Didactique et TICE

1. 31 mars - 6 avril 2005 Journées de guadeloupéennes de didactique des Sciences Didactique et TICE Bernard TRIBOLLET LIRDHIST-UCBL et IUFM de LYON France

2. Journées de guadeloupéennes de didactique des Sciences 1ère partie Transposition informatique d'une démarche d'apprentissage Bernard TRIBOLLET

3. Plan de la 1ère partie 1) Cadres de références cf le triangle didactique 2) Démarche scientifique grâce aux TICE, en Sciences Physiques ; Modèles et modélisation 3) Etapes de la démarche d'apprentissage constructiviste à transposer 4) Outils d'analyse des situations expérimentales existantes 5) Intermède : Un exemple d'analyse de production existante

4. 1) Cadres théoriques de référence A - Pour l ’apprenant B - Pour la situation d ’apprentissageC - Pour l ’interactivité des TICE. D - Registres explicatifs : registres sémiotiques de R. DUVAL * * *

5. 1) Cadres théoriques de référence A - Pour l’apprenant : le constructivisme • L’apprentissage résulte : • d’un processus d’adaptation et de construction ; • des interactions que l’élève établit avec son environnement physique et social. • Références : • La démarche scientifique de la construction du savoir (BACHELARD et PIAGET) • - Le constructivisme dans l'enseignement des Sciences (Johsua/Dupin 93)

6. 1) Cadres théoriques de référence B - Pour la situation d ’apprentissage La théorie des situations (Brousseau 86) : L'élève apprend en interagissant avec le "milieu" L'enseignant construit la situation d'apprentissage en agissant sur les variables didactiques Voir définition d'une situation-problème

7. La situation d’apprentissage :La théorie des situations (Brousseau 86, Margolinas 93) • Une situation a-didactique comprend une activité : • d ’action : travail personnel autonome • de décision : choix de la stratégie • d’anticipation : liens entre stratégie et échecs ou réussites • il y a dévolution complète de la résolution de problème à l'apprenant.

8. 1) Cadres théoriques de référence C - Pour l ’interactivité des TICE. La transposition informatique définit L' Environnement Interactif pour l'Apprentissage Humain (EIAH). (Balacheff 94, Bruillard 97) L'interactivité favorisant l'autonomie et l'exploration dans les micromondes. Accès aux schémas des différents niveaux d'interactivité

9. 1) Cadres théoriques de référence D - Analyse des registres explicatifs En s'appuyant sur l'analyse de R. DUVAL (1995) (registres sémiotiques) : LN : Langage naturel RS : Langage symbolique ( formules math.) RG : Représentations graphiques Y= f(X) RA : Représentations dynamiques ( animations et simulations ) RT : Registre empirique et pragmatique

11. 2) Démarche scientifique grâce aux TICE en Sciences Physiques A - Activité de modélisation par la simulationB - Confrontation synchrone de plusieurs registres explicatifsC - Outil d ’auto-vérification en séance pratique

12. 2) Démarche scientifique grâce aux TICE en Sciences Physiques A - Activité de modélisation par la simulation Rôle du média informatique : - Où placer les simulations entre le monde théorique et le monde des objets et des événements ? Accès aux schémas

13. 2) Démarche scientifique grâce aux TICE en Sciences Physiques A - Activité de modélisation par la simulation Monde théorique et le monde des objets et des événements selon J.L. MARTINAND puis D. BEAUFILS :

14. 2) Démarche scientifique grâce aux TICE en Sciences Physiques A - Activité de modélisation par la simulation Rôle du média informatique dans le cas de l'étude du son (J. VINCE)

15. 2) Démarche scientifique grâce aux TICE en Sciences Physiques A - Activité de modélisation par la simulation - Les règles du modèle sont du domaine théorique, l'interface appartient au champ expérimental (C. BUTY)

16. 3) Démarche scientifique grâce aux TICE en Sciences Physiques B - Confrontation synchrone de plusieurs registres explicatifs Accès à l'applet correspondante

17. 3) Démarche scientifique grâce aux TICE en Sciences Physiques C - Outil d ’auto-vérification en séance pratique L'apprenant doit pouvoir vérifier lui-même les hypothèses qu'il a posées en utilisant le simulateur informatique .

18. 3) Démarches à transposer Description des 7 étapes de la démarche d'apprentissage à transposer :1 - Stimuler la motivation des élèves 2 - Questionnement initial 3 - Choisir un cadre de référence 4 - Poser des hypothèses 5 - Résoudre le problème6 - Vérifier les résultats7 - Valider Pointe à Pitre

19. Démarches de l'apprentissage Résolution de problème et situation-problème - En se plaçant dans l'hypothèse constructiviste, le scénario de résolution du problème est établi par l'enseignant à partir des concepts qu'il veut faire construire par l'élève. On définit alors en didactique la notion de situation-problème caractérisée par 7 critères Pointe à Pitre

20. Démarches de l'apprentissage Finalités et objectifs des TP - Plusieurs équipes ont identifié les finalités et objectifs des TP : Finalités et objectifs par F. LANGLOIS et J. VIARD Objectifs des TP par M. GOFFARD Objectifs par A. GUILLON Quand à la démarche d'apprentissage, on peut alors en distinguer 7 étapes dont on cherchera ensuite les conditions pour une transposition informatique : Pointe à Pitre

21. Démarches de l'apprentissage Etape 1 : Stimuler la motivation des élèves - Avoir un problème en lien avec la vie quotidienne ; - Créer des activités interactives "élèves-enseignant" - Changer fréquemment d'activités - Créer des activités de groupes ; par 4 ou par binomes - Mettre en place des situations de conflit-socio-cognitif entre élèves Pointe à Pitre

22. Démarches de l'apprentissage Etape 2 : Questionnement initial Pour l'élève, il s'agit de : - Formuler la question initiale - Puis construire une problématique, avec l'objectif pour l'enseignant, d'obtenir la dévolution du problème posé à l'élève. Pointe à Pitre

23. Démarches de l'apprentissage Etape 3 : Cadre de référence - Faire reconnaître ou définir le cadre de référence de résolution, - Choisir des registres explicatifs - Créer des liens de passage entre ces registres - Choisir une stratégie de résolution Pointe à Pitre

24. Démarches de l'apprentissage Etape 4 : Hypothèses / Conjectures - Poser des hypothèses de résolution, Et dans le cas d'un problème ouvert - Choisir les valeurs des paramètres non donnés dans l'énoncé - Construire les éléments d'un modèle explicatif décrivant le monde réel observé Pointe à Pitre

25. Démarches de l'apprentissage Etape 5 : Résolution - Choisir les outils de résolution : formels, symboliques, graphique - Résoudre le problème posé dans le cadre de référence choisi - Construire les éléments d'un modèle explicatif décrivant le monde réel observé Pointe à Pitre

26. Démarches de l'apprentissage Etape 6 : Vérification - Contrôler la cohérence interne des résultats avec les hypothèses choisies - Contrôler la cohérence externe des résultats avec les données du cadre de référence Pointe à Pitre

27. Démarches de l'apprentissage Etape 7 : Validation - Evaluer et juger les résultats en vue d'un retour éventuel à l'étape 4 pour modifier les hypothèses choisies - Rédiger et diffuser les résultats Pointe à Pitre

28. Essai de mise en pratique des notions présentées Intermède : Petit essai d'analyse en ligne de la vidéo "Voyage en électricité" de Jaques ROUXEL

29. Activité proposée : Vous allez devoir visualiser l'une des 26 vidéos de 5 minutes présente sur le site : www.edf.fr … et répondre aux questions suivantes qui resteront aussi affichées sur le rétro-projecteur La discussion détaillée sera faite en atelier

30. Modalités d'accès aux animations: http://www.edf.fr : donne accès à la page "Quand votre monde s'éclaire. EDF" choisir sur cette page d'accueil, dans les menus bleus en bas à droite, la rubrique : "Enseignants": http://www.edf.fr/index.php4?coe_i_id=399 sur cette page "Atelier enseignants" choisir au centre en bas du paragraphe "Voyage en électricité (1)", "en savoir plus" (en jaune) : http://www.edf.fr/index.php4?coe_i_id=408&doc_i_id=102 donne accès à la page "Atelier enseignants – Energie pédagogique" après la description du "Voyage en électricité" qui est est au centre, choisir "consulter" (en jaune), une nouvelle fenêtre s'ouvre alors donnant accès à un menu comprenant les titre des 13 animations consultables.

31. "Grâce à une série de dessins animés signée Jacques Rouxel, le père des Shadoks, les élèves peuvent découvrir les secrets de l'électricité. La construction est progressive : 1. Au sources du courant : introduction. 2. Entre le plus et le moins : la polarité. 3. Les trois mousquetaires : Volt, Watt, Ampère et Ohm. 4. L'alternatif : la bobine électrique, la fréquence. 5. L'art de couper les fils en quatre : le courant alternatif triphasé. 6. Des Volts pour aller plus loin : le transport et la distribution d'électricité. 7. Des énergies, une électricité : Les différentes sources d'énergie. 8. Une électricité à l'eau : principe des centrales hydrauliques. 9. Entre chaud et froid : le fonctionnement des centrales thermiques. 10. L'électricité en mouvement : l'ajustement entre la demande et l'approvisionnement 11. Le fil qui sauve : fusibles, fils de terre et disjoncteurs. 12. Les trois emplois de l'électricité : l'effet Joule, l'électrolyse et l'effet électromagnétique. 13. Les électrons travaillent sans fil : les propriétés des électrons."

32. - Quels sont les Objectifs de ces 13 animations de 5 minutes chacune ? 1 – Quelle est la date de création ? Sous quelle forme initiale et dans quel contexte historique ? ( rapport au nucléaire et aux économies d’énergie, image du savant-chercheur) 2 - De quel type d'enseignement s'agit-il ? Cours en Ligne, TD , FOAD, Tutorat , Vulgarisation, FAQ ? 3 – Ces animations se situent-elles dans l'hypothèse socio-constructiviste ? Y a-t-il des questions "problèmes " posées aux apprenants ? Part-on des questions que se posent les apprenants ? Le déroulement tient-il compte de leurs réponses ? 4 – Quel est le choix de la stratégie d'enseignement utilisée ? Le cours est-il transmissif ? frontal ? suit-il une démarche déductive ? suit-il une démarche Hypothético-déductive ? Le déroulement est-il uniquement linéaire ? Y a-t-il des arrêts, des retours arrière possibles ?

33. 5 – Le point de départ sur lequel s'appuie la construction des connaissances est-il identifié ? Appui sur des croyances ? le ‘sens commun' ? l’image du savant fou ? Appui sur les conceptions des élèves identifiées en didactique ? 6 – Peut-on identifier facilement le scénario d'apprentissage ? 7 - Sur quels critères psycho-pédagogiques s'appuie-t-il ? Stimulation de type béhavioriste Existence de challenge ?, de récompenses, de score de réussite ? Sur quoi s'appuie-t-on pour stimuler la motivation ? 8 - Reconnaît-on des phases de la démarche scientifique à transmettre ? - Questionnement initial - Reformulation du problème dans un cadre de référence défini - Mise en forme de la problématique - Identification des variables pertinentes - Mise au point d'une méthodologie de résolution

34. Journées de guadeloupéennes de didactique des Sciences 2ème partie Evaluation didactique de sites pédagogiques ; un outil de formation ? Bernard TRIBOLLET

35. Plan de la 2ème partie. 1) Introduction et problématique 2) Cadres théoriques de référence 3) Démarche scientifique grâce aux TICE, en Sces Physiques 4) Critères d ’évaluation 5) Tests d'analyse sur l ’existant. 6) Résultats d'expérimentations 7) Proposition de formation au moyen de l'évaluation des sites 8) Conclusion

36. 1) Introduction et problématique A - Finalités et publics visés B - Choix des documents à évaluer C - Pourquoi évaluer ? D - Comment évaluer ? E - Evaluation et apprentissage Pointe à Pitre

37. 1) Introduction et problématique A - Finalités et publics visés - Construire des apprentissages d'enseignants avec les TICE par l'évaluation de l'existant - Répondre à une demande institutionnelle : * Projet de création d'un SUP à l'Université * Contrat Régional sur le document numérique. - Adapter la formation des enseignants * en 2ème année d'IUFM * des Moniteurs de l'Université * en formation continue Pointe à Pitre

38. 1) Introduction et problématique B - Choix des documents à évaluer Quels documents pédagogiques ? Parmi les documents échangés en formation d'enseignants : - Documents d' information administrative - Documents d'information scientifique (savoir savant) * Exemple de la base de données du site "PlanetTerre", voir "effet de serre" - Documents pédagogiques, de type cours transmissif - Outils d'apprentissage (avec stratégie d'apprentissage)

39. 1) Introduction et problématique C - Pourquoi évaluer ? - A cause du nouveau statut du document numérique ; Le document pédagogique numérique est plus évolutif ; moins bien référencé ou validé ; plus volatil. - Au regard du choix devenu excessif en nombre : ==> nécessité de méta-données pour le classement et de techniques de stockage des documents sélectionnés - Génère de nouvelles pratiques spécifiques qui renforcent l'esprit critique Pointe à Pitre

40. 1) Introduction et problématique D - Comment évaluer ? - Une technique qui s'apprend : - en s'appuyant sur la didactique ; * cadre de référence constructiviste, * théorie de situation, * analyse anthropologique des pratiques - en se mettant en situation dès la formation initiale à bac +3. *Fiches d'évaluation ; * Répertoires d'adresses commentées et mutualisées

41. 1) Introduction et problématique E - Evaluation et apprentissage de formation - Objectifs de l'activité d'évaluation pour un étudiant ou pour un enseignant : - Assimiler et se réapproprier des éléments d'analyse didactique - Pointer les lacunes des outils existants et - S'entraîner à construire des protocoles d'utilisation pour y remédier …. Mieux maîtriser les outils TICE

42. 4) Critères d ’évaluation A - Critères généraux sur les objectifsB - Critères sur les situations d'apprentissageC - Analyse des tâchesD - Critères ergonomiques

43. 4) Critères d ’évaluation A - Critères généraux sur les objectifs ; Expertise du côté de l'élève - Quel est le rôle de l'animation dans l'apprentissage de l'élève ? - Quelles sont les interactivités proposées à l'élève ? - Comment l'élève peut-il / doit-il émettre des hypothèses ? - Comment l'élève peut vérifier ses hypothèses avec cette simulation ? - Comment l'élève peut-il résoudre des problèmes avec cette simulation ?

44. 4) Critères d ’évaluation A - Critères généraux sur les objectifs ; Expertise du côté du savoir - Quelles sont les hypothèses de base du modèle employé ? sous forme "papier-crayon" sous forme TICE - Quelles sont les limites de validité du modèle ? celles liées au modèle celles liées à la simulation informatique - Sur quelle théorie s'appuie cette simulation ? est-elles connue des élèves, et présentée aux élèves ?

45. 4) Critères d ’évaluation B - Critères sur les situations d'apprentissage - Quel est le contrôle possible de l'activité des élèves au cours de l'apprentissage ( mémorisation informatique de la trace d'apprentissage) ? - Les savoir-faire acquis peuvent-ils être remis en pratique dans un autre contexte ? - Cette activité a-t-elle donné du sens aux connaissances transmises ? - Est-il possible de construire un scénario simple d'utilisation ?

46. 4) Critères d ’évaluation C - Analyse des tâches - Peut-on classer les activités demandées à l' apprenant avec la grille d'analyse de Y. CHEVALLARD : - tâches d'exécution de résolution (par imitation) - tâches d'apprentissages de méthodes de résolution - apprentissage des techniques de base des méthodes - stratégies de résolution Y a-t-il une progression dans la difficulté de ces tâches ?

47. 4) Critères d ’évaluation D - Critères ergonomiques - Le visiteur a-t-il à s'investir dans l'apprentissage d'une syntaxe de l'outil (=> surcharge cognitive) ? - L'interface utilisateur est-elle totalement graphique ou comporte-t-elle des champs de texte qui seront analysés ? - Y a-t-il une aide en ligne ? Un index ? -Quelles données l'enseignant peut récupérer pour suivre l'apprentissage ? Voir les grilles de BASSET (UCO), et voir le diaporama de TRICOT à Université d'automne 2000

48. 4) Critères d ’évaluation E - Exemples de grilles d'évaluation - Grille d'analyse simple :Travail TICE pour étudiant IUFM (moins d'une heure) - Liste de critères d'analyse détaillée (présent travail) - Critères d'évaluation précisant la typologie du site - Productions du contrat régional de l'ISDN : - Sélection de 16 sites proposant des grilles - Tableau comparatif de 5 de ces grilles - Grille pour Audit des sites des bases de données de l'INRP

49. 5) Tests d'analyse sur l ’existant. A - Exemples de modélisation avec une simulation sur CD-ROMB - Exemples de modélisation avec une simulation du réseau (Applets)C - Confrontation synchrone de plusieurs registres explicatifs

50. 5) Tests d'analyse sur l ’existant. A - Exemples de modélisation avec une simulation sur CD-ROM - Exemple du simulateur de gaz parfait du CD-ROM de HATIER-MICROMEGA, Classe de seconde ==> Accès au CD-ROM et à l'analyse de la simulation - Exemple du simulateur sur la propagation du son de J. VINCE Accès à SIMULASON (sous Windows) et à son analyse par des étudiants de Maîtrise