L'objectif de notre travail est de concevoir un système de diagnostic automatique fiable utilisé à grande échelle sur une plateforme d'enseignement en ligne dans le domaine de l'apprentissage de l'algèbre élémentaire. Cette thèse s'est déroulée dans le cadre du projet Lingot, projet de recherche pluridisciplinaire regroupant, des informaticiens, des didacticiens des mathématiques, des psychologues ergonomes, des enseignants et des formateurs d'enseignants. Ce projet a deux objectifs fondamentaux. Le premier consiste à concevoir des EIAH (Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain) pour aider les enseignants à gérer la diversité cognitive des élèves pour l'apprentissage de l'algèbre au collège. Le deuxième objectif est de fournir aux chercheurs des dispositifs d'observation pour étudier, sur le long terme, les résultats d'apprentissage des enseignements dispensés.