Améliorer les performances des enfants en mathématiques
Titre : Améliorer les performances des enfants en mathématiques : un agent virtuel pédagogique pour lutter contre les effets de menace du stéréotype
Mots-clés : agent virtuel pédagogique, menace du stéréotype, rapport virtuel, numérique éducatif, stéréotype de genre
Résumé : De nombreuses recherches en cognition sociale ont montré que les stéréotypes de genre, qui véhiculent l’idée d’une infériorité intrinsèque des filles en mathématiques, peuvent nuire à leurs performances aux tests standardisés. Ce phénomène, connu sous le nom de menace du stéréotype, peut être réduit notamment en présentant des modèles féminins de réussite en sciences qui expliquent leurs bons résultats par le travail. Dans le contexte de la place grandissante du numérique éducatif, cette thèse se situe à l’interface de l’informatique et de la psychologie sociale, et poursuit un double objectif. Premièrement, il s’agit de développer des agents virtuels pédagogiques en 3D, adaptés à l’âge et au genre des élèves, capables d’interactions verbales et non-verbales pour créer un lien avec les élèves appelé "rapport virtuel" et pour expliquer leur réussite en mathématiques par leur travail et leurs efforts. Deuxièmement, il s’agit de tester si ces agents virtuels peuvent réduire l’effet de menace du stéréotype sur les performances des collégiennes en mathématiques. Après un travail informatique de modélisation des agents interactifs et de création d’un environnement virtuel d’apprentissage en mathématiques, deux études pilotes réalisées auprès de 144 élèves ont permis de vérifier que filles et garçons perçoivent les agents virtuels comme des modèles de réussite en mathématiques, s’identifient à eux, et cela est amplifié par le rapport virtuel instauré par les agents. Dans l’étude principale de la thèse, des élèves de 6e et 5e étaient guidés par un agent virtuel dans leur révision de notions mathématiques juste avant de passer un test sur ces notions. L’agent virtuel était soit féminin soit masculin, et variait dans sa façon d’expliquer sa réussite en mathématiques (absence d’explication versus explication centrée sur le travail et les efforts versus explication centrée sur le travail et les efforts avec création d’un rapport virtuel). Les résultats indiquent que l'agent féminin instaurant un rapport virtuel permet à tous les élèves d’obtenir de meilleures notes en mathématiques. Tout en étant cohérents avec la littérature sur les modèles de réussite en sciences, nos résultats contribuent à identifier, pour la première fois, leurs conditions d’efficacité dans le cadre de l'utilisation du numérique éducatif. Nous proposons plusieurs outils pour les chercheurs et les enseignants, notamment une version française du Test des Associations Implicites genre-mathématiques-lecture pour enfants/pré-adolescents, et un prototype d'application avec un agent virtuel pédagogique, où l'on peut adapter la leçon et les exercices.
Membres du jury :
- Justine CASSELL, Professeure (INRIA Paris), rapportrice
- Pascal PANSU, Professeur (Université de Grenoble), rapporteur
- Jean-Claude MARTIN, Professeur (Université Paris Saclay), examinateur
- Agnès BLAYE, Professeure (Aix-Marseille Université), présidente du jury
- Magalie OCHS, Maîtresse de conférences (Aix-Marseille Université), directrice de thèse
- Isabelle RÉGNER, Professeure (Aix-Marseille Université), co-directrice de thèse
Lieu : amphithéâtre 12 du bâtiment B, sur le campus de Luminy