Le MIT cède-t-il la ferme ?

Un vendredi matin d'avril dernier, Bethany LaPenta, étudiante en deuxième année en génie électrique et en informatique, était dans sa chambre à Simmons, assise devant son ordinateur et mangeant un bol d'Apple Jacks. Elle était en pyjama et de la musique de danse électronique était diffusée par les haut-parleurs de l'ordinateur. Mais elle ne vérifiait pas ses e-mails ni ne mettait à jour son profil Facebook. Elle passait un examen pour son cours Circuits et électronique, 6.002.

Circuits and Electronics a été le premier cours offert par le biais du MITx, un projet ambitieux qui vise à reproduire l'expérience éducative du MIT en ligne pour un public mondial, avec des conférences vidéo, des expériences de laboratoire virtuel et des devoirs et examens notés automatiquement. Mais les étudiants en ligne qui ont commencé à suivre le cours en mars avaient environ un mois de retard sur 20 étudiants du MIT, dont LaPenta, qui testaient le système sur le campus.

Le dépannage à l'avance était essentiel, car l'équipe du MITx s'aventurait dans des eaux inexplorées. Nous n'avions aucune idée de ce qui se passerait, explique Anant Agarwal, professeur de génie électrique et d'informatique (EECS) qui enseigne le 6.002. Nous aurions été gênés si seulement 500 personnes s'y étaient inscrites. Mais ce serait un grand succès si 10 000 le faisaient. Lorsque le cours, baptisé 6.002x, a été mis en ligne en mars 2012, plus de 154 000 personnes se sont inscrites. Au final, 7 157 étudiants en ligne réussiraient 6,002x, autant que 6,002 en 40 ans au MIT.

En mai, l'expérience déjà massive de l'apprentissage en ligne s'est encore élargie lorsque le MIT et Harvard ont annoncé la formation de edX , une initiative conjointe—soutenue par 30 millions de dollars de chaque école—qui offrirait des cours en ligne non seulement de ses partenaires fondateurs, mais aussi d'autres universités. La plate-forme technologique construite pour le MITx servirait de base à la plate-forme edX.

Les avantages du MITx pour un public mondial étaient évidents. Le MITx est animé par un sens de l'obligation de maximiser le potentiel humain, a écrit le Chronique de l'enseignement supérieur est Kevin Carey. Il est tout simplement intenable de revendiquer le leadership mondial dans l'éducation d'une planète de sept milliards de personnes lorsque vous accumulez vos offres éducatives pour quelques milliers de chanceux vivant ensemble sur une petite parcelle de terre.

Les avantages pour le MIT, en revanche, étaient plus obscurs. Les administrateurs ont évoqué la possibilité de ne facturer que des frais modestes aux étudiants du MITx qui voulaient des certificats de maîtrise ; le cours initial était offert gratuitement et, au moment de la publication, edX était en train d'être incorporé en tant qu'organisation à but non lucratif. Le MIT semblait déterminé à offrir un produit – une formation du MIT – pour lequel il facture environ 200 000 $. edX mettra-t-il Harvard et MIT hors service ? a demandé un titre sur Forbes site Internet de la revue.

Agarwal, cependant, pense qu'edX devrait améliorer l'expérience éducative d'une manière qui profite aux étudiants du MIT non moins qu'à ceux qui suivent des cours en ligne. Nous n'avons pas vraiment appliqué la technologie - informatique, technologie Internet - à l'éducation, dit-il. Avec l'apprentissage en ligne, nous pouvons vraiment réinventer l'éducation. Il dit que le programme augmentera réellement la valeur d'une éducation sur le campus du MIT, permettant aux professeurs et aux assistants d'enseignement de travailler plus directement avec les étudiants en les libérant des longues obligations de cours et de notation. Les cours de premier cycle pourraient adopter ce qu'Agarwal appelle le modèle d'apprentissage, dans lequel les étudiants poursuivent des projets de recherche d'un semestre sous la direction du corps professoral. Les gens sur le campus vivent une expérience complètement différente, dit-il. Vous pouvez créer une expérience augmentée bien meilleure qu'une expérience en ligne pure. Et seuls les étudiants sur le campus peuvent recevoir des diplômes du MIT.

EdX pourrait également élargir le bassin de candidats au MIT, soutient Agarwal. Déjà, dit-il, cela donne une leçon de choses dans la rigueur d'un enseignement du MIT. Sur le babillard en ligne dédié à 6.002x, j'ai vu des discussions qui disaient : « Wow, ce genre de choses est difficile », dit-il. Les gens parlent d'obtenir un nouveau respect pour les étudiants du MIT.

Le précédent OCW
Le MITx est né d'une série de réunions sur une période de cinq ans, au cours desquelles Rafael Reif, alors recteur de l'Institut, a consulté des professeurs, des administrateurs et des représentants des étudiants sur la manière dont la technologie pourrait améliorer la qualité de l'enseignement sur le campus. Le programme a été lancé en décembre 2011 et Reif a officiellement nommé Agarwal son directeur en mars 2012 ; en mai, Agarwal a quitté son poste de directeur de CSAIL pour devenir président d'edX. Cet automne, le MITx (le nom fait désormais référence aux cours du MIT proposés via edX) accueille deux nouveaux cours en ligne en plus du 6.002x : Introduction à la chimie des solides et Introduction à l'informatique et à la programmation. Harvard et l'Université de Californie à Berkeley offriront également deux cours sur edX. De là, offres de cours edX s'élargira en fonction de l'intérêt des professeurs et de la demande des étudiants.

Mais à bien des égards, le MITx s'appuie sur l'initiative OpenCourseWare (OCW) de l'Institut, vieille de dix ans, qui met en ligne des supports de cours du MIT tels que des programmes et des notes de cours, et finalement, dans certains cas, des vidéos de cours. Lors de ses débuts, OCW a également suscité des spéculations sur l'intérêt du MIT.

Beaucoup de gens ont soulevé des questions similaires, dit Agarwal. Mais c'était très bon pour le MIT à bien des égards. L'une est que le MIT est devenu une grande université du monde. Plus précisément, dit-il, cela a aidé la marque MIT. Cela a apporté beaucoup de bonne volonté au MIT et le recrutement est devenu beaucoup plus facile.

En effet, dans une enquête de 2010, 57% des étudiants de premier cycle du MIT ont déclaré qu'ils connaissaient l'OCW avant de postuler au MIT, et parmi eux, 31% ont déclaré que l'OCW avait une influence significative ou très significative sur leur décision d'y assister. Parmi les étudiants diplômés, les chiffres étaient de 45 et 30 pour cent, respectivement. Une enquête distincte auprès des professeurs a révélé que 34 % des professeurs qui avaient publié du matériel sur OCW pensaient que le site avait amélioré leur statut professionnel, et 58 % de tous les répondants estimaient que OCW avait amélioré la réputation de leurs départements. Considérez edX et MITx comme la prochaine grande étape, dit Agarwal. Beaucoup de choses du même genre qui ont rendu OCW bon pour le MIT continuent de s'appliquer ici.

Plateforme expérimentale
Dès le départ, dit Agarwal, le MITx a été conçu comme une plate-forme sur laquelle mener des expériences pédagogiques. Bien qu'il soit réticent à spéculer sur ce à quoi pourraient ressembler ces expériences - pour lui, une partie de l'attrait du projet est son caractère ouvert - il propose quelques exemples basés sur son expérience et celle de ses collègues avec 6.002x.

L'organisation de 6.002x reflétait celle d'un cours conventionnel sur le campus, avec des conférences et des devoirs de lecture qui suivaient un ordre prescrit, des ensembles de problèmes hebdomadaires qui testaient la maîtrise des étudiants des concepts présentés dans les conférences et la lecture, et des expériences de laboratoire qui rendaient ces concepts vifs. Mais, suggère Agarwal, le MITx pourrait modifier cette formule, par exemple en présentant d'abord les problèmes aux étudiants et en leur demandant de trouver les informations nécessaires pour les résoudre. Avec des milliers d'étudiants adoptant chaque approche simultanément, une comparaison des deux serait statistiquement significative. Les résultats des étudiants aux examens indiqueraient les mérites relatifs de chacun.

De même, selon Agarwal, dans 6.002x, les étudiants étaient autorisés à vérifier l'exactitude de leurs réponses aux problèmes de devoirs ; s'ils ont mal répondu, ils pourraient retravailler les problèmes et les soumettre à nouveau. Certains étudiants du groupe d'essai sur le campus ont estimé que cela améliorait leur compréhension de la matière ; ils ont pu identifier et corriger les failles de leur raisonnement. Vous saviez exactement quand vous faisiez les choses correctement et quand vous ne l'étiez pas, explique David Ku '12, étudiant 6.002x. Avec un P-set physique, vous continuez jusqu'à ce que vous ne puissiez plus comprendre quoi que ce soit d'autre, et vous vous dites : « Il y a 70 % de chances que ça va être juste », et vous le rendez. Et vous ne pouvez pas penser à ce sujet plus jamais à moins que vous ne preniez spécifiquement votre P-set et que vous le compariez ensuite à l'ensemble de réponses, ce que la plupart des gens ne font pas, je pense.

D'autres étudiants, cependant, ont indiqué qu'ils modifieraient simplement leurs réponses au hasard, en multipliant ou en divisant par 2, disons, jusqu'à ce qu'elles soient correctes. Mais encore une fois, l'échelle du cours en ligne est si grande que des milliers d'étudiants pourraient se voir offrir des chèques illimités, des milliers d'étudiants pourraient se voir offrir peu ou pas de chèques, et leurs performances aux examens pourraient être comparées.

La plate-forme construite par [le scientifique en chef d'edX] Piotr Mitros, Dave Ormsbee et le reste de notre équipe de développement nous permet de donner à différents groupes d'étudiants des expériences légèrement différentes afin que nous puissions faire ce genre de tests, dit Agarwal.

Énergies focalisées
Bien entendu, développer de nouvelles technologies éducatives ne signifie pas nécessairement les diffuser gratuitement dans le monde entier. Mais, selon Agarwal, cela donnera à edX une taille et une portée mondiale qui l'aideront à concentrer ses ressources, à établir des normes techniques et à réaliser des économies d'échelle qui produiront des résultats beaucoup plus utiles beaucoup plus rapidement.

Nous essayons de mener diverses initiatives sur le campus depuis une vingtaine d'années, dit Agarwal. Mais il n'y a pas de standardisation. Chacun a fait son truc. Voir grand peut servir de paratonnerre pour que les gens se rassemblent et concentrent tous leurs efforts sur un seul vecteur, afin que vous puissiez faire quelque chose de beaucoup, beaucoup plus grand.

Nous nous sommes associés à Harvard et nous allons également travailler avec d'autres universités dans le monde, ajoute-t-il. Je pense donc que cela crée un effet multiplicateur de force.

Pour les donateurs potentiels, un projet qui promet d'améliorer la qualité de l'éducation dans les pays en développement est également plus attrayant qu'un projet dont les bénéficiaires sont des étudiants assez chanceux pour fréquenter le MIT et Harvard. Agarwal dit qu'edX est déjà en pourparlers avec plusieurs fondations et philanthropes privés. Beaucoup d'entre eux ont contacté nous , il dit. Une approche à but non lucratif de la démocratisation de l'éducation les intéresse beaucoup.

Et la construction d'une communauté internationale d'utilisateurs a pour effet secondaire de créer une communauté internationale de développeurs. La plate-forme technique est toujours en chantier, mais une fois stabilisée, edX prévoit de publier le code sous-jacent sous une licence open source. L'avantage de faire cela plutôt que de le faire par vous-même est que vous pouvez amener la communauté à se développer et à s'améliorer, dit Agarwal. Je veux dire, c'est une tâche énorme.

En effet, à la stupéfaction d'Agarwal, les étudiants 6.002x n'ont même pas attendu la sortie du code source edX avant de se lancer. Comme les gens ont demandé des améliorations, beaucoup d'étudiants eux-mêmes nous donnent des morceaux de code et des technologies que nous faisons maintenant disponible dans le monde entier, dit-il. Par exemple, dit Piotr Mitros, un étudiant a écrit une visionneuse de manuels en ligne qui fonctionnait mieux que la version MITx sur les appareils mobiles ; un autre a écrit un programme permettant aux étudiants de télécharger les vidéos du cours sur YouTube pour les visionner hors ligne. Plusieurs étudiants ont écrit des scripts utilisateur pour Firefox qui ont ajouté des fonctionnalités substantielles au didacticiel, de petites choses comme un contrôle du volume pour le lecteur vidéo à des choses plus importantes comme une meilleure visualisation des problèmes notés ou l'intégration des composants sociaux, dit Mitros.

L'ouverture d'edX a payé plus de dividendes directs pour les étudiants du MIT dans la section expérimentale de 6.002 au printemps dernier. Le site du MITx a hébergé deux forums de discussion dédiés au cours, un pour les étudiants du MIT et un autre pour ceux hors campus. Le cours externe avait une plus grande base d'utilisateurs, donc le forum en ligne était beaucoup plus réactif, explique LaPenta. Dans le cours interne, vous postiez une question et quelques jours plus tard, vous obteniez une réponse. Alors qu'avec le cours en ligne, vous postiez une question et trois ou quatre réponses apparaissaient dans les 30 minutes.

Parce que les étudiants externes avaient un mois de retard par rapport aux étudiants sur le campus, ils n'étaient pas d'une grande aide sur les ensembles de problèmes, qui avaient des dates d'échéance spécifiques. Mais LaPenta dit qu'elle s'est appuyée sur le forum pour étudier en vue des examens. S'il y avait un concept sur lequel je n'étais pas clair, il s'est avéré que cinq autres personnes avaient la même question, dit-elle. C'était très utile pour les examens. Agarwal ajoute que les étudiants qui ont pris le temps de répondre aux questions sur le forum ont également renforcé leur propre compréhension du matériel. On n'apprend jamais vraiment quelque chose tant qu'on n'a pas à l'enseigner, dit-il.

Essai routier
Pour les étudiants du groupe expérimental sur le campus, cependant, la plupart des avantages de la plate-forme MITx étaient liés aux technologies elles-mêmes, et non au fait que 154 000 autres personnes les utilisaient également. Plusieurs étudiants ont cité la commodité des conférences vidéo. Je gérais cinq cours ce semestre, il aurait donc été beaucoup plus difficile d'aller donner un cours, d'aller à la récitation, de faire tout le travail, dit LaPenta. C'était beaucoup plus pratique pour moi qu'un temps limité pendant lequel je devais aller à la conférence. En plus, ajoute-t-elle, je travaille mieux plus tard le soir.

Ku dit que contrairement à LaPenta, il regardait généralement les conférences à la même heure chaque semaine. Mais vous pouvez les regarder à n'importe quelle vitesse, de 0,75 de la normale à 1,5, dit-il. 1.5 semblait fonctionner assez bien pour moi. Ils ont également modulé la voix, de sorte qu'elle n'est pas plus aiguë avec l'augmentation de la vitesse.

Lorsque vous voulez une copie des notes, elle est déjà devant vous, ajoute David Lawrence '14, qui a également suivi le cours pilote MITx. Tout ce qui a été écrit ou dit dans la conférence est juste déjà transcrit. Les diapositives sont fournies.

LaPenta dit qu'elle a apprécié le composant de laboratoire virtuel du cours, un simulateur Web d'un kit de circuit. Les simulations en ligne étaient vraiment précises, dit-elle. Il vous suffit de faire glisser les éléments sur le circuit et d'appuyer sur 'Simuler'. En tant qu'étudiante en 6.01, Introduction au génie électrique et à l'informatique, LaPenta s'était essayée à la construction de circuits physiques, et elle ne l'a pas manqué. Vous ne voulez pas rester assis là à déboguer un circuit auquel vous avez raison, mais un élément est cassé, ce qui était un cas qui s'était produit dans 6.01 à quelques reprises lorsque nous faisions le prototypage de nos circuits, dit-elle. Avec le simulateur en ligne, vous n'avez pas eu à faire face aux détails techniques de « Oh, le fil de cette résistance ne fonctionne-t-il pas ? » - des détails techniques qui ralentissent vraiment votre apprentissage.

Et vous n'avez pas à vous soucier de quoi que ce soit qui prenne feu, ajoute-t-elle en riant.

Libérations
Lors du lancement de 6.002x, les professeurs présentaient toujours des cours traditionnels aux étudiants qui ne faisaient pas partie de la section expérimentale, et eux et les assistants techniques dépannaient la plate-forme elle-même, de sorte que les outils automatisés n'étaient pas aussi libérateurs qu'ils auraient pu l'être. Pourtant, Agarwal, les TA et Gerald Sussman, professeur de génie électrique et l'un des enseignants du cours, ont trouvé le temps de se rencontrer deux fois par semaine avec les étudiants de la section expérimentale. Naturellement, une partie de la discussion a porté sur les moyens d'améliorer le MITx, ce qui convenait bien à Ku, étant donné qu'en tant que senior du deuxième semestre, il s'était porté volontaire pour la section expérimentale principalement pour participer au développement de la plate-forme MITx. Mais au-delà des inévitables discussions sur la correction des bogues du MITx, la conversation semblait beaucoup plus libre que ce qui était typique lors d'une récitation. Lawrence, par exemple, se souvient avoir discuté de la dérivation de l'impédance complexe à l'aide de la transformée de Laplace, quelque chose qui n'était pas couvert dans 6.002, ainsi qu'une conversation avec Sussman à propos des radios amateurs.

Gerry a passé du temps à me montrer des photos d'un gros émetteur avec un inducteur de la taille d'une petite voiture, dit Lawrence. C'était très agréable de discuter avec les professeurs là-bas, souvent sur des domaines de circuits qui n'étaient pas strictement dans le cadre du cours – juste des choses intéressantes. Ku est d'accord. Je suis surtout allé traîner avec les professeurs, dit-il.

Agarwal soutient que le MITx conduira également à une formation de premier cycle plus interdisciplinaire. Il fait remarquer qu'un certain nombre de participants à la section expérimentale étaient des étudiants en génie mécanique qui souhaitaient depuis longtemps suivre le cours mais n'ont pu le faire. Ils ont dit que dans le passé, le cours 6.002 était en conflit avec un cours de mécanique obligatoire, dit-il. Au sein du département, nous travaillons assez soigneusement pour nous assurer que les cours typiques que les étudiants suivent au cours d'un semestre n'entrent pas en conflit en termes d'horaires, mais nous ne le faisons pas sur l'ensemble du campus.

Dans le cadre du modèle d'apprentissage, le MITx pourrait également encourager les études interdisciplinaires en donnant aux étudiants une flexibilité dans le choix de leurs projets. Un projet peut, par exemple, appliquer des concepts tirés du génie électrique à des questions biologiques, ou utiliser la physique pour résoudre des problèmes économiques.

Le défi de la notation
La théorie selon laquelle edX donnera aux assistants et aux professeurs plus de temps pour travailler directement avec les étudiants suppose que la notation peut être automatisée. Cela a peut-être été le cas dans 6.002x, où les réponses à la plupart des questions de devoirs et d'examens étaient des valeurs numériques ou des expressions mathématiques, mais l'hypothèse ne s'appliquera pas à tous les cours proposés dans le cadre du programme.

Comment automatiser la notation est l'une des principales questions de recherche qu'edX abordera, mais ce n'est en aucun cas un nouveau problème pour les chercheurs du MIT. La professeure EECS, Regina Barzilay, travaille dans le domaine du traitement du langage naturel, qui recherche des algorithmes pour donner un sens à des textes de forme libre. Le groupe de Barzilay a développé des systèmes qui déchiffraient automatiquement un ancien alphabet et déduisaient le sens des mots dans un manuel de jeu vidéo en jouant au jeu. Mais ils ont également proposé des techniques pour améliorer la notation automatique des essais. L'année dernière, un trio de chercheurs du Educational Testing Service a évalué l'une de ces techniques, l'utilisant pour aider à noter les questions à développement sur le test général GRE et le test d'anglais comme langue étrangère. Ils ont constaté que l'accord entre ses scores et ceux attribués par les évaluateurs humains était comparable à l'accord entre les évaluateurs humains eux-mêmes. Agarwal dit que lui et Barzilay ont commencé à discuter de la façon dont son travail pourrait être mis à contribution sur edX.

Agarwal cite également les travaux de Rob Miller, qui dirige le groupe de conception de l'interface utilisateur au CSAIL. Ces dernières années, le groupe de Miller a fait des recherches sur le crowdsourcing, c'est-à-dire la division de tâches complexes en petites unités discrètes et leur distribution sur Internet. Dans le scénario de crowdsourcing classique, les participants reçoivent une petite somme (souvent quelques centimes) pour chaque tâche qu'ils accomplissent. Le groupe de Miller élabore des techniques pour organiser les tâches de manière à ce qu'elles demandent le moins de temps possible aux participants. Les chercheurs développent également des méthodes pour vérifier le travail des participants, afin que les résultats ne soient pas compromis par l'incompétence ou la malveillance.

Miller enseigne également un cours appelé Elements of Software Construction—6.005—dans lequel la plupart des devoirs consistent à rédiger des programmes courts. Vérifier qu'un programme fait ce qu'il est censé faire est assez facile à automatiser, mais les instructeurs du cours souhaitent également fournir aux étudiants des commentaires sur la clarté de leur code. L'automne dernier, Miller a commencé à utiliser les techniques de crowdsourcing de son groupe pour effectuer des revues de code. Les tâches ont été confiées non seulement aux assistants à l'enseignement et aux anciens élèves du MIT qui ont donné de leur temps, mais également aux étudiants de la classe. Vous voulez attirer une foule composée de vos apprenants - les étudiants du cours, les étudiants qui ont déjà suivi le cours - ainsi que, espérons-le, des experts dans le domaine et le personnel enseignant du cours, dit Miller. Le défi est de les amener à interagir ensemble d'une manière qui fournit une bonne rétroaction aux étudiants. Si les cours edX continuent d'attirer des centaines de milliers d'étudiants par semestre, ils produiront rapidement une énorme population de correcteurs potentiels.

Payer les correcteurs ne sera probablement pas pratique, mais Agarwal souligne que le MITx fournit déjà des points de karma aux étudiants qui apportent des contributions régulières et de haute qualité aux forums de discussion, et que des totaux de points de karma élevés accordent aux utilisateurs un accès privilégié aux aspects de la site edX—par exemple, la possibilité de modérer les messages sur les forums de discussion dédiés à des cours particuliers. Les points Karma pourraient inciter à la notation participative.

Miller est d'accord. D'autres forums de questions-réponses dans la communauté de la programmation, dit-il, fournissent des notes similaires, que les meilleurs scores sont connus pour citer sur leur curriculum vitae. C'est la preuve qu'ils le traitent comme une sorte de moyenne pondérée cumulative du monde réel – que cela signifie quelque chose pour eux, dit-il.

En fin de compte, dit Miller, la notation finira probablement par être un mélange de solutions, qui seront en partie automatiques et en partie des globes oculaires humains. Pour certains cours, par exemple, un système de notation automatique comme celui de Barzilay pourrait faire une première réussite, avec une vérification des résultats confiée à des milliers d'anciens étudiants.

Mais en supposant que le problème de notation puisse être résolu et que des versions en ligne de plus de cours sur le campus soient ajoutées, les étudiants qui ont la possibilité les préféreront-ils aux versions conventionnelles ?

Lawrence, qui avait déjà une vaste expérience dans la construction de circuits physiques et qui a manqué de se salir les mains avec de vraies résistances et condensateurs, dit que cela dépendrait du contenu du cours. Je prendrais certainement la version X d'un cours purement théorique, dit-il. En fait, je pense que je suivrais n'importe quel cours X au sein du MIT spécialement conçu pour inclure le composant pratique nécessaire.

Ku et LaPenta sont moins circonspects. Je le ferais, dit Ku. Certainement, dit LaPenta. J'ai vraiment apprécié ça.

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