Cette thèse s'inscrit dans le domaine du diagnostic informatique embarqué au sein d'Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain (EIAH). Le constat qui a motivé ce travail est qu'à l'heure actuelle :

(1) les apprenants emploient de plus en plus d'environnements ouverts, roposant différentes activités à réaliser grâce à un éventail de modalités de résolution de problèmes (MRP) comme par exemple l'emploi d'une simulation ou d'un micromonde, ou l'usage de la formulation en langue naturelle ;

(2) les systèmes de diagnostic sont classiquement intégrés au sein d'environnements fermés et contrôlés.

Le travail présenté dans cette thèse vise à articuler les systèmes de diagnostic et les environnements ouverts. Notre domaine d'application est l'apprentissage de l'électricité en courant continu (niveau collège et lycée). Nous proposons un modèle de diagnostic implémenté, appelé DiagElec (Diagnostic en Electricité) qui montre cette articulation. Ce modèle prend en compte les traces d'activité générées par plusieurs MRP et les combine afin d'établir un diagnostic de l'activité de l'apprenant. Ce diagnostic prend la forme d'une cartographie de l'état des connaissances - compétences et erreurs d'un apprenant lorsque ce dernier est placé dans une situation de résolution de problème. La détection de telles entités est rendue possible grâce à la modélisation et l'implémentation du modèle S-K-E (Skill-Knowledge-Error) que nous proposons.

DiagElec est intégré à un environnement offrant différentes MRP à l'apprenant, celles-ci lui sont présentées au moment opportun grâce à leur orchestration par un scénario pédagogique. Chaque MRP est un outil informatique indépendant qui produit ses propres traces d'activités. Nous enrichissons ces traces à l'aide du modèle S-K-E et d'un processus de transformation de traces, que nous proposons. A ces traces s'ajoutent des données modélisant le problème résolu par l'apprenant, que DiagElec exploite pour produire son diagnostic.

Pour évaluer notre modèle et ses fondements, nous avons réalisé une expérimentation en milieu écologique avec des apprenants, puis avec des enseignants de Sciences-Physiques. Par comparaison des diagnostics réalisés par les enseignants avec ceux réalisés par DiagElec nous cherchons à mettre à l'épreuve le système DiagElec.