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Utilisation des modules de vote en cours de Sciences Physiques au Lycée

Marc NEISS Professeur de Physique Chimie Lycée Koeberlé 67600 Sélestat. Les Modules de Vote en Sciences Physiques au lycée.

Marc NEISS

avril 2008

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Introduction ou « les TICE peuvent-elles apporter du nouveau dans l'enseignement d'aujourd'hui? »

En période de questionnement sur les évolutions du système éducatif français, alors que les nouveaux programmes de Physique Chimie sont mis en œuvre à la rentrée 2008 en troisième, faisant apparaître des éléments du socle commun1, les expérimentations pédagogiques visent parfois à apporter des solutions à un des problèmes posés aux enseignants d'aujourd'hui: comment concilier enseignement de qualité à la portée de chacun et hétérogénéité du public? Si les acteurs et penseurs de la pédagogie sont nombreux à mettre en avant l'intégration de la culture numérique, à l'image de Marc Prensky2, spécialiste des TICE, certaines sociétés ont déjà développé des outils intéressants, outils que certaines équipes d'enseignants se sont appropriés dans leur quotidien. Le « module de vote » est de ceux-ci, et son arrivée en France3 a quelque peu modifié les pratiques au sein de certaines classes, sans pour autant remettre en question les pratiques classiques des cours de physique-chimie que sont la démarche expérimentale ou la démarche d'investigation. Mais pour combien de temps encore?

L'outil: un boîtier émetteur, un module récepteur, un logiciel et un peu d'imagination... Le principe est simple: A chaque élève est attribué un boîtier composé de boutons comportant des lettres (de A à F sur notre exemple) que l'élève peut presser au choix et à la demande du professeur. A chaque pression, le boîtier envoie un signal radio (868MHz) au récepteur correspondant à la réponse de l'élève. Le logiciel pilotant le système enregistre les données de chaque élève (réponse, temps de réponse) et les affiche au gré de l'enseignant, sous forme anonyme ou non, en histogramme, diagramme en secteurs... etc.

Le module de vote (boîtier émetteur)

Les réponses données par l'élève se résument pour l'instant à des lettres, ce qui suppose que le professeur se restreint à ne poser que des QCM. La rédaction, les schémas et autres modes de restitution sont donc exclus, mais cette restriction n'est que passagère et peu handicapante4 et le traitement des résultats en est facilité puisqu'il peut être présenté sous forme de tableau. 1 2 3 4

Voir http://www.education.gouv.fr/cid2770/le-socle-commun-de-connaissances-et-de-competences.html Le Monde de l'Education, n° 368, avril 2008, p34-35 Le module de vote cité ici est développé par la société anglaise Promethean Un nouveau dispositif est en cours de commercialisation, permettant une plus grande diversité de réponses.

Les Modules de Vote en Sciences Physiques au lycée.

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Le Questionnaire à Choix Multiples (QCM) remis au goût du jour... Le processus d'apprentissage pour un élève passe par des phases d'évaluation. Ces évaluations, même si elles font l'objet de réflexions et de formations spécifiques aux nouveaux enseignants5, se résument souvent encore à des « devoirs sur table » (ou encore appelés « tests » par les élèves). Outre leur caractère « sommatif », ces devoirs permettent à l'enseignant de juger des capacités de ses élèves à lire un énoncé, effectuer un raisonnement, voire un calcul, puis à synthétiser ses éléments de réponse sous forme écrite. La rédaction, le soin et toutes les autres formes d'expression sont mises en jeu à ce moment là. Le QCM, largement utilisé dans certains concours ou examens pour ses facilités de traitement des réponses, peut également trouver sa place dans le processus d'apprentissage d'un groupe d'élèves. Il n'est plus question de rédaction ni de soin, mais d'autres qualités apparaissent et peuvent apporter bon nombre d'informations à l'évalué (l'élève) et l'évaluant (l'enseignant, voire l'élève lui-même).

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Une question posée, des réponses adaptées...

Le jugement d'un professeur - tout comme celui d'un élève - face à un problème, est souvent binaire: l'élève sait y répondre (dans ce cas, on attribue un point à l'élève, ou on valide une compétence...) ou il ne sait pas (dans ce cas, pas de point ni de compétence validée). Le système de notation largement répandu dans nos établissements implique des résultats chiffrés, même dans des situations (l'évaluation formative par exemple) où ils ne se justifient pas. La note, le jugement binaire, apporte une réponse à la question « l'élève est-il capable de...? », mais il ne renseigne pas le professeur sur la cause éventuelle de l'échec, sauf si ce dernier dispose des éléments pour analyser la réponse de l'élève. C'est sur ce dernier point que le QCM, associé au module de vote, peut s'avérer utile.

L'intégration du QCM en classe devient systématique et familière.

En effet, si les réponses proposées par l'enseignant à une question unique sont judicieusement choisies afin de correspondre chacune à un type d'erreur donné, le choix de l'élève portera alors vers la bonne réponse (compétence validée) ou une des « mauvaises réponses » pointant directement vers l'erreur effectuée par l'élève. L'enseignant connaît alors la démarche de son élève et peut la corriger si nécessaire, en lui proposant des solutions adaptées, voire individualisées. L'erreur n'est plus une sanction mais devient une aide. La systématisation de l'usage du QCM permet alors à l'enseignant de recueillir un grand nombre d'informations sur la progression de ses élèves. Informations nominatives sur les erreurs effectuées, qui lui permettent de mettre en place une stratégie individualisée de remédiation. 5 Le thème de l'évaluation est systématiquement proposé aux professeurs néo-titulaires lors de leurs formations au cours de leurs deux premières années d'enseignement. Les Modules de Vote en Sciences Physiques au lycée.

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L'objectif étant d'adapter les solutions à chaque élève, ces derniers prennent alors conscience de l'aide précieuse que constitue ce duo QCM-module de vote dans leur travail. Le rapport à l'outil d'évaluation en est complètement changé. On introduit le « droit à l'erreur », condition nécessaire à une prise de confiance en soi dans l'apprentissage.

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Un exemple: la force d'interaction gravitationnelle:

L'expression mathématique la plus complexe rencontrée par un élève de seconde en cours de physique est bien celle des forces d'interaction gravitationnelle. Sa simple lecture par un néophyte laisse présager des erreurs de calcul, si ce n'est des migraines... Donnons-en l'expression (sans commentaire, l'objet de cet article n'étant pas de faire un cours de physique): F =G.

mA.mB d2

F s'exprime en newton (N), mA et mB sont des masses en kg, d une distance en m et G une constante de valeur 6,67.10-11 N.m2.kg-2. Posons alors la question suivante, associée aux réponses a) à f): Quelle est la valeur de la force F (en N) existant entre les corps A (de masse mA=100 kg) et B ( de masse mB=5,0 kg) séparés de la distance d=10 km? a) F=3,3,10-10 N b) F=3,3.10-9 N c) F=3,3.10-16 N d) F=3,3.10-12 N e) F=3,33.10-16 N f) F=3,34.10-9 N Si l'on analyse maintenant les différentes réponses proposées, on s'aperçoit qu'à chacune (sauf la bonne) est associée une erreur, à savoir: a) oubli de convertir les km en m b) oubli de convertir les km en m et oubli du carré c) bonne réponse d) oubli du carré e) erreur de chiffres significatifs et d'arrondi f) erreur de chiffres significatifs, oubli de convertir les km en m et oubli du carré.


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Les habitués verront que bien d'autres erreurs donc résultats sont possibles, mais un trop grand nombre de réponses risque de troubler l'élève, donc un choix s'avère nécessaire. On remarque cependant qu'avec les résultats de cette question, l'enseignant peut instantanément exposer à l'élève la source de son erreur et lui proposer d'y remédier, soit en recommençant le calcul (le module de vote permet de reprendre à l'infini la question), soit en le dirigeant vers un exercice approprié portant sur la notion non maitrisée par l'élève.

Répartition des exercices en fonction des résultats

Suivi des élèves et livret de compétences Depuis la rentrée 2007, le Collège expérimente les livrets de compétences. Ces derniers sont conçus dans l'esprit suivant: Un livret personnel permet à l'élève, à sa famille et aux enseignants de suivre l'acquisition progressive des compétences ; il est expérimenté au cours de l'année scolaire 2007-2008. Les élèves éprouvant des difficultés dans l'acquisition du socle commun se voient proposer un programme personnalisé de réussite éducative.6 Dans le même esprit, sans non plus transposer aveuglément les méthodes du collège au lycée, l'idée de repérer les compétences disciplinaires et transversales acquises au cours de la scolarité semble motrice dans l'aide aux élèves en difficulté. En effet, le simple fait de montrer à l'élève les points qu'il a acquis et le chemin qu'il lui reste à parcourir peut être vécu comme plus encourageant qu'un simple échec aux devoirs, souvent ressenti comme une injustice face au travail - certes inefficace la plupart du temps – effectué à la maison lors de « révisions ». Le caractère systématique et instantané de l'évaluation par les modules de vote permet la multiplication des situations de confrontation de l'élève face à son cheminement et face aux concepts abordés en classe. De ce fait, il devient possible de dresser une « carte » des compétences acquises par chacun et de procéder ainsi à une « évaluation positive » qui met en valeur ce que l'élève sait faire. Le travail individuel (à la maison le plus souvent) peut être plus efficace si les compétences et les lacunes sont clairement identifiées et si, par exemple, des exercices adaptés y sont associés. Dans cet esprit, les grilles des programmes servent de point de départ pour définir les « connaissances et savoir-faire exigibles ». Reste à l'enseignant à décliner ces derniers en compétences, disciplinaires ou transversales, pour y associer des évaluations. 6 « Le socle commun de connaissances et de compétences » www.education.gouv.fr


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Exemple en chimie, programme de seconde: Chapitre 8: La classification périodique des éléments

8_1

En utilisant la classification périodique, retrouver la charge des ions monoatomiques et le nombre de liaisons que peuvent établir les éléments de chacune des familles de la colonne du carbone, de l’azote, de l’oxygène et du fluor.

8_2

Localiser, dans la classification périodique, les familles des alcalins, des halogènes et des gaz nobles (ou “rares”).

A partir de la classification périodique: 8_1_1

Donner le nombre d'électrons sur la couche externe

8_2_1

Distinguer famille et période d'éléments

8_1_2

Donner le nombre de couches électroniques remplies

8_2_2

Savoir que les éléments d'une même colonne ont des propriétés chimiques analogues

8_1_3

Prévoir si l'ion monoatomique sera positif ou négatif

8_1_4

Trouver tous les ions ayant une même structure électronique

En vert, les extraits du référentiel (B.O. Programmes de seconde) comprenant deux « connaissances et savoir-faire exigibles » (8_1 et 8_2) déclinés en compétences 8_1_1 à 8_2_2. Ces dernières ont été élaborées par le professeur en fonction des notions qu'il juge nécessaire de maitriser pour pouvoir atteindre les points 8_1 et 8_2. Lors d'une séance en classe, des questions portant sur les points 8_1 et 8_2 sont posées en début d'heure aux élèves. Le professeur réalise alors une « évaluation diagnostique » afin d'apprécier l'état initial des savoirs de ses élèves. A partir de ce résultat, il peut engager une stratégie d'apprentissage adaptée, évitant d'insister sur les points déjà acquis par les élèves et développant ceux qui posent problème. S'en suivent donc toute une série de phases de remédiations en décomposant les points 8_1 et 8_2 et en évaluant les compétences 8_1_1 à 8_2_2. Les résultats à ces évaluations sont mentionnés dans le tableau ci-après.

Une évaluation de chaque compétence est réalisée pendant la séquence pédagogique.

En fin d'heure sont reposées deux questions portant à nouveau sur les points 8_1 et 8_2 afin de mesurer le cheminement de l'élève ainsi que les progrès et les échecs de chacun:


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A A A A C A B A A A C A A A A A E A A A A D A A A A A A A E A A

D C D C C C C C B C C C C C C C C C C C C A C C C C A C C D C C

A A A A A A B A A A C A A A A A E A A A A A A A A A A A A E A A

C C C C D C C C C C C C C C C C A C C C C B C C C C C C C A C C

A C C B C B C B B F D C B D D C A B B B C C E C C B B B B B C C


A A B B A B A B B B B C A B B C B C B B A B B B B A A B A C B B

B C C C C A C A A C C C C C B C C C C C C C A C C C C C C C B C

A A A D A D A D D A A D A D D E A D C A A D F D A A A A A D D D

B D D D D D D A A D D D D D B D D D D D D D A D D D D D D D B D


C C C C C C B C C C C C C C C C E C C C C C C C C C C C C C C C

8_2

8_1

8_1_2

8_1_4

8_1_4

8_1_4

8_1_4

8_1_3

8_1_3

8_2_3

8_2_1

8_1_1

00:03:56 B 00:02:05 C 00:03:05 C 00:03:30 B 00:04:00 C 00:01:33 B 00:04:46 C 00:03:24 B 00:02:45 F 00:04:15 F 00:04:25 D 00:03:37 C 00:02:26 B 00:02:55 D 00:05:10 B 00:02:28 C 00:03:07 A 00:02:34 B 00:03:07 B 00:02:03 B 00:04:25 C 00:04:00 B 00:05:27 E 00:02:54 C 00:02:44 A 00:01:01 B 00:04:04 B 00:04:16 B 00:03:42 B 00:05:45 B 00:02:30 A 00:02:55 D

8_2

40 80 20 60 80 60 40 60 40 60 40 60 100 60 40 60 20 60 60 80 80 40 40 60 60 100 60 80 80 20 40 60

8_1

T tota l

AAA BBB CCC DDD EEE FFF GGG HHH III JJJ KKK LLL MMM NNN OOO PPP QQQ RRR SSS TTT UUU VVV WWW XXX YYY ZZZ AAB AAC AAD AAE AAF

%

NOM , Pré

nom

Compétences évaluées et résultats

B B B B D B B B B B D B B B B B B B B B B B B B B B B B B A B B

Résultats des différentes évaluations. En vert: les bonnes réponses. Les noms des élèves ont été volontairement remplacés par des lettres. A l'aide de ce tableau, il est à la fois possible de repérer l'impact de la remédiation sur chacun des élèves mais aussi de connaître ceux pour qui une compétence peut être « validée » ou non (ce jugement reste le rôle du professeur). Présenté à l'élève (sous une autre forme, plus individuelle par exemple), le tableau lui donne une vision plus positive de son état dans la multitude des connaissances qu'il est amené à acquérir.

Apport du module de vote dans le QCM:

Cette démarche ne nécessite aucunement le nouvel outil que représente le module de vote, tant qu'elle n'est appliquée que quelques fois dans l'année. Mais à partir du moment où l'enseignant veut évaluer un grand nombre de fois par séance la totalité de ses élèves, il se heurte à un problème à la fois matériel, temporel et organisationnel. Le traitement par module de vote permet, de par son caractère instantané, rapide et surtout exhaustif, de toucher tous les élèves dans des intervalles de temps très courts. Ces derniers, amenés à « prendre la parole » bien plus souvent que dans une séance ordinaire, sont plus captifs, voire motivés, et mieux accompagnés puisqu'ils font chacun l'objet d'un traitement individualisé. Les Modules de Vote en Sciences Physiques au lycée.

Marc NEISS

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Perspectives Comme chaque nouvelle technologie à maitriser, le module de vote apporte avec ses atouts son lot de nuits blanches à celui qui souhaite en faire un usage intensif. La construction des séquences en y introduisant les QCM, l'élaboration des QCM et enfin le traitement des résultats demandent un investissement conséquent dont il faut être conscient. Et à part l'intérêt pour les nouveautés, seule la motivation d'un résultats positif pour les élèves permet de surmonter ces heures de travail parfois entachées de moments de découragement face à des problèmes techniques pas toujours résolus. Mais la plus grosse tache qui attend l'enseignant dans cette démarche est celle de la réflexion autour du programme et des compétences qui en découlent. La dichotomie de chacun des points du référentiel et la recherche des compétences disciplinaires et surtout transversales qui s'y rattachent ne peuvent se faire qu'en harmonisant les travaux de plusieurs équipes, à l'échelle académique par exemple, et sur une durée conséquente (une année scolaire au minimum afin d'expérimenter chaque partie du programme, mais une deuxième année, voire une troisième sont préférables). Dans l'académie de Strasbourg, un Groupe Recherche Formation (GRF) vient d'être mis en place afin d'entamer ce travail à l'échelle du bassin de Centre Alsace / Strasbourg. Les effets sur les élèves, s'ils commencent à se faire sentir au point de vue de la motivation, ne prendront de vraie valeur qu'en fin d'année scolaire 2007/2008 une fois les bilans annuels effectués et les orientations choisies. Mais il est évident qu'il faut attendre bien plus longtemps encore pour connaître l'évolution de cet outil et de son implantation dans les salles de classe. L'investissement est conséquent, au niveau pécuniaire comme temporel, mais n'en vaut-il pas la peine?

Liens sur: http://www.eliotness.info/4.html

rubrique « Presse »

L'extrait du journal sur France 2 (Stéphanie Lafuente) Le reportage en images de Fanny Lothaire L'article des DNA sur la visite de M. le Recteur de l'Académie de Strasbourg Le site de Promethean: http://www.prometheanworld.com/fr/


Marc NEISS

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