systèmes éducatifs proposant 15 jours de formation continue en Suède ou 24 jours aux Pays-Bas [McKenzie&Santiago-2005] par exemple. L'analyse des pratiques de formation continue pour le développement professionnel des enseignants réalisée par l'OCDE [OECD-2004] signale que 50 % de ces formations concernent principalement les usages du numérique pour l'éducation. Les opportunités pour développer les différentes compétences professionnelles sont inégalement disponibles dans les différents territoires. Les compétences professionnelles des enseignants définies au niveau européen par le Common European Principles for Teacher Competences and Qualifications (2010) distinguent trois compétences clés pour les enseignants, dont la capacité à :

1) travailler avec les autres (élèves et collègues);

2) travailler avec et dans la société;

3) travailler en utilisant ses connaissances, qu'elles soient disciplinaires ou non (Joubaire, 2019, p. 23).

Dans le « Référentiel de compétences des métiers du professorat et de l'éducation » (2013⁴⁵) du ministère de l'Éducation nationale, de la Jeunesse et des Sports, les compétences numériques sont également définies parmi les compétences clés à développer par les enseignants tant en formation initiale qu'en formation continue (« Intégrer les éléments de la culture numérique nécessaires à l'exercice de son métier »). Par ailleurs, le renouvellement du référentiel est motivé par le besoin de « former les élèves pour qu'ils soient capables de s'adapter tout au long

<footnote n="44">44. http://veille-et-analyses.ens-lyon.fr/DA-Veille/131-septembre-2019.pdf</footnote>

<footnote n="45">45. https://www.education.gouv.fr/cid73215/le-referentiel-de-competences-des-enseignants-au-bo-du-25-juillet-2013.html</footnote>
de leur vie à un environnement en constante évolution, de plus en plus mondialisé, multiculturel, divers et complexe, marqué par le numérique et la transformation de nombreux métiers. Il s'agit à la fois de leur faire acquérir des connaissances solides, de les rendre capables de mobiliser leurs acquis à l'école et dans la vie, d'encourager leur curiosité et leur créativité, de leur donner la volonté de continuer à apprendre et d'entreprendre en mobilisant leur intelligence collective» (§ 18).

Cette démarche révèle une tension : le manque de temps de formation entraînera
le fait que la formation à des usages d'outils numériques déjà pensés pour l'éducation
sera favorisée par rapport à la nécessaire prise de recul discutée ici. Sans une
connaissance préalable d'un répertoire d'outils numériques, les enseignants ne
pourront pas envisager des usages pédagogiques de ces outils.

Sans une connaissance
préalable d'un répertoire
d'outils numériques,
les enseignants ne pourront
pas envisager des usages
de ces outils.

Le Conseil de l'Europe (CE46) recommande également de développer les temps professionnels pour « la réflexion, la planification, les relations avec les parents et la collaboration avec d'autres professionnels et collègues ». Dans une approche centrée sur la communauté, l'éducation peut être envisagée comme un système multiacteur en amélioration permanente. Leur recommandation est de développer un système à « forte culture du dialogue et de la réflexion, qui favorise un processus continu de développement et d'apprentissage entre les acteurs à tous les niveaux ».

Au-delà de la nécessaire formation aux fondamentaux de l'informatique, les professionnels de l'éducation doivent développer la capacité à analyser les différents usages du numérique dans le contexte des différentes tâches, mais aussi pouvoir intégrer différents types d'outils numériques pour envisager ensuite le potentiel pédagogique de ces outils. La formation aux usages du numérique doit tenir compte tant des usages numériques déjà pressentis d'un point de vue pédagogique (p. ex., les jeux sérieux ayant été conçus avec une intention à la fois ludique et pédagogique), que des usages numériques généraux (p. ex., les tendances à utiliser les jeux numériques afin de permettre aux enseignants de détourner leur usage ludique pour en faire un usage pédagogique, comme c'est le cas avec *Minecraft* avant l'apparition de la version *Minecraft Education*). Cela inclut des formations à l'IA, dont l'usage augmente, parfois sans le savoir : utilisation d'un assistant vocal ou d'un site web avec des quiz « personnalisés » qui donnent un score (avec la tentation d'utiliser ces scores comme une note, alors que ce score sera pondéré par le profil de l'apprenant et ne

<footnote n="46">46. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/FR/TXT/HTML/?uri=CELEX:32019H0605(01)&from=EN</footnote>
doit pas être pris pour une note) ou des recommandations (avec le risque qu'elles soient biaisées ou parcellaires). Un état des lieux de ce type d'usages aujourd'hui par les enseignants sera l'une des recommandations de ce rapport, avec l'idée d'intégrer cela dans la formation, pour que cette utilisation se fasse ensuite en conscience et avec la capacité de transmettre le savoir lié à ces usages.

Au cours du confinement, l'accompagnement de l'apprentissage distanciel au sein des familles a mis en évidence le besoin de développer les compétences numériques nécessaires pour soutenir la conception des situations d'apprentissage à distance, tout en tenant compte des adaptations nécessaires selon le contexte des élèves et le besoin de développer des critères pour choisir et faire usage des différents outils numériques pour les activités et l'accompagnement pédagogiques. Par exemple, la publication [Frau-Meigs-2020] analyse qualitativement ce qui a été vécu et elle montre la nécessité d'une vraie formation à ces outils mais surtout aux méthodes d'enseignement en ligne et constate qu'elles peuvent s'imposer sans validation de leur efficacité pédagogique et sans évaluation des risques éthiques de leur adjonction à l'enseignement présentiel. Il faut une intervention publique car l'Éducation ne peut être laissée sans maîtrise aux forces du marché : c'est bien là la menace réelle du déplacement des enseignements vers le numérique, et non la formation en ligne, elle-même. Il s'agit donc bien d'accompagner la transformation numérique dans l'éducation en respectant l'éthique et les valeurs associées.

Dans le cadre du référentiel de formation des enseignants de 2019, la neuvième compétence commune (CC9) a pour objectif de développer la capacité des enseignants à « intégrer les éléments de la culture numérique nécessaire à l'exercice de son métier ». Cette compétence est nécessaire à la prise en compte de la diversité, du suivi des apprentissages, de leur évaluation et de la conception de modalités pédagogiques renforçant la différenciation et les apprentissages collaboratifs, ainsi qu'à la mise en place de modalités de formation tant en contexte d'hybridation que de formation à distance.

Bien que cette compétence commune soit explicitement reconnue, la manière de la mettre en place au sein des différents temps de formation des enseignants des premier et second degrés n'est pas explicitée. Dans un contexte de réduction des heures de formation dans les nouvelles maquettes du master « Métiers de l'enseignement, de l'éducation, et de la formation » (MEEF), la formation au numérique des enseignants risque dans certains instituts nationaux supérieurs du professorat et de l'éducation (INSPÉ) de se retrouver dispersée au sein des disciplines scolaires, au lieu d'être développée dans un enseignement spécifique, en lien avec les disciplines et les approches interdisciplinaires, mais permettant de garantir l'accompagnement et le développement de la compétence numérique des enseignants. Le déploiement
du référentiel « *Pix enseignant* » au cours des prochaines années sera également à prendre en compte dans l'accompagnement des enseignants sur leur développement de compétence numérique. Les différences dans les usages développés par les enseignants peuvent également être un facteur d'inégalité. Des élèves n'ont pas le même accès aux mêmes types d'activités selon le degré d'accessibilité et d'intégration du numérique de leurs enseignants. Accompagner l'ensemble des enseignants dans leur compétence numérique et leur capacité à choisir de manière éclairée les usages du numérique pouvant soutenir certains processus d'apprentissage devrait permettre de réduire ces inégalités liées à l'appétence et aux usages, très différents, des enseignants en lien avec le numérique.

Dans les missions de l'institut des hautes études de l'éducation et de la formation47 (IH2EF), dans le cadre de la formation des personnels d'encadrement, se trouve le management du numérique éducatif tel qu'exprimé sur le site web associé : « *Le service public du numérique éducatif, instauré par la loi de refondation de l'école de la République du 8 juillet 2013, a pour mission d'organiser une offre de productions pédagogiques numériques à destination de l'ensemble de la communauté éducative, pour aider l'école à accomplir ses missions fondamentales d'instruction, d'éducation et d'émancipation* »48.

Le défi de la formation des enseignants est donc essentiel à relever, avec l'ambition et les moyens de celle-ci, d'autant que les enjeux sociétaux qui y sont liés sont critiques, en premier lieu desquels se trouve la réussite pour tous et toutes.

<figure><img src="image_22.png" /></figure>

## 3.2 La réussite pour tous

La réduction des fractures numériques et l'amélioration de l'inclusion numérique doivent être abordées tant sur le plan des inégalités territoriales, de l'éducation au numérique, que du point de vue de la conception universelle (*Universal Design*) des services numériques, des ressources EdTechs, des situations d'apprentissage et des activités d'apprentissage médiatisées par le numérique. La conception universelle qui existe dans différents domaines professionnels et dans le secteur éducatif a donné lieu à un champ de travaux et de normes connues sous le terme d'Universal *Design for Learning* (UL) [Hall&al-2012].

<footnote n="47">47. Créé en décembre 2018, l'IH2EF a pour mission principale la conception, le pilotage et la mise en œuvre de la formation des personnels du ministère de l'Éducation nationale, de la Jeunesse et des Sports et du ministère de l'Enseignement supérieur, de la Recherche et de l'Innovation.</footnote>

<footnote n="48">48. https://www.ih2ef.education.fr/fr/ressources-par-theme/priorites-nationales/management-du-numerique-educatif/</footnote>
Gagner le pari de la réussite pour tous dans l'éducation nécessite de traiter l'échec scolaire avec efficacité, pour éviter aux élèves de décrocher, y compris au niveau du numérique, comme l'a mis en lumière la situation liée au Covid-19 [Dehaene-2020]; le point clé est la notion d'inclusion numérique.

## LA NOTION D'INCLUSION NUMÉRIQUE

Un enjeu pour l'ensemble de la population est l'inclusion numérique<fnref n="49" />, souvent opposée au phénomène des différentes fractures numériques qui peuvent se produire quand une partie de la population ne peut pas exercer son rôle citoyen, éducatif ou professionnel par les difficultés d'accès ou d'usage du numérique. Les enjeux du numérique « concernent plus largement la capacité à maîtriser les technologies de l'information et de la communication en vue d'améliorer sa qualité de vie et sa participation aux différentes sphères de la société. Autrement dit, l'inclusion numérique n'est rien d'autre que l'inclusion sociale au sens où celle-ci implique la capacité effective d'exercer son rôle de citoyen actif et autonome dans une société où le numérique joue un rôle essentiel » [Brotcorne&Valenduc-2013]. L'inclusion numérique au sens défini par le CNNum [Abiteboul&al 2013] concerne l'ensemble de la population, dans toutes les facettes de son quotidien (p. ex., « une personne à l'aise avec le numérique dans son univers familial et amical pourra se trouver perdue quand il lui faudra réinventer son métier ») et les non-connectés (au niveau matériel ou en matière d'usage ou de prise de hauteur), devenus minoritaires, mais « victimes prioritaires de la marginalisation sociale, culturelle et économique induite », tandis que l'inclusion peut a contrario « constituer un formidable levier ou accélérateur de changement ». Ce rapport propose sept recommandations, dont faire de la littératie<fnref n="50" /> pour tous et toutes le socle d'une société inclusive et on pourra rapprocher ces recommandations générales de celles proposées dans ce document en matière d'éducation.

Selon le ministère de l'Éducation nationale, de la Jeunesse et des Sports<fnref n="51" />, « le décrochage est un processus qui conduit chaque année un grand nombre de jeunes à quitter le système de formation initiale sans avoir obtenu une qualification

<footnote n="49">49. https://cnnumerique.fr/nos-travaux/inclusion-numerique</footnote>

<footnote n="50">50. Qui se définit selon l'OCDE (La littératie à l'ère de l'information, 2000) comme « l'aptitude à comprendre et à utiliser le numérique dans la vie courante, à la maison, au travail et dans la collectivité en vue d'atteindre des buts personnels et d'étendre ses compétences et capacités ».</footnote>

<footnote n="51">51. https://eduscol.education.fr/cid48490/enjeux-et-objectifs-de-la-lutte-contre-le-decrochage-en-france-et-en-europe.html</footnote>
équivalente au baccalauréat ou un diplôme à finalité professionnelle... Ce processus est observable quel que soit le système de formation initiale : formation relevant du ministère de l'Éducation nationale, du ministère de l'Agriculture, ou jeune sous statut d'apprenti. Il est la conséquence d'un dés intérêt progressif de l'élève pour l'école, fruit d'une accumulation de facteurs qui tiennent à la fois au parcours personnel du jeune et à la façon dont fonctionne le système éducatif. »

La lutte contre le décrochage constitue un enjeu majeur humain, social et économique. Le préjudice psychologique du décrochage est important en termes d'estime de soi et de qualité de vie. La non-valorisation des talents est un gâchis pour la société et menace la cohésion sociale.

## UN CONSTAT INTERNATIONAL

Le programme PISA (Programme for International Student Assessment)<fnref n="52" /> cherche à évaluer les résultats des élèves dans des systèmes éducatifs de différents pays, en évaluant ce que les élèves de 15 ans savent et comment ils s'en servent. À l'issue de PISA 2015, la France était 26e sur 70 pays (25e en 2012) alors que pour l'égalité des chances en éducation, la France occupait la dernière place ! L'enquête PISA 2018⁵³ a porté sur 73 pays dont les 36 pays de l'OCDE. Les résultats publiés fin 2019 placent toujours la France dans la moyenne des pays de l'OCDE sur les performances scolaires (23e). Mais surtout la France est toujours l'un des pays de l'OCDE les plus inégalitaires ; la différence de performances dans PISA entre les élèves issus d'un milieu favorisé et ceux issus d'un milieu défavorisé est la plus grande et elle est nettement supérieure à celle observée en moyenne dans les pays de l'OCDE. L'école étant le creuset de la Nation depuis la création en 1794 de l'instruction publique, il est important de questionner le principe d'égalité de l'École de la République qui rejoint la maxime nationale mise au fronton de ses mairies. Enfin, PISA 2018 indique également que la France est l'un des pays où les élèves ressentent le moins de soutien de la part de leurs enseignants pour progresser dans les apprentissages et la place au même niveau que le Japon et la Corée du Sud sur le niveau d'anxiété des élèves !

Voir également le rapport scientifique de septembre 2016 du CNESCO : « Inégalités sociales et migratoires : comment l'école amplifie-t-elle les inégalités ? » http://www.cnesco.fr/fr/inegalites-sociales/inegalites-de-resultats/

<footnote n="52">52. https://www.oecd.org/pisa/</footnote>

<footnote n="53">53. https://www.oecd.org/pisa/publications/</footnote>
Certes des mesures ont été prises et le site du ministère indique que le nombre de jeunes sortant chaque année sans qualification du système éducatif est passé de 140 000 en 2010 à 110 000 en 2014 et 98 000 en 2016 mais il reste encore beaucoup à faire et nous pensons que le numérique est un des leviers à actionner pour réduire encore ce nombre..

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Assistant scolaire numérique, Collège+ qui facilite l'inclusion des élèves avec troubles du spectre autistique (TSA) en classe ordinaire. © Inria / Photo G. Scagnelli.

## La réalité française

L'écart déjà très grand continue à se creuser entre ceux qui réussissent, le plus souvent issus des classes moyennes et favorisées, et ceux qui échouent, venant dans leur grande majorité des classes populaires. Parmi les jeunes en décrochage scolaire (source PISA 2015), 5 % sont des enfants de cadres et 45 % sont des enfants d'ouvriers. 75 % des enfants de cadres obtiennent un bac dans la filière générale alors que 70 % des enfants d'ouvriers décrochent un bac professionnel ou technologique.

Les origines du décrochage scolaire sont hétérogènes et pourraient être dues aux inégalités présentes dès l'école primaire. L'École propose souvent un traitement indifférencié des élèves. Les établissements et les enseignants s'efforcent de trouver des solutions pour prendre en compte la diversité des élèves mais la tâche est difficile, le système scolaire français restant plutôt normatif. Sa rigidité structurelle et fonctionnelle peine à prendre en charge les élèves peu « scolaires », qui comprennent
mal les codes de l'école. L'école trie, oriente, et n'accompagne pas encore assez la diversité des profils. Ce manque de prise en charge de la diversité des élèves, notamment des enfants de milieu défavorisé a été pris en compte dans des mesures comme le dédoublement des classes de primaire et on peut noter des résultats encourageants issus de projets de recherche comme ceux expérimentés en primaire avec KidLearn (§ Annexe 2) ou encore ceux en grande section de maternelle avec le projet e.FRAN Ludo<fnref n="54" /> porté par l'unité de neuro-imagerie cognitive (Inserm-CEA, NeuroSpin) en partenariat avec les académies de Nice et de Poitiers.

Dans les objectifs d'une réussite pour tous, nous devons également considérer les différences de genre tant sur la formation que sur les carrières en sciences du numérique. Les spécialisations liées au numérique restent encore majoritairement masculines et ceci depuis l'école primaire où les biais de genre sont déjà présents. Au lycée, la spécialité Numérique et Sciences Informatiques (NSI) présente pour sa première mise en oeuvre des différences importantes de genre puisque seulement 2,6 % des filles contre 15,2 % des garçons l'ont choisie en classe de première !<fnref n="55" />

La formation au numérique doit tenir compte des biais de genre existant tant au niveau des représentations sociales, qu'au niveau des données et des ressources numériques traitées par les différents systèmes informatiques, et même des actions d'orientation aux métiers du numérique. Dans ce contexte, le récent ouvrage d'Isabelle Collet [Collet-2019] est un plaidoyer pour former les enseignants à enseigner le numérique sans biais de genre afin de changer les représentations de genre sur les métiers du numérique et sensibiliser les élèves aux biais de genre dans les algorithmes et l'intelligence artificielle. La conception selon laquelle les activités informatiques sont « techniquement neutres » doit pouvoir être complétée pour considérer que toute démarche de création numérique (récolte ou production d'une donnée, de ressource numérique ou encore de programme informatique) est aussi une démarche culturelle et citoyenne [Romero-2019a]. À titre d'exemple, quand l'apprentissage de la programmation se réduit aux activités de codage, les élèves peuvent développer une conception technique de l'informatique sans parvenir à appréhender la programmation comme une démarche d'expression créative qui fournira une réponse à des situations-problèmes et aux personnes engagées dans ces situations. En tenant compte de l'importance de dépasser une conception technique de la programmation, nous invitons les enseignants à ne pas se limiter à des activités de codage, mais à intégrer également des activités de programmation créative à leur enseignement afin que les élèves puissent développer la compétence

<footnote n="54">54. https://ludoeducation.fr : logiciel multiplateforme sur l'association des graphèmes et des phonèmes, mis en oeuvre sur tablette qui se base sur les acquis des neurosciences avec un algorithme adaptatif aux résultats de l'enfant.</footnote>

<footnote n="55">55. https://www.societe-informatique-de-france.fr/2019/12/note-sur-la-mise-en-place-de-la-specialite-nsi-decembre-2019/</footnote>
de pensée informatique, tout en prenant en considération les biais de genre et envers les minorités dans la collecte, le traitement ou encore la diffusion de créations numériques. Par le développement des compétences de pensée informatique et de pensée critique, les élèves doivent pouvoir envisager la programmation comme une manière d'agir sur le monde et d'apporter des solutions à différents types de problèmes.

## La place du numérique dans la recherche de solutions

D'après « *Regards sur l'éducation 2018* » [OCDE-2018], les pays les plus performants en éducation mettent l'accent sur la pédagogie différenciée, le travail en équipe, l'utilisation des nouvelles technologies dans les apprentissages, des méthodes d'enseignement innovantes. Où se positionne le numérique dans une telle stratégie ?

Le numérique peut être porteur d'illusions dont il faut se prémunir pour mieux percevoir des usages efficaces. Non, il ne suffit pas de mettre des accès internet et des tablettes numériques dans les classes pour que l'enseignement s'améliore et que l'échec scolaire recule. Les outils numériques doivent être au service de pédagogies et d'usages réfléchis et évalués pour de meilleurs apprentissages<fnref n="56" />.

Afin de dépasser les limites des politiques locales ou nationales d'équipements de classes en ordinateurs portables ou en tablettes numériques, il est indispensable d'évaluer leurs éventuels bénéfices et coûts, notamment via le monde de la recherche.

Parmi les stratégies innovantes à explorer qui pourraient permettre de contribuer à améliorer la réussite scolaire, nous pouvons identifier **trois directions** :

1. **la personnalisation des apprentissages**, par le biais par exemple de modèles des tâches et des apprenants permettant de développer des Environnements Informatiques d'Apprentissage Humain (EIAH) qui s'adaptent aux difficultés des apprenants au cours de leur activité, **mais aussi des parcours d'apprentissage** afin que les activités proposées soient adaptées personnellement à chaque élève;

2. **la diversification des méthodes d'apprentissage** pour engager activement les apprenants par le biais de simulations, de jeux interactifs, de la réalité augmentée, de la réalité virtuelle ou encore des approches de fabrication numérique (maker education) et robotique pédagogique;

3. **l'enseignement, au sens large, de la science informatique**, dont des concepts et procédures informatiques, mais aussi le développement de compétences transversales comme la pensée informatique.

<footnote n="56">56. https://www.lemonde.fr/blog/binaire/2020/07/10/le-numerique-va-revolutionner-leducation-vraiment</footnote>
Personnaliser les apprentissages consiste à utiliser, par exemple, des algorithmes d'intelligence artificielle pour suivre pas à pas ce que fait l'élève dans un parcours numérique d'activités et lui proposer les activités optimales pour son apprentissage.

Par le développement des compétences de pensée informatique et de pensée critique, les élèves doivent pouvoir envisager la programmation comme une manière d'agir sur le monde et d'apporter des solutions à différents types de problèmes.

L'usage du numérique pour des activités uniquement réalisables par le biais des technologies permet de diversifier les stratégies d'apprentissage. Par exemple, l'usage de la robotique pédagogique dans des activités de repérage dans l'espace, permet d'apporter une rétroaction spatiale à l'algorithme conçu par l'élève. Cette rétroaction dans l'espace apporte une dimension complémentaire qui ne pourrait pas être réalisée sans un tel dispositif. De la même manière, la réalité virtuelle permet l'exploration de différents contextes historiques qui n'aurait pas pu être faite sans cette technologie. Ces différents supports sont un complément aux approches traditionnelles qui permettent d'enrichir la représentation des connaissances par des supports diversifiés. La modélisation des connaissances par le biais de différentes technologies (papier, tableau blanc, tablette, robot...) permet d'exploiter différents formalismes de représentation qui offrent la possibilité aux apprenants de structurer différemment les concepts qu'ils construisent au cours de ces différentes modélisations [Jonassen&al-2005]. Enseigner la science informatique permet d'apprendre aux élèves les notions d'algorithme, de calculateur, de langage, de donnée et d'information, avec des ordinateurs ou sous forme débranchée. C'est leur faire également réaliser des projets collaboratifs de programmation, avec une mention spéciale à la robotique qui ajoute un aspect tangible rassurant, à la frontière des mondes physique et numérique, permettant aux élèves, dans un nouveau cadre d'activités moins scolaire, d'exprimer leur potentiel dans la recherche de solutions. **Il faut souligner que ce potentiel existe et peut être mobilisé chez des élèves en difficulté scolaire, ce qui permet de leur redonner confiance et motivation.**

L'utilisation de méthodes issues de l'informatique, regroupées sous l'expression « pensée informatique » ou « pensée computationnelle » telles que présentées en section 2.5, peut aider les élèves à améliorer leurs compétences à résoudre des problèmes, en structurant leur démarche. Ainsi, découper un problème en sous-problèmes ou en étapes, modéliser, permet d'ajuster l'abstraction afin de clarifier un problème, rechercher des problèmes du même type ayant déjà été résolus pour
transposer leur résolution, tester des solutions pour les valider, etc. La résolution de problèmes est une tâche centrale dans les apprentissages. Les outils numériques permettent de mettre en place des situations d'apprentissages qui accompagnent les élèves dans la mobilisation des compétences de résolution de problèmes. Ces compétences sont également nécessaires au niveau de l'apprentissage de la pensée informatique [Romero&al-2018] [Menon&al-2019].
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Quels sont les sujets de recherche ?

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## 4.1 Une recherche pluridisciplinaire avec des communautés bien établies

La recherche autour des thématiques liées aux EdTechs présente un caractère pluridisciplinaire qui concerne des chercheurs aussi bien en sciences du numérique, en sciences de l'éducation qu'en psychologie pédagogique (sciences cognitives et neurocognitives). Les EdTechs nécessitent la combinaison des compétences liées à l'analyse des besoins d'apprentissage, de conduite de changement pour l'intégration des solutions ou d'outils numériques dans le contexte scolaire, de conception et de développement informatique, mais également d'évaluation des apprentissages et des dispositifs du numérique éducatif. Étant donné le caractère pluridisciplinaire de la recherche autour de la conception, les usages et les effets des EdTechs dans les processus d'enseignement et d'apprentissage, différentes communautés développent des travaux sur le sujet. En sciences de l'éducation, des chercheurs s'intéressent aux usages, aux pratiques effectives et aux effets de la médiation du numérique sur certains processus d'enseignement et d'apprentissage. Par exemple, l'influence des rétroactions sur les apprentissages ou encore celui des propriétés dynamiques des Environnements Informatiques d'Apprentissage Humain (EIAH) sur l'apprentissage de la géométrie dynamique [Jones-2000].

Les recherches développées par la communauté en Sciences de l'Information et de la Communication (SIC<fnref n="57" />) prennent la perspective des médiatisations des processus d'enseignement et d'apprentissage et des interactions entre les acteurs. En sciences du numérique (SdN), la conception, le développement et l'évaluation des dispositifs technologiques présentent une grande diversité tant sur le type de technologie (modélisations et simulations, tuteurs intelligents, robots pédagogiques, réalité virtuelle, etc.) que sur la temporalité du processus : conception, intégration technologique, usages et comportements adaptatifs, évaluation, interoperabilité et durabilité des dispositifs dans l'évolution des contextes technologiques. La communauté EIAH ou des associations comme l'ATIEF<fnref n="58" /> (Association des Technologies de l'Information pour l'Éducation et la Formation) visent à rassembler les chercheurs autour du numérique éducatif dans une volonté pluridisciplinaire. Dans ces communautés, nous observons une croissance des spécialisations thématiques, avec une émergence au cours des dernières années de l'analyse des traces d'apprentissage (learning analytics) comme élément permettant de développer des dispositifs pouvant s'adapter davantage aux besoins des apprenants avant ou pendant la tâche d'apprentissage [Romero-2019b]. Dans ce contexte, notons l'initiative HUBBLE qui a pour objectif « de créer un observatoire national pour la construction et le partage

<footnote n="57">57. https://fr.wikipedia.org/wiki/Sciences_de_l%27information_et_de_la_communication</footnote>

<footnote n="58">58. http://www.atief.fr/</footnote>
de processus d'analyse de données massives, issues des traces des environnements de type e-learning » afin de « permettre la conception, la capitalisation et la réutilisation de ces analyses en associant des acteurs de différents domaines » [Luengo&al-2019].

## 4.2 Quelques thématiques de recherche

Les thématiques de recherche autour du numérique éducatif présentent un niveau de spécialisation grandissant. L'intérêt pour l'étude de l'usage des technologies numériques pour faciliter les apprentissages s'est développé en même temps que l'informatique. Dans les années 70, des études sur les tuteurs intelligents et les travaux pionniers de Papert pour l'apprentissage de la programmation ont permis de développer des questions de recherche qui persistent à l'heure actuelle, dont celle du transfert de ces apprentissages dans d'autres domaines disciplinaires et d'autres situations d'apprentissage.

L'évolution de la recherche sur le numérique éducatif s'est opérée corrélativement à l'évolution des technologies, mettant un focus très important sur l'apprentissage hybride à distance dès la généralisation d'Internet et du Web, avec notamment l'apparition dès 2011 de cours ouverts et massifs (MOOC). Les approches liées aux jeux et à la simulation immersive (réalité augmentée, réalité virtuelle) se sont développées au fur à mesure des évolutions technologiques. À noter que plusieurs initiatives ont visé la création de standards pour la conception de technologies interopérables comme SCORM qui a été intégré dans les environnements d'apprentissage (Learning Management Systems) comme Moodle.

D'autres projets visent aujourd'hui à créer des standards pour les learning analytics basés sur des modèles de l'apprenant et des modèles des objets éducatifs (learning objects). Ces initiatives sont souvent liées à des développements réalisés par des consortiums concernés par les EdTechs, mais pas toujours pris en compte dans les technologies sociales développées par les GAFAM. Des thématiques de recherche visent particulièrement l'apprentissage de l'informatique et des usages et enjeux du numérique à l'école pour les enseignants et envers le grand public. Cette situation a donné lieu à l'émergence d'une communauté scientifique visant à développer une didactique de l'informatique qui puisse répondre aux enjeux de la planification des apprentissages liés à cette discipline.

Financé à hauteur de trente millions d'euros, l'appel à projets e-FRAN (espaces de formation, de recherche et d'animation numérique) s'inscrit dans le cadre du Programme d'Investissement d'Avenir 2 lancé en 2016. Son objectif était d'encourager
des projets de transformation de l'école, et de faciliter l'émergence de « territoires éducatifs d'innovation numérique » s'appuyant sur la recherche.

Les 22 projets retenus couvrent diverses thématiques du développement du numérique dans l'enseignement et réunissent des équipes de recherche de haut niveau en sciences cognitives, psychologie, informatique, neurosciences, sociologie, sciences de l'éducation, etc. Avec l'apport de la recherche, une cinquantaine de doctorants et postdoctorants ont rejoint les projets e-FRAN. C'est un dispositif ambitieux, avec la participation de 240 écoles, collèges et lycées, plus de 600 enseignants et 18 000 élèves, avec la mise en place de partenariats avec les collectivités et les associations. À noter cependant des biais qui viennent tempérer la réussite affichée de cet appel à projets<sup>59</sup>. Les projets e-FRAN ont permis le déploiement de solutions numériques avec des impacts et des résultats très diversifiés dans des domaines comme la robotique pédagogique (Persévérons), l'apprentissage de la lecture et de l'écriture (Ludo), l'apprentissage de la recherche grâce à l'outil numérique (Savanturiers), l'utilisation d'interfaces tangibles augmentées (e-TAC) ou encore l'analyse des traces (learning analytics) (METAL).

Enfin, un certain nombre de thématiques de recherche en informatique ont un impact direct sur l'élaboration de nouvelles méthodologies pour le support des processus d'enseignement et d'apprentissage. Parmi celles-ci, on peut citer :

* **Machine learning** : construction de parcours adaptatifs prenant en compte la dynamique des apprenants, correction automatique, identification et qualification des compétences acquises et non acquises, évaluation des technologies numériques à travers l'analyse des résultats des apprenants.

* **Analyse des données (parfois massives)** : analyse des traces, profilage des apprenants, anonymisation des données.

* **Web sémantique** : agrégation des ressources pédagogiques, construction personnalisée de parcours, analyse des graphes des réseaux sociaux, analyse des dynamiques sociales, clustering sémantique des apprenants pour proposer des groupes (homogènes ou non).

* **Simulation numérique** : intégration des simulateurs comme Sofa ou Samson dans une formation (travaux pratiques interactifs et collaboratifs...).

* **Interaction Homme-Machine** : méthodologie de construction de travaux pratiques en réalité virtuelle/augmentée et/ou avec des objets réels (robotique éducative, Poppy Station, utiliser son smartphone comme périphérique, etc.).

* **Authentification** : authentification massive des apprenants dans le cadre d'une certification sans les identifier (personne physique) et de manière plus générale, répondre à la problématique de la personnalisation tout en garantissant l'anonymisation.

<footnote n="59">59. http://www.cafepedagogique.net/lexpresso/Pages/2017/02/06022017Article636219497284287898.aspx</footnote>
* Document 3.0: construction de contenu interactif qui s'écrit dynamiquement en fonction du niveau de compréhension du lecteur.

À titre d'illustration de travaux de recherche menés en France en IA & Education, nous renverrons le lecteur à la lecture du bulletin n° 108 de l'association française d'intelligence artificielle [AFIA-2020].

<figure><img src="image_26.png" /><figcaption>Simulation de l'opération de la rétine basée sur le logiciel SOFA. © Inria / Photo F. Nussbaumer – Signatures.</figcaption></figure>
## 4.3 Recherche en neurosciences en lien avec l'éducation

Commençons par inciter à une grande vigilance concernant les liens entre neurosciences et éducation avec ou sans numérique.

### UN PRÉALABLE : DISTINGUER NEUROSCIENCE ET NEURO-BLABLA

Trop d'articles pseudo-scientifiques occupent la scène médiatique et créent de la confusion, avec un titre alléchant et des chiffres destinés à impressionner. La vérification des sources et du recoupement des arguments scientifiques est indispensable. Détaillons la mécanique de ces articles non scientifiques<fnref n="60" />: un titre alléchant, quelques allégations qui ne sont pas fausses mais ne font pas de sens (ill-defined), la citation de faits chiffrés impressionnants à lire mais sans utilité hors de leur contexte et sans aucun sens hors un dimensionnement d'échelle, la juxtaposition de quelques mots-clés ou mots à la mode sans les définir ni les expliquer, pour amener à une conclusion futuriste en « pourquoi pas »... et puis tout de suite après, une mise en garde (p. ex., « il est nécessaire d'être prudent et de valider ces approches par des expérimentations concrètes en salle de cours et en distanciel » et « ne pas tomber dans les neuromythes »... ce que l'article cité vient juste de faire pendant toute la première partie mais se dédouanant en citant une allégation que nous savons absurde (p. ex., le mythe des 10 % d'utilisation du cerveau), pour adopter une posture rigoureuse et critique, et bien insister sur le « pas » du « pourquoi pas » afin qu'évoquant une chose et son contraire, la chose ne soit jamais fausse. On pourra se référer au livre collectif « Les neurosciences en éducation » édité par André Tricot aux éditions du Retz qui démonte ces idées reçues (utilisation abusive de données IRM, mythes liés à l'apprentissage pendant le sommeil ou la stratification par âge du développement cognitif, etc.).

<footnote n="60">60. L'exemple illustratif est ici http://tinyurl.com/yy7mp25b choisi sans aucun parti pris, mais très simplement car en tête d'une recherche avec le moteur de recherche Qwant, le 31 mai 2019, https://www.qwant.com/?q=neuroscience%20EdTech&t=web ; le texte contient l'allégation « les ordinateurs sont déjà des milliers de fois plus puissants que les cerveaux des étudiants » qui est totalement vrai s'il s'agit de faire des additions, et totalement « ill-defined » si la notion d'intelligence implicitement convoquée ici n'est pas définie ; il cite le chiffre putatif mirobolant de 1,98 milliard d'euros pour l'éducation en ligne en 2021 qui pourrait aussi être jugé (de manière tout aussi irrationnelle) ridiculement petit puisque moins de 2 euros par habitant, tandis que la citation elle-même est prise dans un rapport orienté, puisque la société autrice a des intérêts commerciaux directement liés au sujet. Note : on a choisi ici le moteur de recherche Qwant car ses résultats sont plus reproductibles qu'un moteur qui personnalise les réponses de manière opaque en fonction des données personnelles collectées.</footnote>
Au niveau pédagogique, les travaux expérimentaux en lien avec les sciences de l'éducation et la psychologie cognitive ont permis de valider quelques idées, cohérentes avec des réflexions de bon sens, principalement quant à :

* optimiser l'attention, en faisant une chose à la fois, en prenant des pauses régulières, et en variant les tâches cognitives quand on se sent bloqué ;

* stimuler la mémoire, en faisant des liens entre les différentes données, en utilisant des contenus et des apprentissages multimodaux (impliquant les mémoires procédurale, épisodique et sémantique) ;

* entretenir l'engagement de la personne apprenante, avec des mécanismes de récompense, en créant une situation d'apprentissage confortable, etc.

## À PROPOS DE L'ATTENTION

Ces éléments relèvent de véritables études, prenons l'exemple de l'attention, sujet critique puisque l'on sait qu'avec l'utilisation non maîtrisée du numérique, la capacité apparente de l'attention se réduit chez les jeunes ; elle est d'ailleurs étudiée à plusieurs niveaux par Jean-Philippe Lachaux, y compris jusqu'à la production de ressources pédagogiques<fnref n="61" />. On y montre l'intérêt de comprendre la notion d'intention en amont de la notion d'attention, ou de comprendre les mécanismes (précieux) de distraction de notre cerveau (détection d'alertes), des exercices pratiques et ludiques pour prendre conscience des processus d'attention, et des distractions, y compris internes, pour permettre de mettre en place les solutions qui conviennent le mieux à chacune ou chacun. (en complément, le MOOC « l'attention ça s'apprend » https://www.fun-mooc.fr/courses/course-v1:Canope+80002+session01/about)

En fait, les usages du numérique requièrent de nouvelles compétences en matière d'attention : risque de dispersion de l'attention avec des supports multimédia trop « décorés », besoin de savoir travailler en autonomie avec les ressources en ligne donc gérer sa propre attention et pouvoir maîtriser le méta-apprentissage (savoir apprendre à apprendre). p. ex., la lecture est souvent précédée d'une phase de recherche du contenu pertinent ce qui requiert d'autres formes d'attention que la lecture d'un ouvrage prédéfini.

<footnote n="61">61. La conférence introductive est disponible ici http://tinyurl.com/y5pfpvjh et la ressource pédagogique est à http://tinyurl.com/y5ja9fd2 tandis que les références d'un exposé scientifique sont à http://tinyurl.com/y5gphnyz.</footnote>
Voyons comment utiliser les neurosciences pour comprendre comment apprendre.

**Mieux se comprendre.** Comme le soulignent le neuroscientifique Stanislas Dehaene (« les enseignants doivent avoir un bon modèle mental du cerveau de l'enfant ») et le psychologue Olivier Houdé, l'apport scientifique du fonctionnement du cerveau et du développement de l'enfant est un éclairage indispensable à la pédagogie. Nous pouvons citer Olivier Houdé : « La pédagogie, c'est la science des apprentissages. Ce n'est pas seulement l'histoire des grands pédagogues : Montaigne, Freinet, Piaget, etc. Il faudrait dès lors que la science d'aujourd'hui, psychologie du développement de l'enfant et neurosciences cognitives, alimente la pédagogie. Les découvertes en ces domaines devraient avoir un impact à l'école, dans le secteur sociétal de l'éducation, tout comme les neurosciences associées à la médecine ont déjà un fort impact dans le secteur de la santé. À l'image de la médecine, la pédagogie est un art qui devrait s'appuyer sur des connaissances scientifiques actualisées. En apportant des indications sur les capacités et les contraintes du « cerveau qui apprend », la psychologie peut aider à expliquer pourquoi certaines situations d'apprentissage sont efficaces, alors que d'autres ne le sont pas. En retour, le monde de l'éducation, informé qu'il est de la pratique quotidienne – l'actualité de la pédagogie – peut suggérer des idées originales d'expérimentation. »

[...] c'est en éclairant les enfants sur le fonctionnement de leur propre cerveau qu'on les aide à progresser, en leur fournissant des outils pour apprendre à apprendre.

L'expérience mentionnée dans l'encadré sur l'attention montre que c'est en éclairant les enfants sur le fonctionnement de leur propre cerveau qu'on les aide à progresser, en leur fournissant des outils pour apprendre à apprendre. C'est donc une démarche de médiation scientifique qui est à la base de l'utilisation des neurosciences en éducation. Il y a aussi quelques cas (p. ex., l'apprentissage

de la lecture globale ou syllabique) où les études en neuropsychologie permettent de prendre position (pour la deuxième option), non sans noter qu'historiquement, l'erreur pédagogique de la lecture globale est justement due à l'application de théories qui n'avaient pas été vérifiées par une méthode scientifique réfutable (au sens épistémologique de « falsifiable »).

Ces travaux ont conduit à proposer des ressources pratiques dans la classe [Berthier&al-2018], plaçant l'enseignant dans une démarche scientifique expérimentale qui implique les élèves : on apprend à mieux se comprendre de manière objective dans ces « Cogni'classes »<fnref n="62" />.

<footnote n="62">62. https://sciences-cognitives.fr/cogniclasses</footnote>
**Pédagogie de l'erreur.** Un bel exemple de meilleure compréhension de la façon d'apprendre grâce aux neurosciences est ce que l'on appelle la « pédagogie de l'erreur ». Sur un plan neuroscientifique, l'erreur est avant tout traitée comme un écart à une attente, donc constitue une information précieuse permettant de réajuster ses conceptions et donc d'apprendre. Des chercheurs comme Kapur [Kapur-2011] mettent en avant l'efficacité de l'erreur pour l'apprentissage sous le terme d'erreur productive. En se trompant, on se donne des mesures pour s'améliorer, comme en apprentissage supervisé ou par renforcement en apprentissage machine. Qui ne fait jamais d'erreur se contente de vivre sur ses acquis. Cet élément est particulièrement pertinent par rapport au numérique puisque lorsqu'on interagit avec un logiciel, ce logiciel ne juge pas, il se contente de détecter une erreur ou non, ce qui fournit la possibilité de rejouer en quelque sorte indéfiniment. On constate ce levier p. ex., lors de l'apprentissage de la programmation, qui offre une seconde chance à des personnes démotivées, et permet aussi de cultiver d'une part la rigueur, puisque si un programme « marche à moitié » c'est en fait qu'il ne fonctionne pas, et, d'autre part, le doute, puisque si un programme « marche » à un instant donné, cela ne signifie pas que ce sera le cas dans d'autres contextes (non-détection vs absence de bug)

**Motivation et engagement.** La motivation et l'engagement sont deux concepts distincts, le second pouvant découler du premier<fnref n="63" />. L'engagement fait référence à la « qualité des efforts que les apprenants consacrent à des activités d'apprentissage qui contribuent directement aux résultats souhaités » [Hu&Kuh-2002]. L'engagement est très dépendant de la tâche et du contexte de l'apprenant. Bien qu'une activité puisse être engageante pour un apprenant, cela n'assure pas que l'apprenant développe ce même engagement dans d'autres tâches. En effet, la motivation correspond à des orientations personnelles envers des objectifs. La motivation peut être intrinsèque ou extrinsèque selon la source qui génère l'intérêt de l'individu. La motivation intrinsèque est interne à l'apprenant, tandis que l'extrinsèque est influencée par l'enseignant ou d'autres sources externes à l'apprenant [Ryan&Deci-2017]. Dans les usages du numérique, il a été parfois attendu des technologies qu'elles soient un vecteur de motivation extrinsèque, mais ceci n'est pas suffisant une fois passé l'effet de nouveauté. Plus généralement, en analysant les conditions de la réussite scolaire, il est apparu que l'absence de motivation intrinsèque pouvait entraver les apprentissages sans pour autant que ce type de motivation ne les garantisse ; c'est son engagement et pas uniquement sa motivation qui permet à une personne apprenante de mobiliser ses ressources cognitives pour réussir une tâche d'apprentissage. On a pu observer<fnref n="64" /> cela tout particulièrement dans l'apprentissage de la pensée informatique et cet engagement est maximal lorsque l'apprentissage se fait à travers des activités

<footnote n="63">63. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpsyg.2019.00941/full</footnote>

<footnote n="64">64. Voir p. ex., la revue proposée à http://tinyurl.com/y4dy77lk pour le premier aspect et cette publication https://hal.inria.fr/hal-02144467v1 pour le développement sur la cognition incarnée.</footnote>
incarnées, hors des écrans. Il est assez probable qu'un grand nombre d'espoirs dans l'utilisation d'outils numériques, p. ex., de jeux éducatifs utilisant un logiciel, ou de démarches pédagogiques s'appuyant sur les échanges au sein d'un réseau social, ou sur la cocréation d'un contenu probablement éphémère sur un site collaboratif (p. ex., type wiki), s'appuient principalement sur ces idées : (i) de motivation par rapport à un outil nouveau et ludique, et (ii) d'engagement soutenu par tous les mécanismes de « gamification » au sens large. On observe [Menon&Romero-2019] à ce propos un élément-clé qui rejoint les éléments précédents : pour qu'un jeu pédagogique ne serve pas qu'à jouer, il semble important voire indispensable d'en expliciter les enjeux didactiques, pour que la personne se mette effectivement dans une situation d'apprentissage, comme discuté en section 2.8.

**À propos des écrans.** Les écrans font l'objet de nombreuses controverses en lien avec leurs effets sur le développement des enfants et les apprentissages. L'analyse des effets des écrans<fnref n="65" /> peut se poser à trois niveaux : le premier est l'impact direct sur les structures cérébrales, le deuxième est le changement des comportements et le troisième est le type de médiatisation des activités d'apprentissage.

La question de l'impact sur le cerveau des technologies numériques fait polémique au sein de la communauté scientifique, son usage excessif pouvant entraîner des suren traînements, jugés alors positifs, de certaines structures cérébrales mais aussi des déficiences attentionnelles ou cognitives, et addictives [Sukel-2017]. Bien entendu les structures cérébrales en place depuis des millions d'années restent stables, notre cerveau reste « génétiquement constant », il s'adapte culturellement aux innovations de l'époque [Naccache-2018]. La question devrait plutôt être posée de manière plus subtile, sur le moyen de l'intégration des technologies numériques pour les apprentissages dans la salle de classe. Au niveau de l'attention, la revue bibliographique de [Lodge&Harrison-2019] fait émerger une situation complexe quant à l'usage des outils numériques sur les fonctions cognitives, positive ou négative selon les conditions, montrant surtout que les études dans ce domaine doivent se poursuivre.

La seule population sur laquelle les écrans pourraient avoir un impact significatif du point de vue du développement, sont les jeunes enfants. L'article de Lin, Cherng et Chen [Lin&al-2017] développe une étude quasi expérimentale dans laquelle la moitié des enfants (cinq ans) sont engagés dans un usage intensif d'une tablette. Ils observent que ce type d'usage peut être désavantageux pour le développement moteur fin des enfants d'âge préscolaire.

<footnote n="65">65. Nous n'abordons pas ici l'impact de la physique de l'écran (cf. p. ex., la « lumière bleue ») mais commentons principalement la partie contenu affiché sur l'écran.</footnote>
L'utilisation excessive ou inappropriée du numérique présente aussi : (i) un risque de perte de temps, donc de ne pas faire d'autres choses essentielles, (ii) une fatigue oculaire<fnref n="66" /> et cognitive réversible jusqu'à preuve du contraire [Cail&Sali-1992] (iii) et peut avoir un effet négatif ou positif à cause des contenus eux-mêmes. Cela modifie notre accès et notre rapport à la connaissance, mais pas les structures neuronales en lien aux apprentissages qui restent structurellement les mêmes. Bien que les changements en lien avec les usages du numérique ne changent pas la structure profonde de notre cerveau, ils peuvent venir à modifier les circuits liés à la récompense [Sigman-2017], ce qui est observé dans des usages addictifs notamment, avec les jeux vidéo.

L'usage d'un écran modifie l'activité d'apprentissage selon le type de médiation. L'écran peut être un moyen d'interaction pour créer le programme qui contrôle un robot, ou encore être utilisé comme support pour des activités d'écriture. Selon la tâche, l'effet des écrans présente des différences importantes. Il est alors important de tenir compte du type de tâche pour considérer l'intérêt de l'usage des écrans. Pour des activités où le numérique apporte une plus-value claire comme la géométrie dynamique, l'usage de technologies mobiles comme les tablettes est un atout. Cependant, pour des activités d'écriture et de prises de notes<fnref n="67" />, les études comparant l'usage de technologies numériques et les supports papier font apparaître des controverses sur l'ergonomie des interfaces et la charge cognitive liée à la médiation numérique [Mueller&Oppenheimer-2014]. Bien que les outils numériques offrent des fonctionnalités bien au-delà de la prise de notes papier (exemples : corrections, possibilité de remodeler le texte, enrichissement avec des liens...), des études comme celle de Mueller et Oppenheimer observent que les étudiants qui utilisent leur ordinateur portable lors de la prise de notes ont tendance à davantage retranscrire ce que l'enseignant dit au lieu de traiter les informations d'une manière à réaliser une première structuration des informations. Dans le cas des livres pour enfants, l'étude de Kucirkova et ses collègues [Kucirkova&al-2019] signale que la médiation et les interactions entre les parents et les enfants sont de moindre qualité avec les livres numériques et nécessiteraient tant une amélioration de la qualité des livres numériques qu'un accompagnement sur le type de médiation à réaliser par les parents tenant compte des attributs particuliers de ce nouveau support. Kucirkova observe que quand les livres numériques pour enfants sont de qualité, ils peuvent développer leur intérêt pour la lecture, notamment chez ceux qui sont en risque d'échec scolaire.

<footnote n="66">66. Très étudiée depuis longtemps, la fatigue visuelle n'a pas de cause tout à fait claire et serait probablement plus liée à une fatigue cognitive que sensorimotrice périphérique, sauf à travailler dans de mauvaises conditions d'éclairage ou environnementales. C'est aussi un domaine avec pas mal d'idées reçues. Avant le numérique, on disait que lire fatiguait (de manière non réversible) les yeux. Il s'agit la plupart du temps d'une déficience liée à l'âge comme rappelé récemment.</footnote>

<footnote n="67">67. https://www.franceculture.fr/sciences-du-langage/eccrire-a-la-main-un-geste-du-passe</footnote>
On peut aussi citer le système CARDS de réalité mixte pour l'apprentissage scolaire collaboratif qui explore des approches hybrides (sans écran) où le contenu numérique cohabite avec l'environnement papier-crayon [Giraudeau&al-2019]. Plus précisément, des informations numériques sont projetées sur des cartes en papier afin de les enrichir de façon contextualisée. Il a déjà été testé sur près de 140 élèves accompagnés de leurs enseignants.

## 4.4 Modélisation de l'apprenant

Les processus d'enseignement et d'apprentissage sont d'une grande complexité, tant par les aspects liés à l'apprentissage humain que par les caractéristiques de la situation d'apprentissage, la tâche et les supports numériques qui pourraient être considérés. Dans ce contexte de grande diversité, la modélisation de l'apprenant (ses connaissances initiales, son fonctionnement cognitif dans le cadre d'une tâche) est tout aussi importante que celle de la tâche d'apprentissage, afin de mieux comprendre (et parfois anticiper) l'interaction entre l'apprenant et les supports avec lesquels va se réaliser l'activité d'apprentissage.

Que ce soit avec les modèles explicites de connaissance ou avec des modèles d'apprentissage machine dont les résultats doivent être interprétés pour permettre leur validation en lien avec d'autres observables du processus ou des résultats d'apprentissage, la modélisation de l'apprenant demeure un problème non totalement résolu à ce jour. Il y a des formalismes ou des modèles phénoménologiques (p. ex., le modèle de Kolb) qui permettent à des humains de faire et de déployer des paradigmes via des approches générales constructistes ou cognitistes (voir les modèles cognitifs tel que « *Adaptive Control of Thought* » (ACT) d'Anderson ([Anderson-1983] [Anderson-1996])<fnref n="68" />. Ce type de modèles reste très abstrait, et lors de la conception de systèmes, leur utilisation reste très limitée et seul un travail scientifique de recherche transdisciplinaire pourra lever ce verrou en introduisant des modèles opérationnels (comme ce fut le cas avec l'avènement des neurosciences computationnelles). Cette modélisation inclut évidemment l'action d'apprentissage de l'apprenant et les compétences savoir, savoir-faire et savoir-être qui sont enseignées.

De nombreux travaux anciens sur la modélisation de l'apprenant ont été réalisés avec des modélisations explicites à base de connaissances (voir p. ex., la revue dans [Danine-2010], chapitre 2). Ces modèles sont relativement lourds à construire ainsi qu'à mettre en œuvre et ont obtenu des résultats variables. Inspirés par les travaux de psychométrie en théorie de la réponse à l'item, de nombreux modèles ont été développés pour le traçage de connaissances [Vie&Kashima-2019], c.-à-d. pour

<footnote n="68">68. Voir également https://en.wikipedia.org/wiki/Experiential-learning</footnote>
prédire la performance des apprenants. On peut ainsi modéliser au cours du temps l'oubli et la rétention des apprenants [Choffin&al-2019], ce qui a des applications dans les systèmes de répétition espacée pour optimiser l'apprentissage et la mémoire.

Plus récemment, des approches où formellement il n'y a pas de modélisation de l'apprenant, donnent de très bons résultats pour des apprentissages très focalisés [Roy-2015]. Dans ce travail, la connaissance du domaine (c.-à-d. « modèle cognitif ») est représentée par le graphe de dépendance des activités établi par l'expert du domaine. Il est minimal car il n'intègre pas les procédures de résolution, ni les variables didactiques, ni les autres connaissances non utilisées par l'algorithme « tuteur ». Le modèle apprenant est simplement constitué des scores de l'apprenant aux exercices proposés ; ici aussi, c'est un modèle minimal qui n'essaye pas de modéliser les connaissances acquises ou non. Ces deux modèles « domaine de connaissances » et « apprenant » nourrissent l'algorithme tuteur (ou modèle tuteur) qui est pour l'essentiel constitué d'un algorithme d'optimisation et de personnalisation. Cet algorithme est fondé sur une inférence statistique effectuée à partir des progrès d'apprentissage réalisés par l'élève sur les dernières activités effectuées. Trois expérimentations pour un nombre total de près de 1 000 élèves ont montré l'efficacité de l'algorithme et ainsi validé l'intérêt d'une telle approche. Ainsi, les modèles cognitifs et apprenant, difficiles à construire pour être efficaces, sont minimaux à l'heure actuelle. Les technologies numériques ont davantage développé le modèle tuteur qui vise à pouvoir s'adapter à la fois à la personnalisation et à la motivation [Roy-2015].

À la lumière de ce succès, on peut avoir de fortes interrogations sur la pertinence des approches de modélisation explicite de l'apprenant telle que présentée dans [Danine-2010]. Mais par ailleurs, nous pensons que l'on ne peut pas, pour des raisons de reproductibilité de la science, pour des raisons d'interprétabilité et pour des raisons sociologiques, dire à nos concitoyens « je ne sais pas vous dire pourquoi ça marche, mais faites confiance au *deep learning* et laissez-vous guider par votre assistant numérique ». D'ailleurs, des travaux sur l'interprétabilité des résultats des mécanismes de *machine learning* se développent rapidement. Les approches actuelles utilisant l'apprentissage profond [Smith&al-2015] [Zhang&Shah-2016] ou autre [VanLehn&Martin-1997] [Clement&al-2015] pour modéliser l'apprenant ou pour gérer le tuteur ont aussi leurs limites, car ce sont des modèles implicites « boîte-noire » efficaces, y compris pour évaluer les apprentissages [Vie&al-2018] ou tracer les connaissances [Vie&Kashima-2019], mais qui ne sont pas facilement interprétables, ni faciles à mettre en lien avec des modèles de connaissance des sciences de l'éducation. Nous sommes convaincus qu'il existe des questions de recherche à développer sur des approches mixtes, combinant modélisation implicite et modélisation explicite (§ Annexe 1), à la suite de travaux
tels que [Gottlieb&al-2013] qui modélisent explicitement la curiosité et l'attention. Il semble que les échecs des premières approches d'IA pour l'éducation [Danine-2010] soient dus au fait que ces systèmes centrent la modélisation explicite de l'apprenant plus sur les connaissances liées au savoir et savoir-faire (c.-à-d. les représentations des connaissances descriptives du domaine à apprendre<fnref n="69" />) que sur les compétences, attitudes prenant en compte les connaissances opératoires permettant de qualifier l'apprenant sur les quatre piliers de l'apprentissage proposés par Dehaene. Plus simplement dit, ces approches modélisent plus le contenu à apprendre que les conditions et les « représentations de soi » permettant de mieux apprendre.

La modélisation d'un apprenant ne peut se résumer au savoir et savoir-faire. En tant qu'humain dans sa fonction « apprenant », les deux autres dimensions de l'apprentissage que sont le « savoir-être » et « l'être » ne sont-elles pas plus importantes comme socle commun quelle que soit la discipline à apprendre ? Aujourd'hui, les « soft skills » ou compétences comportementales (attitudes, capacités et compétences transversales comme la confiance en soi, l'entraide, la bienveillance, la créativité, le bon sens, etc.) sont considérées comme des qualités importantes pour l'employabilité des salariés [Mauléon&al-2014] mais également pour le développement personnel des citoyens et des citoyennes du XXIe siècle [Romero&al-2017] [Taddei&al-2017]. Couplé à cette employabilité, il existe un autre sujet majeur, celui de l'orientation et des apprentissages tout au long de la vie (également § chapitre 5). C'est bien sûr un sujet complexe qui prend en compte plusieurs dimensions d'un individu et qui ne peut se ramener à la seule dimension du savoir ou du savoir-faire.

Cela amène à poser la question de ce qu'est un apprenant et, derrière cette question, la réflexion sur la modélisation d'un apprenant ou d'une typologie d'apprenants sous toutes les dimensions de l'apprentissage, ainsi que le couplage entre les différentes connaissances (savoir, savoir-faire, savoir-être et être) et les piliers de l'apprentissage issus des neurosciences cognitives (l'attention, l'engagement, le retour d'information et la consolidation). En particulier, la mise au point de systèmes tutoriels intelligents exploitant une telle synergie pourrait fournir des outils importants pour faciliter les pédagogies différenciées et aider dans leurs apprentissages des enfants à profil particulier.

## Vers une science computationnelle de l'apprentissage ?

Face au défi de comprendre les processus d'apprentissage humain, une approche de recherche interdisciplinaire, dite de sciences computationnelles de l'éducation, vise à combiner d'une part des modélisations développées en neurosciences computationnelles et en intelligence artificielle bio-inspirée et d'autre part la

<footnote n="69">69. Voir p. ex., sur la soustraction dans la thèse de [Danine2010].</footnote>
modélisation d'une tâche de résolution de problèmes typique des sciences de l'éducation. Dans le cadre de l'action exploratoire Inria<fnref n="70" /> dénommée AIDE (Artificial Intelligence Devoted to Education), la modélisation est focalisée sur des tâches de résolution de problèmes [Romero&al-2020].

## 4.5 L'évaluation de l'impact du numérique

Plus l'intégration du numérique dans les pratiques pédagogiques se développe et se diversifie, plus l'évaluation de cet apport est cruciale pour éclairer les politiques publiques et orienter l'activité des acteurs économiques vers des solutions utiles et robustes. En effet, les investissements effectués dans le numérique suite à des décisions politiques ne sont pas toujours judicieux, et certaines entreprises des EdTechs avancent des arguments sur leur solution non étayés par des évaluations scientifiques.

Face aux nombreuses questions se posant sur la qualité et l'efficacité des solutions numériques des EdTechs, il est indispensable d'impliquer les communautés scientifiques dans l'évaluation des usages du numérique en éducation. Afin de faire la part des choses entre les intuitions des uns et des autres, les considérations économiques, les interconnexions des politiques publiques nationales et territoriales en matière de numérique et pour assurer une certaine indépendance.

### Éclairer les politiques publiques et orienter l'activité des acteurs économiques vers des solutions utiles et robustes

L'évaluation de l'impact du numérique dans les processus de formation et d'apprentissage doit prendre en compte plusieurs aspects que l'on peut schématiquement résumer par la formation **au et par le numérique**, mais aussi définir les

critères de l'évaluation (CESSER, améliorer la moyenne de la classe ? permettre aux apprenants les plus performants d'aller plus vite ? ou au contraire lutter contre l'échec scolaire ?) et ceci en questionnant l'accompagnement apporté aux enseignants dans leur appropriation des pratiques numériques.

Ces quelques éléments démontrent la difficulté de l'identification des phénomènes à évaluer, la définition rigoureuse des questions de recherche et des conditions de l'évaluation pour éviter l'écueil de faire des mesures de situation qui seraient produites ad hoc, sans être capable de les relier aux causes premières<fnref n="71" />. Enfin, il existe le risque dans le domaine du numérique comme dans d'autres, de créer des

<footnote n="70">70. Les actions exploratoires Inria visent à susciter l'émergence de nouvelles thématiques de recherche à partir d'idées originales sur des sujets risqués qui permettent de dépasser les limites actuelles des travaux dans différents domaines des sciences du numérique.</footnote>

<footnote n="71">71. Pour rappel, corrélation n'est pas causalité.</footnote>
études qui visent à légitimer des idées préconçues (biaisées). Par exemple, suite
à la conception d'un jeu numérique en mathématiques, le biais pourrait être de
développer une étude visant à comparer les effets de ce jeu par rapport à un autre
type de dispositif, pour mettre en avant le premier sans s'assurer que les deux
situations sont comparables. Le numérique n'est pas une variable indépendante
qui est intégrée à une situation analogique ; il s'agit bien d'une situation spécifique
qui doit être prise en compte comme une activité différente tant sur les processus
d'enseignement et d'apprentissage que sur la médiation du numérique dans ces
différents processus.

Dans l'évaluation des effets positifs ou négatifs de certaines pratiques et usages
du numérique en éducation, l'identification des hypothèses, des conditions initiales
de l'expérimentation et des biais implicites devrait être une des premières priorités
d'une démarche rigoureuse. Par ailleurs, il est important de pouvoir prendre en
considération l'évaluation dès la phase de conception des solutions EdTechs afin
de pouvoir intégrer des traces et des démarches d'évaluation qui puissent faciliter
l'évaluation. L'évaluation d'une solution EdTech en mode << boîte-noire >> une fois
finalisée, limite l'évaluation qui peut être réalisée. Les solutions EdTech doivent être
conçues pour faciliter l'évaluation (collecte de données sur l'usage, sur l'apprenant,
etc.) et permettre l'amélioration itérative des solutions.

<figure><img src="image_27.png" /><figcaption>Atelier de bande dessinée numérique. © Inria / Photo G. Scagnelli.</figcaption></figure>
## DE L'USAGE DU CLAVIER

Comme déjà évoqué dans la section précédente, il y a de nombreuses études sur l'usage de claviers en situation d'apprentissage. p. ex., Sirine Bouriga et Thierry Olive ont récemment fait une étude (1) de la charge mentale en comparant l'usage d'un stylo et d'un clavier dans des tâches d'écriture. Ils mesurent sur une « cohorte » de 30 étudiants universitaires que l'usage du clavier est négatif pour cette tâche par rapport à une écriture manuscrite car (i) il crée un surcoût cognitif (mesuré en temps de réaction), (ii) il diminue la mémorisation (mesurée en nombre de mots mémorisés). C'est peut-être vrai, mais pour que cette étude très instrumentée (qui parfois confond clavier et traitement de texte) soit convaincante, il aurait été intéressant de connaître les conditions initiales de l'expérimentation à savoir le niveau de dextérité des 30 étudiants à la dactylographie. En effet, comparer des tâches comme « taper sur un clavier avec 2 doigts » parce qu'on n'a jamais appris la dactylographie et écrire avec un stylo, ce qu'en général on apprend vers l'âge de 6 ans (soit plus de 15 ans de pratique pour un étudiant), introduit un biais puisque les conditions initiales de la maîtrise de l'outil d'interface ne sont pas équivalentes. On peut cependant en tirer deux conclusions : (i) pour celles et ceux qui n'ont jamais appris la dactylographie, n'utilisez pas de clavier ; (ii) il est nécessaire d'apprendre la dactylographie à l'école primaire.

Réf : (1) http://www.reseau-espe.fr/sites/default/files/u265/sirine_bouriga_olive_.pdf ou https://youtu.be/Lvvp9Z8G86c

Voir également https://emf.fr/wp-content/uploads/2019/07/Ordi-Ecriture-Olive-EMF-16oct2019.pdf et https://youtu.be/Lvvp9Z8G86c

S'il n'est pas possible à l'heure actuelle de préconiser un seul type d'évaluation pour l'ensemble des pratiques intégrant le numérique, et si chaque étude doit donc être réalisée de façon spécifique à un besoin particulier, il est cependant nécessaire de s'appuyer sur des méthodologies éprouvées dans d'autres domaines (mise en place et suivi de cohortes, statistiques valides, etc.) comme celles liées à la santé. Une collaboration pluridisciplinaire est bien entendu nécessaire pour prendre en compte les différentes contraintes de l'évaluation des EdTechs.

Néanmoins, on peut souligner quelques initiatives structurantes dont les premières concernent **l'évaluation aux compétences numériques**. Dans ce cadre et afin de soutenir les pays européens dans la conception de politiques, mesures, programmes et autres dispositifs favorisant le développement des compétences numériques, le Centre commun de recherche<fnref n="72" /> de la Commission européenne,

<footnote n="72">72. https://ec.europa.eu/info/departments/joint-research-centre_fr</footnote>
a conçu le projet DIGCOMP 2.0⁷³. Celui-ci donne un cadre de référence pour les compétences numériques qui s'adressent à toutes les Européennes et tous les Européens et qui sont définies comme « l'usage sûr et critique des technologies de la société de l'information (TSI) » . Le cadre DIGCOMP définit 21 compétences regroupées dans cinq domaines :

1) Littératie de l'information et des données

2) Communication et collaboration

3) Création de contenu numérique

4) Sécurité

5) Résolution de problèmes.

En s'appuyant sur le cadre DIGCOMP, le gouvernement français a lancé le projet Pix<fnref n="74" />
[Vie&al-2017] permettant à chacun et chacune de pouvoir mesurer ses compétences
numériques par le biais d'une plateforme qui vise également à certifier le niveau
de compétence.

À la rentrée 2019, *Pix* est généralisé progressivement à tous les collèges (cycle 4<sup>75</sup>) et lycées. Durant l'année scolaire 2020-2021, la certification *PIX* devient obligatoire pour les élèves de 3<sup>e</sup> et de terminale<sup>76</sup>. L'Éducation nationale propose d'accompagner les enseignants, à travers des pistes de mise en œuvre par niveau de maîtrise, ainsi que des fiches usages et ressources complémentaires qui sont présentées pour chaque compétence attendue sur **seize compétences regroupées dans 5 domaines** :

1) Information et données

2) Communication et collaboration

3) Création de contenus

4) Environnement numérique

5) Protection et sécurité.

On notera également la communication associée pour ses personnels
d'encadrement et ses professeurs mais aussi à destination des parents<sup>77</sup>.

<footnote n="73">73. https://ec.europa.eu/jrc/en/digcomp/digital-competence-framework</footnote>

<footnote n="74">74. https://pix.fr/</footnote>

<footnote n="75">75. Le cycle 4 (cycle des approfondissements) recouvre les classes de 5e, 4e et 3e du collège.</footnote>

<footnote n="76">76. https://pix.fr/enseignement-scolaire</footnote>

<footnote n="77">77. https://eduscol.education.fr/pid38816/certification-des-competences-numeriques.html</footnote>
Ces dernières années, << parmi les outils les plus étudiés, les travaux se sont notamment intéressés aux TNI, tablettes numériques, manuels électroniques, ressources numériques pour les enseignants, sur les ENT ou liées au cartable numérique. D'autres travaux étudient davantage les problématiques plus générales comme les opérations de dotation en ordinateurs portables, l'évaluation des compétences, etc. D'autres encore s'intéressent aux enseignants, à leurs communautés en ligne ou à d'autres corps du système éducatif. Une nette segmentation disciplinaire se maintient ainsi entre philosophie, psychologie, sociologie, économie, informatique, etc. Plusieurs courants ont développé de nombreux travaux: les informaticiens qui conçoivent et testent des Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain (EIAH); les pédagogues et technologues qui voyaient dans la technologie des opportunités nouvelles et un levier pour changer les pratiques enseignantes. Les sciences de l'éducation contribuent à l'analyse des usages sociaux et à la discussion des finalités éthiques ou politiques. D'autres disciplines de recherche ont apporté des contributions significatives: psychologie (sur les effets de la lecture hypertextuelle, les phénomènes de surcharge cognitive, les différentes typologies d'apprentissages, etc.); les sciences du langage (sur les pratiques discursives sur les forums ou réseaux sociaux); la sociologie et les sciences de l'information et de la communication, en particulier dans l'analyse des usages; le courant de l'anthropologie et de la sociologie des sciences et des techniques. >>

Extraits de << Les technologies numériques à l'école, quel bilan ? >>, 2017, Cédric Fluckiger, Université de Lille (CIREL, EA 4354, équipe Théodile).

Parmi les autres initiatives européennes visant l'évaluation des usages du numérique, on peut citer la plateforme SELFIE (Self-reflection on Effective Learning by Fostering Innovation through Educational technologies)<fnref n="78" /> créée en 2018 par la Commission européenne. Elle met à disposition un outil d'autoréflexion sur l'apprentissage, efficace grâce à la promotion de l'utilisation de technologies éducatives innovantes. Cette plateforme est disponible sur le Web en 31 langues et elle aide les écoles à évaluer et à améliorer leur utilisation des technologies numériques dans les apprentissages. Dans une vidéo de présentation disponible sur son site, l'intention est clairement indiquée : << Les recherches montrent que de nombreuses améliorations peuvent être apportées avec le numérique... Les établissements sont-ils prêts à exploiter au maximum les technologies numériques dans les méthodes d'apprentissages ? >>. Plus de 500 000 élèves, enseignants et chefs d'établissement de 45 pays l'utilisent déjà fin 2019, et la plateforme prévoit

<footnote n="78">78. https://ec.europa.eu/education/schools-go-digital_fr</footnote>
la production de documents d'accompagnement et du matériel de formation en
2020. L'application fait partie des onze actions du plan pour l'éducation numérique
proposé par l'Europe.

Au cours des dernières décennies, les Environnements Informatiques pour
l'Apprentissage Humain (EIAH) se sont développés dans un contexte de recherche
interdisciplinaire en tenant compte de leur impact sur les apprentissages. La
communauté EIAH en contexte francophone, et la communauté Computer-supported
collaborative learning (CSCL) ont pu développer des travaux sur différentes tâches
dans le domaine des environnements de support à l'apprentissage des mathématiques,
comme le Virtual Math Teams<sup>79</sup>, qui a fait l'objet de deux décennies de recherches sur
les apports des environnements numériques pour l'apprentissage des mathématiques
ou encore le Knowledge Forum<sup>80</sup>, qui donne support aux processus d'apprentissage
en contexte collaboratif.

Parmi les pistes pointées comme utiles à approfondir par la recherche, citons : l'étude des usages des supports matériels (tableau numérique interactif (TNI), tablettes) et logiciels, déjà en place ou issus des innovations des entreprises EdTechs dans différents contextes scolaires ; l'étude de l'influence des technologies numériques sur les apprentissages et sur les méthodes pédagogiques ; l'étude du positionnement de la France dans le monde sur les questions EdTech ; l'étude de l'impact de l'introduction de la science informatique et de la pensée computationnelle dans les cursus scolaires sur les autres disciplines ; l'étude des entreprises EdTechs émergentes et de leurs innovations, etc.

Inria participe également à ces recherches, à travers différents travaux menés en partenariat avec des structures de l'éducation (académies, DANE, INSPÉ, etc.) (§ Annexes 2 et 3).

L'évaluation des usages des tablettes en contexte scolaire a fait également l'objet de nombreux travaux au cours des dernières années. Leur bilan permet d'observer de nouveaux usages [Azaoui & al-2019] mais ne permet pas d'établir un impact significatif sur les améliorations liées aux apprentissages scolaires.

<footnote n="79">79. http://gerrystahl.net/vmt/</footnote>

<footnote n="80">80. http://edutechwiki.unige.ch/en/Knowledge_Forum</footnote>
## Évaluation nationale institutionnelle

Au niveau national, différentes initiatives ont visé l'évaluation des dispositifs liés aux EdTechs en contexte d'éducation scolaire. Le ministère de l'Éducation nationale s'est doté d'une direction du numérique pour l'éducation (DNE) ayant pour objectif d'accompagner les pratiques liées au numérique éducatif. Parmi les dispositifs pour l'« Évaluation et pilotage du numérique pour l'éducation », la DNE met en place des enquêtes annuelles ETIC, PROFETIC et EVALueNT. Les résultats sont disponibles 81 sur plusieurs années, notamment pour les enquêtes suivantes :

* L'enquête PROFETIC, lancée en 2011, a pour objectif de connaître les pratiques des enseignants en matière d'utilisation du numérique et de disposer d'informations pour favoriser le dialogue avec les collectivités territoriales.

* L'étude EVALuENT menée sur la base des ENT du second degré (collège), a pour objectif de décrire le dispositif permettant l'évaluation des usages des ENT sur l'ensemble des 30 académies. EVALuENT vise à outiller les différents niveaux de pilotage des projets ENT.

En octobre 2019, le CNESCO (Conseil national de l'évaluation du système scolaire) a été remplacé par une agence d'évaluation des écoles et des établissements qui n'a plus en charge l'évaluation des politiques scolaires. À la différence du CNESCO, des représentants du ministère de l'Éducation nationale y siègent, ce qui rend ce remplacement très polémique, d'aucuns avançant qu'il ne s'agit donc plus d'évaluation véritablement indépendante. Il faudra donc étudier avec attention les évaluations sur le numérique à l'école produites par ce nouvel organisme.

Enfin, les enquêtes disciplinaires auprès des interlocuteurs académiques du numérique (IAN) font un état des lieux du numérique par discipline et par académie. Les résultats sont diffusés au sein du réseau des animateurs disciplinaires nationaux. Parmi ces enquêtes, certains indicateurs servent également aux études internationales, notamment *Eurydice*82 (en Europe), qui tient compte de certains indicateurs d'intégration du numérique en éducation.

## Rapport de la Cour des comptes 2019

La Cour des comptes dresse un bilan sévère du plan numérique de 2015, plan qui devait pourtant marquer un tournant numérique dans l'éducation. Manque de clarté, manque de réel pouvoir sur les crédits par des organismes pourtant créés pour cela (voir section sur la Direction du numérique éducatif), manque de coordination

<footnote n="81">81. https://eduscol.education.fr/pid26128/evaluation-et-pilotage-du-numerique-pour-l-education.html</footnote>

<footnote n="82">82. https://eacea.ec.europa.eu/national-policies/eurydice/</footnote>
entre les différents acteurs nationaux et territoriaux (certains financent mais d'autres doivent assurer la maintenance sans avoir pris part à la décision initiale), inégalité entre territoires, inégalité entre établissements, équipements décidés sans concertation avec les enseignants, inertie<sup>83</sup>, etc. Ces situations sont variées, et même si des réussites existent ici ou là, la politique numérique globale est mal définie, sans consistance et à vrai dire, n'est pas à la hauteur des enjeux.

Il est vrai que la situation est complexe. Les institutions nationales, les collectivités territoriales, les chefs d'établissements, les enseignants, les parents (oubliant parfois leur propre rôle éducatif dans les problématiques numériques liées à leurs enfants), les élèves (et leurs équipements numériques) ont chacun leur propre vision, leurs craintes (usage des écrans, interdiction ou non des téléphones mobiles) et leurs intérêts propres. Construire une méthode pour favoriser le dialogue et faire émerger des problématiques utiles, pour créer un mouvement d'ensemble en vue d'un usage efficace des EdTechs, n'est pas chose facile.

« *Un concept sans stratégie, un déploiement inachevé* », ces quelques mots (en exergue du rapport) résument une situation mal maîtrisée et qui donne en creux des éléments pour une politique plus efficace. Il s'agirait de construire une vision globale du numérique, avec tous les acteurs concernés, puis définir des socles communs minimaux d'équipement, des stratégies de déploiement, des soutiens rapides et adaptés aux projets qui font sens. L'intégration des travaux de recherche en sociologie du numérique dans la réflexion pourrait éclairer les enjeux et ainsi mieux les faire partager, faciliter la définition d'un cap vers lequel avancer, tout en prenant en compte sur le terrain les spécificités des territoires concernés.

Mais tout ceci finalement serait vain sans une évaluation rigoureuse des usages et des résultats, aux différents temps des projets, aux différents niveaux des politiques publiques, et aux différents niveaux des acteurs sur le terrain. Avec une prise en compte de l'évaluation de manière systématique et claire, l'échec dénoncé par la Cour des comptes aurait sans doute pu être évité.

<footnote n="83">83. p. ex.: délai pour avoir une décision positive ou négative d'obtention d'un budget nécessaire estimé à 18 mois.</footnote>
<figure><img src="image_28.png" /></figure>

Quels enjeux ?

<figure><img src="image_29.png" /></figure>
## 5.1 Enjeux de souveraineté numérique et de la maîtrise des données d'apprentissage

Le concept de souveraineté<fnref n="84" /> est largement associé aux principes du pouvoir régalien des États. Mais la numérisation du monde ouvre de nouvelles perspectives souvent traduites par la question de la souveraineté numérique et l'irruption de grands acteurs industriels prétendant de plus en plus assumer des fonctions régaliennes<fnref n="85" />.

On peut aborder la question de la souveraineté numérique selon deux facettes. D'une part, la question de la conception des algorithmes et des optimisations/décisions calculées/prises par les logiciels qui les implémentent, et d'autre part la question de la maîtrise des données et plus généralement des contenus.

> « [...] un logiciel est une œuvre de l'esprit et son développement n'est pas “neutre” : même avec un cahier des charges très précis, il subsiste le plus souvent des choix d'implémentation que le développeur prend à sa charge. »

Commençons par rappeler qu'un logiciel est une œuvre de l'esprit et que son développement n'est pas « neutre » : même avec un cahier des charges très précis, il subsiste le plus souvent des choix d'implémentation que le développeur prend à sa charge. Il est clair que la personnalité, la culture, voire le genre peuvent influer sur le produit final. On observe le débat actuel sur les algorithmes qui ont pour but de recommander des vidéos ou d'acheter des

objets en ligne ; cette influence est actuellement décriée (débat sur la neutralité des algorithmes) mais la question est encore plus cruciale pour des systèmes touchant à l'éducation, socle commun de la culture d'une nation et de son futur.

Dans ce contexte particulier, il est nécessaire de s'interroger sur la nature des contenus pédagogiques : quelles approches ? quelles séquences ? Sans porter de jugement, ni établir de classement, les approches pour apprendre à lire, écrire, compter ou raisonner présentent des différences en France, en Amérique ou en Asie. Certes, il est envisageable de développer des solutions pouvant accueillir des contenus différents mais cette intégration n'est pas forcément simple et des « rigidités » logicielles peuvent restreindre la mise en œuvre de certains aspects spécifiques à un système éducatif. Il est donc indispensable de s'assurer que les enseignants ont la possibilité de choisir dans l'offre pléthorique de produits qui leur seront proposés, en utilisant un critère de respect des approches pédagogiques qu'ils ont choisies et pas juste de retenir des produits « s'en approchant ».

<footnote n="84">84. https://fr.wikipedia.org/wiki/Souverainet%C3%A9</footnote>

<footnote n="85">85. À titre d'exemple, on peut citer l'émergence de monnaies ou d'actes notariés basés sur la blockchain ou encore des capacités de chiffrement proposées par des sociétés spécialisées.</footnote>
L'autre point primordial à traiter concerne la maîtrise des données d'apprentissage récoltées par ces logiciels éducatifs. Ces données et leur exploitation statistique (*academic analytics*) peuvent permettre au système éducatif et notamment l'Éducation nationale, s'ils s'en emparent, de faire un meilleur pilotage à travers la remontée d'informations statistiques de type *tableau de bord*. On notera également que l'accès à ces données pourrait être une chance pour la recherche en sciences de l'éducation<fnref n="86" />. La question de souveraineté est alors de savoir qui en a la maîtrise. Il s'agit en effet d'une véritable « mine d'or » qui génère(ra), si l'exploitation est laissée au seul secteur marchand, beaucoup plus de bénéfices que la vente du produit de type manuel scolaire<fnref n="87" />. Ce modèle économique bien connu maintenant dans d'autres secteurs, vise à agréger ces informations, éventuellement les croiser avec d'autres sources pour créer des « profils » d'utilisateurs très précis qui sont ensuite monétisés, soit directement par l'entreprise récoltante, soit indirectement en les revendant à d'autres sociétés. Cette approche a d'abord été observée dans des navigateurs Web où les comportements d'un utilisateur sont analysés pour ensuite lui proposer des achats ciblés sur ses goûts.

Dans le cas de la formation, la monétisation portera sur les capacités d'apprentissage d'un apprenant (lycéen, étudiant, adulte) qui seront ensuite vendues à des entreprises de « placement » avec un objectif de rentabilité à court terme sans forcément prendre en compte l'intérêt à long terme de l'apprenant.

Un autre aspect de cette nécessaire maîtrise des données réside dans le respect de leur **confidentialité**. Acceptons-nous que les informations concernant nos enfants (ou nous-mêmes) soient revendues à des sociétés marchandes pour ensuite leur faire acheter des produits ou des services ? Il y a là une question éthique de fond qui doit être débattue publiquement et pas oubliée implicitement par des « décideurs » qui choisiscent un produit sans vraiment se préoccuper de ces interrogations. La transparence sur ce sujet est absolument indispensable pour établir une véritable confiance dans notre école.

<footnote n="86">86. Voir p. ex., le projet *Hubble* [Luengo&al-2019].</footnote>

<footnote n="87">87. On notera que le CEO de *Google* annonce plus de 100 millions d'apprenants/professeurs sur *Google Classroom* pendant la phase de confinement : https://twitter.com/sundarpichai/status/1248323655659950080</footnote>
## LE CAS DES NOTEBOOKS POUR LE DÉVELOPPEMENT LOGICIEL

Depuis quelques années, on assiste au développement d'outils numériques autorisant un travail collaboratif basé sur le partage d'informations de différents types : texte, multimédia mais aussi du code qu'il est possible d'exécuter directement dans l'environnement. Citons p.ex. le projet Jupyter Notebbok lancé en 2015 par Fernando Pérez et récompensé du ACM Software System Award en 2017, notamment les Notebooks associés au MOOC Inria consacré à l'apprentissage du langage Python qui propose des exercices aux apprenants. Ces outils rencontrent un succès grandissant tant dans le monde de l'entreprise que dans celui de l'éducation et de plus en plus d'étudiants les utilisent.

Il est donc facile de prévoir que dans quelques années, ces outils, inconnus il y a peu, seront au cœur du développement des systèmes numériques. Que se passera-t-il si, au lieu d'utiliser des solutions assurant la protection des données dans le respect de notre législation nationale et européenne, ces ingénieurs et concepteurs travaillent avec des plates-formes de ce type mais développées par les leaders dominants qu'ils soient américains ou chinois ? Concrètement, elles auront un accès direct à la conception des produits et innovations des entreprises européennes. Est-ce acceptable ?

Enfin, mais ce n'est pas le moins important, l'ouverture des systèmes choisis doit être assurée. En effet, il s'agit de s'assurer que l'utilisation d'un logiciel n'entraîne pas de limitation dans les autres choix, à cause de solutions technologiques bloquantes. On pense d'abord à la question du format des documents : certains produits imposent des choix dits propriétaires qui ne permettent pas leur (ré)utilisation dans d'autres systèmes. Ensuite, les interactions entre logiciels ou entre systèmes sont devenues monnaie courante dans beaucoup de contextes – on parle alors d'**interopérabilité** – il faut bien entendu veiller à ce que les systèmes retenus les autorisent. Enfin, et de manière plus fondamentale, il s'agit de garantir la portabilité des données et la réappropriation par les apprenants de leurs propres données d'apprentissage<fnref n="88" />. Le règlement général pour la protection des données (RGPD) édicté par l'Europe est un socle de solutions mais qui est loin d'être suffisant car la compréhension de comment le mettre en oeuvre doit être au cœur de la conception des systèmes d'information des établissements de formation (éducation nationale, enseignement supérieur, etc.), ce qui ne peut être guidé que par des principes généraux de gouvernance (voir p. ex., https://www.anewgovernance.org/). Il s'agit donc, au sein du cadre juridique

<footnote n="88">88. On peut constater qu'actuellement, un élève qui change d'académie en cours de scolarité perd toutes ses données de résultats scolaires à moins qu'il en ait gardé une trace papier !</footnote>
du RGPD, de construire un modèle qui permet la circulation et la réutilisation de ces données, au profit de l'élève, du corps enseignant et plus généralement de l'école et du ministère, des parents, des chercheurs et des entreprises des EdTechs dans un modèle qui doit être vertueux, permettant à chaque acteur par sa contribution d'en tirer de la valeur. Un exemple intéressant est promu par l'ONG MyData, avec son modèle de contrôleur de données (https://mydata.org/operators/).

Un rapport des inspections générales IGEN et IGAENR<fnref n="89" /> publié en février 2018 indique qu'« il est essentiel de réaliser que la souveraineté en matière de numérique ne repose pas uniquement sur le contrôle mais bien sur un enjeu de transparence et de partage ». Et de préconiser (préconisation n°17) « d'intégrer l'Éducation nationale dans le domaine des secteurs d'activités industriels stratégiques soumis à une autorisation préalable du gouvernement français en cas d'investissements étrangers ».

L'État semble avoir pris la mesure du risque sur la protection des données d'éducation puisqu'à l'issue de ce rapport, le ministre Jean-Michel Blanquer a nommé en août 2018 Gilles Braun, un des coauteurs du rapport, comme délégué à la protection des données (DPD) au ministère de l'Éducation nationale, chargé de coordonner les travaux des DPD académiques et il a annoncé la création d'un comité d'éthique sur les données d'éducation à la rentrée scolaire 2020⁹⁰.

Si nous voulons répondre de façon pertinente à ces questions crucales pour notre société, plusieurs axes s'imposent. Tout d'abord, appuyer de façon déterminée le développement d'une industrie française et européenne capable d'exister à côté des mastodontes aujourd'hui nord-américains et chinois<fnref n="91" />. Nous croyons que notre pays peut relever ce défi pour plusieurs raisons, d'abord parce que le développement de logiciels éducatifs repose sur la créativité et la prise en compte d'un modèle culturel et que nous sommes donc bien placés (on peut faire l'analogie avec le jeu vidéo « à la française »). Ensuite parce que nous disposons de compétences reconnues dans les sciences de l'éducation d'une part et dans les sciences du numérique d'autre part. Enfin, parce que les enseignants sont généralement engagés pour la réussite de leurs élèves et sauront se mobiliser pour aider, en amont à la conception de bons systèmes, et en aval à leur validation sur le terrain. Quand, dans le passé, ces différents acteurs sont arrivés à travailler de concert, la réussite était au rendez-vous (§ Class'Code Annexe 3), gageons qu'elle le sera encore dans le futur !

<footnote n="89">89. https://www.ladocumentationfrancaise.fr/var/storage rapports-publics/184000536.pdf</footnote>

<footnote n="90">90. https://www.youtube.com/watch?v=ifftCXVdMPk</footnote>

<footnote n="91">91. L'intérêt des GAFAM pour l'éducation est bien connu mais on peut aussi regarder l'extraordinaire développement d'entreprises chinoises spécialisées comme Squirrel AI Learning.</footnote>
## 5.2 Enjeux économiques

Gilles Braun [Braun-2006] analysait en 2006 dans un très bon article de synthèse sur les enjeux économiques des EdTechs que « nous sommes donc dans un des rares domaines où se rejoignent enjeux éducatifs, économiques et industriels. L'école est non seulement un marché potentiel mais aussi le creuset où les pratiques culturelles se construisent. Les débats sur l'exception"pédagogique" dans la diffusion des contenus numérisés ou la place que doivent occuper les logiciels libres y sont particulièrement animés. Ils sont l'expression de la recherche d'un modèle économique qui soit compatible avec la volonté d'une diffusion la plus large du savoir et le droit des auteurs à protéger leur œuvre. Dans le débat sur la marchandisation et la mondialisation de l'éducation, les technologies de l'information et de la communication tiennent donc une place stratégique. »

Depuis 2006, le marché de l'éducation a effectivement explosé et on peut citer le récent rapport McKinsey<fnref n="92" /> : « Pendant des décennies, les gens ont discuté de la façon de révolutionner l'éducation avec la technologie, que ce soit des matériels pédagogiques de "gamification" ou de l'élargissement de l'accès aux connaissances par le biais de cours en ligne ouverts et massifs (MOOC). Les sociétés d'investissement d'EdTechXGlobal et d'Ibis ont estimé que les écoles ont consacré près de 160 milliards de dollars aux technologies du numérique pour l'éducation, ou EdTechs, en 2016, et que les dépenses prévues augmenteront de 17 % par an jusqu'en 2020⁹³. L'investissement privé dans les technologies éducatives, largement défini comme l'utilisation d'ordinateurs ou d'autres technologies pour améliorer l'enseignement, a augmenté de 32 % par an de 2011 à 2015, atteignant 4,5 milliards de dollars dans le monde ». Une étude récente du cabinet CB Insights, indique que le cumul des levées de fonds dans les EdTechs dans le monde a franchi la barre des 10 milliards de dollars en 2017 et que le marché explose en Chine avec l'arrivée de nombreuses licornes et une estimation à 30 milliards de dollars de fonds pour la EdTech chinoise d'ici 2020⁹⁴. En comparaison, il y a eu en 2018 en France, 220 M€ de levée de fonds ce qui correspond approximativement à la troisième levée de fonds (en 2018) de la start-up chinoise DaDa (255M$).

Par ailleurs, la France consacre plus de 150 milliards d'euros par an à son système éducatif (source MENJ<fnref n="95" />) sans compter le marché français de la formation

<footnote n="92">92. « Artificial Intelligence: The Next Digital Frontier », McKinsey Global Institute, Juin 2017.</footnote>

<footnote n="93">93. Rapport mondial de l'industrie mondiale d'EdTech 2016 : une carte pour l'avenir de l'éducation, EdTechXGlobal et Ibis Capital.</footnote>

<footnote n="94">94. https://www.frenchweb.fr/decode-le-chinois-dada-une-licorne-de-lEdTech-a-la-conquete-du-monde/344388</footnote>

<footnote n="95">95. https://www.education.gouv.fr/sites/default/files/imported_files/document/depp-ni-2019-19-38-donnees_1190476.xls</footnote>
professionnelle qui représentait environ 24 milliards d'euros par an en 2015⁹⁶. Malgré de
nombreux efforts, ce système reste mal classé dans les études internationales comme
nous l'avons mentionné au chapitre 3.2. Cette année, 80 000 élèves décrocheurs
quitteront le système scolaire sans véritable formation leur permettant d'entrer
sereinement dans le monde du travail et la vie d'adulte, et beaucoup plus encore se
retrouveront dans des situations d'échec scolaire ou en grande difficulté.

Le décrochage coûte également cher à la collectivité. Selon la Cour des comptes,
il mobilise à lui seul 35% des financements publics en faveur des jeunes de 16 à
25 ans. Selon le Boston Consulting Group, chacun de ces individus « surcoûtera »
en moyenne durant sa vie d'adulte un total de 230 000 euros (précarité et chômage
pour un grand nombre, RSA pour certains et une probabilité plus forte d'avoir
affaire au système judiciaire pour d'autres, etc.) **Ce surcoût lié à l'échec scolaire
représenterait donc une dette de près de 20 milliards d'euros par an !**

Les principales causes de l'échec scolaire sont connues :

* 45 % des élèves ont du mal à suivre le rythme de la classe ;

* 26 % des élèves ne maîtrisent pas certaines notions fondamentales ce qui bloque l'acquisition de connaissances nouvelles.

Or la diversité des supports d'apprentissages mixant l'image, le son, la vidéo
et l'animation renforce l'ancrage des apprentissages, facilite la mémorisation et
l'acquisition de connaissances et de compétences. À cela s'ajoute la démultiplication de
l'efficacité de l'enseignant grâce aux outils de suivi fin des élèves et de personnalisation
des apprentissages.

L'AFINEF<fnref n="97" /> exhorte les décideurs à mettre en place des moyens significatifs pour développer des ressources et des solutions numériques éducatives de nouvelle génération. En effet, elle estime que la France ne consacre chaque année que de 10 à 15 millions d'euros aux ressources numériques éducatives pour ses 12 millions d'élèves (à comparer aux 300 millions d'euros de l'édition scolaire et aux 40 millions d'euros de la photocopie scolaire)<fnref n="98" />. Force est de constater que l'acte d'achat de ressources numériques reste très peu répandu et limité dans la plupart des cas à des procédures d'achats groupés et de marchés publics. En conséquence, il est difficile de parler de marché des ressources numériques, et par voie de conséquence, de financement des investissements des entreprises des EdTechs, donc d'envisager leurs perspectives de développement économique en France. Pour mémoire, les plus grandes entreprises EdTech françaises réalisent un chiffre d'affaires annuel très rarement supérieur à la dizaine de millions d'euros.

<footnote n="96">96. https://dares.travail-emploi.gouv.fr/IMG/pdf/jaune2018_formation_professionnelle.pdf</footnote>

<footnote n="97">97. https://www.afinef.net/</footnote>

<footnote n="98">98. Lettre ouverte de l'AFINEF au gouvernement (novembre 2017).</footnote>
Comme nous l'avons déjà mentionné dans l'introduction, la France possède aussi un tissu associatif autour des EdTechs qui se structure et dispose de nombreuses entreprises et startups innovantes, dynamiques et performantes. Ces sociétés ont un fort potentiel à l'international¹⁹⁹. Mais les conditions d'achat public de contenus éducatifs (c.-à-d. de logiciel ou de données) sont très compliquées dans le cadre de l'éducation nationale ou de l'enseignement supérieur. Ce qui est moins vrai pour le matériel et qui a comme conséquence l'achat massif de tablettes qui *in fine* sont très peu utilisées (voir le rapport de la Cour des comptes).

Il y a donc deux enjeux. Le premier est lié à la simplification de rémunération de l'utilisation effective de logiciels éducatifs par les enseignants, voire coconstruits avec les enseignants selon un mécanisme simple et efficace, certainement à bâtir autour de solutions associant plateforme d'offre et de jetons d'usage. Le second enjeu déjà évoqué à la section 5.1 porte sur les données. Il faut « inventer » un modèle vertueux qui arrive à ce que la création de valeur liée aux données d'éducation soit un moyen d'assurer le développement économique de la portabilité des données, dans le respect de la confidentialité et du RGPD. Enfin, l'exploitation des données d'éducation à l'échelle de la Nation doit être l'occasion de créer des biens communs<fnref n="100" />. Cela implique de comprendre comment concrètement les financer, probablement par de l'argent public ou des fondations<fnref n="101" /> pour que la situation soit tenable financièrement pour les personnes investissant du temps de travail, en les adossant à des biens marchands<fnref n="102" /> ou à des services rémunérés. On peut aussi penser à du *crowd-sourcing*.<fnref n="103" /> Il faut être conscient que cela impose principalement d'une part que les personnes créant ou finançant de telles ressources renoncent à l'idée de percevoir une « rente » sur le bien produit quand c'est un bien non rival<fnref n="104" />, et d'autre part qu'il y ait un vrai mécanisme d'évaluation de cette production au fil de sa création<fnref n="105" />. Dans le monde des ressources éducatives numériques, l'enjeu majeur

<footnote n="99">99. On peut citer la levée de fonds (50 millions d'euros) en 2018 d'OpenClassrooms mais qu'il faut relativiser, *Coursera* ayant levé l'équivalent en 2012 et *Yuanfudao*, entreprise chinoise créée en mars 2012 ayant levé, en mars 2020, 1 milliard de dollars.</footnote>

<footnote n="100">100. ... Au sens précis de *biens numériques partagés sous licence Creative Commons* pour créer une richesse librement réutilisable partageable https://fr.wikipedia.org/wiki/Communs#Communs_de_la_connaissance, contrairement à d'autres acceptations du terme, comme discuté ici https://scinfolex.com/2020/04/12/leurs-communs-numeriques-ne-sont-toujours-pas-les-notres</footnote>

<footnote n="101">101. Dans le domaine logiciel, la fondation *Mozilla* – p. ex., – est un exemple de succès mondial de création de biens communs.</footnote>

<footnote n="102">102. p. ex.: un bien numérique librement réutilisable et qui correspond à un manuel papier qui s'achète à un prix inférieur au coût d'impression sur imprimante, comme ce fut le cas avec le manuel ISBN de Dowek&al chez *Eyrrolles*, qui par le truchement de ce modèle économique a complètement dominé le marché, les enseignants disposant de la meilleure configuration pour préparer leurs cours :</footnote>

<footnote>https://wiki.inria.fr/wikis/sciencinfolycee/images/a/a7/Informatique_et_Sciences_du_Num%C3%A9rique_-_Sp%C3%A9cialit%C3%A9ISN_en_Terminale_S_version_Python.pdf</footnote>

<footnote n="103">103. C'est-à-dire une source de contributions mineures d'une foule de personnes, l'exemple planétaire d'un tel succès est évidemment *Wikipédia*.</footnote>

<footnote n="104">104. https://fr.wikipedia.org/wiki/Rivalit%C3%A9 (%C3%A9conomie)#Application_aux_biens_immat%C3%A9riels</footnote>

<footnote n="105">105. p. ex., la relecture par les coauteurs ou coauteures dans *Wikipédia*.</footnote>
est de comprendre comment les mécanismes de création de manuels scolaires se transposent, probablement de manière qualitativement différente<fnref n="106" /> à la création de ressources numériques.

> « Dans le monde des ressources éducatives numériques, l'enjeu majeur est de comprendre comment les mécanismes de création de manuels scolaires se transposent, probablement de manière qualitativement différente à la création de ressources numériques. »

Les solutions ne sont pas forcément faciles à mettre en œuvre car elles doivent répondre à des enjeux systémiques très imbriqués avec de fortes tensions sur l'accompagnement au changement et la demande des parents (surtout pour l'Éducation nationale). Cependant, les investissements sur un numérique « souverain » comme support au développement d'une offre éducative doivent être mis en regard de la question macroéconomique sur le coût complet de formation ou d'absence de formation (coût de l'échec scolaire évoqué ci-dessus) pour la société, mais il faut aussi aborder la question de l'efficience des solutions en regard du budget que la France consacre chaque année à son dispositif éducatif qui, malgré les nombreux efforts accomplis, reste mal classé dans les études internationales (§ section 3.2).

<footnote n="106">106. Voir p. ex., une étude sur ce sujet https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01346646/document</footnote>
## 5.3 Enjeux de la formation au numérique tout au long de la vie

### L'ENGAGEMENT CONSTANT D'INRIA

Dès le début des années 2000, Inria s'investit dans la médiation scientifique pour aider au dialogue science-société en mettant en partage des ressources grand public de culture scientifique et technique en informatique et en sciences du numérique, développant avec ses partenaires des contenus accessibles à tous et toutes sur ces sujets. La revue scientifique en ligne https://interstices.fr illustre dès 2004 le succès à grand échelle de ce travail de reformulation de la matière scientifique, tandis que les activités de médiation scientifique deviennent une facette à part entière des métiers de la recherche reconnue au niveau de l'évaluation individuelle et collective des chercheurs. Ce travail partenarial avec les autres structures de culture scientifique et technique positionne Inria à la fois comme un acteur de terrain directement au contact du public comme dans le cadre du projet « *1 scientifique-1 Classe: Chiche!* » et comme un opérateur de formation et un fournisseur de ressources de qualité pour les autres acteurs et actrices, comme à travers la plateforme https://pixees.fr, contribuant ainsi à grande échelle à l'éducation populaire et citoyenne sur ces sujets.

À la fin des années 2000, Inria prend conscience de l'importance de l'impact des plates-formes numériques sur la conception et la diffusion, les formations en ligne massives et ouvertes pour tous et toutes (MOOC) et développe une infrastructure logicielle française à partir de la souche open source Open edX qui deviendra ensuite la plateforme FUN (France Université Numérique) qui ouvre officiellement en 2013.

En parallèle Inria crée une structure interne, le MOOC Lab, qui deviendra le Learning Lab pour diffuser des contenus sur les recherches conduites à l'institut mais également pour participer à des formations sur les enjeux du numérique (comme *Class'Code IAI* voir l'annexe « Exemples d'initiatives pour la formation au numérique »). En 2020, Inria lance Inria Academy pour former les personnes aux logiciels libres développés dans les équipes de recherche de l'institut et à forte diffusion comme *Scikit-learn* p. ex.).