Tirer parti de l’intelligence artificielle et des ressources éducatives libres pour une éducation équitable en sciences, technologies, ingénierie et mathématiques
Dans ce blogue, Miriam Chickering, directrice de NextGenU.org, s’appuie sur le projet de formation des enseignantes et des enseignants en sciences, technologies, ingénierie et mathématiques (STIM) et d’enseignement destiné aux élèves du primaire (STEPS) du programme Partage de connaissances et d’innovations du Partenariat mondial pour l’éducation (GPE KIX) pour discuter du potentiel transformateur des ressources éducatives libres (REL) enrichies par l’intelligence artificielle (IA) pour l’enseignement des STIM. Le projet STEPS du GPE KIX a été mis en œuvre dans trois pays d’Afrique subsaharienne : le Bénin, le Cameroun et la République démocratique du Congo (RDC). Il a été lancé pour répondre aux besoins d’apprentissage et de perfectionnement professionnel du personnel enseignant exprimés par les pays francophones et lusophones par l’intermédiaire du pôle régional Afrique 21 du KIX.
Relation symbiotique entre IA et REL
L’accès à une éducation efficace en STIM demeure un défi dans de nombreuses régions du monde, en particulier dans les environnements aux ressources limitées. Notre analyse préliminaire de l’environnement a confirmé que les trois pays visés par le projet faisaient face à des difficultés permanentes auxquelles le projet STEPS devait répondre. Les défis, qui ont tous été exacerbés par la pandémie de COVID-19 et les troubles politiques, comprenaient un nombre insuffisant d’enseignantes et d’enseignants qualifiés et de manuels scolaires, et un soutien technologique et financier inadéquat. Les enseignantes et les enseignants ont confirmé l’exactitude de notre évaluation. Par exemple, 94 % des enseignantes et les enseignants ont déclaré ne pas avoir suffisamment de matériel et d’infrastructure de STIM, et bon nombre d’entre eux ont indiqué ne pas être suffisamment formés à l’enseignement des STIM. Une éducation en STIM de qualité est donc restée hors de portée de milliers d’élèves du primaire.
Les outils d’IA peuvent jouer un rôle important dans l’élaboration de contenu éducatif en raison de leur capacité à générer rapidement des documents adaptables, à personnaliser les parcours d’apprentissage et à mettre à l’échelle le contenu dans plusieurs langues et contextes. Cependant, ils doivent être utilisés comme un complément plutôt que comme remplacement de l’expertise pédagogique humaine afin que le matériel qui en résulte soit adapté à la culture et à l’éducation. Lorsque l’IA reçoit des directives appropriées et efficaces de la part des éducatrices et des éducateurs, elle peut accélérer considérablement la création et l’adaptation de ressources éducatives, en particulier dans les contextes où le matériel pédagogique est rare. C’est là que l’intégration de l’IA aux REL devient particulièrement précieuse.
Les REL sont des documents éducatifs en accès libre sous licence ouverte qui peuvent être utilisés, modifiés et redistribués gratuitement à des fins éducatives et de recherche. Elles constituent un point de départ rentable pour l’élaboration de programmes d’études dans des environnements éducatifs aux ressources limitées. Contrairement aux documents en libre accès, qui garantissent principalement le libre accès à du contenu publié mais peuvent encore faire l’objet de restrictions relativement à leur modification et leur redistribution, les REL accordent explicitement aux utilisatrices et aux utilisateurs l’autorisation de transmettre – et souvent d’adapter – les ressources, ce qui les rend particulièrement utiles pour l’adaptation contextuelle dans diverses conditions éducatives.
Reconceptualisation de l’élaboration des programmes d’études par l’innovation technologique et pédagogique
Les approches classiques d’élaboration de programmes d’études prennent du temps, sont coûteuses et ne sont souvent pas pertinentes du point de vue culturel – par exemple, elles impliquent traditionnellement non seulement l’embauche d’une équipe de rédactrices et de rédacteurs de programmes d’études, de spécialistes de l’évaluation et de conceptrices et de concepteurs, dont beaucoup manquent de connaissances locales, avec un budget restreint, mais aussi de longs échéanciers en raison de la nécessité de coordonner les calendriers de plusieurs expertes et experts. Notre objectif était de tirer parti des forces complémentaires de l’IA et des REL pour créer un processus plus efficace et améliorer l’enseignement des STIM dans les écoles primaires. Nous avons testé le nouveau processus en créant les documents du projet STEPS.
Pour les programmes de mathématiques, l’équipe a adapté le contenu de haute qualité existant de l’Institut Ukuqonda d’Afrique du Sud pour les élèves de 4e à 6e année, et les spécialistes renommés de l’enseignement des mathématiques, Piet Human (Afrique du Sud) et Napthalin Atanga (Cameroun), ont élaboré des documents pour les élèves de la 1re à la 3e année. Tous les textes ont été créés en anglais et traduits en français à l’aide de l’IA. Ils ont ensuite été méticuleusement révisés par des traductrices et des traducteurs humains et des personnes expertes en mathématiques du pays.
Pour les programmes de sciences, l’équipe a utilisé des REL de Core Knowledge (États-Unis) et de Siyavula (Afrique du Sud) pour constituer la base de leurs leçons adaptées. Bien que les plans de cours des trois pays couvrent en grande partie la même matière, le rythme diffère, de sorte qu’il était nécessaire de personnaliser le contenu à cet égard pour chaque pays. Pour combler les lacunes, les rédactrices ou les rédacteurs du programme d’études STEPS ont fourni des outils d’IA – notamment ChatGPT et Anthropic – accompagnés d’instructions détaillées et bien construites, certaines pouvant atteindre une demi-page, pour créer des leçons en anglais. Des spécialistes en la matière et des spécialistes de l’éducation ont ensuite révisé les extrants en profondeur. L’IA a également été utilisée pour traduire le contenu en français, et des traductrices et des traducteurs humains ont révisé les traductions pour s’assurer de l’exactitude et de la pertinence culturelle des leçons. Le contenu a donc été localisé à trois reprises : d’abord par les outils d’IA, puis par des réviseures et des réviseurs locaux et enfin par l’équipe de traduction.
Résultats liés au matériel scientifique
Le reste de ce billet sera consacré au matériel scientifique.
L’équipe du projet a obtenu des résultats remarquables en utilisant le processus ci-dessus : 28 manuels de sciences complets et cahiers d’exercices connexes ont été conçus spécialement pour les programmes et le contexte éducatif de chaque pays. Le perfectionnement professionnel du personnel enseignant qui accompagnait ces ressources intégrait des stratégies pédagogiques constructivistes telles que des questions essentielles et l’apprentissage par enquête (Que savez-vous? Que voulez-vous savoir? Qu’avez-vous appris?), tous deux conçus pour favoriser la recherche centrée sur l’élève et transcender la mémorisation par cœur traditionnelle utilisée dans de nombreuses salles de classe africaines.
Action du personnel enseignant comme catalyseur d’une transformation éducative durable
La fourniture de matériel de haute qualité n’était que la moitié de la solution. Comme nous le savons, un matériel de qualité est essentiel, mais les enseignantes et les enseignants doivent être formés pour l’utiliser efficacement pour une mise en œuvre réussie. Au départ, les responsables du projet STEPS ont organisé des ateliers intensifs de cinq jours sur l’enseignement des sciences pour tout le personnel enseignant des écoles visées par le projet. Les ateliers étaient dirigés par des instructrices et des instructeurs externes et coûtaient cher en temps et en argent. Plus tard, la formation a été simplifiée, raccourcie et offerte dans chaque école par des formatrices et formateurs d’enseignantes et d’enseignants locaux expérimentés ou, dans certains cas, des enseignantes et des enseignants. Cette approche a permis aux éducatrices et éducateurs locaux d’avoir une plus grande capacité d’action dans leur processus de perfectionnement professionnel, leur permettant de s’approprier à la fois le contenu et sa mise en œuvre, ce qui constituait un modèle beaucoup plus durable.
Le perfectionnement professionnel du personnel enseignant a donné des résultats significatifs : 94 % des enseignantes et des enseignants ont déclaré avoir une confiance accrue dans leur capacité d’enseigner les sciences, et 80 % se sont engagés à utiliser le matériel du projet STEPS au-delà des délais prévus du projet.
« Pour la première fois, je me sens outillé pour enseigner les sciences en suscitant la curiosité des élèves et pas leur confusion. »
- Une enseignante ou un enseignant du Cameroun
L’évolution de l’approche de renforcement des capacités du projet STEPS prouve l’importance de stratégies de mise en œuvre adaptatives et contextuelles.
De l’enquête empirique à la mise en œuvre des politiques : mise à l’échelle de l’impact éducatif
La mesure définitive de l’efficacité du projet STEPS a été son adoption institutionnelle au sein de plusieurs systèmes éducatifs. Au Bénin, le ministère de l’Éducation a lancé des procédures officielles d’approbation pour le matériel du programme de sciences du projet. Le partenaire de STEPS au Cameroun, la Convention Baptiste du Cameroun, s’est engagé à mettre en œuvre systématiquement le contenu dans son réseau scolaire complet, tandis que le partenaire en République démocratique du Congo, la Communauté de l’Emmanuel, étend la mise en œuvre du matériel à l’ensemble de ses 101 écoles.
Ces engagements institutionnels garantissent que l’impact de STEPS en tant que projet de recherche du GPE KIX s’étendra considérablement au-delà de ses paramètres initiaux, créant une transformation durable dans l’offre de l’enseignement des sciences pour les élèves des communautés historiquement mal desservies.
Enseignements tirés : réflexions importantes à l’intention des responsables des politiques et des bailleurs de fonds en matière d’éducation du projet STEPS
L’équipe du projet a tiré de riches enseignements qui peuvent orienter la prise de décisions à l’intersection des politiques, du financement et de l’innovation éducative. Ces réflexions sont particulièrement pertinentes pour les personnes qui recherchent des approches rentables, évolutives et équitables pour l’élaboration de programmes d’études dans des milieux à faibles ressources.
1. Les REL ont un énorme potentiel de démocratisation de l’éducation et de transformation des expériences d’apprentissage lorsqu’elles sont utilisées de manière réfléchie.
Les REL peuvent réduire considérablement les coûts et améliorer l’accès à du matériel d’apprentissage de haute qualité. Cependant, il ne s’agit pas simplement de télécharger et de distribuer du contenu existant. La plupart des REL existantes ont été élaborées pour des contextes riches en ressources et doivent être soigneusement adaptées et localisées pour refléter les programmes d’études, les contextes linguistiques et les réalités des apprenantes et des apprenants à l’échelle nationale. L’investissement stratégique dans les REL doit aller de pair avec l’examen de spécialistes et l’adaptation éclairée par la communauté pour répondre vraiment aux besoins locaux.
2. L’IA peut accélérer l’élaboration de leçons – avec des conseils humains.
L’IA est souvent présentée comme une solution autonome, mais nous avons constaté qu’elle fonctionne mieux dans un rôle de soutien. Dans le cadre du projet STEPS, nous avons fourni à l’IA un modèle de leçon, une instruction soigneusement conçue et du contenu source sélectionné en libre accès. Sur cette base, elle nous a aidés à organiser et à synthétiser rapidement les leçons. L’IA peut améliorer considérablement l’efficacité, en particulier pour la traduction et la structuration du contenu, mais elle ne peut pas remplacer l’expertise des éducatrices et des éducateurs ou des traductrices et des traducteurs. La surveillance humaine demeure essentielle pour assurer la qualité, l’exactitude et la pertinence culturelle.
3. Des ressources numériques et imprimées sont requises.
Les outils numériques élargissent les possibilités en éducation, mais les documents imprimés demeurent essentiels, surtout dans les milieux où l’infrastructure est limitée. L’équité exige que nous continuions à fournir des ressources imprimées aux enseignantes et aux enseignants et aux apprenantes et aux apprenants qui n’ont pas un accès constant à l’électricité, aux appareils ou à la connectivité. Toute solution évolutive doit inclure un plan concernant des documents imprimés de haute qualité.
4. Les lacunes dans la mise en œuvre des programmes d’études sont plus importantes que nous ne le pensons.
L’analyse dans les trois pays a révélé que les manuels scolaires autorisés ne correspondaient souvent pas aux normes nationales du programme d’études et que l’utilisation du contenu par les enseignantes et les enseignants variait considérablement d’une salle de classe à l’autre. Ces écarts mettent en évidence un défi commun, mais souvent négligé : l’amélioration de l’éducation ne consiste pas simplement à fournir le « bon » contenu. Elle nécessite également une compréhension claire de la façon dont le contenu est réellement utilisé. Cela signifie qu’il faut investir dans l’harmonisation des programmes d’études, l’examen des ressources et l’observation à l’échelle de la salle de classe pour concevoir des interventions qui reflètent les réalités sur le terrain.
Trajectoires de recherche à venir
À mesure que NextGenU étend l’approche STEPS à d’autres contextes éducatifs aux ressources limitées, elle se concentre davantage sur le renforcement des approches de perfectionnement professionnel du personnel enseignant fondées sur des données probantes et sur l’étude plus approfondie du rôle potentiel de l’IA dans la localisation des programmes d’études et la sensibilité culturelle. L’intégration synergique de la technologie de pointe, des REL et de l’expertise humaine contextualisée a démontré une grande efficacité pour lutter contre les inégalités en matière d’éducation dans divers contextes socioéconomiques.
Liens rapides pour accéder au contenu d’apprentissage de STEPS et l’utiliser :
Cette recherche a été soutenue par le programme Partage de connaissances et d’innovations du Partenariat mondial pour l’éducation (GPE KIX), une initiative conjointe avec le Centre de recherches pour le développement international (CRDI).
