Analyse et expérimentations d'activités de modélisation avec les TICE

1. 30 Septembre 2005 Journée du LIRDHIST Analyse et expérimentations d'activités de modélisation avec les TICE Bernard TRIBOLLET

2. Ont participé à ce travail de recherche et aux expérimentations correspondantes : Jérôme FATET Yannick FONTENEAU Eric SANCHEZ Mohamed SOUDANI Olfa SOUDANI Robert TRAN Bernard TRIBOLLET

3. Objectifs 1) Construire des outils d'évaluation pertinents pour analyser les dispositifs de formation en ligne 2) Réaliser des expérimentations de suivis des traces d'apprentissage pour identifier les stratégies d'apprentissages effectivement utilisées et en vérifier l'opérationnalité.

4. I - Cadres théoriques de référence A - Pour l ’apprenant : Le constructivismeB - La théorie des situations de BROUSSEAUC - Pour l ’interactivité des TICE : La transposition informatique de BALACHEFF.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

7. 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 de l'apprenant et l'exploration dans les micromondes. Accès aux schémas des différents niveaux d'interactivité

8. 1) Cadres théoriques de référence D - Analyse par les 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 ) RE : Registre expérimental ou praxéologique

10. 2) Apport des TICE dans l'apprentissage de la démarche scientifique en Sciences Physiques A - Activité de modélisation par la simulationB - Confrontation synchrone de plusieurs registres explicatifsC - Outil d ’auto-vérification en séance pratique

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

12. 3) Démarche scientifique grâce aux TICE en Sciences Physiques 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 . - Exemples de modélisation de la couleur par la trichromie 1 - Voir des objets colorés en lumière colorée 2 - Expérience du tétraèdre 3 - Pénombres colorées d'une pyramide

13. 3) Démarches à transposer 7 étapes principale 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/conjectures 5 - Résoudre le problème6 - Vérifier les résultats7 - Valider Autrans

14. 1 - Evaluation didactique de simulations pédagogiques ; comme outils de formation

15. 1) Problématique de l'évaluation 2) Critères d ’évaluation

16. 1) Problématique de l'évaluation A - Les simulateurs informatiques sont ils une aide ou créent-ils un obstacle supplémentaire de compréhension entre le monde réél et le monde théorique du modèle ?B - Doit-on construire soi-même son propre simulateur en accord avec ses intentions pédagogiques, ou utiliser des logiciels permettant aux étudiants de travailler dans des micro-mondes ?C - Les étudiants doivent-ils construire eux-mêmesles différentes étapes de leurs modèles ?

17. 2) Critères d ’évaluation A - Critères sur le rôle de la simulation pour décrire le modèleB - généraux sur les objectifsC - Critères sur les situations d'apprentissageD - Analyse des tâchesE - Critères ergonomiques

18. 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 ?

19. 2) Critères d ’évaluation B - 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 ?

20. 2) Critères d ’évaluation C - 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 ?

21. 2) Critères d ’évaluation D - 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 ?

22. 2) Critères d ’évaluation E - 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 les critères de TRICOT Voir le diaporama de TRICOT à Université d'automne 2000

23. 2) Critères d ’évaluation F - Exemple de questionnement - Est-ce une animation ou une simulation ? - Quel est le cadre de rationalité choisi ? - Quels sont les registres sémiotiques explicatifs choisis ? - Y a-t-il confrontation synchrone entre les différents registres ? : LN, LS, LG, LD, LP. - Les informations sur le modèle théorique implémenté sont-elles données ? - Quel est le domaine de validité du modèle implémenté ? - La stratégie pédagogique utilisée est-elle explicitée ? (Transm., Behav., HD, Constructiviste, Pédag. de Projet… ) - Y a-t-il un scénario explicite ? - Quels effets parasites renforcent les conceptions initiales ?

24. 2) 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

25. C - Formation à la conception en FOAD et à la mise en place de situations d'apprentissage - Les critères d'évaluation sont aussi les critères de création 5) Conclusion

26. 2 - Exemples d'expérimentations didactiques ; présentation de corpus

27. Analyse de stratégies d’élèves utilisant un logiciel de simulation en sciences de la TerreMémoire de DEA CSS Eric Sanchez 04/03/03

28. Conception de l’interface

29. Problématique et hypothèses Quel type de stratégie est mise en œuvre par les élèves pour résoudre le problème qui leur est confié ? H1- Au cours d’une première phase, l’élève emploie une stratégie de type tâtonnement le conduisant à cliquer plus ou moins au hasard sur les boutons « événements » disponibles. H2 – Dans une seconde phase – induite par ses échecs successifs – il élabore un raisonnement de type hypothético/déductif :

30. Analyse à priori(phase 1 : exploratoire)

31. Analyse à priori(phase 2 : tâtonnement)

32. Analyse à priori(phase 3 : hypothetico-déductive)

33. Corpus de résultatsChronogrammes (1)

34. Quelles modélisations employent l'apprenant pour prévoirdes phénomènes colorés ?Questionnaire en ligne et trace d'apprentissage Yannick FONTENEAU - Bernard TRIBOLLET

35. Comment prédire les couleurs dans les situations suivantes ? 1 - Quelle est la couleur des objets colorés en lumière colorée ? 2 - Expérience du tétraèdre éclairé par 3 lampes 3 - Pénombres colorées d'une pyramide éclairé par 3 lampes

36. Choix de la stratégie d'apprentissage Par l'apprenant Partition du site en 3 types de pages : 1 - Énoncés des problèmes à résoudre 2 - Présentation transmissives de différents types de modélisation par la trichromie 3 - Activités de simulation

37. Questions de recherche Quelle est la stratégie de l'élève pour résoudre les problèmes posés 1 - Quel est le temps passé à l'étude de chaque page ? 2 - L'élève navigue-t-il uniquement dans l'une des 3 parties proposées ? 3 - A quel obstacle correspond le passage d'un type de page à l'autre ?

38. L'apprentissage par l'emploi de simulateurs est-il plus opérationnel qu'un cours transmissif en ligne ?Exemple en formation continue : l'Ampli Op Bernard TRIBOLLET

39. Apprentissages en électronique sur l'Ampli-Op Partition du site en 3 types de pages : 1 - Questions que vous vous posez 2 - Des propositions pour apprendre 3 - Animations "donnant du sens" Puis suivi des traces relatives aux passages de l'un à l'autre

40. CONCLUSION Nécessité d'un travail mutualisé à l'intérieur d'un SUP, au sein de l'Université, regroupant : - Enseignants créateurs de contenus disciplinaire et encadrement par tutorat, - Chercheurs didacticiens pour élaborer les scénarii - Informaticiens ; conception de plateforme FOAD, réseau, Applets, maquettistes

41. Merci de votre attention, Ouverture du débat

42. Journée du LIRDHIST À l'Université Claude Bernard Le présent diaporama sera accessible à l'adresse : http:// nte.univ-lyon1.fr/tribollet/PresentationLIRDHIST.ppt Les sites exérimentaux cités sont accessibles par le portail : Http:// nte.univ-lyon1.fr/tribollet/