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Évaluation d`outils pédagogiques utilisant l`expérimentation

1. ON OR BR BR O1 M ND OO OO BR O1 ND OO BR RO D BB DO NN J CO Total er 63 L analyse par le test du Khi deux a permis de mettre de lavant une diff rence significative entre les deux groupes p gt 0 05 Ceci signifie que la r partition des fr quences entre les deux groupes est diff rente et que les opinions des deux groupes sont ind pendantes Lorsqu on observe les r sultats et leurs analyses on note que les m mes th mes ont t abord s pour les deux cohortes celle de premi re et celle de deuxi me ann e Ce sont certains aspects et la signification de ceux ci qui diff rent En effet aspect des liens entre la mati re et les laboratoires ou la vie quotidienne a une signification diam tralement oppos e pour les l ves de premi re ou de deuxi me ann e Les l ves de premi re ann e ont de la difficult voir et comprendre ces liens tandis que ceux de deuxi me ann e les visualisent bien Peut tre que ces liens ne sont pas assez explicit s par les professeurs lors des deux premiers trimestres du programme Un autre aspect ayant soulev des opinions divergentes entre les deux groupes est la coh rence entre la mati re vue en classe et examen Les l ves de premi res ann es ont eu ce qu ils per oivent comme des surprises aux examens tandis que leurs coll gues de deuxi me ann e n ont pas observ ce manque de coh sion Cela peut s expliquer par
2. valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 7 Conclusion En enseignement des sciences lors de la cr ation d outils p dagogiques le professeur est souvent biais par sa propre connaissance des concepts scientifiques qu il veut illustrer Ce qui est vident pour lui ne l est possiblement pas pour les l ves Les objectifs vis s par ce projet de recherche taient dans un premier temps de traduire la perception de l enseignement de concepts scientifiques qu ont les l ves afin de comprendre leurs besoins dans l enseignement de ces concepts scientifiques Ces besoins se r sument selon nos r sultats en la n cessit d l ments concrets de rapports entre la pratique et la th orie dans les exemples et les exercices de liens entre la th orie les laboratoires les exemples les exercices et la vie quotidienne et surtout de supports visuels Prendre compte des ces besoins en trouvant des pistes d intervention qui am lioreraient les m thodes p dagogiques favoriserait alors la r ussite d un plus grand nombre Dans un deuxi me temps les objectifs de cette recherche taient d am liorer des outils p dagogiques utilisant l ExAO Suite une consultation des enseignants du d partement des Sciences de la nature du C gep Marie Victorin deux concepts ont
3. Copie de conservation disponible en format lectronique sur le serveur WEB du Centre de documentation coll giale CDC URL http www cdc qc ca parea 786601 caron ExAO marie _victorin PAREA _ 2007 pdf Rapport PAREA C gep Marie Victorin 2007 149 pages Format PDF C Marie Victorin darni woni dora valuation d outils p dagogiques utilisant lexp rimentation assist e par ordinateur ExAO afin d illustrer un concept scientifique Perceptions qu ont les l ves de l enseignement de concepts scientifiques Rapport de recherche pr sent par Annick Caron Ph D Professeur de biologie C gep Marie Victorin Programme d aide la recherche sur l enseignement et l apprentissage PAREA Juin 2007 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique La pr sente recherche a t subventionn e par le minist re de l ducation du Loisir et du Sport dans le cadre du programme d aide la recherche sur l enseignement et l apprentissage PAREA Dans le texte qui suit nous utilisons le g n rique masculin sans aucune discrimination et uniquement dans le but d all ger le texte Publication sous la responsabilit du c gep Marie Victorin Le contenu du pr sent rapport engage que la responsabilit de l tablissement et des auteurs D p t l gal 2 trimestre 2007 Biblioth que et archives nationales du Qu bec Biblioth que et ar
4. V2 Si on laisse tomber un objet en chute libre sur une distance de 1 m tre quels seront le temps coul et la vitesse finale Nous savons que g 9 8 m s2 Vi 0 m s puisque nous laissons tomber un objet d 1m Nous cherchons la vitesse finale et le temps Formule utiliser pour trouver la vitesse finale 2gd V V 2 2x9 8x1 V2 0 Vr 4 2x9 8x1 Vr 4 43 m s 1 l ments th oriques tir s de Resnick et Halliday 1979 22 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Formule utiliser pour trouver le temps d Vit gt 1 0t 2x9 8xt2 2 x 1 9 8 x t2 t 2x1 9 8 t 0 45s Nous voulons maintenant calculer la vitesse moyenne le temps que l objet a pris pour atteindre cette vitesse moyenne et la distance parcourue lorsque la vitesse moyenne est atteinte Nous devons d buter par le calcul de la vitesse moyenne Formule utiliser pour trouver la vitesse moyenne Vm Vt V 2 Vm 4 43 0 2 Vm 2 22 m s Ensuite nous devons calculer le temps requis pour atteindre cette vitesse Formule utiliser pour trouver le tempe Vr Vi egt 2 22 0 9 8 x t Voir notes t 2 22 0 9 8 t 0 23s Notez bien que ce temps correspond moiti du temps total qui tait de 0 45 s Finalement partir des calculs pr c dents nous allons calculer la distance parcourue lorsque la vitesse moyenne est atteinte
5. valuation d outils p dagogiques utilisant l exp rimentation assist e par ordinateur ExAO afin d illustrer un concept scientifique par des l ves du programme des Sciences de la nature pour leurs pairs Perceptions qu ont les l ves de l enseignement de concepts scientifiques L objectif g n ral de ce projet est l exp rimentation l valuation ainsi que l am lioration et l adaptation par des l ves d outils p dagogiques qui illustrent diff rents concepts scientifiques pr cis partir de la technologie de l exp rimentation assist e par ordinateur ExAO Ce volet de l tude veut comprendre la perception de l enseignement des sciences qu ont les l ves du programme de Sciences de la nature Ce volet sur votre perception de l enseignement des sciences comprend deux questionnaires l un sur le r seau ayant pour nom tudiant Plus et un questionnaire sur la qualit des m thodes p dagogiques qui suit Il est important de r pondre selon sa situation d tude r elle La confidentialit des r ponses est assur e par la chercheuse Lorsque vous avez termin de remplir le questionnaire papier vous le remettez dans l enveloppe cette fin Une rencontre de discussion aura lieu la fin novembre ou au d but d cembre afin d aller plus en profondeur dans vos perceptions et vos pr f rences de l enseignement des sciences Si cela vous int resse vous pouvez remplir le signet l
6. valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 4 R sultats 4 1 Perceptions de l enseignement de concepts scientifiques par les l ves 4 1 1 R sultats des questionnaires 4 1 1 1 tudiant Plus tudiant Plus est un instrument de mesure de la conception de l apprentissage de l l ve Il permet de d gager les perceptions et les comportements de l l ve face aux strat gies d enseignement et d apprentissage Cliche 1999 Les r sultats du questionnaire Etudiant Plus sont pr sent s aux Tableau IV et V ainsi qu aux Figures 6 et 7 Tableau IV Nombre d l ves qui utilisent les strat gies d apprentissage associ es aux dimensions du questionnaire Etudiants Plus R sultats exprim s sous forme de moyenne cart type des pourcentages l ves 1 re ann e 1 re ann e a Dimensions groupe 1 groupe 2 2 ann e n 1 M moriser 58 0 25 2 43 3 9 1 44 0 14 9 2 D gager l essentiel et faire des liens 74 3 17 8 66 8 13 5 59 0 9 4 3 changer pour apprendre 65 0 14 1 81 5 2 1 59 0 12 7 4 Utiliser ses acquis pour apprendre 74 0 12 8 64 0 26 9 60 7 10 5 5 Pr f rer les situations pratiques 79 0 0 0 78 0 15 6 78 0 1 4 6 R soudre des probl mes ou des situations 83 7 6 7 86 0 24 2 78 0 5 6 7 Pratiquer la v rification et
7. induire une mauvaise perception chez les l ves et pour qu ils puissent profiter au maximum des bienfaits de cet outil galement il faudra s assurer de bien v rifier les donn es en cours de d monstration afin d liminer la confusion 5 2 2 Chimie des solutions 5 2 2 1 R sultats des questionnaires aux l ves Le questionnaire distribu apr s la le on d exp rimentation en chimie des solution tentait de d couvrir s il existait des diff rences entre le groupe ayant eu un enseignement traditionnel t moin et le groupe ayant eu un enseignement avec ExAO ExAO pour cinq dimensions attirer l attention aider comprendre aider retenir pr f rer d autres m thodes et tre dans de bonnes dispositions Figure 17 Le test de t unilat ral n a montr aucune diff rence significative entre les groupes t moin et ExAO dans toutes les dimensions p gt 0 05 5 2 2 2 Groupes de discussion en chimie des solutions L analyse de contenu a t effectu e selon les m mes tapes que celles mentionn es pr c demment Dans le cas des nonc s qui sont ressortis dans les groupes de discussion qui ont eu lieu apr s une le on de chimie des solutions portant sur les courbes de titrage ils se classaient sous les m me trois th mes que pour les perceptions de l enseignement l exception du th me des caract ristique du professeur Tableau X Cependant certains aspects se sont ajout s En effet l aspect de
8. l ves pour leurs tudes L analyse de contenu des rencontres focus group a permis de mettre en lumi re certains besoins des l ves Ces besoins se retrouvent au niveau d l ments concrets de la pratique en relation avec la th orie avec des exemples et des exercices des liens entre la th orie les laboratoires les exemples les exercices et la vie quotidienne et surtout du support visuel Les r sultats de l exp rimentation des outils p dagogiques utilisant l ExAO d montrent qu ils ont eu tendance favoriser une meilleure r ussite qu un enseignement traditionnel avec seulement le tableau comme support visuel Ils sont suscit s un peu plus d int r t Par ailleurs ce qui constitue les plus grandes forces de ces outils c est qu ils ont fournis des l ments de d monstration et de preuve ainsi qu un support visuel tr s important pour les l ves et ce malgr quelques emb ches m thodologiques En conclusion un enseignement avec des outils p dagogiques utilisant l ExAO favoriserait plus la r ussite des l ves qu un enseignement traditionnel magistral unique valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique puisqu il aide donner un sens aux concepts pour les l ves L enseignement avec l ExAO comporte des l ments tr s visuels et dynamiques et il s av re concret Pour ces raisons il stimule l int r t des l ves et pour l in
9. valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Azmitia M 1988 Peer interaction and problem solving when are two heads better than one Child developpment vol 59 p 87 96 Bardin L 1991 L analyse de contenu Paris Presses universitaires de France PUF Baril D 2000 Une lunette cognitive pour observer la r alit abstraite Forum vol 35 n 2 http www forum umontreal ca numeros 2000_2001 forum_00_09_05 article09 h tml consult le 22 septembre 2006 Barrette C 2004a Vers une m tasynth se des impacts des TICs sur l apprentissage et l enseignement dans les tablissements du r seau coll gial qu b cois de la recension des crits l analyse conceptuelle Bulletin Clic n 55 p 8 15 Barrette C 2004b Vers une m tasynth se des impacts des TICs sur l apprentissage et l enseignement dans les tablissements du r seau coll gial qu b cois parcours m thodologique Bulletin Clic n 56 p 17 25 Barrette C 2005 Vers une m tasynth se des impacts des TICs sur l apprentissage et l enseignement dans les tablissements du r seau coll gial qu b cois mise en perspective Bulletin Clic n 57 p 18 23 Barton R 2005 Supporting teachers in making innovative changes in the use of computer aided practical work to support concept development in physics education International Journal of Scie
10. Annual Meeting of the Mid South Educational Research Association Carpentier F G 2006 Test HSD de Tukey geai univ brest fr carpenti 2006 2007 ANOVA Tukey doc Consult le 2 mai 2007 Center for Applied Research in Educational Technologies CARET Questions and Answers http caret iste org index cfm fuseaction topics consult le 22 f vrier 2007 Centre d entra nement aux m thodes d ducation active CEMEA 1995 Les chemins de l apprentissage l actualit des m thodes d Education nouvelle Paris Editeur Retz Cervera D et P Nonnon 1993 D marche de mod lisation en simulation assist e par ordinateur pour l apprentissage des concepts d nergie des fluides dans B Denis et G L Baron Eds Actes du quatri me colloque international sur la robotique p dagogique Paris INRP Technologies nouvelles et ducation pp 197 195 Chia T C 1995 Learning difficulty in applying notion of vector in physics among A level Students in Singapore Nanyang Technological university Singapore National Institute of Education Chomienne M 1991 La robotique p dagogique au Qu bec bilan Bus vol 9 n 1 p 14 15 Cliche L 1999 tudiant plus Instrument de mesure et d intervention qui se fonde sur les conceptions de l apprentissage Thetford Mines Coll ge de la r gion de l amiante Deek F P Hiltz R Starr H Kimmel et N Rotter 1999 Cognitive asses
11. Formule utiliser pour calculer la distance d Vit gt d 0 x 0 23 x 9 8 x 0 23 2 d 0 25 Notez galement que la distance parcourue lorsque la vitesse moyenne est atteinte repr sente le quart de la distance totale C est ce dernier l ment que les l ves qui suivent le cours de physique M canique 203 NYA 05 au c gep Marie Victorin ont le plus de difficult saisir Ils 2 Nous ne pouvons pas utiliser la m me formule qu auparavant puisque nous ne connaissons ni le temps ni la distance parcourue 3 Notre vitesse finale devient la vitesse moyenne puisque nous voulons calculer le temps requis pour atteindre cette vitesse 23 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique confondent fr quemment cette distance le quart de la distance totale avec le temps requis pour atteindre la vitesse moyenne la moiti du temps total 2 4 2 Les r actions acido basiques la neutralisation Dans la r action d un acide avec une base appel e neutralisation les caract ristiques de l acide et de la base s annulent ou se neutralisent l une l autre L acide et la base sont convertis en une solution aqueuse d un compos ionique appel sel Si on utilise des formules conventionnelles pour l acide et la base on peut crire une quation dite compl te pour la r action de neutralisation HCI ag NaOH ag NaCI aqg H20 Acide
12. Je suis habituellement pr sent tous mes cours Tableau VI R sultats du questionnaire sur la perception des m thodes p dagogiques utilis es dans les cours de sciences au c gep Marie Victorin 1 re ann e groupe 1 re ann e groupe 1 2 ann e n 18 n 21 a 1 Les exercices etles travaux pratiques demand s dans les cours me 54 070 5 4 0 74 51 081 semblent essentiels ma formation 2 Les professeurs expliquent avec clart la mati re enseign e 48 0 71 4 7 0 58 4 6 0 50 3 Les professeurs expliquent clairement les travaux r aliser 4 6 0 70 5 0 0 80 5 0 0 89 4 Globalement je suis satisfait e de la qualit de l enseignement dans 51 068 51 0 57 5 0 037 les cours de Sciences de la nature 5 Les m thodes utilis es permettent de d velopper les habilit s requises 49 0 96 5 1 0 77 47 0 87 pour ma formation 6 Dans les cours de sciences les professeurs nous font r aliser des 46 12 47412 43 14 t ches repr sentatives de notre domaine de formation 7 Lorsque les professeurs me font r aliser des t ches complexes ils 4 8 0 94 4 9 0 85 4 2 0 77 explicitent les liens entre les diff rentes tapes de r alisation 8 Dans les cours nous avons fait suffisamment d exercices en vue 44 10 44 10 51 077 d apprendre appliquer les connaissances 9 J aurais pr f r d autres m thodes d enseignement dans les cours de 31414 34416 29 11 sciences 10 Les professeurs me pr pa
13. National Association of Secondary School Principals Pelchat R 1991 Les 3 niveaux d expertise de C A R E S Concept d Apprentissage de la Robotique dans l Enseignement des Sciences Bus vol 9 n 1 p 110 115 Perraudeau M 1996 Les m thodes cognitives apprendre autrement l cole Paris Editions Armand Colin 101 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Piaget J 1964 Development and learning Journal research in science teaching vol 2 p 176 186 Poellhuber B 2002 Int gration des TIC et changements p dagogiques une quation dans Poelhuber B G Sheehy G Sabourin et A Marcotte Les TIC et la p dagogie au coll gial exp rimentation et int gration P dagogie Coll giale vol 15 n 4 p 13 36 Radice G P 1997 Computer assisted microscopy in science teaching and research Journal of College Science Teaching vol 26 n 4 p 265 269 Randall M S 2001 Infusing Technology to Enhance Science Lessons Prospective Teachers as Action Researchers Learning to Teach for Conceptual Change dans Rubba P A J A Rye W J DiBiase et B A Crawford diteurs Annual International Conference of Association for the education of teachers in Science 2001 Association for the Education of Teachers in Science p 160 183 Rea Ramirez M 1998 Models of conceptual understanding in human resp
14. capacit s et pour m avoir donn la chance de soumettre et de r aliser ce projet Finalement j aimerai remercier les membres de la famille pour leur support mais surtout mon poux qui a su m encourager malgr la distance qui nous s pare valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Table des mati res INTRODUCTION 1 1 MISE EN CONTEXTE 1 2 PROBL MATIQUE 1 3 OBJECTIFS DE L TUDE 1 3 1 OBJECTIF G N RAL 1 3 2 OBJECTIFS SP CIFIQUES TAT DES CONNAISSANCES 2 1 DIFFICULT S DE L ENSEIGNEMENT D UN CONCEPT SCIENTIFIQUE 2 1 1 VOCABULAIRE ET SYMBOLES 2 1 2 DIFFICULT S CONCEPTUELLES ABSTRAIT VS CONCRET 2 1 3 CHOIX DES M THODES ET DIVERSIT 2 1 4 AUTRES PROBL MES 2 1 5 PERTINENCE DE LA RECHERCHE RELATIVEMENT AUX DIFFICULT S DE L ENSEIGNEMENT DE CONCEPTS SCIENTIFIQUES 2 2 L ENSEIGNEMENT ASSIST PAR ORDINATEUR 2 2 1 TYPES D ENSEIGNEMENT ASSIST PAR ORDINATEUR 2 2 2 TUDES SUR L EFFICACIT DE L ENSEIGNEMENT ASSIST PAR ORDINATEUR 2 3 LA ROBOTIQUE P DAGOGIQUE 2 3 1 TH ORIES LA BASE DE LA ROBOTIQUE P DAGOGIQUE 2 3 2 D FINITION DE LA ROBOTIQUE P DAGOGIQUE L INT RIEUR DE L ENSEIGNEMENT ASSIST PAR ORDINATEUR 2 3 3 SYST ME DE ROBOTIQUE P DAGOGIQUE 2 3 4 B N FICES DE L UTILISATION DE LA ROBOTIQUE P DA
15. l ves dans un processus similaire lors d une tude sur une plus longue dur e et comprenant plusieurs coll ges valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 1 2 Probl matique L enseignement d un concept scientifique peut s av rer un d fi de taille Il faut transformer les savoirs enseigner afin de faciliter la compr hension des l ves Les enseignants doivent donc concevoir des outils p dagogiques Cependant lors de la cr ation de ces outils le professeur est souvent biais par sa propre connaissance des concepts scientifiques qu il veut illustrer puisqu il se les est appropri s lors de ses tudes et qu il a eu les illustrer de mani re semblable tout au long de sa carri re en enseignement Ce qui est vident pour lui ne l est possiblement pas pour les l ves C est pour contrer ce biais que nous avons analys les perceptions de l enseignement des sciences que poss dent les l ves du c gep Marie Victorin ainsi que leurs besoins tels qu ils les expriment Une grande importance doit tre accord e aux l ves qui suivent les cours de sciences et leurs perceptions de l enseignement de concepts scientifiques puisque ce sont eux qui doivent mobiliser leurs ressources afin de construire leurs connaissances scientifiques Mieux comprendre leurs perceptions ce qu ils appr cient dans l enseignement des concepts et les difficult s qu ils
16. la maison alors que 16 pratiquent une autre langue Il faut noter ici qu il y a eu 4 d abstention cette question Par ailleurs 49 des l ves occupent un emploi durant lors tudes contre 45 qui n en ont pas 5 se sont abstenus de r pondre la question Ceux qui travaillent l ext rieur le font en moyenne entre 11 et 15 heures par semaine En outre les l ves de deuxi me ann e ont compl t le double du nombre de cours de la formation g n rale Finalement les trois groupes ex cutent en moyenne 2 9 heures hebdomadaires de travail hors classe par cours toutes disciplines confondues Tableau VII Caract ristiques g n rales des l ves ayant r pondu au questionnaire sur les perceptions de l enseignement des sciences au C gep Marie Victorin 1 re ann e groupe 1 1 re ann e groupe 2 2 ann e Masculin F minin Masculin F minin Masculin F minin Sexe 33 33 66 67 42 86 57 14 31 25 68 75 ge moyen 18 0 98 ans 18 0 70 ans 19 1 2 ans RO l Fran ais Autres Fran ais Autres Fran ais Autres Langues parl es la maisons 66 67 22 22 85 71 9 52 87 50 12 50 Oui Non Oui Non Oui Non Ont un emploi durant les tudes 38 89 50 00 52 38 42 86 56 25 43 75 Nombre d heures de travail r mun r par dia 15 heures de 11 15 heures de 11 15 heures semaine Nombre de cours de la formation g n rale 44403 57 04 111412 compl t s 5 On note plusieurs abstentions
17. le questionnaire maison n a pas t valid Ce questionnaire est largement inspir du questionnaire d valuation continu de programme qui lui est valid De plus cette recherche fait le portrait d une seule cohorte celle de 2006 2007 Il serait bien de v rifier si les m mes perceptions pourraient tre observ es dans les autres institutions d enseignement coll gial de la province et sur une plus grande p riode de temps Par ailleurs le nombre de participant au projet constitue une limite tr s importante qui implique un bon nombre de cons quence En effet le nombre d l ves en sciences de la nature tourne autour d une cinquantaine d l ves Cette taille d chantillon 50 ne permettait pas d offrir des conditions de reproductibilit des 81 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique r sultats De ce fait pour les cours de premi re ann e seulement deux groupes ont t constitu s et ce pour le profil de la recherche En deuxi me ann e puisque les l ves sont s par s selon leur profil sciences de la sant ou sciences pures un seul groupe par discipline a t form Ce petit effectif 50 l ves a provoqu une limite dans la repr sentativit des r sultats Il serait essentiel de refaire ces exp riences d ExAO une plus grande chelle aupr s d un plus grand nombre de groupes afin de s assurer de la reproductibilit des r
18. rable ou reproductible chaque professeur construit ses propres mod les et les recr e sans cesse 2 1 4 Autres probl mes Il existe galement d autres difficult s soit sur le plan de la lecture des obstacles didactiques des peurs des l ves des st r otypes sexistes ou sur le plan des probl mes d ordres religieux et culturel En outre l l ve doit pouvoir constater l utilit de ce qu il fait Ceci ne s applique pas uniquement en classe par rapport aux travaux et aux exigences du professeur ou dans les liens entre les diff rentes disciplines mais galement pour la poursuite des tudes des apprenants aux niveaux sup rieurs et dans leur domaine de travail respectif Aylwin 1992b 2 1 5 Pertinence de la recherche relativement aux difficult s de l enseignement de concepts scientifiques C est en partie aux probl mes de conceptualisation et aux probl mes de choix des m thodes p dagogiques que le projet pr sent a tent de trouver une r ponse Notre hypoth se tait que l exp rimentation et l am lioration d outils p dagogiques utilisant l ExAO rendrait l enseignement et l apprentissage de concepts scientifiques plus concrets et ainsi plus signifiants pour l l ve Azmitia 1988 Wood et al 1995 Kermani et Mahnaz 1997 Ces outils p dagogiques offriraient une alternative aux m thodes traditionnelles illustrations films diaporamas etc De plus il est essentiel de ne pas restreindre l ap
19. scientifique offerte par le c gep Marie Victorin L analyse de contenu des groupes de discussion a permis de mettre en lumi re certains besoins des l ves Ces besoins sont regroup s sous trois th mes l enseignement disciplinaire les caract ristiques du professeur et des l ments de motivation Concernant l enseignement disciplinaire le premier aspect tre soulev par les l ves est le besoin d avoir des l ments concrets En effet plusieurs l ments de contenu scientifique sont tr s abstraits par exemple le concept d orbitales en chimie g n rale Il faut donc trouver de nouvelles m thodes afin de rendre ces l ments plus concrets Ce besoin de concret a t discut par Aylwin 1992a qui mentionnait que l enseignement souvent utilise tort des termes abstraits pour expliquer des notions abstraites on ne peut faire un travail d abstraction qu partir du concret 79 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Deux autres aspects ont t soulev s par les rencontres en groupes de discussion et rejoignent des l ments mis en relief par les deux questionnaires Il s agit du rapport entre pratique et th orie et des exemples et exercices Les l ves ont manifest le besoin d avoir un bon quilibre entre la th orie et la pratique qui inclut les exercices et les exemples ce propos les l ves ont mentionn le d
20. sence de notes de cours de la r vision de supports visuels du travail hors classe et en grands groupes Pour ce qui est des caract ristiques du professeur les l ves ont soulev l aspect de son exp rience d enseignement de sa disponibilit de son dynamisme et du fait qu il prenne le temps de r pondre aux questions Quant aux l ments de motivation qui ont t point s il s agit des sentiments de comp tence d appartenance au groupe et d absence de comp tition et des int r ts personnels et l gard du projet synth se de fin de programme La fr quence des nonc s de tous ces aspects est pr sent e au Tableau VIII 69 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Tableau VIII Comparaison de la fr quence des th mes et aspects soulev s lors des rencontres de type groupes de discussion propos de la perception qu ont les l ves de l enseignement des sciences l ves Th mes Aspects es 1 re ann e 2e ann e Concret Rapport entre pratique et th orie Exemples exercices Liens Coh rence avec l examen Mati re D monstration Structure Notes de cours R vision Support visuel Travail hors classe Grand groupe Exp rience Disponibilit Dynamisme R ponse aux questions Sentiment de comp tence Groupe l ments de motivation Pas de comp tition Int r t personnel Projet synth se O Professeur
21. valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique cette int gration aux objectifs p dagogiques poursuivis et aux pr f rences de l enseignant et des l ves 2 3 3 Syst me de robotique p dagogique Dans le cas de la pr sente recherche la robotique p dagogique implique principalement l utilisation de l ExAO comme aide l enseignement l int rieur de la partie th orique des cours de sciences Elle s int gre dans une section de l enseignement assist par ordinateur Saroul 1987 l int rieur des cours de sciences du programme des Sciences de la Nature du C gep Marie Victorin l ExAO s ajoute tout naturellement aux autres tapes de la m thode scientifique lesquelles sont d j divers degr s assist es par ordinateur recherche de documentation analyse et traitement de donn es r daction et pr sentation Marcotte et Sabourin 2000 Ainsi l ExAO est un environnement d apprentissage qui utilise l ordinateur en modes conversationnel graphique et contr le de proc d s Nonnon 2002 Il permet l tudiant la fois de param trer et de contr ler une exp rience r elle d acqu rir les donn es et de visualiser celles ci sous forme symbolique Ces donn es sont pr sentes en temps r el sur des instruments virtuels Nonnon 2002 Le syst me de robotique p dagogique est constitu des syst mes d acquisition de donn es chimiques biologiques ou phy
22. ves mais l outil a permis de susciter l int r t des l ves en classe Le fait de ne plus avoir de diff rences significatives est une bonne nouvelle en soi puisque pour l exp rimentation en physique m canique les r sultats taient moins 74 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique favorables dans le groupe ExAO que dans le groupe t moin Nous avons donc appris de nos erreurs et appliqu les recommandations mises pr c demment Cependant il reste encore du chemin faire pour optimiser ces outils de nouveaux essais devront tre r alis avant de tirer des conclusions fermes Suite cette exp rimentation certaines recommandations peuvent tre faites La premi re serait de mieux ma triser le logiciel et la prise de donn es Les l ves lorsqu ils voient de l h sitation de la part d un professeur ont tendance d crocher pr ter moins attention en classe Par ailleurs acc l rer un peu le d bit des neutralisations emp cherait les l ves d tre trop longtemps inactifs Finalement rapporter les donn es dans Excel afin d afficher les deux courbes sur un m me graphique pour mieux pouvoir les comparer favoriserait la compr hension de ce concept Malgr ceci l outil p dagogique utilisant l ExAO en chimie des solutions s est av r efficace par les r sultats l examen 5 2 3 Opinion des l ves concernant l ExAO en cl
23. 1984 Introduction to qualitative research methods the search for meanings 2e d New York J Wiley Taylor S J et R Bogdan 1998 Introduction to qualitative research methods a guidebook and resource 3 d New York J Wiley Thouin M 2002 Changement conceptuel et formation des ma tres dans Changement conceptuel et apprentissage des sciences recherches et pratiques Collectif sous la direction de Rodolphe M J Toussaint Montr al Editions logiques Tilidetzke R 1992 A comparison of CAI and traditional instruction in a college algebra course Journal of Computers in Mathematics and Science Teaching vol 11 n 1 p 53 62 Trowbridge D E et L C McDermott 1980 Investigation of student understanding of the concept of velocity in one dimension American Journal of Physics vol 48 p 1020 1028 Trowbridge D E et L C McDermott 1981 Investigation of student understanding of the concept of acceleration in one dimension American Journal of Physics vol 49 p 242 258 Van der Maren J M 1995 M thodes de recherche pour l ducation Montr al Presses de l Universit de Montr al Viau R 1987 L enseignement assist par ordinateur bilan qualitatif P dagogie Coll giale n pilote p 20 22 Viendlinski T J Underdahl E Simpson et R Stevens 2002 Authentic assessment of student understandins in near real time article pr sent au National E
24. 21 3 en anglais langue seconde 0 1 2 21 4 en ducation physique 0 1 2 3 21 5 en cours compl mentaires 0 1 2 22 Combien d heures par semaine consacrez vous en Moins moyenne pour l tude et pour les travaux en d une De 1 2h De2 3h De 3 4h 4h et plus r pondre uniquement que si vous avez suivi ou si heure 2 3 4 5 vous suivez ce cours 1 Premi re session a Calcul diff rentiel 1 2 3 4 5 b volution et diversit du vivant 1 2 3 4 5 c Chimie g n rale de la mati re 1 2 3 4 5 Deuxi me session d Calcul int gral 1 2 3 4 5 e Chimie des solutions 1 2 3 4 5 f M canique 1 2 3 4 5 g Initiation l algorithmique et la programmation 1 2 3 4 5 scientifique Troisi me session h Alg bre lin aire et g om trie vectorielle 1 2 3 4 5 i lectricit et magn tisme 1 2 3 4 5 j Compl ment de math matiques 1 2 3 4 5 k Physiologie et hom ostasie g n rales 1 2 3 4 5 1 Algorithmique et programmation scientifique avanc e 1 2 3 4 5 Quatri me session m Onde et physique moderne 1 2 3 4 5 n Calcul diff rentiel et int gral dans l espace et Re 1 2 3 4 5 int gration o Biologie et int gration 1 2 3 4 5 p Chimie organique 1 2 3 4 5 q Physique et int gration 1 2 3 4 5 121 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique r Progra
25. 61 62 63 64 J apprends mieux quand le professeur utilise principalement l expos on O DO oral comme m thode d enseignement J apprends mieux quand le professeur demande aux l ves de trouver Q u u Q u un exemple concret qui illustre la th orie pr sent e J apprends mieux quand le professeur fait une d monstration compl te O 0 O O O de la d marche suivre J apprends mieux quand le professeur pr sente beaucoup de contenu on O DO J apprends mieux quand le professeur utilise des documents u u u u Q audiovisuel informatique ac tate texte etc pour illustrer sa mati re J apprends mieux quand le professeur nous indique ce qui est Q O DO important pour l examen J apprends mieux quand le professeur nous place en situation r elle et Q O DO nous indique ensuite nos forces et nos faiblesses J apprends mieux quand le professeur nous demande d utiliser nos u u Q u Q connaissances pour prendre position sur un sujet d actualit J apprends mieux quand le professeur part de ce que l on sait pour aller O O0 O O O plus loin par la suite J apprends mieux quand le professeur utilise les m mes mots pour Q O DO redonner une explication 117 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 9 2 2 Questionnaire sur les perceptions C gen M Savor eria enan
26. Base Sel Eau Toutefois cette quation mol culaire mest pas toujours la meilleure fa on de repr senter le d roulement de la neutralisation Pour montrer que les r actifs et un des produits de la r action existent en tant quons en solution on peut crire l quation sous forme ionique H O aq Cl aq Na aq OH aq Na aq Cl aq H20 Acide Base Sel Eau L quation ionique permet de comprendre la nature de la neutralisation les ions H30 et OH se combinent pour former de leau Afin de visualiser cette neutralisation on utilise le titrage c est dire la combinaison de deux r actifs en solution dans des proportions st chiom triques L instrument principal dans un titrage est la burette un long tube de verre gradu con u pour d biter des volumes pr cis d une solution au moyen d un robinet d arr t Lors d un titrage on place la solution d un des r actifs dans la burette Dans un contenant b cher ou fiole conique on verse l autre r actif On laisse s couler le r actif de la burette dans l autre contenant o une r action de neutralisation a lieu Lorsque acide est tout juste neutralis c est dire lorsqu il a atteint sont point d quivalence le HCI et le NaOH sont dans des proportions sto chiom triques 2 4 2 1 Le titrage d un acide fort par une base forte La Figure 4 illustre les caract ristiques de la courbe de titrage dans le cas d un acide fort et
27. En revanche la coh rence entre ce qui est vu en classe et ce qui est couvert par l examen soul ve des r criminations de la part de certains l ves En effet quelques uns soulignent qu il y avait des probl mes dans l examen qu on n avait pas faits en classe Un autre l ve ajoute le cours tait trop centr sur les projectiles puis il n y avait pas juste a examen En outre plusieurs l ves ont remarqu que le cours de physique jusque l ressemblait beaucoup ce qu ils avaient vu au secondaire En ce qui concerne les laboratoires un l ve sugg re que puisque les laboratoires c est pour trouver et exp rimenter de nouvelles choses a serait int ressant qu il s agisse d l ments de la vie courante Finalement les l ves en physique du groupe t moin n ont pas de suggestions faire pour am liorer le cours Ils l appr cient tel qu il est puisque le cours r pond entre autres leur besoin d avoir des l ments visuels Pour les l ves du groupe exp rimental en physique les dimensions de preuve et de d monstration sont importantes Un l ve note qu il a prouv chaque formule une la fois Un autre r torque nous dire qu une bille et une boule de quille qui tombent arriveront en m me temps est bien mais nous le monter avec une efface et 56 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique
28. Marie Victorin L objectif g n ral de ce projet est l exp rimentation l valuation ainsi que l am lioration et l adaptation d outils p dagogiques qui illustrent diff rents concepts scientifiques pr cis partir de la technologie de l exp rimentation assist e par ordinateur ExAO Ce volet de l tude veut comprendre la perception qu ont les l ves du DEC en Sciences de la nature de l enseignement des sciences Votre participation consistera discuter avec la chercheuse et d autres sur vos perceptions de l enseignement des sciences au C gep Cette rencontre de discussion aura lieu une seule reprise au cours de l ann e Votre participation est importante pour nous car elle nous permet de mieux vous conna tre et de mieux comprendre vos besoins dans un enseignement efficace des sciences Cependant il va de soi que vous pourrez vous retirer du projet quand vous le voudrez si vous avez une contrainte et qu aucune pression ne sera exerc e sur vous pour vous inciter poursuivre Les l ments de discussion issus de la rencontre seront de nature favoriser chez vous une r flexion sur certains comportements ou attitudes qui ont un impact positif ou n gatif sur votre rendement scolaire et vous inciter les modifier s il y a lieu De plus en collaborant ce projet vous manifestez votre int r t pour une formation scientifique de qualit et vous contribuez cette qualit Comme d dommagement vous
29. PERCEPTIONS QU ONT LES ELEVES SUR LES METHODES D ENSEIGNEMENTS EN SCIENCES MEME QUE LE TABLEAU ID 124 TABLEAU XIII CANEVAS D ENTREVUE DE TYPE FOCUS GROUP PROPOS DES M THODES P DAGOGIQUES UTILIS ES EN CLASSE LORS DE LA LE ON M ME TABLEAU QUE LE TABLEAU IID 128 viii valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique R sum L enseignement d un concept scientifique peut s av rer un d fi de taille Il faut transformer les savoirs enseigner afin de faciliter la compr hension des l ves Les enseignants doivent donc concevoir des outils p dagogiques Cependant lors de cette cr ation d outils l enseignant est souvent biais par sa propre connaissance des concepts scientifiques qu il veut illustrer L objectif g n ral de ce projet est l exp rimentation l valuation l am lioration l adaptation et la mesure de l efficacit d outils p dagogiques qui illustrent diff rents concepts scientifiques pr cis partir de la technologie de l exp rimentation assist e par ordinateur ExAO dans l optique de r pondre aux besoins des l ves dans l apprentissage des sciences Trois m thodes de collecte de donn es ont t utilis es afin de traduire la perception qu ont les l ves de l enseignement des sciences le questionnaire tudiant P
30. Victorin 1 1 Mise en contexte l origine ce projet visait la cr ation d une quipe d l ves chercheurs sous la supervision rapproch e d un professeur pour exp rimenter am liorer valuer et valider des protocoles exp rimentaux utilisant la technologie de l exp rimentation assist e par ordinateur ExAO Par la suite il aurait fallu tester l efficacit p dagogique de ces outils en classe Malheureusement nous avons t oblig s de retirer l apport direct des l ves chercheurs dans l exp rimentation l valuation ainsi que l am lioration et l adaptation des outils p dagogiques Plusieurs raisons ont justifi ce retrait En premier lieu le trop petit effectif tudiant disponible au c gep Marie Victorin En effet certains des l ves chercheurs auraient pu se retrouver dans une situation de conflit d int r t au cours de la recherche en assumant plusieurs r les De plus ce petit effectif se combinait un manque d int r t et de temps de la part des l ves en sciences Par ailleurs le temps de r alisation du projet allou nous obligeait faire des choix dont celui ci Il faut garder l esprit qu afin de bien travailler sur l ExAO il faut avoir une bonne compr hension du syst me d acquisition de donn e et de ses capteurs inclure les l ves signifiait donc que ces derniers devaient ma triser les concepts l tude et le mat riel Cependant il sera int ressant d inclure les
31. Votre participation est importante pour nous car elle nous permet de mieux vous conna tre et de mieux comprendre vos besoins dans un enseignement efficace des sciences Cependant il va de soi que vous pourrez vous retirer du projet quand vous le voudrez si vous avez une contrainte et qu aucune pression ne sera exerc e sur VOUS pour Vous inciter poursuivre La r ponse ce questionnaire peut favoriser chez vous une r flexion sur certains comportements ou attitudes qui ont un impact positif ou n gatif sur votre rendement scolaire et vous inciter les modifier s il y a lieu De plus en collaborant ce projet vous manifestez votre int r t pour une formation scientifique de qualit et vous contribuez cette qualit Vous courrez aussi la chance de gagner un des six prix de 75 dollars qui seront tir s parmi les tudiants qui auront particip la collecte des donn es Pour analyser les donn es des questionnaires nous aurons besoin de consulter vos r sultats scolaires en sciences de la nature et votre moyenne pond r e au secondaire Votre consentement implique que vous autorisez les personnes qui d tiennent ces donn es nous les communiquer Dans l utilisation que nous ferons des donn es recueillies nous nous engageons respecter l anonymat de mani re ce que d aucune fa on ces donn es ne puissent tre associ es un individu Les questionnaires ne seront d tenus que par la chercheuse qui les utilisera stri
32. al 2005 et que cette m thode convient au but recherch savoir apporter un clairage plus pr cis sur des r sultats statistiques Plusieurs th mes ont t soulev s lors des rencontres en groupes de discussion des l ves de premi re et de deuxi me ann e Certains concerna ient diff rents aspects de l enseignement disciplinaire des sciences des caract ristiques de l enseignant ainsi que des l ments de motivation 4 1 2 1 L enseignement disciplinaire Concret Un des premiers aspects de l enseignement en sciences avoir t voqu est le besoin de concret des l ves Un l ve de deuxi me ann e soul ve qu il y a des cours o on voit la mati re plus concr tement et a pique notre curiosit De plus la majorit des l ves a r v l son besoin de concret dans les cours de sciences Un l ve de deuxi me ann e note qu il aurait aim faire de l exp rimentation sur le terrain a fait changement et c est plus concret et plus stimulant Un l ve de premi re rench rit qu il wy a pas assez concret en classe Par ailleurs certains l ves aimeraient avoir des d monstrations en classe Un l ve de premi re ann e note que l ExAO serait d velopper Ce serait plus difficile au d but mais a vaudrait la peine en y allant progressivement a aiderait Pratique et th orie Un second aspect r v l par les l ves se rapporte aux liens entre la th o
33. aurait t encore meilleur d tre mieux pr par Un dernier l ve sugg re de mettre un indicateur de pH dans le liquide pour voir ce qui se passe sur le graphique et voir ce qui se passe dans le b cher en m me temps Mesure de l efficacit p dagogique gr ce aux r sultats de l valuation du concept Suite la le on o l outil p dagogique a t utilis en chimie des solutions un examen a eu lieu Les moyennes des r sultats de l examen taient de 54 0 17 3 pour le groupe t moin et de 68 1 19 4 pour le groupe exp rimental ExAO Lorsque les questions se rapportant uniquement au concept des courbes de neutralisation sont observ es Figure 18 les r sultats montrent une plus grande r ussite du groupe exp rimental dans les deux questions que pour le groupe t moin avec respectivement 65 44 25 37 et 43 38 24 75 100 90 80 70 60 50 R sultats 40 30 20 10 0 Q 9 Q 10 Questions de l examen se rapportant aux courbes de titrage T moin BExAO Figure 18 R sultats de l valuation du concept des courbes de neutralisation par un titrage Afin de comparer les deux groupes le groupe t moin et le groupe exp rimental ExAO dans les deux disciplines nous avons compar les r sultats des l ves provenant du secondaire Ces r sultats sont pr sent s la Figure 19 La force du groupe 6
34. avant de la classe avec votre pr nom et votre num ro de t l phone et le placer dans la seconde enveloppe Merci de votre collaboration Marche suivre pour r pondre au questionnaire Etudiant Plus 1 Il suffit d acc der au programme Internet Explorer et d inscrire l adresse suivante www9 collegemv qc ca pedagogie ne pas oublier d omettre les accents 2 Clique ensuite sur le symbole E 3 Entre ton num ro d admission DA Il s agit d un code de 7 chiffres qui se trouve en haut droite de ton horaire 4 Entre ensuite ton CODE PERMANENT le code qui d bute par les trois premi res lettres de ton nom de famille suivies de l initiale de ton pr nom suivie de 8 chiffres 5 Cliquer sur VALIDER 6 Prends le temps de lire les instructions suivantes que tu peux voir galement l cran 118 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Comment r pondre 1 L chelle de r ponse t est fournie chacune des questions et il te suffit alors de s lectionner la r ponse appropri e 2 Tu peux corriger ta r ponse tant que tu n as pas chang de page cran sinon tu ne peux plus la corriger 3 Tu dois fournir une r ponse chacun des questions Une r ponse est exig e pour passer d une question une autre 4 Le questionnaire comporte 64 questions exception faite de la section identificatio
35. avec beaucoup d exemples vari s Aylwin 1992a explique que le concret doit toujours pr c d l abstrait L analyse de cette n cessit ne date pas d hier En effet Ausubel 1975 propose la m thode de la m taphore structurante de l analogie dans laquelle on commence par voquer en d tail une structure concr te famili re sur laquelle ensuite point par point on greffe la structure de la connaissance abstraite Par ailleurs un aspect tr s important a t soulev par les l ves de deuxi me ann e mais se retrouve galement dans les analyses de contenu des rencontres qui ont eu lieu apr s les le ons de physique et de chimie aupr s des l ves de premi re ann e Il s agit de l importance du support visuel En effet les l ves de deuxi me ann e ont indiqu l importance d avoir un support visuel lors des cours th oriques Ce support ne semble pas largement utilis dans les cours de sciences puisque le tableau a t rapport par les l ves comme le principal l ment visuel de la majorit des cours Il faudra n anmoins trouver des solutions l int rieur de chaque discipline afin de r pondre ce besoin Les l ves ont sugg r l ajout de diaporamas de type Powerpoint de films de d monstrations qui compl menteraient l utilisation du tableau et qui dynamiseraient le support visuel Les l ves ont galement mentionn un besoin de structure Ils ont besoin de savoir o ils s en von
36. cette optique la robotique p dagogique vise principalement l acquisition d habilet s g n rales et de notions scientifiques Elle se caract rise par un usage p dagogique de l ordinateur dans ses fonctions de scrutation d analyse de contr le et de mod lisation Nonnon 1991 Au Qu bec les applications de la robotique p dagogique dans les coles prolif rent pourtant le ph nom ne est mal connu Chomienne 1991 Plusieurs utilisations se g n ralisent l ordinateur comme outil de gestion p dagogique l enseignement assist par ordinateur EAO l exp rimentation assist e par ordinateur ExAO et l ordinateur en tant qu outil d apprentissage la programmation Saroul 1987 Les exp riences assist es par ordinateur peuvent tre utilis es en remplacement des exp riences de laboratoire lorsque l objectif est de fournir de la pratique dans la prise de d cision ou pour enseigner les principes scientifiques en chimie Suits et Lagowski 1994 En outre les exp riences assist es par ordinateur peuvent tre plus efficaces que les exp riences de laboratoire dans l enseignement des processus scientifiques ou de pens e Jackman Mollenberg Bradson 1987 Lunetta et Hofstein 1981 River and Vockell 1987 Il s agit ici de discerner entre l enseignement de processus de pens e scientifique et la r alisation d un protocole pr cis un l ve doit apprendre utiliser le mat riel de laboratoire et r aliser les
37. cette question 41 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Nombre d heures de travail hors classe par 2 8 1 2 2 6 1 0 291 1 semaine pour les cours de sciences 4 1 2 Analyse de contenu de l entrevue dans le cadre du groupe de discussion Afin de poser un regard plus en profondeur sur les perceptions que poss dent les l ves des m thodes p dagogiques utilis es dans les diff rents cours de sciences des entrevues dans le cadre de groupes de discussion ont t r alis es aupr s d l ves qui avaient d j compl t les questionnaires tudiant Plus et maison Cette rencontre donnait l occasion de poursuivre la r flexion et approfondir notre compr hension Nous avons choisi d effectuer des entrevues aupr s d l ves de premi re ann e et de deuxi me ann e afin de conna tre leur opinion sur les m thodes p dagogiques en sciences Les entrevues de groupes ont t con ues dans la perspective o elles offraient la possibilit de prolonger les r sultats des questionnaires afin d en d gager une compr hension plus vaste Roy et al 2005 Pour ces entrevues avec les l ves nous avons retenu la m thode des groupes de discussion parce que celle ci mise sur l interaction l int rieur du groupe pour produire des donn es qui autrement ne seraient pas n cessairement accessibles Mayer et Ouellet 1991 Roy et al 2003 Roy et
38. cie les professeurs qui posent des questions aux l ves les amenant participer au cours Un autre l ve de deuxi me ann e ajoute que c est agr able quand les profs nous am nent un peu de culture g n rale ce propos un autre d clare ce qui me motive pour aller un cours qui m int resse moins c est quand le professeur sort un peu de sa mati re pour raconter des nouvelles des l ments qu il a faits l universit 4 1 2 3 l ments de motivation Certains l ments de motivation ont t rapport s par les l ves le sentiment de comp tence le groupe l absence de comp tition et le projet synth se Lors d exercices les l ves se sentent motiv s lorsqu ils sont capables de les faire ou de r soudre les probl mes Un l ve explique que les exercices sont stimulants lorsque qu on est capable de les compl ter Si on n est pas capable alors ce n est pas stimulant Un autre l ve ajoute que parce qu on n est pas toujours capable de faire les exercices ce n est donc pas trop stimulant Un dernier l ve termine en disant qu en g n ral les exercices sont stimulants et on est fier de r aliser le travail Le groupe d l ves du d partement des Sciences de la nature repr sente un autre l ment de motivation En effet l ambiance du d partement est appr ci e Un l ve de premi re ann e se dit motiv parce que le groupe est int ressant Un l
39. courante Les l ves de premi re ann e mentionnent que les liens sont difficiles faire et que les laboratoires ne sont pas toujours en relation avec la mati re Les l ves de deuxi me ann e approfondissent plus cet aspect Un l ve souligne il y avait quelques laboratoires qui taient en lien avec les sciences mais pas n cessairement avec la mati re qu on voyait dans le cours C tait un peu moins pertinent Ce qui est int ressant quand on fait des laboratoires c est vraiment de voir la pratique de la th orie qu on a vue en classe Un autre l ve de deuxi me ann e ajoute qu en physique les exp riences sont tr s repr sentatives il voi t quoi a sert de faire ce laboratoire l Mais du cot chimie il a toujours trouv que a poussait trop fort Les liens entre les laboratoires et la mati re sont plus difficiles et pour les notions c est difficile de voir quoi a allait lui servir Trop abstrait Certains l ves de deuxi me ann e ont exprim le d sir d avoir des liens avec la vie courante cet effet un l ve note qu il aurailt aim faire de l exp rimentation sur le terrain a aide faire le lien entre la vie et la science Exemples et exercices Cet aspect est en relation directe avec l aspect concret et l aspect pratique mentionn pr c demment mais il a t approfondi par les l ves De plus sur cet aspect il y a consensus entre les l ves
40. d une base forte 4 l ments th oriques tir s de Hill et Petrucci 2003 24 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 1400 1200 1000 4 800 4 pH Point d quivalence 600 pH 7 400 200 4 DD A O 000 500 10 00 1500 2000 3510 2000 3500 410 Volume de la base mL Figure 4 Courbe de titrage d un acide fort HCI 0 1 M par une base forte NaOH 0 1M Le pH est faible au d but du titrage parce que la concentration de l acide fort est maximale Le pH change lentement au fur et mesure que l on tend vers le point d quivalence puisque la base ajout e neutralise de plus en plus l acide pr sent Juste avant le point d quivalence le pH s l ve brusquement Comme il ne reste pratiquement plus d acide en solution l ajout d une base forte a d sormais un effet tr s important sur le pH Au point d quivalence le pH est de 7 00 puisque le sel form de l acide conjugu d une base forte et de la base conjugu e d un acide fort ne s hydrolyse pas Il n influe donc pas sur le pH Juste apr s le point d quivalence le pH continue de s l ve rapidement En s loignant du point d quivalence le pH continue d augmenter mais beaucoup plus lentement 2 4 2 2 Le titrage d un acide faible par une base forte Contrairement la courbe de titrage d un acide for
41. d partement des Sciences de la nature qui a t le plus remarqu par les l ves est tr s appr ci Sur le plan des l ments de motivation le sentiment de comp tence a t r v l par les l ves principalement par ceux de premi re ann e En effet quand ils ne se sentent pas capables de faire un exercice ou de r soudre un probl me ils se d couragent et perdent leur int r t et leur motivation L ambiance du d partement des Sciences du c gep Marie Victorin repr sente un second l ment de motivation En effet les l ves appr cient la convivialit qui r gne au d partement Cette convivialit s exprime galement par l absence de comp tition Ce dernier point a t analys encore par Aylwin 1992b En effet cet auteur rapporte que la coop ration est pr f rable la comp tition car elle permet d atteindre les meilleurs r sultats individuels et collectifs 6 1 2 L usage d outils p dagogiques utilisant l ExAO Dans le cours de physique m canique l outil p dagogique illustrant la chute libre d un objet l aide de l ExAO n a pas suscit plus d int r t que le cours traditionnel Il n a pas permis de mieux comprendre ni aid mieux retenir En revanche les l ves rencontr s dans les groupes de discussion ont exprim leur appr ciation face certaines caract ristiques de l outil p dagogique En effet ils ont not le c t pratique et rapide 80 va
42. de bonnes ou de mauvaises r ponses vos r ponses sont toujours les meilleures Ce que je veux dire c est que je tiens vraiment entendre ce que vous vous avez dire sur diff rents sujets reli s l enseignement des sciences L id al c est que vous r pondiez honn tement et spontan ment ce qui vous vient l esprit sans censure omettre des informations volontairement J aimerais que vous ne cherchiez pas me donner les bonnes r ponses ou les r ponses que vous croyez qui me feront plaisir ou que j attends Vos r ponses sont confidentielles tous les r sultats sont trait s de fa on anonyme c est dire sans utiliser votre nom et cela tout au long de la recherche 128 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Comme je veux recueillir toutes les informations et ne rien oublier je vais enregistrer le d roulement des discussions Il west impossible d agir autrement il serait trop long d essayer de tout noter par crit A la fin de l entrevue une fois l enregistreuse arr t e si vous avez des questions des commentaires particuliers il me fera plaisir de r pondre vos demandes Signature du formulaire de consentement En ce qui concerne l anonymat l enregistrement des informations et l utilisation de vos r sultats scolaires je vais vous faire signer ce formulaire de consentement Cette entente vous garantit l anonymat m auto
43. de classifier la robotique p dagogique l int rieur d une discipline puisque les projets varient souvent passant d un type d approche l autre Denis et Hubert 2001 Sans se soucier des approches les objectifs d apprentissage de la robotique p dagogique peuvent tre cat goris s en r f rence au mod le d architecture des comp tences de Leclerca 1987 Figure 1 Selon ce mod le les comp tences dynamiques sont reli es aux projets personnels Elles font galement r f rence la motivation c est dire au plaisir qu une personne exp rimente en effectuant une t che d apprentissage Les comp tences strat giques s int ressent la m tacognition c est dire la connaissance de soi comme apprenant de ses forces et de ses faiblesses et au d veloppement de strat gies afin de s adapter aux situations complexes Les comp tences d multiplicatives permettent l apprenant de d velopper des strat gies de recherche d information et d acqu rir des comp tences plus sp cifiques Finalement les comp tences sp cifiques font r f rence aux contenus sp cifiques Leclercq 1987 Dynamique Strat gique D multiplicatif Sp cifique Figure 1 Architecture des comp tences selon Leclercq 1987 Comme toutes autres situations d apprentissage les activit s de robotique p dagogique peuvent tre d crites et analys es en se r f rant au mod le des six paradi
44. de la mati re des m thodes et des techniques d enseignement qui garantissent un meilleur enseignement Viau 1987 En effet les programmes informatiques qui sont difficiles utiliser n auront pas la chance d tre accept s par les l ves et les enseignants ni de se d marquer Kearsley 1989 Un bon logiciel est un logiciel peu complexe et qui porte sur des sujets p dagogiques assez pr cis Les logiciels ouverts de simulation peuvent aussi convenir une situation d enseignement condition qu on fasse par avance tout le travail d int gration la classe Meynard 1992 Pour tirer pleinement profit de ces m dias dans un enseignement il faut recourir une planification et une conception p dagogique rigoureuses Viau 1987 L utilisation de l ordinateur comme m dia d enseignement sera un succ s si les professeurs consid rent ce m dia comme un moyen technologique sophistiqu qui leur permet de planifier et d exploiter au maximum les m thodes et les techniques d enseignement Viau 1987 Ainsi en incluant la robotique p dagogique leur pratique les enseignants visent de nombreux objectifs Sur le plan affectif l augmentation de la motivation des l ves est un objectif que l on retrouve fr quemment cit Sur le plan cognitif la sensibilisation l informatique est un objectif vis cependant on recherche plus souvent le d veloppement d habilet s intellectuelles de r solution de probl me d organisation
45. de premi re et de deuxi me ann e Un l ve note qu il aime bien quand il y a beaucoup d exemples donn s par le professeur Un autre ajoute que pour chaque th orie il devrait y avoir des exemples Un autre l ve sugg re d avoir de la diversit dans les exemples Un troisi me explique plus tout se suit et plus il y a d exemples mieux c est parce que tu peux tre capable de comprendre la th orie mais pas capable de l appliquer Pour les exercices les l ves demandent d avoir du temps en classe pour faire des exercices les faire eux m mes et se faire aider par les amis ou le professeur Structure La grande majorit des l ves du programme des sciences de la nature ont exprim leur besoin de structure dans l enseignement des sciences Un l ve affirme j aime la structure afin de bien me retrouver dans mes notes Quant il n y en a pas je me sens perdu Un autre ajoute que plus c est structur et mieux la classe va comprendre Notes de cours Un grand d bat a t soulev concernant l aspect des notes de cours Sur ce sujet les l ves ont des opinions tr s divergentes peu importe qu ils soient de premi re ou de deuxi me ann e Un l ve de deuxi me ann e sp cifie qu il a besoin de voir pour bien structurer les notes I n aime pas voir un professeur avec rien devant lui qui parle alors que l on doit prendre des notes Souvent il a fini de d
46. de t ches complexes et d acquisition d une d marche scientifique Le 21 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique d veloppement de ces habilet s devient possible gr ce la dimension de concr tisation de l informatique que repr sente la robotique p dagogique Chomienne 1991 2 4 Concepts scientifiques l tude 2 4 1 Chute libre d un objet La chute libre d un corps est sans doute l exemple le plus connu des mouvements uniform ment acc l r s tudi s dans le cadre du cours de physique M canique 203 NYA Lorsque la r sistance de l air est n gligeable on observe que tous les corps peu importent leur grosseur leur poids ou leur nature tombent en un endroit pr cis de la Terre avec la m me acc l ration Si la chute libre ne se prolonge pas trop l acc l ration demeure constante durant tout le mouvement C est ce que l on nomme chute libre L acc l ration d un corps en chute libre est appel e acc l ration gravitationnelle et on la symbolise par g Pr s de la surface de la Terre sa grandeur est approximativement de 9 8 m s2 et elle est dirig e vers le centre de la Terre quations de mouvement en chute libre Vfinale Vinitiale at dans le cas de la chute libre Vr Vit ogt d Vit 2at2 dans le cas de la chute libre d Vit gt 2ad V V 2 dans le cas de la chute libre 2gd V
47. discussions en classe pour m aider comprendre J essaie de relier la mati re que j apprends ce que je sais d j Pour me pr parer un examen je lis mes notes quelques reprises sans les r sumer J tudie juste assez pour obtenir de bonnes notes aux examens Quand je me pr pare l examen j essaie de deviner les questions pour viter de tout tudier J tudie par c ur la mati re que je ne comprends pas Quand je r sous des probl mes je m assure de bien comprendre la d marche en plus d avoir le bon r sultat chelle l jamais 3 souvent 114 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 2 occasionnellement 4 toujours QUESTIONS 1 2 3 4 29 Pour me pr parer aux examens je fais la lecture de mes notes haute voix u u o u 30 J tudie tr s peu dans les cours que je juge peu utiles Q o0 UO 31 Lorsque j tudie je prends en note mes difficult s et je consulte le professeur Q Q 0 O ou un autre l ve ce sujet 32 Je ne r tudie pas la mati re qui a d j t not e lors d une valuation u u oO u ant rieure 33 Quand j coute le professeur c est pour mieux retenir par c ur des Q u oO Q connaissances sur divers sujets 34 je ne cherche pas longtemps la solution un probl me quand je sais que
48. et en chimie des solutions afin de conna tre leur opinion sur les m thodes p dagogiques utilis es Les entrevues de groupes ont t con ues afin d obtenir une compr hension plus vaste Roy et al 2005 La m thode des groupes de discussion a t retenue parce qu elle mise sur l interaction l int rieur du groupe pour produire des donn es qui autrement ne seraient pas n cessairement accessibles Mayer et Ouellet 1991 Roy et al 2003 Roy et al 2005 et que cette m thode convient au but recherch savoir apporter un clairage plus pr cis sur les r sultats recueillis Lors de la rencontre des l ves du groupe t moin en physique m canique plusieurs dimensions de l enseignement en physique ont t abord es La r vision s est av r e importante car selon un l ve a m a bien aid pour la r vision et en m me temps surtout pour les nouvelles formules pour l examen je wai pas eu le temps de r viser La dimension de la compr hension est galement soulev e en relation avec la patience et le dynamisme du professeur Un l ve explique si on avait un probl me a ne lui d rangeait pas de r pondre m me si c tait de r pondre 10 fois au m me probl me Il recommen ait Il va prendre plusieurs exemples et pas juste selon sa mani re lui mais il va essayer de voir comment tu vois et de montrer qu il y a plusieurs mani res d atteindre la m me r ponse ajoute un autre
49. ger la confidentialit des renseignements obtenus dans le cadre de la recherche Ces renseignements seront utilis s strictement aux fins de la recherche Date Annick Caron Ph D 110 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 9 1 3 Questionnaire suivant la le on FORMULAIRE DE CONSENTEMENT POUR MA PARTICIPATION A UN PROJET DE RECHERCHE Volet ExAO phase questionnaire La pr sente a pour but de solliciter votre collaboration pour participer un projet de recherche conduit par une enseignante en sciences de la nature Annick Caron PhD du C gep Marie Victorin L objectif g n ral de ce projet est l exp rimentation l valuation ainsi que l am lioration et l adaptation d outils p dagogiques qui illustrent diff rents concepts scientifiques pr cis partir de la technologie de l exp rimentation assist e par ordinateur ExAO Ce volet de l tude veut mesurer l appr ciation d un cours de science qu ont les l ves du DEC en Sciences de la nature de l enseignement des sciences Votre participation consistera r pondre une seule reprise un questionnaire d une dur e maximale de 5 minutes qui mesure l appr ciation d un cours de science que vous venez de suivre au C gep Votre participation est importante pour nous car elle nous permet de mieux vous conna tre et de mieux comprendre vos besoins dans un enseignement efficace
50. l autoanalyse 80 0 7 1 87 5 6 4 72 5 4 9 8 Etre motiv apprendre 77 3 93 67 7 28 4 66 7 7 5 Pour les huit dimensions du questionnaire tudiant Plus il existe une grande variabilit des r sultats entre les trois groupes Cette variabilit est observ e par les grands cart types mesur s ces carts types atteignent 28 4 Par ailleurs environ 48 des l ves du programme des sciences de la nature du c gep Marie Victorin utilisent des strat gies de m morisation qui correspondent un apprentissage superficiel voir Figure 6 Cette derni re figure repr sente un regroupement des indicateurs en quatre conceptions de l apprentissage soit un apprentissage superficiel apprentissage qui n assure pas la stabilit des connaissances un apprentissage utilitaire strat gie qui vise uniquement la r ussite du cours un apprentissage en profondeur acquisition int gration et transfert des connaissances et un apprentissage strat gique utilisation des bonnes strat gies afin de transformer ses structures cognitives en faisant appel la m tacognition La Figure 7 repr sente la r partition id ale des l ves selon les quatre th mes des conceptions de l apprentissage du questionnaire Etudiant Plus De plus 37 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique environ 67 des l ves utilisent des strat gies afin de d gager l essentiel et de faire des
51. l examen se rapportant la chute libre d un objet D T moin BExAO Figure 15 R sultats de l valuation du concept de la chute libre d un objet en physique m canique pourcentage d l ves ayant r ussi la question Afin de comparer les deux groupes le groupe t moin et le groupe exp rimental ExAO dans les deux disciplines nous avons compar les r sultats des l ves provenant du secondaire Ces r sultats sont pr sent s la Figure 16 58 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Moyenne Groupe t moin Groupe ExAO Groupes exp rimentaux Figure 16 R sultats au secondaire des l ves des groupes t moin et exp rimental ExAO en physique m canique 4 2 4 2 Chimie des solutions R sultats des questionnaires aux l ves la suite de la le on choisie pour utiliser le nouvel outil p dagogique un bref questionnaire a t distribu aux l ves afin de conna tre leur opinion sur diff rents aspects de cette le on l int r t l aide la compr hension la r tention etc Les r sultats pour l exp rimentation de l outil des courbes de titrage sont pr sent s la Figure 17 Dans le cours Chimie des solutions les m thodes utilis es dans la le on n ont pas plus attir l attention des l ves dans le groupe ExAO que dans le groupe t
52. lectures et les proc dures exp rimentales ces l ments ne sont pas n cessairement mis en vidence dans l utilisation de l ExAO L ExAO poss de la fois des avantages et des inconv nients En effet pour Nonnon 1986 l utilisation d un milieu informatis permet de donner un environnement propice l l ve pour qu il s engage dans une d marche heuristique de r solution de probl me en sciences exp rimentales Les inconv nients de l utilisation de l ordinateur en p dagogie r sident dans la d composition en items du contenu d enseignement Celle ci entra ne une atomisation des connaissances une progressivit lente source d ennui pour l apprenant ainsi qu un part r duite faite la cr ativit Saroul 1987 Ainsi afin de faciliter l apprentissage de concepts nouveaux Fazarinc 1992 affirme que l outil p dagogique utilisant l ordinateur doit tre facile d emploi entretenir la concentration aider la visualisation et v rifier la compr hension Test s par des l ves des modules ainsi con us ont h t la compr hension intuitive des concepts nouveaux et apparaissent appropri s l usage individuel Finalement selon Tatin 1989 l enseignement assist par ordinateur doit tre avant tout un acte p dagogique qui s int gre dans une conception globale de l ducation En effet il ne faut pas int grer l ordinateur juste pour lui m me mais bien r fl chir aux conditions de 17
53. les diff rences entre l enseignement au secondaire et au coll gial 70 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Par ailleurs certains aspects ont t identifi s par un seul groupe Pour les l ves de premi re ann e l importance de la d monstration de la th orie du sentiment de comp tence face la motivation et de l absence de comp tition a t r v l e En revanche l importance du travail hors classe l inefficacit des grands groupes pour l apprentissage les int r ts personnels et le projet synth se ont t abord s uniquement par les l ves de deuxi me ann e videmment le v cu des l ves explique ais ment ces diff rences 5 2 Outils p dagogiques utilisant l ExAO 5 2 1 Physique m canique 5 2 1 1 R sultats des questionnaires aux l ves Le probl me essentiel dans une d marche scientifique est souvent d tablir une relation entre deux concepts qu elle soit une association ou une comparaison Benavent 2001 Le test de comparaison de moyenne de t suit la Loi de Student et permet de dire qu il existe des diff rences entre deux moyennes Le questionnaire distribu apr s la le on d exp rimentation en physique m canique tentait de d couvrir s il existait des diff rences entre le groupe ayant eu un enseignement traditionnel t moin et le groupe ayant eu un enseignement avec ExAO ExAO pour cinq dimensions
54. les perceptions 9 2 1 Questionnaire tudiant plus Pour chacun des nonc s coche la case qui convient le mieux sur l chelle suivante En g n ral en classe ou lorsque j tudie j utilise les moyens suivants pour apprendre QUESTIONNAIRE TUDIANT PLUS l jamais 3 souvent 2 occasionnellement 4 toujours QUESTIONS 1 2 3 4 1 Je fais les probl mes pratiques que le professeur sugg re de r soudre en n o O dehors de la classe 2 Je fais des r sum s de mes notes pour en avoir une vue d ensemble u u o u 3 Je fais uniquement les exercices les travaux et les laboratoires qui sont not s O u o Q 4 Pour me pr parer aux examens je recopie mes notes de cours telles quelles n o O 5 Quand j tudie je cherche retenir une foule de connaissances u u oO Q 6 Quand je me pr pare pour un examen afin de mieux r ussir j essai de pr voir OQ O0 n 0O les questions que le professeur pourrait poser 7 J tudie la mati re par c ur pour les examens afin d obtenir de meilleures u u oO Q notes 8 J utilise les connaissances vues dans l ensemble de mes cours pour r soudre u u oO Q des probl mes 9 Quand je r ponds aux examens je cherche transcrire fid lement ce que u u oO Q j avais dans mes notes 10 Je commence l tude de mon examen une journ e avant celui ci u u oO u 11 Quand j tudie j essai de trouver des exempl
55. obtiendrez la somme de 50 pour vous remercier de votre participation la rencontre Pour analyser les donn es des questionnaires nous aurons besoin de consulter vos r sultats scolaires en sciences de la nature et votre moyenne pond r e au secondaire Votre consentement implique que vous autorisez les personnes qui d tiennent ces donn es nous les communiquer Dans l utilisation que nous ferons des donn es recueillies nous nous engageons respecter l anonymat de mani re ce que d aucune fa on ces donn es ne puissent tre associ es un individu Les questionnaires ne seront d tenus que par la chercheuse qui les utilisera strictement pour les fins de la recherche En aucun moment ces donn es ne seront accessibles d autres personnes que la chercheuse et votre nom n appara tra jamais dans une publication relative cette tude Nous vous remercions sinc rement de votre collaboration Je consens participer la recherche en Sciences de la nature conduite par Annick Caron du d partement des Sciences de la nature du C gep Marie Victorin J ai pris connaissance des objectifs poursuivis par l enseignante et des implications de ma participation J autorise la chercheuse utiliser mes r ponses au questionnaire et avoir acc s mon dossier scolaire condition que l utilisation de ces donn es soit faite dans l anonymat complet Signature Date Je m engage prendre tous les moyens pour prot
56. p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Lorsqu il est pr t aller en classe avec l outil p dagogique utilisant l ExAO l enseignant doit s assurer de prendre certaines pr cautions En premier lieu il se doit de bien conna tre le logiciel afin de ne pas avoir d h sitation en classe La pr paration du mat riel et du d roulement de l activit p dagogique doit tre exemplaire car l h sitation et les temps morts en classe font d crocher les l ves De plus il est essentiel d avoir des explications br ves mais limpides pour les l ves concernant le montage les objectifs poursuivis les manipulations effectu es en classe ainsi que les principes ou concepts illustr s par l outil p dagogique Finalement si des diff rences entre les donn es th oriques et les donn es produites par l ExAO se pr sentent il est d une importance capitale de savoir les expliquer clairement aux l ves L ExAO peut se pr ter l illustration d autres concepts scientifiques tels que la cin tique des r actions chimiques les longueurs d onde en physique la respiration cellulaire la photosynth se l lectrocardiogramme ECG et la spirom trie en biologie 85 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Co
57. pas les conceptions initiales des apprenants L apprenant ne dig re que quelques miettes parses de l enseignement qu il a suivi Le nombre de conceptions initiales que se font les l ves d un sujet trait n est pas infini L apprentissage d un savoir d pend donc de ces conceptions initiales On constate ainsi par exemple que de nombreux l ves du secondaire jusqu l universit vivent de s rieuses difficult s dans la compr hension et l application de concepts fondamentaux en physique Chia 1995 Karplus 1981 McDermott 1982 or dans des domaines tels que la m canique l interpr tation par les l ves des ph nom nes observ s est fr quemment incorrecte et significativement diff rente des id es scientifiques Green McClosekey et Caramazza 1981 Trowbridge et McDermott 1980 et 1981 2 1 3 Choix des m thodes et diversit Une autre difficult dans l enseignement et l apprentissage de concepts scientifiques est le choix par l enseignant des m thodes p dagogiques Adey 1999 Aquirre et Erickson 1984 Chia 1995 Selon Thouin 2002 certaines m thodes d enseignement ne sont pas tr s efficaces avec certains l ves Il est possible qu en raison de leur profil d apprentissage ceux ci ne soient pas tr s r ceptifs aux approches utilis es Il faut donc s habituer varier les m thodes de fa on rejoindre le plus grand nombre possible d l ves 10 valuation d outils p dagogi
58. perso orange fr tangentiel images EXAO gif 19 FIGURE 4 COURBE DE TITRAGE D UN ACIDE FORT HCL 0 1 M PAR UNE BASE FORTE NAOH 0 1M 25 FIGURE 5 COURBE DE TITRAGE D UN ACIDE FAIBLE CH3COOH 0 1M PAR UNE BASE FORTE NAOH 0 1M 26 FIGURE 6 NOMBRE D L VES DU C GEP MARIE VICTORIN POSS DANT LES CONCEPTIONS DE L APPRENTISSAGE REGROUP ES SOUS QUATRE TH MES COMPIL S PAR LE QUESTIONNAIRE TUDIANT PLUS L AUTOMNE 2006 38 FIGURE 7 R PARTITION ID ALE DES L VES DANS LES QUATRE TH MES DES CONCEPTIONS DE L APPRENTISSAGE SELON LE QUESTIONNAIRE TUDIANT PLUS 38 FIGURE 8 FOURCHETTE OPTIQUE AVEC LA R GLETTE POUR D MONTRER LE CONCEPT DE LA DISTANCE PARCOURUE LORSQUE LA VITESSE MOYENNE EST ATTEINTE 47 FIGURE 9 MONTAGE DU TITRAGE DES ACIDES FORT ET FAIBLE PAR UNE BASE FORTE GAUCHE UNE VUE D ENSEMBLE ET A DROITE UNE VUE EN GROS PLAN A SONDE DE TEMPERATURE B CAPTEUR DE PH ET C BURETTE CONTENANT LA BASE FORTE 47 FIGURE 10 R SULTATS DE L ACQUISITION DE DONN ES LORS DE LA CHUTE LIBRE D UN OBJET 51 FIGURE 11 R SULTATS DE L ACQUISITION DE DONN ES LORS DE LA CHUTE LIBRE DUN OBJET ET SUITE AUX CONVERSIONS DE CES DONNEES 52 FIGURE 12 COURBE DE NEUTRALISATION D UN ACIDE FORT LACIDE CHLORHYDRIQUE HCL 0 1M PAR UNE BASE FORTE L HYDROXYDE DE SODIUM NAOH 0 1M 53 FIGURE 13 COURBE DE TITRAGE D UN ACIDE FAIBLE L ACIDE AC TIQUE CHCOOH 0 1M PAR UNE BASE FORTE PHYDROXYDE DE SODIUM NAOH
59. premi re ann e et celui de deuxi me ann e alors qu il n y a aucune diff rence entre les deux groupes de premi re ann e Ces diff rences sont tr s ais ment 68 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique expliqu es En effet les l ves de deuxi me ann e sont naturellement plus g s et ont un cheminement plus avanc que ceux de premi re ann e 5 1 1 3 Interpr tation des r sultats des questionnaires Pour les huit dimensions des conceptions de l apprentissage les trois groups sont quivalents Cependant lorsque les 21 indicateurs sont pris en consid ration ces trois groupes se d marquent Par ailleurs les l ves de sciences poss dent les m mes opinions concernant les m thodes p dagogiques En effet ils accordent une grande importance aux exercices Le questionnaire a soulev galement l importance de l assiduit pour les l ves De fa on g n rale les l ves trouvent les explications des professeurs claires tant concernant la mati re enseign e que les travaux effectuer En outre les l ves appr cient les locaux d di s aux sciences salles de classe laboratoires scientifiques et le local sp cialement pour eux mais n appr cient pas vraiment les laboratoires informatiques Il est vrai que ces derniers ne sont pas tout fait ad quats pour le travail scientifique et que leur disponibilit est limit e En revanche ce
60. preuve sont nouveaux La compr hension s est av r e un aspect important lors de l enseignement du concept de la chute libre De plus avoir la preuve du concept a t appr ci par les l ves du groupe ExAO 71 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Tableau IX Comparaison des th mes et aspects soulev s lors des rencontres de type groupes de discussion apr s une le on de physique m canique portant sur la chute libre d un objet Th mes Aspects l ves Groupe t moin Groupe ExAO R vision 3 l 0 Compr hension 2 7 Coh rence avec examen 5 0 Mati re Rapport entre pratique et th orie 2 0 Exemples 6 0 Support visuel 2 0 Preuve 0 3 Professeur DRAM l A Patience 1 2 Motivation Int r t 0 3 Total 24 18 L analyse des r sultats du Tableau IX par le test du khi deux a d montr une diff rence tr s hautement significative entre les deux groupes p lt 0 01 5 2 1 3 Mesure de l efficacit p dagogique travers les r sultats de l valuation du concept Une des mesures de l efficacit s est faite par les r sultats de l valuation du concept un examen Figure 15 Cet examen a eu lieu la semaine suivant la le on Une comparaison de moyennes par un test de t unilat ral a t tablie Les moyennes des r sultats de l examen taient de 73 90 12 53 pour le groupe t moin et de 81 30 11 93 pour le groupe exp rimental ExA
61. preuves finales dans 1 2 3 4 5 6 les cours examen travaux projet etc 11 Les exercices ou les projets faire dans les cours pr sentent des d fis 1 2 3 4 5 6 stimulants 12 Les locaux en Sciences de la nature sont fonctionnels 1 2 3 4 5 6 13 R guli rement j essaie d identifier les facteurs qui favorisent mon 1 2 3 4 5 6 apprentissage 14 Les laboratoires en informatiques du programme ou du coll ge sont 1 2 3 4 5 6 souvent non fonctionnels 15 Les ressources documentaires sont jours volumes revues autres 1 2 3 4 5 6 16 J ai presque toujours le d sir d aller mes cours de Sciences de la nature 1 2 3 4 5 6 17 Je suis habituellement pr sent tous mes cours 1 2 3 4 5 6 120 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Renseignements g n raux F minin Masculin 18 Sexe 1 2 19 ge 18 ans et moins 19 ans 20 ans 21 ans 22 ans et plus 1 2 3 Oui Non 20 Avant votre inscription dans ce programme aviez vous d j entrepris des tudes coll giales 1 2 dans un autre programme 21 Combien de cours diff rents en formation g n rale avez vous suivis incluant les cours de la pr sente session 21 1 en fran ais 0 1 2 3 4 21 2 en philosophie 0 1 2 3
62. rencontrent dans l apprentissage de ces concepts permettra de trouver des pistes d intervention qui am lioreront les m thodes p dagogiques utilis es et favoriseront la r ussite d un plus grand nombre Notre question de recherche sera donc est ce que l usage d outils p dagogiques utilisant la technologie de l ExAO pour illustrer des concepts scientifiques dans les cours de sciences du programme des Sciences de la Nature au C gep Marie Victorin peut faciliter l enseignement ainsi que l apprentissage de ces concepts scientifiques 1 3 Objectifs de l tude 1 3 1 Objectif g n ral L objectif g n ral de ce projet est l exp rimentation l valuation ainsi que l am lioration et l adaptation d outils p dagogiques qui illustrent diff rents concepts scientifiques pr cis partir de la technologie de l ExAO dans l optique de r pondre aux besoins des l ves dans l apprentissage des sciences 1 3 2 Objectifs sp cifiques Les objectifs vis s par ce projet de recherche sont de 1 Traduire la perception de l enseignement de concepts scientifiques par les l ves Comprendre comment les l ves per oivent l enseignement de concepts scientifiques Faciliter l int gration de nouveaux outils p dagogiques dans les pratiques p dagogiques des professeurs de sciences du C gep Marie Victorin 2 Am liorer des outils p dagogiques valuation d outils p dagogiques utilisant l
63. solution de HCI 4 D buter l acquisition quelques instants avant l ajout de NaOH et enregistrer les donn es pour une p riode d environ 10 minutes 5 Avant et en cours de neutralisation prendre des mesures de pH avec le papier tournesol afin de d monter les mesures effectu es par la sonde 6 Terminer le titrage lorsque le pH d passe la valeur de 12 4 2 3 R sultats de l am lioration et l adaptation des outils 4 2 3 1 Chute libre d un objet Lorsque les donn es de chute libre taient analys es dans une feuille de calcul et port es sur graphique la distance parcourue lors de l atteinte de la vitesse moyenne correspondait au 4 10 de la distance totale voir Figure 10 Cette diff rence s explique par le mode de captation des donn es En effet traditionnellement les intervalles de temps demeurent constants et la distance parcourue est mesur e Cependant avec la fourchette optique la distance demeurait constante alors que le temps tait mesur dans cet intervalle de distance Afin de contrer ce biais des calculs ont d tre appliqu s aux donn es 50 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique A Vitesse en fonction du temps Vitesse moyenne Sis y 10 6x 0 8961 ief 2 Sie R 0 9267 n n 2 100 gt o7s 0 0 025 Tmoy 0 07768 000 T T T T T T T 1 opo 002 ont 096 008 010 0 12 Dit 016 Tem ps sS B Distance en fonctio
64. sultats et d une meilleure significativit statistique Cependant malgr le caract re indicatif des r sultats des tendances ont n anmoins t identifi es et qui s accordent avec la litt rature 6 3 Nouvelles perspectives et recommandations Les r sultats de la pr sente recherche ont permis de soulever certaines perceptions des l ves dans l enseignement des sciences En effet les l ves per oivent qu ils n ont pas assez d l ments concrets un support visuel d ficient et peu de d monstrations et de preuves pour leur compr hension et leurs apprentissages Une question se pose alors que peut on retirer de cette connaissance des perceptions par les l ves de l enseignement des sciences Ces perceptions traduisent les besoins des l ves dans la classe et dans leurs apprentissages de concepts scientifiques Bien comprendre ces besoins nous aide en effet nous placer plus facilement leur place De plus puisque l enseignant peut tre biais sur le plan de la communication par sa propre connaissance des concepts scientifiques qu il veut illustrer il devient important de comprendre les besoins des l ves et dy r pondre le plus possible afin d ainsi favoriser encore plus leur r ussite par une meilleur accessibilit du savoir et des connaissances Cette connaissance des besoins des l ves implique une r ponse p dagogique Les l ves expriment leur besoin d l ments concrets d avoir de la th orie
65. trouvera ent ils l utilisation de e Laboratoires Travaux pratiques Pr sentation Powerpoint Exp rimentation assist e par ordinateur Ac tates Films Exp rimentation sur le terrain Notes de cours Etc Synth se des discussions Voir si certains aspects n ont pas t oubli s ou si tout le monde a pu exprimer ses opinions id es et suggestions Questions d ordre g n ral et remerciement Questions d ordre g n ral au cas o les l ves souhaiteraient recevoir un r sum des r sultats de la recherche Remerciements pour leur participation 9 3 2 Focus groups d l ves sur la le on de concepts scientifiques pour les groupes t moins et exp rimentaux en physique m canique et chimie des solutions 9 3 2 1 Mat riel Enregistreuse cassette et piles Formulaire de consentement et crayons encre Questionnaires et principaux r sultats compil s Papier crayon pour prise de notes compl ter si n cessaire 9 3 2 2 tapes 1 Accueil 2 Explication du d roulement 3 Formulaire de consentement 4 Pr sentation des participants 5 Mise en situation avant le d but des discussions 6 Questions et discussions 7 Synth se des discussions 8 Questions d ordre g n ral et remerciement 127 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 9 3 2 3 Canevas d entrevue Tableau XIII Canevas d entrevue de type focus group p
66. un acide faible par une base forte permet l l ve de 32 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique voir ces deux courbes se dessinant en temps r el devant lui ce qui devrait lui permettre de bien diff rencier les deux types de courbes de neutralisation et les valeurs du pH au point d quivalence dans les deux cas 3 3 2 Exp rimentation des outils p dagogiques Dans un premier temps il s agit de rechercher des outils p dagogiques utilisant l ExAO ou des protocoles d ExAO d j tablis Ces outils p dagogiques ou ces protocoles d ExAO illustrent les deux concepts scientifiques choisis en physique m canique et en chimie des solutions Ce processus de recherche documentaire s inscrit l int rieur de la d marche scientifique Nous avons choisi d utiliser la chute libre d une r glette dans une fourchette optique pour la m canique et l utilisation d une sonde de pH pour la neutralisation second e d un capteur de temp rature puisque le pH d une solution peut tre modifi selon la temp rature Hill et Petrucci 2003 Par la suite les outils p dagogiques ont t exp riment s afin de nous assurer de leur bon fonctionnement de conna tre les tapes limitantes c est dire les tapes plus complexes r aliser ou demandant une plus grande rigueur et afin de v rifier si les r sultats exp rimentaux sont conformes aux donn es t
67. une calculatrice est mieux Ce sont des exemples et des preuves On assimile mieux la mati re si Cest prouv que si on doute ou on ne sait pas d o a vient Par ailleurs la compr hension repr sente une autre dimension importante soulev e par les l ves En effet selon l un d entre eux le prof donne de bonnes explications sur les formules suivre de quelle mani re les faire les tapes r aliser Il nous donne les bonnes formules nous les explique bien avec plusieurs exemples ce qui facilite la compr hension des formules et des op rations faire Un autre l ve ajoute que le professeur explique et si on ne comprend pas il va utiliser d autres moyens d autres fa ons pour qu on comprenne on est importants Un l ve termine en mentionnant que les laboratoires lui permettent de mieux comprendre et de voir la mati re sous un autre angle plus pratique que th orique Un l ve remarque cependant que les laboratoires ont de vieilles m thodes Une derni re dimension voqu e par les l ves concerne la personnalit du professeur et l int r t qu il suscite chez les l ves Certains l ves notent que le prof est passionn par sa mati re et montre sa passion Il essaye de nous apprendre aimer sa mati re comme il l aime a nous aide Une personne qui aime sa mati re enseigne mieux qu une personne qui ne fait que la conna tre D autres concluront que le
68. ves de premi re ann e et 5 de deuxi me ann e Chaque tudiant a re u par t l phone une invitation participer une rencontre de groupe Une somme de 50 a t pr vue pour sa participation une rencontre d environ une heure L entrevue de groupe tait de type semi dirig ce qui selon Roy 2003 s accorde avec la nature des groupes de discussion en ce sens que ce type d entrevue la fois permet de couvrir des param tres pr d termin s pour les besoins de la recherche et favorise la libre expression des sujets En second lieu l animation des groupes de discussion a t effectu e partir du canevas d entrevue pr sent au Tableau IT L animation a t assur e par le chercheur principal Les sections 2 et 3 du canevas repr sentent l aspect primordial de l entrevue de groupe L laboration du canevas d entrevue de groupe a t r alis e suite l analyse des donn es recueillies par les questionnaires afin d identifier les questions qui m ritaient d tre approfondies en groupe En dernier lieu l analyse du mat riel des entrevues a t effectu e selon la m thode de l analyse de contenu telle que pr sent e par L cuyer 1987 Nous avons retenu la m thode de l analyse de contenu des fins de condensation de codage et d analyse du mat riel qualitatif Bardin 1991 Roy et al 2003 Roy et al 2005 31 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO a
69. 0 1M 53 FIGURE 14 R SULTATS DU QUESTIONNAIRE PASS LA SUITE DE LA LE ON EN PHYSIQUE M CANIQUE 55 FIGURE 15 R SULTATS DE L VALUATION DU CONCEPT DE LA CHUTE LIBRE D UN OBJET EN PHYSIQUE MECANIQUE POURCENTAGE D ELEVES AYANT REUSSI LA QUESTION 58 vi valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique FIGURE 16 R SULTATS AU SECONDAIRE DES L VES DES GROUPES T MOIN ET EXP RIMENTAL EXAO EN PHYSIQUE M CANIQUE 59 FIGURE 17 RESULTATS DU QUESTIONNAIRE PASSE A LA SUITE DE LA LE ON EN CHIMIE DES SOLUTIONS 60 FIGURE 18 R SULTATS DE L VALUATION DU CONCEPT DES COURBES DE NEUTRALISATION PAR UN TITRAGE 62 FIGURE 19 R SULTATS AU SECONDAIRE DES L VES DES GROUPES T MOIN ET EXP RIMENTAL EXAO EN CHIMIE DES SOLUTIONS 63 vii valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Liste des tableaux TABLEAU I FONCTIONS P DAGOGIQUES DE L ORDINATEUR ET LEURS CARACTERISTIQUES 13 TABLEAU II CANEVAS DENTREVUE DANS LE CADRE DU GROUPE DE DISCUSSION PROPOS DES PERCEPTIONS QUONT LES ELEVES DES METHODES D ENSEIGNEMENTS EN SCIENCES 32 TABLEAU II CANEVAS D ENTREVUE DANS LE CADRE DU GROUPE DE DISCUSSION PROPOS DES METHODES PEDAGOGIQUES UTILIS ES EN CLASSE LORS DE LA LE ON 34 TABLEAU IV NOMBRE D L VES QUI UTILISENT LES STRAT GIES D APPRENTISSAGE ASSOCIEES AUX DIMENSIONS DU QUEST
70. 05 Les moyennes des deux questions portant sp cifiquement sur les courbes de neutralisation indiquent une diff rence hautement significative avec 42 56 19 94 pour le groupe t moin et 65 44 19 19 pour le groupe exp rimental p lt 0 01 Finalement la diff rence de force entre les deux groupes a t valu e l aide des r sultats au secondaire de chaque l ve Cette diff rence n est pas significative p gt 0 05 Cependant il est important de noter qu une diff rence de point a t observ e tout au long de la session entre les deux groupes 5 2 2 4 Interpr tation des r sultats en chimie des solutions et recommandations Plusieurs l ments peuvent expliquer les r sultas obtenus en chimie des solutions En premier lieu la pr sentation du montage a t plus pr cises et mieux expliqu e Les objectifs de l outil c est dire de repr senter graphiquement le d roulement d un titrage d un acide fort et faible par une base forte ont t pr sent s aux l ves De plus la d monstration des r actions de neutralisation s est effectu e lentement peut tre m me trop lentement Il y a eu des diff rences entre les r sultats exp rimentaux de neutralisation et ceux th oriques Ces diff rences provenaient principalement du manque de pr cision lors de la pr paration des solutions d acides et de bases Par ailleurs il y a peu d int r t personnel face la chimie de la part des l
71. 1 le groupe de discussion focus group se d finit comme une m thode de recherche sociale qualitative qui consiste recruter un nombre repr sentatif de groupes de 6 12 personnes r pondant des crit res homog nes susciter une discussion ouverte partir d une grille d entrevue de groupe d finissant les th mes de l tude et en faire une analyse synth se permettant de relever les principaux messages cl s mis par les participants de m me que les points de convergence et de divergence entre les groupes de l chantillon Afin de poser un nouveau regard sur les perceptions que poss dent les l ves de l enseignement des sciences particuli rement sur le sujet des m thodes p dagogiques utilis es des entrevues dans le cadre d un groupe de discussion ont t r alis es aupr s d l ves qui avaient d j compl t les questionnaires Ces rencontres donnaient alors l occasion de poursuivre la r flexion et d approfondir notre compr hension de ces perceptions 30 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Ainsi nous avons choisi d effectuer la fois des entrevues aupr s de groupes d l ves de premi re et de deuxi me ann e afin d approfondir avec eux les r sultats des questionnaires et de conna tre leur opinion sur les m thodes p dagogiques utilis es dans les cours de sciences ou qu ils aimeraient exp rimenter Il ta
72. 2 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique t moin est de 84 87 5 93 tandis que celle du groupe exp rimental est de 81 60 5 48 100 90 4 80 4 70 60 4 50 40 30 20 4 10 Moyenne Groupe t moin Groupe ExAO Groupes exp rimentaux Figure 19 R sultats au secondaire des l ves des groupes t moin et exp rimental ExAO en chimie des solutions 63 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Araye des r sultats valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 5 Analyse des r sultats 5 1 Perceptions de l enseignement de concepts scientifiques par les l ves 5 1 1 Analyse des r sultats des questionnaires 5 1 1 1 tudiant Plus L analyse de variance est une m thode pour tudier les diff rences de moyennes entre plus de deux populations Cette m thode tire son nom du fait qu elle utilise des mesures de variance pour d terminer le caract re significatif des diff rences de moyennes mesur es sur les populations Wikip dia 2007 L analyse de variance un facteur contr
73. 30 40 60 60 70 Point d quivalence pH 7 00 i H i i j Temps min Figure 12 Courbe de neutralisation d un acide fort l acide chlorhydrique HCI 0 1M par une base forte l hydroxyde de sodium NaOH 0 1M 14 00 a 10 00 f Point d quivalence 8 00 4 pH gt 7 0 pH 6 00 4 00 2 00 0 00 r T T T T T 7 T 1 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 Temps min Figure 13 Courbe de titrage d un acide faible l acide ac tique CH3COOH 0 1M par une base forte l hydroxyde de sodium NaOH 0 1M Ce ph nom ne peut s expliquer par le fait que les ions OH se retrouvant en absence d ions H pour les neutraliser ceux ci tant r partis plus uniform ment dans la solution peuvent s accumuler aux alentours du capteur attirant cet endroit d autres ions H qui cr ent une diff rence de potentiel localis e mais enregistr e par le capteur car celui ci est tr s sensible aux variations de potentiel Dans ce cas ci l objectif p dagogique de cet outil tait l aspect visuel du tra age de courbes de neutralisation en 53 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique direct acide fort par base forte et acide faible par base forte Ainsi aucune modification du protocole n a t apport e Cependant en r duisant le nombre de lectures du capteur cette observation aberrante dispara t F
74. Difference Phenomenon Raleigh North Carolina State University Saint Pierre L et L Lafortune 1995 Intervenir sur la m tacognition et l affectivit P dagogie coll giale vol 8 n 4 p 16 22 Saroul M 1987 Informatique ordinateur et valuation Paris ESF Simard G 1989 La m thode du focus group Laval Mondia diteur Schulman A H et R L Sims 1999 Learning in an online format versus an in class format An experimental study T H E Journal vol 26 n 11 p 54 57 Sougn J 1993 Les raisonnements temporels en robotique p dagogique dans B Denis et G L Baron Eds Actes du quatri me colloque international sur la robotique p dagogique Paris INRP Technologies nouvelles et ducation p 85 93 Sousa D 2002 Un cerveau pour apprendre comment rendre le processus enseignement apprentissage plus efficace Montr al Editions de la Cheneli re McGrwa Hill Strauss A et J Corbin 1990 Basics of qualitative research grounded theory procedures and techniques Newbury Park CA Sage Strauss A et J Corbin 1998 Basics of qualitative research techniques and procedures for developing grounded theory 2 dition Thousand Oaks CA Sage Strawitz B M et M R Malone 1987 Preservice teacherg acquisition and retention of integrates science process skills A comparison of teacher directes and self instructional strategies Journal of research in Scienc
75. ExAO afin d illustrer un concept scientifique Rechercher des outils p dagogiques illustrant des concepts scientifiques en utilisant la technologie de l ExAO pour les l ves suivant des cours de sciences Exp rimenter ces outils p dagogiques valuer ces outils p dagogiques Am liorer et adapter ces outils p dagogiques Valider ces outils p dagogiques l aide d experts Tester ces outils p dagogiques l int rieur de cours de sciences offerts au C gep Marie Victorin Ce projet d valuation et d am lioration d outils utilisant la technologie de PExAO a pour but de faciliter le travail du professeur dans l enseignement de concepts scientifiques ainsi que dans l int gration de cette nouvelle technologie qu est l ExAO Il vise galement rendre l enseignement et l apprentissage des concepts scientifiques plus signifiants pour les l ves Azmitia 1988 Wood et al 1995 Kermani et Mahnaz 1997 car les outils utilis s font directement r f rence au monde scientifique Ultimement ces outils et la compr hension des perceptions des l ves sur l enseignement de concepts scientifiques visent favoriser la r ussite d un plus grand nombre d l ves valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique L4 t des co
76. GOGIQUE 2 4 CONCEPTS SCIENTIFIQUES L TUDE 2 4 1 CHUTE LIBRE D UN OBJET 2 4 2 LES R ACTIONS ACIDO BASIQUES LA NEUTRALISATION 2 4 2 1 Le titrage d un acide fort par une base forte 2 4 2 2 Le titrage d un acide faible par une base forte M THODOLOGIE 3 1 CADRE M THODOLOGIQUE DANS LEQUEL S INSCRIT CETTE RECHERCHE 3 2 PERCEPTIONS DE L ENSEIGNEMENT DE CONCEPTS SCIENTIFIQUES PAR LES L VES 3 2 1 QUESTIONNAIRES SUR LA PERCEPTION DE L ENSEIGNEMENT EN SCIENCES DE LA NATURE 3 2 2 ENTREVUE L INT RIEUR DU GROUPE DE DISCUSSION FOCUS GROUP 3 3 OUTILS P DAGOGIQUES UTILISANT L EXAO 3 3 1 CHOIX DES CONCEPTS SCIENTIFIQUES ET JUSTIFICATION 3 3 1 1 Distance parcourue lorsque la vitesse moyenne est atteinte lors d une chute libre 3 3 1 2 Courbes de neutralisation 3 3 2 EXP RIMENTATION DES OUTILS P DAGOGIQUES 3 3 3 AM LIORATION ET ADAPTATION DES OUTILS P DAGOGIQUES ii N R ROQ O O on 12 12 13 15 15 17 18 19 22 22 24 24 25 27 29 29 30 30 32 32 32 32 33 33 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 3 3 4 VALIDATION DES OUTILS P DAGOGIQUES PAR COMIT D EXPERT 3 3 5 TEST DE L EFFICACIT P DAGOGIQUE DES OUTILS 3 3 5 1 Questionnaires aux l ves 3 3 5 2 Rencontre des l ves dans les groupes de discussions 3 3 5 3 R sultats d valuation du concept choisi R SULTATS 4 1 PERCEP
77. IONNAIRE ETUDIANTS PLUS RESULTATS EXPRIMES SOUS FORME DE MOYENNE ECART TYPE DES POURCENTAGES 37 TABLEAU V NOMBRE D L VES QUI UTILISENT LES STRAT GIES D APPRENTISSAGE ASSOCIEES AUX DIMENSIONS ET INDICATEURS DU QUESTIONNAIRE ETUDIANTS PLUS RESULTATS EXPRIMES SOUS FORME DE POURCENTAGES 39 TABLEAU VI R SULTATS DU QUESTIONNAIRE SUR LA PERCEPTION DES M THODES PEDAGOGIQUES UTILISEES DANS LES COURS DE SCIENCES AU CEGEP MARIE VICTORIN 40 TABLEAU VII CARACT RISTIQUES G N RALES DES L VES AYANT R PONDU AU QUESTIONNAIRE SUR LES PERCEPTIONS DE L ENSEIGNEMENT DES SCIENCES AU C GEP MARIE VICTORIN 41 TABLEAU VIII COMPARAISON DE LA FR QUENCE DES TH MES ET ASPECTS SOULEV S LORS DES RENCONTRES DE TYPE GROUPES DE DISCUSSION PROPOS DE LA PERCEPTION QU ONT LES L VES DE L ENSEIGNEMENT DES SCIENCES 70 TABLEAU IX COMPARAISON DES TH MES ET ASPECTS SOULEV S LORS DES RENCONTRES DE TYPE GROUPES DE DISCUSSION APRES UNE LE ON DE PHYSIQUE MECANIQUE PORTANT SUR LA CHUTE LIBRE D UN OBJET 72 TABLEAU X COMPARAISON DES TH MES ET ASPECTS SOULEV S LORS DES RENCONTRES DE GROUPES DE DISCUSSION APRES UNE LE ON DE CHIMIE DES SOLUTIONS PORTANT SUR LES COURBES DE TITRAGE 74 TABLEAU XI COMPARAISON DES OPINIONS DES L VES CONCERNANT L UTILISATION DE L EXAO COMME OUTIL DE DEMONSTRATION EN CLASSE DANS LES COURS DE PHYSIQUE MECANIQUE ET DE CHIMIE DES SOLUTIONS 75 TABLEAU XII CANEVAS D ENTREVUE DE TYPE FOCUS GROUP PROPOS DES
78. O N anmoins cette tendance la hausse dans les r sultats d examen du groupe exp rimental n est pas significative p gt 0 05 Cependant les moyennes des questions portant sp cifiquement sur la chute libre d un objet n indiquent pas de diff rence significative avec 71 82 18 28 pour le groupe t moin et 77 78 10 29 pour le groupe exp rimental p gt 0 05 Finalement la diff rence de force entre les deux groupes a t valu e l aide des r sultats au secondaire de chaque l ve Cette diff rence n est pas significative p gt 0 05 5 2 1 4 Interpr tation des r sultats en physique m canique et recommandations Plusieurs l ments peuvent expliquer ces r sultats En premier lieu les l ves de fa on g n rale sont quelque peu r ticents face la nouveaut De plus l explication du montage a t trop rapide pour que les l ves en saisissent bien l utilit et la fa on dont le syst me fonctionne Ensuite la d monstration de la chute libre et les explications des transformations de donn es ont t donn es trop rapidement et trop superficiellement Ceci tait d un manque de temps Il aurait fallu prendre une p riode compl te d une heure pour cette d monstration Cependant la mauvaise perception des l ves propos de l automatisation de la prise de donn es en relation avec la compr hension a biais les r sultats En effet plusieurs croyaient tort que t
79. PTS SCIENTIFIQUES 123 9 3 SCH MAS D ENTREVUE 124 9 3 1 FOCUS GROUPS D L VES SUR LA PERCEPTION DE L ENSEIGNEMENT DES SCIENCES 124 9 3 1 1 Mat riel 124 9 3 1 2 tapes 124 9 3 1 3 Canevas d entrevue 124 9 3 1 4 D roulement 124 9 3 2 FOCUS GROUPS D L VES SUR LA LE ON DE CONCEPTS SCIENTIFIQUES POUR LES GROUPES T MOINS ET EXP RIMENTAUX EN PHYSIQUE M CANIQUE ET CHIMIE DES SOLUTIONS 127 9 3 2 1 Mat riel 127 9 3 2 2 tapes 127 9 3 2 3 Canevas d entrevue 128 9 3 2 4 D roulement 128 9 4 VALUATION DE L EFFICACIT DES OUTILS P DAGOGIQUES SUIVANT L EXP RIMENTATION EN CLASSE 131 9 4 1 QUESTIONS DE L EXAMEN DE PHYSIQUE M CANIQUE CONCERNANT LA CHUTE LIBRE D UN OBJET 131 9 4 1 1 Groupe t moin 131 9 4 1 2 Groupe ExAO 131 9 4 2 QUESTIONS DE L EXAMEN DE CHIMIE DES SOLUTIONS CONCERNANT LES COURBES DE NEUTRALISATION 132 iv valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Liste des figures FIGURE 1 ARCHITECTURE DES COMP TENCES SELON LECLERCQ 1987 16 FIGURE 2 PARADIGMES DE L ENSEIGNEMENT ET DE L APPRENTISSAGE SELON DENIS ET LECLERCQ 1994 16 FIGURE 3 SYST ME D EXAO CONSTITU D UN CAPTEUR QUI PER OIT LE PH NOM NE TUDIER QUI L ENVOI VERS LE LOGICIEL VIA UNE INTERFACE SCH MA MODIFI DU SITE http
80. TIONS DE L ENSEIGNEMENT DE CONCEPTS SCIENTIFIQUES PAR LES L VES 4 1 1 R SULTATS DES QUESTIONNAIRES 4 1 1 1 tudiant Plus 4 1 1 2 Questionnaire maison 4 1 2 ANALYSE DE CONTENU DE L ENTREVUE DANS LE CADRE DU GROUPE DE DISCUSSION 4 1 2 1 L enseignement disciplinaire 4 1 2 2 Caract ristiques du professeur 4 1 2 3 l ments de motivation 4 2 OUTILS P DAGOGIQUES UTILISANT L EXAO 4 2 1 DESCRIPTION DES OUTILS 4 2 1 1 Chute libre d un objet 4 2 1 2 Courbes de neutralisation 4 2 2 PROTOCOLE EXP RIMENTAL LABOR 4 2 2 1 Chute libre d un objet 4 2 2 2 Courbe de neutralisation 4 2 3 R SULTATS DE L AM LIORATION ET L ADAPTATION DES OUTILS 4 2 3 1 Chute libre d un objet 4 2 3 2 Courbe de neutralisation 4 2 4 R SULTATS DU TEST DE L EFFICACIT P DAGOGIQUE DES OUTILS UTILISANT L EXAO 4 2 4 1 Physique m canique 4 2 4 2 Chimie des solutions ANALYSE DES R SULTATS 5 1 PERCEPTIONS DE L ENSEIGNEMENT DE CONCEPTS SCIENTIFIQUES PAR LES L VES 5 1 1 ANALYSE DES R SULTATS DES QUESTIONNAIRES 5 1 1 1 tudiant Plus 5 1 1 2 Questionnaire maison 5 1 1 3 Interpr tation des r sultats des questionnaires 5 1 2 ANALYSE DES R SULTATS DES GROUPES DE DISCUSSION 5 2 OUTILS P DAGOGIQUES UTILISANT L EXAO 5 2 1 PHYSIQUE M CANIQUE 5 2 1 1 R sultats des questionnaires aux l ves 5 2 1 2 Groupes de discussion en physique 5 2 1 3 Mesure de l efficacit p dagogique trave
81. a une construction de programmes des innovations individuelles et un effort total qui d passera la discipline Williams 1996 Selon la perspective de l ordinateur outil l utilisation des TICs en classe serait un vecteur de changement p dagogique permettant de modifier le rapport au savoir des enseignants et des l ves ainsi que le r le de l enseignant Poellhuber 2002 Dans de telles perspectives d volution et de changement la p dagogie et la technologie innovent parall lement et de concert L assistance face aux changements informatiques ne valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique pourra plus juste se limiter au plan technique plusieurs personnes n cessiteront de l aide afin de construire des strat gies d enseignement efficaces qui utilisent ces nouvelles technologies Williams 1996 Lorsque l on cherche int grer l informatique dans un programme on se trouve face une probl matique et une dynamique de changement qui se situent la fois sur les plans individuel chacun des enseignants et collectif le programme Ce changement ne se d roule pas n cessairement de fa on automatique Poellhuber 2002 La majorit des chercheurs qui ont conduit une recension syst matique des crits sur l effet des TICs sur l apprentissage et l enseignement partagent cette conclusion il ne semble pas y avoir de lien direct entre l utilisation de telle
82. aborder Un autre l ve ajoute que souvent il faut des essais erreurs pour bien comprendre la r solution du probl me et du temps en classe pour les faire Un dernier l ve sugg re d avoir plus de p riodes d exercices en classe avec r troactivit en classe du professeur Par ailleurs les l ves en entrevue ont soulign l importance de l int r t personnel face la mati re D ailleurs de nombreux l ves ont mentionn ne pas aimer la chimie Selon eux c est la mati re qui fait qu on aime ou pas un cours gt q q La dimension des liens entre la pratique et la th orie a t abord e par les l ves L un d eux remarque que d avoir le laboratoire de titrage avant la th orie a fait que le professeur a pass un peu trop vite sur la mati re car elle tait d j vue en laboratoire De fa on g n rale les l ves pr f rent avoir la th orie avant les laboratoires Finalement l apport du visuel a t soulev par les l ves En effet ceux ci remarquent que le professeur n enseigne pas pour les tudiants visuels il y a peu de sch mas au tableau et trop de gestes en avant Un autre l ve mentionne que les courbes au tableau ne sont pas pr cises donc plus difficiles comprendre Les l ves sugg rent donc d avoir plus de moyens visuels de transparents d objets etc Un l ve ajoute qu il devrait y avoir des d monstrations devant la clas
83. aphique Il existe une assez grande diversit de logiciels pour l ExAO Leurs fonctions ne sont toutefois pas n cessairement quivalentes Girouard et Nonnon 1999 18 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Ph nom ne tudier Logiciel ExXAO Figure 3 Syst me d ExAO constitu d un capteur qui per oit le ph nom ne tudier qui l envoi vers le logiciel via une interface sch ma modifi du site http perso orange fr tangentiel images EXAO gif Ce syst me d ExAO constitue une situation d apprentissage tr s riche en elle m me car elle exige que l l ve d finisse tout l ensemble de son m canisme Pelchat 1991 Avec l ajout de nouveaux capteurs c est tout le champ de mesure qui s int gre Mesures utilisation des capteurs sp cialis s actions d pendant de telle ou telle valeur de capteur toutes ces d cisions s appuient sur une qualit essentielle la rigueur dont l importance comme valeur ducative est primordiale en sciences Pelchat 1991 2 3 4 B n fices de l utilisation de la robotique p dagogique Les recherches sur les b n fices didactiques li s son utilisation en tant qu outil cognitif d aide l acquisition d une structure de pens e scientifique sont peu nombreuses Girouard et Nonnon 1999 Utilis es comme outils p dagogiques toutes ces technologies peuvent rendre un service majeur dans l
84. asse Afin de mieux comprendre comment les l ves ont appr ci les outils p dagogiques utilisant l ExAO les r sultats des groupes de discussion ont t confront s dans le Tableau XI selon une classification entre aspects positifs et aspects n gatifs Tableau XI Comparaison des opinions des l ves concernant l utilisation de l ExAO comme outil de d monstration en classe dans les cours de physique m canique et de chimie des solutions Aspects l ves des groupes ExAO Physique Chimie Aspects positifs Pratique 2 1 Rapidit 3 0 Preuve compr hension 1 1 Sources d erreur plus petites 1 0 Int r t caract re accrocheur 0 5 Support visuel 0 2 Concret 0 2 Aspects n gatifs Complexit 3 0 Automatisation 5 0 Lenteur de la d monstration 0 3 Les aspects positifs soulev s par les l ves concernant les outils utilisant l ExAO ont t la rapidit le c t pratique la compr hension par la preuve faite des sources d erreur plus petites attirer l attention le c t visuel et la dimension concr te de la d monstration Les aspects n gatifs reproch s par les l ves diff rent entre les deux groupes ExAO En effet la complexit et l automatisation des donn es ont t soulev es par les l ves en physique m canique et la lenteur de d monstration par les l ves de chimie des solutions Suite une analyse des r sultats par le test du khi deux une diff rence significative est not e entre le
85. attirer l attention aider comprendre aider retenir pr f rer d autres m thodes et tre dans de bonnes dispositions Figure 14 Le test de t unilat ral a montr des diff rences significatives entre les groupes t moin et ExAO dans deux dimensions En effet cette diff rence s est exprim e en lien avec les affirmations suivantes l enseignement avec ExAO dans la le on ne ma pas permis de mieux comprendre p lt 0 001 et l enseignement avec ExAO dans la le on ne mwa pas aid mieux retenir p lt 0 001 Par ailleurs les l ves du groupe ExAO auraient pr f r d autres m thodes p dagogiques p lt 0 05 En outre la m thode avec l ExAO n a pas plus attir l attention des l ves p gt 0 05 Finalement les l ves dans les deux groupes taient dans de bonnes dispositions pour la le on de physique et il n y avait pas de diff rence entre les deux groupes p gt 0 05 5 2 1 2 Groupes de discussion en physique L analyse de contenu s est effectu e selon les m mes tapes que celles mentionn es pr c demment Dans le cas des nonc s qui sont ressortis dans les groupes de discussion qui ont eu lieu apr s une le on de physique m canique portant sur la chute libre d un objet ils se classaient sous les m me trois th mes que pour les perceptions de l enseignement Tableau IX Cependant certains aspects se sont ajout s En effet les aspects de la compr hension et de la
86. ce de Technologie de l Education de l Universit de Li ge Lecompte L et F Moquin 1991 Gestion d un projet p dagogique au premier cycle du secondaire dans Nonnon P Vivet M et D Amour P diteurs Robotique p dagogique les actes du Il congr s international Les Publications de la Facult des sciences de l ducation Collection Actes de colloque Montr al Universit de Montr al Lenton G et Stevens B 1999 Numeracy in science School Science Review vol 80 n 293 p 59 64 Leroux P 1997 Roboteach un assistant p dagogique logiciel d di l alphab tisation en technologie Article pr sent au Ve colloque de robotique p dagogique Montr al Limbos B 1993 L utilisation de repr sentations graphiques en robotique p dagogique dans B Denis et G L Baron Eds Actes du quatri me colloque international sur la robotique p dagogique Paris INRP Technologies nouvelles et ducation p 65 84 Lunetta V N et A Hofstein 1981 Simulations in science education Science Education vol 65 p 243 252 Macherez G 1993 La robotique p dagogique au Coll ge I Goffin de Mouzon dans B Denis et G L Baron Eds Actes du quatri me colloque international sur la 99 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique robotique p dagogique Paris INRP Technologies nouvelles et ducat
87. cept de la distance parcourue lorsque la vitesse moyenne est atteinte 4 2 1 2 Courbes de neutralisation Pour illustrer les courbes de neutralisation d un acide fort par une base forte et d un acide faible par une base forte nous avons utilis le titrage classique Cependant le capteur de pH et la sonde de temp rature sont directement reli s l ordinateur et la courbe se trace au fur et mesure du d roulement du titrage Figure 9 Figure 9 Montage du titrage des acides fort et faible par une base forte gauche une vue d ensemble et droite une vue en gros plan A sonde de temp rature B capteur de pH et C burette contenant la base forte 47 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 4 2 2 Protocole exp rimental labor 4 2 2 1 Chute libre d un objet Acquisition de la chute libre position en fonction du temps 1 Faire les branchements n cessaires de l interface placer la fourchette optique dans l interface et lancer le logiciel MicrolabExAO 3 0 2 Lorsque la fourchette optique est install e avant louverture du logiciel la fen tre d acquisition de donn es appara t imm diatement l cran 3 Cliquer sur le bouton param 4 V rifier que l acquisition est en mode Chute libre Dans le cas particulier de l acquisition du mouvement en chute libre les param tres de l acquisition sont pr d termin s par le logicie
88. cherche au coll gial ARC Barrette 2005 l apprentissage des l ves les programmes et la p dagogie la formation en ligne le d veloppement professionnel et l valuation Attardons nous un peu sur les r sultats de cette recension CARET 2005 dans Barrette 2005 o les r sultats positifs taient en relation avec des l ments p dagogiques pr cis En effet la technologie am liore les r sultats scolaires lorsque l application soutient directement les objectifs du programme d tudes qui sont valu s De plus cette am lioration se produit quand l application s int gre aux activit s p dagogiques courantes et quand elle est utilis e dans des tablissements qui soutiennent l utilisation de la technologie En outre la technologie permet le d veloppement des op rations cognitives d ordre sup rieur lorsqu on enseigne aux tudiants appliquer le processus de la r solution de probl me et qu on leur donne des occasions d appliquer la technologie l tude des solutions De plus la technologie am liore la motivation l attitude et l int r t lorsque les tudiants emploient des applications informatiques qui adaptent les probl mes et les t ches pour maximiser leur exp rience de r ussite Elle am liore aussi la motivation lorsque les l ves utilisent 14 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique des applications stimulantes et ludiques pour d veloppe
89. chives Canada ISBN 2 921068 30 3 ISBN 978 2 921068 30 7 La reproduction d extraits de ce document est autoris e avec mention de la source valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Avant propos La recherche qui est d crite dans ce rapport a repr sent tout un d fi pour moi En effet je suis un jeune professeur avec peu d exp rience en enseignement et je me retrouve du jour au lendemain en t te de ce projet de recherche De plus je dois composer avec la r alisation d une recherche en p dagogie un domaine tr s diff rent de celui de la biochimie o j ai fait mon doctorat Finalement pour la premi re fois dans ma courte carri re je dois mener cette recherche en solo Une chance que j tais bien entour e J aimerais remercier plusieurs personnes qui ont eu un grand impact sur la r alisation de cette recherche M Jacques Roy pour son accompagnement ses pr cieux conseils et ses encouragements M G rald Jett et Mme Caroline Cormier pour avoir accept de voir leur classe envahie par ce projet pour leur immense g n rosit et pour leur aide si pr cieuse Mme Louise Belisle et M Yan C dric Dubois Pelletier pour leur soutien technique Mme Odette Lussier pour son soutien p dagogique et ses encouragements Mme Julie Roberge pour son soutien linguistique Les membres de la direction du C gep Marie Victorin pour avoir cru en mes
90. cours comme il est l est super int ressant En g n ral les l ves du groupe exp rimental en physique ont trouv l outil p dagogique pratique et rapide Si on peut faire les laboratoires plus vite il y aura plus de temps pour l enseignement sur d autres th ories les projectiles et ce qu englobe le cours en g n ral note un l ve Un autre explique que la d monstration avec l outil a permis de prouver ce qu on venait de voir les formules pour la vitesse la distance et le temps a nous a permis de confirmer ce qu on venait d apprendre De plus en ExAO les donn es pr sentent un risque d erreur beaucoup plus petit que si on les calculait la main Les r ponses et les signaux sont plus rapides remarque un troisi me l ve En contrepartie des l ves ont remarqu des aspects limitants de cet outil p dagogique En effet ils l ont trouv compliqu et pr sentant plusieurs tapes r aliser En outre l automatisation de la prise de donn es que procure l ExAO a soulev certaines craintes de la part des l ves Un de ceux ci explique le probl me est que si tes pas capable de faire par toi m me avec ce logiciel l qui te fournit tout a ne taide pas plus faire les graphiques dans Excel Il ajoute que le but de faire une exp rience est de comprendre les ph nom nes pourquoi et comment a fonctionne tandis que l on avait le montage puis apr s c est fini
91. ctement pour les fins de la recherche En aucun moment ces donn es ne seront accessibles d autres personnes que la chercheuse et votre nom n appara tra jamais dans une publication relative cette tude Nous vous remercions sinc rement de votre collaboration Je consens participer la recherche en sciences de la nature conduite par Annick Caron du d partement des sciences de la nature du C gep Marie Victorin J ai pris connaissance des objectifs poursuivis par l enseignante et des implications de ma participation J autorise la chercheuse utiliser mes r ponses au questionnaire et avoir acc s mon dossier scolaire condition que l utilisation de ces donn es soit faite dans l anonymat complet Signature Date Je m engage prendre tous les moyens pour prot ger la confidentialit des renseignements obtenus dans le cadre de la recherche Ces renseignements seront utilis s strictement aux fins de la recherche Date Annick Caron Ph D 109 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 9 1 2 Rencontre focus group sur les perceptions des l ves FORMULAIRE DE CONSENTEMENT POUR MA PARTICIPATION A UN PROJET DE RECHERCHE Volet Perception phase rencontre La pr sente a pour but de solliciter votre collaboration pour participer un projet de recherche conduit par une enseignante en Sciences de la nature Annick Caron PhD du C gep
92. dagogiques utilisant l ExAO aurait l effet d assouplir cette perception qu ils ont de l cole 2 2 1 Types d enseignement assist par ordinateur L ordinateur poss de huit fonctions dans l enseignement DeVries 2001 Ces fonctions et leurs caract ristiques sont pr sent es au tableau I Par ailleurs Berger et al 1994 s parent les utilisations de l ordinateur pour enseigner ou pour apprendre les sciences en quatre cat gories soit les didacticiels les valuateurs de performance les simulations assist es par ordinateur et les exp rimentations assist es par ordinateur Les didacticiels correspondent g n ralement des exercices des documents multim dias pouvant contenir des hyperliens et des pr sentations sur support informatique destin s tre consult s par l l ve Les valuateurs de performance quant eux correspondent des valuations de l l ve administr es et compil es localement par un ordinateur ou distance par le biais d Internet et qui sont susceptibles de mettre en vidence certains besoins de l l ve dans le but de le diriger vers les ressources correspondant ces besoins Les simulations assist es par ordinateur elles utilisent les possibilit s de calcul et d affichage de l ordinateur pour simuler un ph nom ne et le repr senter l cran avec diff rents niveaux de complexit d interactivit et de r alisme Finalement les 12 valuati
93. de base cet gard chez les l ves visualiser les graphiques que ce soit de la chute libre d un objet ou des courbes de titrage se dessiner en temps r el devant eux stimule l int r t et la curiosit des l ves en plus de r pondre leur besoin de concret et de visuel La meilleure approche de l int gration de l ExAO dans les cours de science en est une graduelle En premier lieu l int gration de l ExAO comme outil de d monstration pour certains concepts permettrait aux usagers enseignants et techniques de s approprier cette nouvelle technologie avec ses forces et ses limites Ensuite une introduction en laboratoire dans l objectif de comparer la m thode traditionnelle avec l ExAO permettrait aux l ves de d velopper leur rigueur scientifique et leur sens critique Il faut noter l importance de maintenir certains laboratoires avec la m thode traditionnelle parce que les l ves doivent apprendre faire des lectures directes avec les instruments de laboratoire et ils doivent aussi bien comprendre le pourquoi et le comment des tapes du protocole En outre des pr occupations budg taires sont prendre en consid ration et impliquent directement un engagement institutionnel Finalement il faut garder en m moire que tous les usagers n ont pas la m me facilit avec l ordinateur et les logiciels outils ce titre le soutien technique est d une importance capitale 84 valuation d outils
94. demment le d veloppement conceptuel des l ves intervient dans leurs difficult s Hellden 1998 fait r f rence Piaget qui d crit le d veloppement conceptuel d un enfant comme passant travers 4 tapes La premi re est une tape sensorielle motrice de la naissance jusqu deux ans la seconde une tape pr op rationnelle de 2 7 ans la troisi me une tape op rationnelle concr te de 7 11 ans et la derni re est une tape op rationnelle formelle 11 et plus Piaget 1964 Les deux derni res tapes peuvent tre reprises ou r p t es dans le d veloppement de concepts beaucoup plus complexes tels que ceux enseign s au niveau coll gial ou universitaire Hellden 1998 Une autre difficult rencontr e dans l enseignement de concepts scientifiques est la pr conception erron e de l l ve En effet il y a un bon nombre d enseignants qui sont inquiets de la pr sence de mauvaises conceptions des l ves avant pendant et m me apr s les processus d enseignement Grim 1999 Les l ves poss dent d j un ensemble de repr sentations de conceptions ou d explications de la r alit Bertrand et Girault s d Cette constatation est tr s importante puisqu elle suscite la question suivante comment enseigner la connaissance scientifique des l ves qui ont d j une vision pr scientifique de la vie bien ancr e dans leurs cerveaux Selon Giordan 1983 un enseignement classique ne modifie
95. des sciences Cependant il va de soi que vous pourrez vous retirer du projet quand vous le voudrez si vous avez une contrainte et qu aucune pression ne sera exerc e sur vous pour Vous inciter poursuivre La r ponse ce questionnaire peut favoriser chez vous une r flexion sur certains comportements ou attitudes qui ont un impact positif ou n gatif sur votre rendement scolaire et vous inciter les modifier s il y a lieu De plus en collaborant ce projet vous manifestez votre int r t pour une formation scientifique de qualit et vous contribuez cette qualit Pour analyser les donn es des questionnaires nous aurons besoin de consulter vos r sultats scolaires en sciences de la nature et votre moyenne pond r e au secondaire Votre consentement implique que vous autorisez les personnes qui d tiennent ces donn es nous les communiquer Dans l utilisation que nous ferons des donn es recueillies nous nous engageons respecter l anonymat de mani re ce que d aucune fa on ces donn es ne puissent tre associ es un individu Les questionnaires ne seront d tenus que par la chercheuse qui les utilisera strictement pour les fins de la recherche En aucun moment ces donn es ne seront accessibles d autres personnes que la chercheuse et votre nom n appara tra jamais dans une publication relative cette tude Nous vous remercions sinc rement de votre collaboration Je consens participer la recherch
96. donn es nous les communiquer Dans l utilisation que nous ferons des donn es recueillies nous nous engageons respecter l anonymat de mani re ce que d aucune fa on ces donn es ne puissent tre associ es un individu Les enregistrements de l entrevue ne seront d tenus que par la chercheuse qui les utilisera strictement pour les fins de la recherche En aucun moment ces donn es ne seront accessibles d autres personnes que la chercheuse et votre nom n appara tra jamais dans une publication relative cette tude Nous vous remercions sinc rement de votre collaboration Je consens participer la recherche en Sciences de la nature conduite par Annick Caron du d partement des Sciences de la nature du C gep Marie Victorin J ai pris connaissance des objectifs poursuivis par l enseignante et des implications de ma participation J autorise la chercheuse utiliser mes r ponses au questionnaire et avoir acc s mon dossier scolaire condition que l utilisation de ces donn es soit faite dans l anonymat complet Signature Date Je m engage prendre tous les moyens pour prot ger la confidentialit des renseignements obtenus dans le cadre de la recherche Ces renseignements seront utilis s strictement aux fins de la recherche Date Annick Caron Ph D 112 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 9 2 Questionnaire sur
97. ducational Computing Conference Proceeding 104 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Viens C 1996 Vouloir lavenir du coll gial culture et valeurs de sa recherche Actes du colloque de l Association pour la recherche au coll gial Vivet M 1993 La r ception des productions des apprenants une phase essentielle dans la conduite des projets dans B Denis et G L Baron Eds Actes du quatri me colloque international sur la robotique p dagogique Paris INRP Technologies nouvelles et ducation p 117 134 Wikipedia 2007 http fr wikipedia org wiki Accueil Consult le 12 mai 2007 Williams A E 1996 Integrating courses with the Internet preparing the teacher as well ands the learner dans Smith P Ed Proceedings of the Summer Conference of the Association of Small Computer Users in Education Wood D H Wood S Ainsworth et C O Mally 1995 On becoming a tutor toward an ontogentic model Cognition and Instruction vol 13 p 565 581 Yea S et M Zadnik 2000 Newton we have a problem Australian Science Teachers Journal vol 46 n 1 p 9 13 et 15 18 Zoller U 1990 Students misunderstandings and misconceptions in college freshman chemistry general and organic Journal of Research in Science Teaching vol 27 n 10 p 1053 1065 105 valuation d outils
98. e activit de l apprenant CEMEA 1995 Cela entra ne une red finition de la notion de connaissance et cons quemment des transformations majeures dans le processus m me de l apprentissage Larochelle et D sautel 1992 Dans ce nouveau contexte les expos s magistraux ne constituent plus eux seuls les meilleurs outils favorisant la r ussite des l ves CEMEA 1995 l int rieur des disciplines scientifiques une plus grande place est accord e l exp rimentation Cependant pour que cette exp rimentation scientifique permette la compr hension de concepts complexes elle doit tre accompagn e d expos s de l enseignant L int gration de nouveaux outils p dagogiques informatis s permet de rendre ces expos s interactifs et plus significatifs pour les l ves notamment en sciences Thouin 2002 Dans l enseignement d un concept scientifique l enseignant est confront plusieurs obstacles Astolfi et al 1997 Thouin 2002 Ce projet de recherche vise l exp rimentation l valuation l am lioration et l adaptation de deux protocoles exp rimentaux utilisant la technologie de l exp rimentation assist e par ordinateur ExAO et servant chacun illustrer un concept scientifique donn Il sera ainsi possible de v rifier si ces outils p dagogiques utilisant l ExAO favorisent l enseignement et l apprentissage des concepts scientifique chez les l ves du d partement de sciences du C gep Marie
99. e avoir un impact positif sur la performance des l ves De plus un enseignement compl t par l ordinateur peut aider les l ves d velopper des habilet s cognitives importantes Reif et Scott 1997 Les r sultats d une tude d Olson 1992 indiquent que la m thode d enseignement qui se fie enti rement la simulation par ordinateur peut passer c t du fait que les l ves ont des pr conceptions propos des sciences qui doivent tre dissip es pour que l apprentissage ait lieu Ils concluent que m me si les simulations peuvent contribuer aux changements de conceptions elles doivent tre utilis es conjointement des m thodes d enseignement traditionnelles Olson 1992 Par ailleurs plusieurs chercheurs sugg rent que l enseignement assist par ordinateur pourrait tre efficace dans l enseignement des habilet s reli es la d marche scientifique Strawitz et Malone 1987 Cependant dans un coll ge o l on a compar une approche utilisant l enseignement assist par ordinateur pour enseigner l alg bre aux m thodes traditionnelles aucune diff rence significative n a t observ e Tilidetzke 1992 et Yea et Zadnick 2000 ont d montr que dans une classe de secondaire australienne les l ves utilisant l informatique ont fait des progr s limit s dans leurs apprentissages Selon l tude de Burchfield et Vernon 1995 il n y a pas eu de diff rence significative entre le gain
100. e en sciences de la nature conduite par Annick Caron du d partement des sciences de la nature du C gep Marie Victorin J ai pris connaissance des objectifs poursuivis par l enseignante et des implications de ma participation J autorise la chercheuse utiliser mes r ponses au questionnaire et avoir acc s mon dossier scolaire condition que l utilisation de ces donn es soit faite dans l anonymat complet Signature Date Je m engage prendre tous les moyens pour prot ger la confidentialit des renseignements obtenus dans le cadre de la recherche Ces renseignements seront utilis s strictement aux fins de la recherche Date Annick Caron Ph D 111 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 9 1 4 Rencontre focus group suivant la le on FORMULAIRE DE CONSENTEMENT POUR MA PARTICIPATION A UN PROJET DE RECHERCHE Volet ExAO phase rencontre La pr sente a pour but de solliciter votre collaboration pour participer un projet de recherche conduit par une enseignante en Sciences de la nature Annick Caron PhD du C gep Marie Victorin L objectif g n ral de ce projet est l exp rimentation l valuation ainsi que l am lioration et l adaptation d outils p dagogiques qui illustrent diff rents concepts scientifiques pr cis partir de la technologie de l exp rimentation assist e par ordinateur ExAO Ce volet de l tude veut mesu
101. e la vitesse dites vers le haut ou vers le bas 131 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 12 partir du repos on laisse tomber un objet pendant deux secondes quel temps pr cis le mobile atteint il la vitesse moyenne de cet intervalle de chute 13 partir du repos on laisse tomber un objet pendant deux secondes Quelle est la vitesse moyenne de chute 14 partir du repos on laisse tomber un objet pendant deux secondes Quel est le d placement lorsque l objet atteint la vitesse moyenne 15 partir du repos on laisse tomber un objet sur une distance de deux m tres quel endroit durant la chute le mobile atteint il la vitesse moyenne de cet intervalle de chute 16 partir du repos on laisse tomber un objet sur une distance de deux m tres Quelle est la vitesse moyenne de chute 17 partir du repos on laisse tomber un objet sur une distance de deux m tres Combien de temps faut il pour que l objet atteigne la vitesse moyenne 9 4 2 Questions de l examen de chimie des solutions concernant les courbes de neutralisation 1 Lors d un titrage de 35 00 mL d acide acrylique CH2CHCOOH une concentration de 0 300 mol L par de l hydroxyde de lithium LiOH 0 300 mol L quel est le pH lorsqu on a ajout 35 00 mL de LIOH 2 On effectue deux titrages diff rents avec le KOH 0 100 mol L comme titrant I 25 00 mL d acide
102. e pH 7 et pH 10 Vous avez trois points sur le graphique 6 Cliquer sur la barre d outils des x choisir Outils math matiques et mod liseur 7 S lectionner la droite correspondant au mod le math matique de vos points en cliquant sur celle c1 La droite appara t sur le graphique 49 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 8 Faire glisser la droite jusqu ce qu elle se superpose vos donn es empiriques Pour ce faire placer la souris sur les points de la droite et faire glisser en maintenant le bouton de gauche enfonc 9 L quation math matique apparaissant au bas de l cran repr sente le facteur de correction qui sera appliqu chacune de vos mesures afin que la mesure du pH soit exacte 10 Assigner la fonction au capteur 11 Retourner la page d accueil Activer la fonction correspondant l quation du facteur de correction 12 Avec les solutions standards mesurer le pH afin de v rifier l exactitude de votre calibration Si la mesure du pH ne correspond pas aux valeurs attendues r p ter les tapes 4 15 jusqu ce que votre pH m tre indique les bonnes valeurs Protocole de neutralisation 1 Dans un b cher placer 25 mL d HCI 0 1M et ajouter 75 mL d eau distill e 2 Dans une burette placer 50 mL de NaOH 0 1 M 3 Avec agitation et une sonde de temp rature pr sente ajouter le NaOH goutte goutte dans la
103. e teaching vol 24 n 1 p 53 60 Strommen E F et B Lincoln 1992 Constructivism technology and the future of classroom learning Education and Urban Society vol 24 n 4 http www playfulefforts com archives papers EUS 1992 pdf consult le 30 mars 2007 Suits J P et J J Lagowski 1994 Chemistry Problem Solving Abilities Gender Reasoning Level and Computer Simulated Experiments article pr sent au Annual Meeting of the National Association for Research in Science Teaching Tardif J 1992 Pour un enseignement strat gique l apport de la psychologie cognitive Montr al Les Editions Logiques 103 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Tardif J 1996 Une condition incontournable aux promesses des TIC en apprentissage une p dagogie rigoureuse conf rence d ouverture du 14e colloque de l AQUOPS http aquops educ infinit net colloque consult e le 11 janvier 2006 Tatin J 1989 R flexions sur sept ans d utilisation d enseignement assist par ordinateur EAO Revue fran aise de p dagogie vol 87 p 45 49 Tauriac G 1993 Du projet p dagogique au produit industriel Modulix 787 Pgrafcet dans B Denis et G L Baron Eds Actes du quatri me colloque international sur la robotique p dagogique Paris INRP Technologies nouvelles et ducation p 256 260 Taylor S J et R Bogdan
104. echnologies nouvelles et ducation pp 10 33 96 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Faryniarz J V et L G Lockwood 1992 Effectiveness of microcomputeur simulations in stimulating environmental problem solving in comunity college students Journal of Research in science teaching vol 29 n 5 p 453 470 Fazarinc Z 1992 Utilisation de l ordinateur pour faciliter l apprentissage de concepts nouveaux dans M thodes innovatrices dans l enseignement technologique Paris UNESCO Fraser Abder P 2001 comparative analysis odf science teacher education in global communities dans Rubba P A J A Rye W J DiBiase et B A Crawford Eds Annual International Conference of Association for the education of teachers in Science Association for the Education of Teachers in Science p 146 159 Gagne M et M Shepherd 2001 Distance learning in accounting T H E Journal Tustin vol 28 n 9 p 58 62 Giordan A directeur 1983 L l ve et ou les connaissances scientifiques Berne P Lang Girouard M Nonnon P 1999 La lunette cognitive pour l acquisition d un langage graphique de codage son influence sur l atteinte d objectifs terminaux des cours de physique l ducation des adultes Actes du 5e colloque international de robotique p dagogique Montr al Universit de Montr al Gravel B 1997 U
105. en ducation dans B Denis et G L Baron Eds Actes du quatri me colloque international sur la robotique p dagogique Paris INRP Technologies nouvelles et ducation p 147 154 Nonnon P 1991 Robotique p dagogique dans Nonnon P M Vivet et P D Amour diteurs Robotique p dagogique les actes du Ile congr s international Montr al Les Publications de la Facult des sciences de l ducation Collection Actes de colloque Universit de Montr al Nonnon P 2002 Consid rations sur la R amp D technologique en ducation et l ExAO article pr sent au Symposium Sur Les Technologies Informatiques TI En Education Paris Olson J 1992 Computers and Conceptual Change article pr sent au International Conference on Technology and Education Paris Page B J D L Delmonico J Walsh N A L Amoreaux C Danninhirsh R S Thompson A I Ingram et A D Evans 2000 Setting Up On Line Support Groups Using the Palace Software Journal for Specialists in Group Work vol 25 n 2 p 133 145 Papert S 1984 Microworlds transforming education article pr sent au ITT Key Issues Conference held at the Annenberg School of Communications of the University of Southern California Californie Papert S 1981 Jaillissement de l esprit ordinateurs et apprentissage Paris Flammarion Pavlik R A 1979 Making an Impact by Reading in the Content Fields Reston Virginia
106. enseignement et jouer de multiples r les dans l ducation En effet la plupart des recherches d montrent qu un enseignement assist par ordinateur exerce une influence positive sur l apprentissage des l ves Viau 1987 En effet Barton 2005 a observ des indications qu il y a un potentiel de b n fices consid rables avec une approche utilisant l informatique pour combler des besoins li s au d veloppement de mat riel et de m thodes p dagogiques Selon Papert 1981 les premiers essais dans l utilisation de l enseignement assist par ordinateur ont surtout t concluants dans le domaine de l apprentissage des math matiques De plus Page et al 2000 ont pu constater que des activit s p dagogiques utilisant l informatique aident d velopper l autonomie de l l ve et sa rigueur forment la communication et d veloppent la motivation Cet effet sur la motivation a t galement observ par Alberganti 2000 Ce dernier a not que les effets positifs sont l am lioration des capacit s d apprentissage et l augmentation de la motivation Alberganti 2000 Par ailleurs Beauchamp 1983 a observ que plusieurs l ves en arrivaient une meilleure perception d eux m mes l exp rience du succ s augmente chez l l ve la confiance qu il a en lui La grande richesse des syst mes d enseignement intelligents r side dans leur capacit r pondre simultan ment des demandes individuelles et collective
107. es l ves de deuxi me ann e du programme des sciences de la nature En effet un l ve de deuxi me ann e note qu on sait le genre de questions qu on va avoir l examen Ils les professeurs nous font des petits examens durant la session l examen final ils reprennent ce qu on a fait dans les autres examens Il y a souvent de la r vision dans les cours Il est rare d avoir des surprises et a va dans une progression vers l examen final Cependant un l ve remarque qu il est dommage de ne pas avoir d examens formatifs dans toutes les mati res Ainsi en ce qui concerne les examens les l ves souhaitent faire des r visions avant les examens et avoir des examens formatifs Un l ve de deuxi me ann e note que le plus important c est les r visions Tu peux tudier pendant toute la semaine quand tu le r vises a revient et plus a revient plus a reste dans ta t te Si dans le 43 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique cours il n y a pas de r vision le professeur pourra trouver du temps pour t en faire faire une son bureau afin que tu puisses mieux comprendre et avoir des meilleures notes Liens Un autre aspect soulev par les l ves de sciences est l aspect des liens Ces liens se situent sur divers plans liens entre les l ments de contenu liens entre la th orie et les laboratoires et liens avec la vie
108. es concrets pour mieux u u oO u comprendre Echelle l jamais 3 souvent 2 occasionnellement 4 toujours 113 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique QUESTIONS 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Je cherche les causes lorsque les r sultats de mes travaux ou de mes examens sont insatisfaisants pour ne pas reproduire les m mes erreurs Je me soucie plus de mes notes que des apprentissages que je r alise dans un cours pour me pr parer l examen je m morise mes notes telles qu elles sont crites M me quand le professeur me sugg re de faire plusieurs exercices je n en fais que quelques uns ou pas du tout Quand j tudie je cherche faire des liens entre les diff rentes parties de la mati re pour en avoir une vue d ensemble tudier mes examens la derni re minute me suffit pour passer Je s lectionne par crit les l ments importants Quand j prouve des difficult s je demande au professeur les bonnes r ponses pour aller plus vite Je prends des notes pendant une activit pratique exercices laboratoires cas pratiques etc afin de me rappeler ce qui est important J ai de la difficult r pondre aux questions d examen quand mes professeurs utilisent d autres mots que ceux utilis s en classe Je participe aux
109. es de contextualisation de l apprentissage des concepts et pourront faciliter la d contextualisation Il sera ensuite d une grande importance d insister aupr s des utilisateurs des outils p dagogiques afin qu une tape de recontextualisation soit pr vue lors de nouvelles activit s p dagogiques qui pourrait prendre la forme d activit s de laboratoires par exemple 2 2 L enseignement assist par ordinateur Les l ves qui entrent dans les classes de science ont grandi dans un monde riche en technologie ils poss dent des jeux vid o et des ordinateurs personnels et la communication instantan e et l acc s Internet leur sont familiers Randall 2001 En discutant de l utilisation potentielle de la technologie dans une classe constructiviste Strommen 1995 note que puisque les l ves sont habitu s un environnement l ext rieur de l cole o ils contr lent le flot et l acc s l information ils seront naturellement plus int ress s et impliqu s dans leur apprentissage Malheureusement dans plusieurs classes les connaissances sont pr sent es aux l ves dans un mode didactique lin aire qui diff re dramatiquement de leurs exp riences hors classe En contraste avec les images dynamiques et les flots d information dirig e auxquels ils ont acc s de leur domicile et dans la soci t l cole leur semble rigide inint ressante et ultimement ali nante Strommen 1995 Ainsi l usage d outils p
110. es items num r s et ce en r pondant selon les cotes indiqu es Il suffit de noircir le chiffre correspondant O Totalement en Moyennement OL g rement en L g rementen OMoyennement OTotalement en d saccord en d saccord d saccord accord en accord accord DESACCORD ACCORD 1 Les exercices et les travaux pratiques demand s dans les cours me 1 2 3 4 5 6 semblent essentiels ma formation 2 Les professeurs expliquent avec clart la mati re enseign e 1 2 3 4 5 6 3 Les professeurs expliquent clairement les travaux r aliser 1 2 3 4 5 6 4 Globalement je suis satisfait e de la qualit de l enseignement dans les 1 2 3 4 5 6 cours de Sciences de la nature 5 Les m thodes utilis es permettent de d velopper les habilit s requises 1 2 3 4 5 6 pour ma formation 6 Dans les cours de sciences les professeurs nous font r aliser des t ches 1 2 3 4 5 6 repr sentatives de notre domaine de formation 7 Lorsque les professeurs me font r aliser des t ches complexes ils 1 2 3 4 5 6 explicitent les liens entre les diff rentes tapes de r alisation 8 Dans les cours nous avons fait suffisamment d exercices en vue 1 2 3 4 5 6 d apprendre appliquer les connaissances 9 J aurais pr f r d autres m thodes d enseignement dans les cours de 1 2 3 4 5 6 sciences 10 Les professeurs me pr parent bien la r ussite des
111. es pour la ma trise d une habilet J apprends mieux quand il y a des changes r guliers en classe entre le professeur et les l ves concernant des situations concr tes J apprends mieux quand le contenu du cours est bien structur J apprends mieux quand il y a des changes en sous groupe sur les tapes franchir pour r soudre un probl me J apprends mieux quand le professeur nous transmet ses connaissances sans nous demander de les d couvrir par nous m mes J apprends mieux quand le professeur nous fait exp rimenter par nous m mes pour nous faire comprendre J apprends mieux quand le professeur nous demande de r soudre des probl mes selon une d marche J apprends mieux quand il n y a pas de discussion en classe entre le professeur et les l ves J apprends mieux quand le professeur nous demande de r aliser des t ches que je connais d j J apprends mieux quand le professeur apr s un examen revient sur la mati re que je n ai pas comprise J apprends mieux quand il y a beaucoup d activit s pratiques dans le cours 116 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique chelle 0 situation jamais rencontr e 1 totalement en d saccord 3 plut t en accord 2 plut t en d saccord 4 totalement en accord QUESTIONS 0 1 2 3 4 55 56 57 58 59 60
112. es r sultats 3 3 Outils p dagogiques utilisant l ExAO 3 3 1 Choix des concepts scientifiques et justification 3 3 1 1 Distance parcourue lorsque la vitesse moyenne est atteinte lors d une chute libre Le probl me p dagogique que soul ve le concept de la distance parcourue lorsque la vitesse moyenne est atteinte en est un de conceptualisation En effet puisque lors de la chute libre d un objet le temps moyen consiste en la moiti du temps total et que la vitesse moyenne correspond la moiti de la vitesse totale certains l ves d duisent que la distance parcourue lorsque la vitesse moyenne est atteinte correspond la moiti de la distance totale alors qu il s agit en r alit du quart de cette distance voir section 2 4 1 Il s agit donc d utiliser la d monstration de la chute libre d un objet soit une r glette et de d monter l aide de logiciels outils microlabExAO et Excel que la distance parcourue lorsque la vitesse moyenne est atteinte est bien le quart de la distance totale 3 3 1 2 Courbes de neutralisation Le probl me p dagogique soulev dans ce concept des courbes de neutralisation r side dans la diff rence entre l allure des deux courbes et dans le fait que le point d quivalence n est pas atteint au m me pH selon le type d acide neutralis un acide fort ou un acide faible Le fait de r aliser deux titrages en classe l un d un acide fort par une base forte et l autre d
113. est de l efficacit p dagogique des outils L efficacit p dagogique des outils a t analys e l aide de trois moyens compl mentaires un questionnaire une rencontre de groupe de discussion et par les r sultats de l valuation sommative du concept Afin de r aliser ce test deux groupes cours ont t form s un groupe t moin qui recevait un enseignement traditionnel et un groupe exp rimental dans lequel l outil p dagogique utilisant l ExAO tait int gr 33 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 3 3 5 1 Questionnaires aux l ves Suite la le on o le concept choisi tait expos expliqu et illustr un bref questionnaire portant sur l int r t de la le on aspect motivation et les m thodes p dagogiques utilis es en cette occasion tait distribu aux l ves La formulation des questions de ce questionnaire avait t fortement influenc e par le questionnaire d valuation continue de programme 3 3 5 2 Rencontre des l ves dans les groupes de discussions Afin d aller plus en profondeur sur les m thodes p dagogique utilis es dans cette le on les l ves ont t rencontr dans des groupes de discussion La m thode utilis e tait la m me que celle d crite pr c demment mais avec de petites diff rences En effet compte tenu du contexte plus restreint le canevas d entrevue Tableau III et les questio
114. fin d illustrer un concept scientifique Tableau II Canevas d entrevue dans le cadre du groupe de discussion propos des perceptions qu ont les l ves des m thodes d enseignements en sciences Section Objet Intention Identification Permet de donner des consignes aux l ves 1 Permet de r pondre aux interrogations des l ves face au projet Permet de les mettre l aise pour la suite de l entrevue de groupe Am ne les l ves verbaliser sur leur profil tudiant sur leurs forces et 2 Profil des l ves leurs faiblesses et sur les mani res dont l enseignant peut les aider par ses m thodes p dagogiques Am ne les l ves verbaliser sur les diff rents aspects des m thodes p dagogiques utilis es en sciences sur ce qu ils appr cient et M thodes p dagogiques en sciences n appr cient pas et sur les am liorations qu ils souhaiteraient voir apport es aux cours de sciences 4 Question d ordre g n ral Permet d obtenir les coordonn es des l ves si ceux ci d sirent recevoir un r sum des r sultats de recherche En nous r f rant L cuyer 1987 nous avons choisi les tapes suivantes pour l analyse de contenu e coute pr liminaire et tablissement d une liste des nonc s Choix et d finition des unit s de classification Processus de cat gorisation et de classification Quantification et traitement statistique Description scientifique Interpr tation d
115. formique 0 100 mol L IT 25 00 mL d acide chlorhydrique 0 100 mol L Les deux graphiques suivants sont les courbes de titrage obtenues Dites quelle courbe de titrage A ou B correspond quel titrage I ou II et justifiez votre r ponse en donnant deux raisons expliquant votre choix pH Courbe de titrage A pH Courbe de titrage B pH 7 00 pH 7 00 Volume de Volume de titrant mL titrant mL 132 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 133
116. gmes de l enseignement et de l apprentissage Denis et Leclercq 1994 Leclercq et Denis 1998 Ces paradigmes Figure 2 incluent l exp rimentation la cr ation l exploration la r ception limitation et la pratique et impliquent de grandes diff rences dans les interactions entre l enseignant et les apprenants Ainsi l utilisation de la robotique p dagogique permet d ins rer des activit s l int rieur de chaque paradigme par exemple un protocole d ExAO permet l exploration d un concept scientifique pr cis Cr ation Exp rimentation Exploration R ception Pratique Imitation Figure 2 Paradigmes de l enseignement et de l apprentissage selon Denis et Leclercq 1994 16 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 2 3 2 D finition de la robotique p dagogique l int rieur de l enseignement assist par ordinateur Le d veloppement de la connaissance est ins parable d une technologie li e une soci t moderne Landelle 1987 Il devient alors possible d enseigner les notions abstraites des sciences et des math matiques de fa on concr te et en lien avec notre environnement quotidien Baril 2000 En pr sentant les donn es sous forme graphique et en temps r el l ordinateur permet d appr hender simultan ment le ph nom ne r el l tude et une repr sentation abstraite de celui ci Marcotte et Sabourin 2000 Dans
117. h oriques Cette tape d exp rimentation s est effectu e galement en suivant les tapes de la d marche scientifique Cette d marche nous a permis d optimiser la r solution des probl mes inh rents aux protocoles exp rimentaux et technologiques 3 3 3 Am lioration et adaptation des outils p dagogiques la suite de l exp rimentation les tapes limitantes des outils ont t identifi es et analys es Il s agissait ici de nous assurer du bon fonctionnement en classe de l outil et de ne pas perdre de vue l objectif p dagogique de cet outil Nous avons utilis la d marche scientifique comme outil de r solution de probl me lorsqu un probl me est observ il suscite un questionnement et une tentative de solution l hypoth se Une s rie d essais est effectu e afin de confirmer ou non cette hypoth se Lorsque tous les probl mes sont r gl s l optimisation de l outil p dagogique est compl t e et ce dernier est pr t pour la classe 3 3 4 Validation des outils p dagogiques par comit d expert Les diff rentes tapes d exp rimentation et d am lioration des outils p dagogiques ont t r alis es en troite collaboration avec les experts disciplinaires du C gep Marie Victorin La validation s est donc faite au fur et mesure des exp rimentations et am liorations par les professeurs et les techniciens des disciplines reli es en nous r f rant aux objectifs p dagogiques vis s 3 3 5 T
118. i 1 re ann e 1 re ann e Dimensions et indicateurs groupe 1 groupe 2 2 ann e 1 M moriser Vouloir apprendre par c ur 71 67 73 Utiliser des moyens pour apprendre par c ur 30 53 45 Vouloir le mot mot 25 50 50 2 D gager l essentiel et faire des liens Rechercher les mots cl s 50 50 45 Ne pas chercher le mot mot 83 67 67 Faire des liens et structurer 73 67 66 Faire des liens avec les connaissances ant rieures 91 83 56 3 changer pour apprendre Questionner pour comprendre 75 83 50 Echanger en classe pour comprendre 55 80 68 4 Utiliser ses acquis pour apprendre Se rappeler de ce que l on sait 88 78 71 Utiliser ce que l on sait 71 81 61 Vouloir recevoir les connaissances de fa on active 63 33 50 5 Pr f rer les situations pratiques Chercher des exemples 79 67 79 R aliser des activit s pratiques 79 89 71 6 R soudre des probl mes ou des situations Apprendre une d marche de r solution 82 100 84 Faire des probl mes 78 100 73 S investir pour apprendre par la pratique 91 58 77 7 Pratiquer la v rification et l autoanalyse Se v rifier pour comprendre 75 92 69 Se valider aupr s du prof apr s avoir essay 85 83 76 8 tre motiv apprendre Vouloir apprendre vraiment 80 41 59 Se donner des conditions d tude favorable 85 56 74 Vouloir comprendre vraiment 67 100 67 39 valuation d outils p dagogiques
119. igure 13 4 2 4 R sultats du test de l efficacit p dagogique des outils utilisant l ExAO 4 2 4 1 Physique m canique R sultats des questionnaires aux l ves Suite la le on choisie pour utiliser le nouvel outil p dagogique un bref questionnaire a t distribu aux l ves afin de conna tre leur opinion sur diff rents aspects l int r t l aide la compr hension la r tention etc Les r sultats pour l exp rimentation de l outil de la chute libre d un objet sont pr sent s la Figure 14 Dans le cours de physique M canique les m thodes utilis es dans la le on n ont pas plus attir l attention des l ves dans le groupe ExAO que dans le groupe t moin De plus selon les l ves les m thodes utilis es dans le groupe ExAO n ont pas permis de mieux comprendre la mati re ni d aider mieux retenir ce qu ils ont appris En outre un plus grand nombre d l ves dans le groupe ExAO auraient pr f r d autres m thodes d enseignement Finalement les l ves des deux groupes taient dans de bonnes dispositions pour la le on malgr un taux l g rement plus bas chez les l ves du groupe ExAO 54 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 1 Les m thodes utilis es parle 2 Pour moi les m thodes utilis es dans professeur dans le cours d aujourd hui le cours d aujourd hui m ont permis de ont attir mon at
120. ion p 155 160 Marchand D 1993 Mod lisation et mesures en sciences physiques et robotique p dagogique dans B Denis et G L Baron Eds Actes du quatri me colloque international sur la robotique p dagogique Paris INRP Technologies nouvelles et ducation p 161 172 Marcotte A et G Sabourin 2000 Projet de fin d tude en biologie avec exp rimentation assist par ordinateur Rapport de projet pr sent dans le cadre du concours Sortir des sentiers battus du Saut quantique Montr al Coll ge Ahuntsic Marcotte A et G Sabourin 2002 Des projets scientifiques comme preuve synth se en Sciences de la nature dans Poelhuber B G Sheehy G Sabourin et A Marcotte Les TIC et la p dagogie au coll gial exp rimentation et int gration P dagogie Coll giale vol 15 n 4 p 13 86 Mayer R et F Ouellet 1991 M thodologie de recherche pour les intervenants sociaux Boucherville Ga tan Morin Editeur Meynard F 1992 La formation fondamentale en chimie assist e par ordinateur Vie P dagogiqie vol 78 p 11 14 Morato P 1993 L environnement LOGO et le d veloppement de la cognition spatiale pour des enfants atteints de Trisomie 21 dans B Denis et G L Baron Eds Actes du quatri me colloque international sur la robotique p dagogique Paris INRP Technologies nouvelles et ducation p 106 116 Mouchiroud 2003 Lois de Probabilit http ma
121. ion scientifique de qualit et vous contribuez cette qualit Pr ciser nouveau qu il n y a pas de bonnes ou de mauvaises r ponses et que l entretien est confidentiel 129 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Questions et discussions Vous venez de suivre un cours de science 1 Qu avez vous appr ci ou que n avez vous pas appr ci dans le cours que vous venez de suivre Pourquoi 2 Quelles seraient les am liorations qu on pourrait apporter ce cours de sciences pour favoriser la r ussite des tudiants Synth se des discussions Voir si certains aspects n ont pas t oubli s ou si tout le monde a pu exprimer ses opinions id es et suggestions Questions d ordre g n ral et remerciement Questions d ordre g n ral au cas o les l ves souhaiteraient recevoir un r sum des r sultats de la recherche Remerciements pour leur participation 130 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 9 4 valuation de l efficacit des outils p dagogiques suivant l exp rimentation en classe 9 4 1 Questions de l examen de physique m canique concernant la chute libre d un objet 9 4 1 1 Groupe t moin 10 Un objet est lanc vers le haut avec une vitesse de 5 m s Deux secondes plus tard quelles sont la grandeur et la direction de l acc l rati
122. iration and strategies for instruction Universit du Massachusetts Amherst Reif F et Scott L A 1997 Students and computers coaching each other A method for teaching important thinking skills article pr sent au Annual Meeting of the American Educational Research Association Chicago Il Rellier C et F Sourdillat F 1993 Evariste et la Lunette Cognitive dans B Denis et G L Baron Eds Actes du quatri me colloque international sur la robotique p dagogique Paris INRP Technologies nouvelles et ducation p 179 186 Resnick R et D Halliday 1979 M canique Physique I Montr al ditions du renouveau P dagogique Rieunier A 2001 Pr parer un cours 2 Les strat gies p dagogiques efficaces Paris ESF Editeur Riopel M et P Nonnon 2005 Nouvelle g n ration environnement informatique pour l apprentissage de la physique int grant l ExAO et la SAO dans un logiciel coh rent Skhol hors s rie n 2 p 89 95 Rivers R H et E Vockell 1987 Computer simulations to stimulate scientific probleme solving Journal of research in Science teaching vol 24 p 403 415 Roth K J 1985 Conceptual change learning and student processing of science texts Washington DC Association of American Publishers 102 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Russell T L 1999 No Significant
123. ire la neutralisation La principale difficult de ce concept pour les l ves du cours de Chimie des solutions 202 NYB r side en la diff rence entre l allure des deux courbes et au fait que le point d quivalence n est pas atteint au m me pH selon le type d acide neutralis un acide fort ou un acide faible 26 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique M thodologie valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 3 M thodologie Selon Jacquard 1998 le point de d part de toute recherche est une observation toujours partielle toujours impr cise partir de cette observation la science s efforce de proposer une explication sous la forme d un mod le toujours provisoire toujours r visable C est dans cette optique que la m thodologie pr sent e ici s est construite Cette tude poss de deux volets un volet li la compr hension de la perception de l enseignement d un concept scientifique par les l ves et un volet portant sur l am lioration et la validation d outils utilisant l ExAO 3 1 Cadre m thodologique dans lequel s inscrit cette recherche Bien qu elle int gre quelques instruments de mesure de nature quantitative la pr sente reche
124. ire quelque chose et 44 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique commence une nouvelle chose mais on n a pas le temps de finir d crire On en vient tre perdu Un autre l ve mentionne que quand le prof en donne beaucoup de notes de cours pour lui c est bien Il y en a d autres qui dispensent leur mati re de mani re plus orale et dans les cours desquels il faut prendre des notes pour lui c est plus difficile Un autre l ve r torque que quand on en donne trop a peut m langer les l ves il faut rester l essentiel Un autre l ve explique il y a une diff rence entre donner une feuille de notes et faire s oi m me s es notes Quand il cri t a lui rentre plus dans la t te Un dernier l ve r sume pour les notes de cours les opinions varient certains aiment les prendre eux m mes d autres pr f rent que ce soit celles du prof en y ajoutant des l ments Support visuel Un aspect tr s important pour les l ves est le support visuel En effet un grand nombre d l ves souhaiterait avoir un meilleur support visuel dans les cours de sciences Un l ve note qu il aime un prof qui crit au tableau ou utilise PowerPoint Ce point de vue est partag par plusieurs l ves Un l ve apporte une pr cision concernant l utilisation des transparents pas de notes sur transparen
125. it comment am liorer l enseignement de concepts scientifiques selon eux La recherche qualitative permet une plus grande souplesse une sensibilit plus marqu e et rend possible l observation Viens 1996 pour approfondir certains aspects qui se d gagent de l analyse des questionnaires 3 2 1 Questionnaires sur la perception de l enseignement en Sciences de la Nature Pour l aspect quantitatif la majorit des l ves du d partement des Sciences de la Nature ont t mis contribution en r pondant des questionnaires Ceux ci con us par le professeur chercheur partir de questionnaires valid s portaient sur leurs perceptions de l enseignement de concepts scientifiques L un de ces questionnaires tait tudiant Plus et l autre comportait des questions prises directement du questionnaire d valuation continue de programme Ces questionnaires ont t distribu s l int rieur de certains cours afin de rejoindre l ensemble des l ves inscrits au programme des Sciences de la Nature Suite l analyse des questionnaires les principales perceptions de l enseignement de concepts scientifiques ont t reprises dans des groupes de discussion avec des l ves s lectionn s au hasard parmi des volontaires afin d approfondir le sujet et de r colter leurs suggestions d am lioration 3 2 2 Entrevue l int rieur du groupe de discussion focus group Selon Simard 1989 cit dans Mayer et Ouellet 199
126. it important d obtenir le point de vue de ces deux groupes d l ves puisque l exp rience de la vie coll giale peut avoir un impact sur les perceptions de l enseignement des sciences Ce type de collecte de donn es entrevues avec l ves favorise la fois un regard pluriel sur la r alit des l ves en relation avec leurs perceptions des m thodes p dagogiques utilis es ainsi qu une expression plus large de nouvelles m thodes d velopper Roy et al 2003 Les entrevues de groupes ont t con ues dans la perspective o elles offraient la possibilit de prolonger les r sultats des questionnaires afin d en d gager une compr hension plus vaste Roy et al 2005 Pour ces entrevues avec les l ves nous avons retenu la m thode des groupes de discussion parce que celle ci mise sur l interaction de groupe pour produire des donn es qui autrement ne seraient pas n cessairement accessibles Mayer et Ouellet 1991 Roy et al 2003 Roy et al 2005 et que cette m thode convient au but recherch savoir apporter un clairage sur les perceptions qu ont les l ves de l enseignement des sciences En premier lieu recrutement des participants nous avons s lectionn au hasard des l ves ayant d j r pondu aux questionnaires et qui ont donn leur nom afin de participer Puisque le programme des sciences de la nature du C gep Marie Victorin poss de un faible effectif nous avons d s lectionner 5 l
127. jectifs du programme d tudes qui sont valu s Il s agit ici de d finir des objectifs p dagogiques clairs et pr cis qui justifient l usage des outils utilisant PExAO Les objectifs des deux outils utilis s dans cette recherche taient pour la physique m canique de bien saisir que la distance parcourue par un objet en chute libre lorsque sa vitesse moyenne est atteinte correspond au quart de la distance total et non la moiti pour la chimie des solutions de bien diff rencier la courbe de titrage d un acide fort par une base forte de celle d un acide faible par une base forte ainsi que de reconna tre les principales caract ristiques de ces titrages De plus l application technologique favorise les r sultats scolaires si elle s int gre aux activit s p dagogiques courantes Il ne s agit pas de remplacer tous les 83 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique outils p dagogiques traditionnels mais de les compl menter par l ExAO En utilisant l outil de la chute libre en physique m canique dans un contexte de r vision les l ves ont pu comparer les donn es produites par cet outil aux donn es qu ils ont obtenues en laboratoire pour ainsi faire la preuve du concept l tude En chimie des solutions l outil permettait de faire les trac s des courbes de titrage en temps r el pour ensuite les comparer Par ailleurs l int gration d outi
128. l 5 Cliquer sur acquisition 6 Placer la r glette au dessus de la fourchette optique 7 La laisser tomber entre les branches de la fourchette optique 8 D s que l acquisition est termin e la courbe de la position en fonction du temps s affiche automatiquement l cran 9 Passer la souris sur le graphique pour faire dispara tre la fen tre des param tres de l acquisition 10 Cliquer sur l onglet de la variable pour faire appara tre le menu d roulant des outils 11 Cliquer sur afficher les valeurs Calcul de la variable Vitesse 12 Pour obtenir la vitesse du mobile partir des variables position et temps nous allons cr er la fonction d riv e de la position sur le temps 13 Cliquer sur param puis sur cr er une variable Une fen tre flottante appara t dans laquelle on retrouve les champs d identification de la nouvelle variable 14 Cocher la case g n rer automatiquement le maximum et le minimum de la variable 15 Cliquer sur la variable tps temps dans la liste des variables et s lectionner Cr er le capteur de variation de la variable tps 48 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 16 Proc der de la m me fa on pour cr er la variable de variation de position Les deux variables ainsi cr es sont affich es sous les 2 pr c dentes 17 Cr er la variable vitesse en remplissant les champs d identification suivan
129. l ou ANOVA 1 a pour objectif de tester l effet d un seul facteur sur une variable al atoire continue Ceci revient comparer les moyennes de plusieurs populations normales et de m me variance partir d chantillons al atoires et ind pendants les uns des autres Mouchiroud 2003 Pour l analyse des r sultats du questionnaire tudiant Plus les moyennes avec leur cart type ont t rapport es au Tableau IV Une ANOVA 1 a t r alis e afin de comparer les moyennes de ce tableau Pour les huit indicateurs du questionnaire tudiant Plus aucune diff rence significative n a t observ e entre les trois groupes Lorsque le logiciel tudiant Plus proc de l analyse du profil de groupe les r sultats du questionnaire sont r partis entre quatre conceptions de l apprentissage apprentissage en profondeur apprentissage strat gique apprentissage de surface et apprentissage utilitaire tel que pr sent la Figure 6 Une ANOVA 1 a t effectu e pour comparer les moyennes entre les quatre types d apprentissage Les diff rences observ es sont tr s hautement significatives p lt 0 001 La comparaison multiple des moyennes est r alis e par le test Tukey s lorsque l analyse de variance montre des significations Le test pour d terminer si une diff rence est franchement significative HSD honestly significative difference propos par le statisticien John Tukey est bas sur ce qui s appelle la loi des car
130. l informatique l cole et vos enfants Paris Calmann L vy Alberts B 2002 Appropriate Assessments for reinvigoriating science education George Lucas Educational Foundation http glef org Consult le 12 septembre 2006 Aquirre J et G Erickson 1984 Students conceptions about the vector characteristics of three physics concepts Journal of Research in Science Teaching vol 21 n 5 p 439 457 Astolfi J P 1985 Quelques probl mes pos s par la structuration des concepts dans l enseignement scientifique exp rimental dans Centre Jean Franco Chamonix diteur Approche des processus de construction des concepts en sciences Paris UER de didactique des disciplines Astolfi J P E Darot Y Ginsbuger Vogel et J Toussaint 1997 Pratiques de formation en didactique des sciences Bruxelles De Boeck Ausubel D P 1975 Cognitive Structure and Transfer dans How Students Learn Textes pr sent s par Noel Entwistle et Dai Hounsell Lancaster Lancaster University Ausubel D P J D Novak et H Hanesian 1978 Educational psychology A cognitive view 2e dition New York Rinehart and Winston Aylwin U 1992a Les principes d une bonne strat gie p dagogique 1 re partie P dagogie Coll giale vol 5 n 4 p 11 15 Aylwin U 1992b Les principes d une bonne strat gie p dagogique 2e partie P dagogie Coll giale vol 6 n 1 p 23 29 93
131. la compr hension est nouveau Cette derni re s est av r e un aspect important lors de l enseignement du concept des titrages 73 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Tableau X Comparaison des th mes et aspects soulev s lors des rencontres de groupes de discussion apr s une le on de chimie des solutions portant sur les courbes de titrage Th mes Aspects l ves Groupe t moin Groupe ExAO Exemples probl mes en classe d monstrations ou 5 3 autres types d exemple ne Support visuel 5 3 Maneig Rapport entre la pratique et la th orie 2 0 Concret 0 2 Compr hension 0 3 Motivation Int r t personnel ou susciter l int r t 5 5 total 16 16 L analyse des r sultats du Tableau X par le test du khi deux n a pas d montr de diff rence significative entre les deux groupes p gt 0 05 5 2 2 3 Mesure de l efficacit p dagogique via les r sultats de l valuation du concept Une des mesures de l efficacit a t par les r sultats de l valuation du concept un examen Figure 18 Cet examen a eu lieu la fin de la session Une comparaison de moyenne par un test de t unilat ral a t effectu e Les moyennes des r sultats de l examen taient de 54 0 17 3 pour le groupe t moin et de 68 1 19 4 pour le groupe exp rimental ExAO Cette hausse dans les r sultats d examen du groupe exp rimental est significative p lt 0
132. le Q o O professeur va donner les r ponses 35 En classe je pose des questions au professeur pour mieux comprendre Q Q O 36 Je m absente quelques occasions dans les cours qui ne m int ressent pas n o O 37 Dans un cours je cherche d gager ce qui est important et le prendre en Q o O note de fa on structur e 38 Je pr pare peu mes examens l coute en classe a me suffit Q o O 39 Quand j tudie ou dans le cadre d activit s pratiques je v rifie ma fa on de n o DO proc der pour conna tre mes forces et mes faiblesses 40 Dans les p riodes d exercices ou de laboratoires il m arrive de partir avant u u oO u d avoir termin 115 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique chelle 0 situation jamais rencontr e 1 totalement en d saccord 3 plut t en accord 2 plut t en d saccord 4 totalement en accord QUESTIONS 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 J apprends mieux quand le professeur nous demande de r soudre des probl mes simples au d but et de plus en plus complexes par la suite J apprends mieux quand le professeur crit au tableau toutes les notes importantes prendre J apprends mieux quand je travaille sur plusieurs cas concrets J apprends mieux quand le professeur pr voit plusieurs exercices pratiqu
133. le cours d aujourd hui vont 1 2 3 4 5 6 m aider mieux retenir ce que j ai appris aujourd hui 4 J aurais pr f r d autres m thodes d enseignement dans le rh 1 2 3 4 5 6 cours d aujourd hui 5 J tais dans de bonnes dispositions pour mon cours d i p 1 2 3 4 5 6 aujourd hui 6 Ce que j ai retenu du cours d aujourd hui 123 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 9 3 Sch mas d entrevue 9 3 1 Focus groups d l ves sur la perception de l enseignement des sciences 9 3 1 1 Mat riel Enregistreuse cassette et piles Formulaire de consentement et crayons encre Questionnaires et principaux r sultats compil s Papier crayon pour prise de notes A compl ter si n cessaire 9 3 1 2 tapes 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Accueil Explication du d roulement Formulaire de consentement Pr sentation des participants Mise en situation avant le d but des discussions Pr sentation des principaux r sultats Questions et discussions Synth se des discussions Questions d ordre g n ral et remerciement 9 3 1 3 Canevas d entrevue Tableau XII Canevas d entrevue de type focus group propos des perceptions qu ont les l ves sur les m thodes d enseignements en sciences m me que le Tableau I Section Objet Identification Intentio
134. liens et environ 69 des l ves changent pour apprendre En outre un bon nombre d l ves 66 d entre eux utilisent leurs acquis pour apprendre La majorit des l ves appr cie les situations pratiques 78 la r solution de probl mes 83 et proc de une v rification et une autoanalyse pour saider apprendre 80 Finalement environ 70 des l ves du programme des sciences de la nature au C gep Marie Victorin poss dent une motivation apprendre 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Strat gique Profondeur Surface Utilitaire Conceptions de l apprentissage Nombre d l ve ayant ces conceptions Figure 6 Nombre d l ves du C gep Marie Victorin poss dant les conceptions de l apprentissage regroup es sous quatre th mes compil s par le questionnaire tudiant Plus l automne 2006 90 80 70 60 40 30 20 10 Strat gique Profondeur Surface Utilitaire Conception de l apprentisage Nombre d l ve ayant cette conception Figure 7 R partition id ale des l ves dans les quatre th mes des conceptions de l apprentissage selon le questionnaire Etudiant Plus En regardant les d tails de l utilisation de diverses strat gies d apprentissage par les l ves du programme des sciences de la nature du c gep Marie Victorin il est possible de remarquer encore une fois qu il n y a pas de diff rences significative entre les trois groupes et q
135. lle de type Likert et un aspect qualitatif par des discussions avec des groupes d l ves L aspect de recherche quantitatif vise tester des th ories tablir des faits d crire avec statistiques Viens 1996 Cet aspect quantitatif du volet d investigation a t r alis partir de questionnaires et de sondages visant mieux comprendre la perception de l enseignement de concepts scientifiques qu ont les l ves du programme de Sciences de la Nature La recherche quantitative rend possible la g n ralisation et pr sente des donn es mesurables quantifiables et analysables statistiquement et des conclusions qui sont fiables valides et qui poss dent une signification statistique 29 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Viens 1996 C est pour ces raisons que ce type de recherche quantitative a t retenu pour ce volet Pour Taylor et Bogdan 1998 1984 le terme recherche qualitative d signe la recherche qui produit et analyse des donn es descriptives Strauss et Corbin 1990 1998 expliquent que la recherche qualitative ne se caract rise pas par les donn es puisqu elles peuvent tre aussi quantifi es mais bien par sa m thode d analyse qui n est pas math matique La partie qualitative de cette recherche a t r alis e l aide d entrevues et de groupes de discussion o le th me principal labor par les l ves ta
136. ls utilisant l ExAO favorise de meilleurs r sultats scolaires si ces outils sont utilis s dans des tablissements qui soutiennent l utilisation de la technologie En effet tel que mentionn pr c demment cette int gration pour qu elle soit efficace n cessite un engagement institutionnel Du c t du d veloppement des op rations cognitives d ordre sup rieur la technologie les incite lorsqu on enseigne aux tudiants appliquer le processus de la r solution de probl me et qu on leur donne des occasions d appliquer la technologie l tude des solutions Puisqu il faut rendre l l ve actif dans son apprentissage il faut int grer la technologie dans un contexte o il aura r fl chir l utiliser dans sa d marche de r solution de probl me ou prendre la technologie comme base d un nouveau probl me En physique m canique l utilisation de l outil permettait de faire une preuve autre que math matique du concept de chute libre d un objet En chimie des solutions les courbes trac es par l outil suite aux titrages servaient de base pour pouvoir calculer des concentrations des pH ainsi que d autres caract ristiques des r actions acides bases Finalement la motivation l attitude et l int r t des l ves face aux tudes sont encourag s par l utilisation des technologies lorsque les l ves utilisent des applications stimulantes et ludiques pour d velopper des habilet s et des connaissances
137. luation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique de l outil mais ce qu ils ont le plus appr ci tait relatif aux l ments de d monstration et de preuve du concept l tude En effet la d monstration avec l outil a permis de prouver ce qu ils venaient de voir en classe La d monstration a confirm ce qu ils venaient d apprendre et s est av r e un bon outil de r vision Par ailleurs l automatisation de la prise de donn es que procure l ExAO a soulev certaines craintes de la part des l ves Plusieurs l ments peuvent expliquer ces r sultats l explication tr s rapide du montage les explications des transformations de donn es trop rapides et trop en surface et la mauvaise perception des l ves propos de l automatisation de la prise de donn es en relation avec la compr hension du concept Finalement le groupe exp rimental tait moins dispos pour leur cours que le groupe t moin Cependant il semble que l outil p dagogique illustrant la chute libre d un objet avec l ExAO soit efficace puisqu une tendance la hausse des r sultats examen est observ e De plus cet outil r pond aux besoins de concret de preuve et d l ments visuels importants pour les l ves de sciences Lors de l exp rimentation du second outil p dagogique dans le cours de chimie des solutions certaines pr cautions ont t prises afin de ne pas r p ter les erreurs re
138. lus un questionnaire maison et des rencontres en focus group En ce qui concerne les outils p dagogiques utilisant l ExAO suite une consultation des enseignants du d partement des sciences de la nature du C gep Marie Victorin deux concepts ont t choisis Il s agit de la distance parcourue par un objet en chute libre lorsque sa vitesse moyenne est atteinte en physique m canique et les courbes de neutralisation par un titrage d un acide fort ou faible par une base forte en chimie des solutions Les outils p dagogiques illustrant ces deux concepts ont t exp riment s valu s am lior s adapt s valid s et test s en classe l int rieur du cours de physique m canique et de chimie des solutions offerts au C gep Marie Victorin la session d hiver 2007 Selon les r sultats du questionnaire tudiant plus la principale faiblesse des l ves de sciences du C gep Marie Victorin durant l ann e scolaire 2006 2007 se situe au niveau de la m morisation Cependant de nombreuses forces ont t signal es par ce questionnaire puisque les l ves pr f rent des situations pratiques r soudre des probl mes et proc dent une v rification et une autoanalyse Les r sultats du questionnaire maison ont galement permis de mettre en valeur l importance des exercices et travaux et la pr f rence pour les situations pratique et la r solution de probl me De plus ce questionnaire a soulev l assiduit des
139. mmation et int gration 1 2 4 5 23 Quelle langue parlez vous principalement la maison Fran ais Anglais Autre 1 2 3 Oui Non 24 G n ralement occupez vous un emploi durant vos tudes 1 2 25 Si vous occupez un emploi durant vos tudes combien d heures par semaine y consacrez vous Moins de 10 heures De 11 15 heures De 16 20 heures Plus de 20 heures 1 2 3 4 122 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 9 2 3 Questionnaire sur l appr ciation de la le on de concepts scientifiques Questionnaire suivant le cours d aujourd hui e Le questionnaire est anonyme n inscrivez pas votre nom sur aucune page du questionnaire Les r ponses aux questions sont strictement confidentielles e Vous devez tablir votre degr d accord ou de d saccord avec les items num r s et ce en r pondant selon les cotes indiqu es Il suffit de noircir le chiffre correspondant OTotalement en OMoyennement O L g rement en L g rement en OMoyennement O Totalement en d saccord en d saccord d saccord accord en accord accord 1 Les m thodes utilis es par le professeur dans le cours PA MESSE SE aujourd hui ont attir es mon attention 2 Pour moi les m thodes utilis es dans le cours d aujourd hui 1 2 3 4 5 6 mont permis de mieux comprendre la mati re 3 Les m thodes utilis es dans
140. moin De plus selon les l ves les m thodes utilis es dans le groupe ExAO mont pas permis de mieux comprendre la mati re ni d aider mieux retenir ce qu ils ont appris En outre un nombre gal d l ves dans le groupe ExAO et le groupe t moin aurait pr f r d autres m thodes d enseignement Par ailleurs les l ves des deux groupes taient dans de bonnes dispositions pour la le on malgr un taux l g rement plus faible chez les l ves du groupe ExAO Finalement il est important de remarquer la grande variabilit dans les r ponses indiqu es par les grands carts types 59 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 1 Les m thodes utilis es par le professeur dans 2 Pour moi les m thodes utilis es dans le cours d aujourd hui ont attir mon attention le cours d aujourd hui m ont permis de mieux comprendre la mati re Niveau d accord avec l nonc Niveau d accord avec l nonc T molh Ex 0 T moh Exa0 Groupes sep rimentaurt Groupes sep rimen tut 3 Les m thodes utilis es dans le cours 4 J aurais pr f r d autres m thodes d aujourd hui vont m aider mieux retenir d enseignement dans le cours d aujourd hui ce que j ai appris aujourd hui Niveau d accord avec l nonc Niveau d accord avec l nonc T moh Exa O T moh Ex40 Groupes srp rimen tue Groupes sep rim n taut 5 J tais dans de bonnes dis
141. moyen d habilet scientifique des l ves ayant eu acc s l ordinateur et celui des l ves qui n y ont pas eu acc s Les auteurs mentionnent cependant qu il ne faut pas g n raliser les r sultats de cette tude d autres situations d enseignement En effet les auteurs notent qu une tude de Faryniarz et Lockwood 1992 et une de Rivers et Vockell 1987 arrivent des r sultats oppos s dans ces tudes les groupes d l ves utilisant l ordinateur ont acquis de mani re significative plus d habilet s scientifiques Ceci illustre que plusieurs conditions doivent tre respect es afin que l utilisation de l ordinateur cr e un impact positif Ces conditions ont t analys es par Barrette 2004a 2004b et 2005 et CARET 2005 20 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Plus pr s de chez nous Marcotte et Sabourin 2000 ont d montr dans un projet d int gration de l ExAO dans un cours de biologie au Coll ge Ahuntsic que l ExAO favorise l interaction des l ves avec l exp rimentation montage protocole augmentant ainsi leur int r t et leur cr ativit Leur sens critique serait galement d velopp par la confrontation rapide des r sultats obtenus avec les r sultats attendus selon la th orie Ils ont not que gr ce l ExAO et parce que l interface et son logiciel permettent la visualisation graphique des variables
142. n Habituellement la dur e de passation du questionnaire est d Environ 20 minutes 5 Il n y a pas de bonnes ou de mauvaises r ponses l important c est de fournir une r ponse qui correspond VRAIMENT ta situation personnelle d tude Plus tes r ponses sont conformes ta situation plus le questionnaire sera utile pour toi 6 Les r ponses ce questionnaire seront trait es de fa on confidentielle la seule fin de t Aider mieux apprendre s il y a lieu 7 Lorsque tu es pr ts clique sur pour d buter le questionnaire N oublie pas tu dois obligatoirement r pondre la question pr sent afin de passer la question suivante BONNE R USSITE 8 Lorsque tu as r pondu aux 64 questions clique sur terminer 9 Tu verras les informations suivantes l cran La page Web en cours tente de fermer la fen tre Voulez vous fermer cette fen tre Oui Non Tu dois r pondre OUI pour sortir du programme L exercice est termin merci d avoir r pondu au questionnaire 119 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Questionnaire sur la qualit des m thodes p dagogiques Le questionnaire est anonyme n inscrivez pas votre nom sur aucune page du questionnaire Les r ponses aux questions sont strictement confidentielles Vous devez tablir votre degr d accord ou de d saccord avec l
143. n Permet de donner des consignes aux l ves Permet de r pondre aux interrogations des l ves face au projet Permet de les mettre l aise pour la suite de l entrevue de groupe Profil des l ves Am ne les l ves verbaliser sur leur profil tudiant sur leurs forces et leurs faiblesses et sur les mani res dont l enseignant peut les aider par ses m thodes p dagogiques M thodes p dagogiques en sciences Am ne les l ves verbaliser sur les diff rents aspects des m thodes p dagogiques utilis es en sciences sur ce qu ils appr cient et n appr cient pas et sur les am liorations qu ils souhaiteraient voir apport es aux cours de sciences Question d ordre g n ral 9 3 1 4 D roulement Accueil Permet d obtenir les coordonn es des l ves si ceux ci d sirent recevoir un r sum des r sultats de recherche Bonjour je suis Annick Caron Je suis professeur de biologie 124 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Merci d avoir accept de participer c est tr s important pour le coll ge et pour vos coll gues C est moi qui vous re ois en entrevue de groupe pour l tude sur votre perception de l enseignement des sciences Explication du d roulement J aimerais vous expliquer le d roulement de l entrevue d aujourd hui Pr sentation des participants Pr sentation des objectifs Pr senta
144. n du temps 025 3 020 Dmoy 01134m 3 Distance m Temps moyen Tem ps S Figure 10 R sultats de l acquisition de donn es lors de la chute libre d un objet En effet suite ce transfert diff rents calculs ont t effectu s afin de d terminer les temps les vitesses et les distances cumulatifs les vitesses la fin des intervalles et les temps r els dans le calcul des vitesses voir Figure 11 51 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Vitesse en fonction du temps 2 50 Vitesse moyenne y 9 8305x 0 3154 R 1 Vitesse m s Toy 0 08868 Temps s B Distance en fonction du temps Distance m 0 00 0 02 0 04 0 06 0 05 0 10 0 12 D ii 0 16 0 15 0 20 Temps s Figure 11 R sultats de l acquisition de donn es lors de la chute libre d un objet et suite aux conversions de ces donn es 4 2 3 2 Courbe de neutralisation Peu avant l atteinte du point d quivalence le capteur enregistre un faible nombre de lectures pH plus acide voir Figure 12 Cependant cette observation n a 52 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique pas t faite dans le cas du titrage d un acide faible acide ac tique par une base forte Figure 13 14 00 12 00 10 00 pH 600 4 400 d 200 last 00 10 20
145. n of EARLI p 67 88 Denis B et S Hubert 2001 Collaborative learning in an educational robotics environment Computers in Human Behavior vol 17 n 5 6 p 465 480 D sautels J 1994 Le constructivisme en action des tudiants et des tudiantes se penchent sur leur id e de science Revue des sciences de l ducation vol 20 n 1 p 152 De Serres M M B langer M C Pich M Riopel C Staub et C De Grandpr 2003 Intervenir sur les langages en math matiques et en sciences Montr al Modulo Editeur Desgent C et C Forcier 2004 Impact des TICs sur la r ussite et la pers v rance Rapport de recherche PAREA Gatineau Coll ge de l Outaouais Desilets J La r ussite des tudes historique et pistes de recherche P dagogie coll giale 2001 vol 14 n 4 p 32 36 DeVries E 2001 Les logiciels d apprentissage panoplie ou ventail Revue Fran aise de P dagogie vol 137 p 105 116 http web upmf grenoble fr sciedu edevries deVries_RFP pdf Consult le 5 f vrier 2006 Ducharme R F Lizotte et M Chomienne 2002 valuation de l implantation du DEC virtuel rapport de recherche PAREA Saint J r me Coll ge de Saint J r me Duch teau C 1993 Robotique informatique m mes bats m mes d bats m mes combats dans B Denis et G L Baron Eds Actes du quatri me colloque international sur la robotique p dagogique Paris INRP T
146. nce Education vol 27 n 3 p 345 365 Beauchamp R 1983 La p dagogie de la r ussite et la micro informatique Vie P dagogique vol 23 p 8 18 Benavent C 2001 Analyse bivari http christophe benavent free fr cours stat Correla PDF Consult le 2 mai 2007 Berger C F C R Lu S J Belzer et B E Voss 1994 Research on the Uses of Technology in Science Education dans D L Gabel Ed Handbook of Research on Science Teaching and Learning Toronto Maxwell MacMillan p 466 490 Bertrand Y et Y Girault 1990 Une approche diff rente de la didactique des sciences Vie p dagogique n 65 p 37 39 Brachet J M L Champigny et A Moise 1985 Autour de la photosynth se remarques sur l histoire du concept les probl mes p dagogiques et les strat gies p dagogiques s y rattachant dans Centre Jean Franco Chamonix diteur Approche des processus de construction des concepts en sciences Paris UER de didactique des disciplines 94 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Brook A J et P Wells 1988 Conserving the circus An alternative approach to teaching and learning about energy Physics Education vol 23 n 2 p 80 85 Burchfield M L et V D Gifford diteurs 1995 The Effect of Computer Assisted Instruction on the Science Process Skills of Community College Students
147. ncontr es dans le cours de physique m canique En effet l explication et la d monstration des courbes de titrage ont t plus lentes Lors de l analyse des r sultats on a observ une tendance l effet que l outil p dagogique a suscit plus d int r t L outil p dagogique utilisant l ExAO semble avoir permis d un peu mieux comprendre le concept et semble avoir aid mieux le retenir De plus les l ves rencontr s en groupes de discussion ont not que l outil a attir plus l attention car ils voyaient l exp rience qui se d roulait devant eux L utilisation de l ExAO a permis de mieux comprendre comment le titrage fonctionnait En revanche la d monstration a t un peu trop longue au go t des l ves Cet l ment peut facilement tre corrig par une meilleure connaissance du logiciel d acquisition et une pr paration plus efficace Finalement le groupe exp rimental semblait tre en de meilleures dispositions pour leur cours que le groupe t moin L efficacit p dagogique de l outil a t observ e par une hausse significative des r sultats l examen pour le groupe ExAO en fonction du groupe t moin Ce qui confirme que de suivre les recommandations mises La r ussite d un plus grand nombre d l ve est atteinte 6 2 Limites m thodologiques Un certain nombre de limites m thodologiques de cette recherche doivent tre soulign es Dans un premier temps sur le plan de la perception des l ves
148. nd processes of peer mediated learning Article pr sent l Annual Meeting of the American Educational Research Association Chicago Il March 24 28 1997 Kulik J A C C Kulik et P Cohen 1980 Effectiveness of computer based college teaching a meta analysis of findings Revue of Educational Research vol 50 p 525 544 98 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique L cuyer R 1987 L analyse de contenu notion et tapes dans Deslauriers Jean Pierre Directeur Les M thodes de la recherche qualitative Sillery Presses de l Universit du Qu bec Labelle J M 2000 La r ciprocit ducatrice au d tour de l cole ducation Permanente Vol 144 p 77 87 Landelle J J 1987 L valuation une pratique scientifique Paris ESF Larochelle M et J D sautels 1992 Autour de l id e de science itin raires cognitifs d tudiants et d tudiantes Qu bec Presses de l Universit Laval Leasure A R L Davis S L Thievon 2000 Comparison of student outcomes and preferences in a traditional vs World Wide Web Based Baccalaureate Nursing Research course Journal of Nursing Education vol 39 n 4 p 149 154 Leclercq D 1987 L ordinateur et les d fis de l apprentissage Li ge Horizon 18 Leclercq D et B Denis 1998 M thodes de formation et psychologie de l apprentissage Li ge Servi
149. neutralization curves by titration of strong and weak acid by a strong base in solution chemistry Pedagogic tools illustrating those two concepts were experimented evaluated improved adapted validated and tested in class inside physic mechanic course and solution chemistry course offered in C gep Marie Victorin in winter semester of 2007 According to tudiant Plus questionnaire results the main weakness of the C gep Marie Victorin sciences students during school year 2006 2007 resided at the memorization level Nevertheless numerous strengths were signaled by this questionnaire since students preferred practical situations problems solving and proceeding to a self verification and self analysis Homemade questionnaire results also showed the importance of exercises and the preference for practical situations and problems solving Moreover this questionnaire demonstrated students assiduity for their studies Focus group meeting contents analysis illustrated certain students needs Those needs are found at the practice in relation with the theory level at the examples and exercises level at the relationship between theory laboratories examples exercises and everyday life level but mainly at the visual support level Pedagogic tools using CAEx experimentation results demonstrated that they had a tendency to promote better success than a traditional teaching with only a blackboard as visual support They aroused a little bit more inte
150. nnaissances valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 2 tat des connaissances 2 1 Difficult s de l enseignement d un concept scientifique L enseignement et l apprentissage de concepts scientifiques ne se d roulent pas toujours aussi ais ment qu on le d sirerait Mais d abord qu est ce qu un concept Les concepts sont d finis comme des perceptions r guli res d objets ou d v nements ayant la m me tiquette Hellden 1998 Au moment de leur enseignement ou de leur apprentissage des difficult s se pr sentent sur plusieurs plans le vocabulaire et les symboles math matiques et autres utilis s les difficult s conceptuelles les m thodes p dagogiques mises en uvre et la diversit des l ves notamment Thouin 2002 Astolfi et al 1997 Brook et Wells 1988 Pour que l apprentissage de concepts scientifiques se fasse en profondeur trois l ments sont requis le sujet tre appris doit tre signifiant pour l apprenant ce dernier doit avoir une conception qui est reli e la nouvelle information tre apprise et il doit choisir d apprendre en profondeur Ausubel Novak et Hanesian 1978 Finalement il faut se rappeler que m moriser n est pas comprendre Alberts 2002 Viendlinski et al 2002 Les diff rentes diffic
151. nnement p dagogique informatis pour la visualisation de syst mes techno scientifiques dans B Denis et G L Baron Eds Actes du quatri me colloque international sur la robotique p dagogique Paris INRP Technologies nouvelles et ducation pp 173 178 Huffman K M Vernoy et J Vernoy 2000 Psychologie en direct 2 d Mont Royal Modulo Editeur Newhouse P 2002 A Framework to Articulate the Impact of ICT on Learning in Schools Perth Australie Specialist Educational Services http www eddept wa edu au cmis eval downloads pd impactframe pdf Consult le 23 septembre 2006 Jackman L E Moellenberg et G D Bradson 1987 Evaluation of three instructional methods fot teaching general chemistry Journal of Chemical Education vol 64 n 9 p 794 796 Jacquard A 1998 L quation des n nuphars les plaisirs de la science Calmann L vy Paris Jones K S 1999 The Assessment Challenge in Statistics Education The Mathematics Teacher vol 92 n 1 p 70 Jonnaert P et C Vander Borght 2003 Cr er des conditions d apprentissage un cadre de r f rence socioconstructivisme pour une formation didactique des enseignants 2 edition Bruxelles De Boeck Kearsley G 1989 Good versus bad software what makes the difference Computers in Life Science Education vol 6 n 1 p 1 3 Kermani H et M Mahnaz 1997 Cross age tutoring Exploring features a
152. ns ont t l g rement modifi s et une somme de 30 a t pr vue pour la participation de chacun des tudiants une rencontre d environ une demi heure Tableau III Canevas d entrevue dans le cadre du groupe de discussion propos des m thodes p dagogiques utilis es en classe lors de la le on Section Objet Intention Permet de donner des consignes aux l ves 1 Identification Permet de r pondre aux interrogations des l ves face au projet __ Permet de les mettre l aise pour la suite de l entrevue de groupe Am re les l ves verbaliser sur les diff rents aspects des m thodes p dagogiques utilis es dans le cours de sciences qu ils viennent de 2 M thodes p dagogiques en sciences gt pa PSD ED suivre sur ce qu ils appr cient et n appr cient pas et sur les am liorations qu ils souhaiteraient voir apport es ce cours ne Po Permet d obtenir les coordonn es des l ves si ceux ci d sirent recevoir 3 Question d ordre g n ral un r sum des r sultats de recherche 3 3 5 3 R sultats d valuation du concept choisi Finalement lors de examen incluant entre autres l valuation du concept choisi les r sultats des l ves aux questions concernant ce concept ont t compil s pour le groupe t moin et pour le groupe exp rimental 34 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Re
153. nte vous garantit l anonymat m autorise voir vos r sultats scolaires en sciences et utiliser les informations enregistr es des fins de recherche Je m engage ce qu en aucun moment les donn es recueillies ne seront accessibles d autres personnes que moi et votre nom n appara tra jamais dans une publication relative cette tude Je garde la copie de ce formulaire Si l l ve le d sire je lui fais une copie personnelle 125 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Avez vous des questions poser maintenant Etes vous pr ts commencer Pr sentation des participants Faire une tour de table o les l ves se pr sentent en indiquant Leur pr nom et leur profil d tude s il y a lieu Mise en situation Pr sentation des objectifs de la rencontre L objectif g n ral de ce projet est l exp rimentation l valuation ainsi que l am lioration et l adaptation par des l ves d outils p dagogiques qui illustrent diff rents concepts scientifiques pr cis partir de la technologie de l exp rimentation assist e par ordinateur ExAO Ce volet de l tude veut comprendre la perception qu ont les l ves du DEC en Sciences de la nature de l enseignement des sciences Insister sur l importance d approfondir la th matique avec eux pour ventuellement d gager des pistes d intervention Votre participation est im
154. on dites vers le haut ou vers le bas 11 Un objet est lanc vers le haut avec une vitesse de 5 m s deux secondes plus tard quelles sont la grandeur et la direction de la vitesse dites vers le haut ou vers le bas 12 partir du repos on laisse tomber un objet pendant trois secondes quel temps pr cis le mobile atteint 1l la vitesse moyenne de cet intervalle de chute 13 partir du repos on laisse tomber un objet pendant trois secondes Quelle est la vitesse moyenne de chute 14 partir du repos on laisse tomber un objet pendant trois secondes Quel est le d placement lorsque l objet atteint la vitesse moyenne 15 partir du repos on laisse tomber un objet sur une distance de trois m tres quel endroit durant la chute le mobile atteint il la vitesse moyenne de cet intervalle de chute 16 partir du repos on laisse tomber un objet sur une distance de trois m tres Quelle est la vitesse moyenne de chute 17 partir du repos on laisse tomber un objet sur une distance de trois m tres Combien de temps faut il pour que l objet atteigne la vitesse moyenne 9 4 1 2 Groupe ExAO 10 Un objet est lanc vers le haut avec une vitesse de 10 m s Deux secondes plus tard quelles sont la grandeur et la direction de l acc l ration dites vers le haut ou vers le bas 11 Un objet est lanc vers le haut avec une vitesse de 10 m s deux secondes plus tard quelles sont la grandeur et la direction d
155. on d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique exp rimentations assist es par ordinateur interagissent avec une exp rimentation r elle par le biais d une interface munie de capteurs et reli e un ordinateur permettant de recueillir les donn es de les repr senter et de les analyser diff rents niveaux Tableau I Fonctions p dagogiques de l ordinateur et leurs caract ristiques Fonctions p dagogiques Type de logiciel Th orie T ches Connaissances Pr senter de l information Tutoriel Cognitivisme Lire Pr sentation ordonn e Dispenser des exercices Exercices r p t s B haviorisme Faire des exercices Association V ritablement enseigner Tuteur intelligent Cognitivisme Dialogue Repr sentation Captiver l attention et la motivation de Jeu ducatif Principalement Jouer l l ve b haviorisme Fournir un espacer d exploration Hyperm dia Cognitivisme Explorer Pr sentation en acc s Constructivisme libre Fournir un environnement pour la Simulation Constructivisme Manipuler observer Mod lisation d couverte de lois naturelles Cognition situ e Fournir un environnement pour la Micro monde Constructivisme Construire Mat rialisation d couverte de domaines abstraits Fournir un espace d change entre l ves Apprentissage Cognition situ e discuter Construction de l l ve collaboratif Tableau tir de DeVries 2001 L a
156. ons la faveur de notre exp rimentation qu un enseignement avec des outils p dagogiques utilisant l ExAO favoriserait davantage les apprentissage et par cons quent la r ussite des l ves qu un simple enseignement traditionnel magistral avec le tableau comme seul support D autant que cette nouvelle forme d enseignement s accorde avec la culture des jeunes ax sur la pens e technologique 89 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique B ibiiographie valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 8 Bibliographie Abide A 1972 An inquiry into the phenomenon of understanding abstract concepts with application to curriculum and instruction New York Columbia University Adey P 1999 The science of thinking and science for thinking a description of cognitive acceleration through science education CASE Geneva International Bureau of Education Akbari Zarin M et M W Gray 1990 Computer assisted instruction and critical thinking Journal of Computers in Mathematics and Science Teaching vol 9 n 4 p 71 78 Alberganti M 2000 l cole des robots
157. ou telle technologie et tel ou tel effet sur l enseignement ou l apprentissage Newhouse 2002a Mulligan et Geary 1999 Leasure et autres 2000 Gagne et Shepherd 2001 Schulman et Sims 1999 Jones 1999 Deek et al 1999 cit par Ducharme Lizotte et Chomienne 2002 Par ailleurs Russell 1999 a publi une compilation de quelque 355 rapports r sum s et articles pr sentant les r sultats de recherches portant sur l efficacit des m thodes p dagogiques int grant des technologies de l information et de la communication La majorit des r sultats cit s dans cette compilation indique qu il n y a pas de diff rence entre les r sultats obtenus par les l ves utilisant les TIC et ceux qui ne les utilisent pas La compilation recense aussi plusieurs autres recherches concluant que au contraire le recours aux TIC contribue hausser les r sultats des l ves Enfin la compilation r v le un nombre restreint de recherches tablissant que l utilisation des TIC diminue les r sultats des l ves La recension la plus r cente janvier 2005 du Center for Applied Research in Educational Technologies CARET comporte 706 titres d articles et de rapports que les chercheurs du projet ont consult s pour en extraire des principes d utilisation efficace des TIC en contexte p dagogique Ils ont regroup ces principes autour de cinq concepts dont le premier est le plus en lien avec la m tasynth se de l Association pour la re
158. oute la prise de donn es et les calculs se faisaient automatiquement alors que dans les 12 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique faits seulement la prise de donn es se fait automatiquement Les l ves doivent proc der des calculs dans Excel afin d obtenir la distance parcourue lorsque la vitesse moyenne est atteinte Finalement une mauvaise donn e s est gliss e en cours de d monstration Cette derni re a fauss le reste de la d monstration et le r sultat final ce qui a men de la confusion chez certains l ves Malgr ces l ments et apr s certaines pr cisions les l ves ont not l utilit de cet outil pour d montrer la chute libre d un objet et ont admis que bien pr sent il pourrait favoriser une meilleure compr hension car il fait la preuve des calculs et formules pr sent s en classe et il r pond aux besoins d l ments visuels des l ves De plus la tendance la hausse des r sultats l examen du groupe exp rimental ExAO par rapport ceux du groupe t moin m me si elle n est pas significative d montre l efficacit potentielle de cet outil la suite de cette exp rimentation certaines recommandations sont suivre afin d viter une r p tition des probl mes encourus Il sera tr s important de prendre le temps de bien expliquer le montage et les tapes de transformations des donn es afin d viter d
159. p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique A nexes valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 9 Annexes 9 1 Formulaires de consentement pour la participation un projet de recherche 9 1 1 Questionnaire sur les perceptions des l ves FORMULAIRE DE CONSENTEMENT POUR MA PARTICIPATION A UN PROJET DE RECHERCHE Volet Perception phase questionnaire La pr sente a pour but de solliciter votre collaboration pour participer un projet de recherche conduit par une enseignante en sciences de la nature Annick Caron PhD du C gep Marie Victorin L objectif g n ral de ce projet est l exp rimentation l valuation ainsi que l am lioration et l adaptation par des l ves d outils p dagogiques qui illustrent diff rents concepts scientifiques pr cis partir de la technologie de l exp rimentation assist e par ordinateur ExAO Ce volet de l tude veut comprendre la perception qu ont les l ves du DEC en Sciences de la nature de l enseignement des sciences Votre participation consistera r pondre une seule reprise un questionnaire d une dur e maximale de 20 minutes au cours de la session
160. pendant le d roulement m me de l exp rience nous avons vu appara tre une nouvelle dynamique Marcotte et Sabourin 2002 Le niveau de compr hension de l l ve augmente parce que celui ci a plusieurs occasions de confronter les r sultats obtenus avec les r sultats attendus selon ses hypoth ses ou pr dits par la th orie Marcotte et Sabourin 2002 L utilisation de l ExAO comme outil p dagogique changerait favorablement la perception de la recherche scientifique par les l ves car selon D sautels 1994 la d mystification du savoir scientifique rendrait les sciences plus accessibles dans l esprit de certains d entre eux Finalement la gestion d un projet de robotique p dagogique au premier cycle du secondaire a suscit autant d int r t chez les filles que chez les gar ons En outre ce projet a rejoint autant les l ves probl mes que les l ves performants Lecompte et Moquin 1991 Malgr certains r sultats contradictoires l ensemble de ces crits souligne le potentiel p dagogique de l utilisation de l ExAO dans l illustration de concepts scientifiques potentiel que nous avons exploit dans le cadre de cette recherche partir de ces r sultats il est possible de noter que l utilisation des m dias technologiques m me les plus sophistiqu s incluant l ExAO ne garantit pas en soi une plus grande efficacit de l enseignement ce sont plut t le choix et la planification syst matique
161. peuvent sembler abstraits la cha ne alimentaire par exemple Plusieurs au niveau coll gial le sont carr ment notamment la division cellulaire la respiration cellulaire la synth se des prot ines etc De plus certaines autres difficult s de l apprentissage de concepts sont reli es au degr de complexit d un concept Zoller 1990 Rea Ramirez 1998 Cela passe par l identification des attributs ou caract ristiques de ce concept la d termination du nombre d attributs l estimation du caract re essentiel ou non des attributs etc Rea Ramirez 1998 M me des concepts qui semblent premi re vue relativement simples et faciles d finir peuvent tre interpr t s de diff rentes fa ons Gravel 1997 Il s agit valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique ce moment d utiliser une d marche progressive qui d bute par du mat riel concret en allant vers du mat riel abstrait Cette progression facilitera la compr hension du concept par les l ves Thouin 2002 Abide 1972 De plus selon Aylwin 1992a le concret doit pr c der l abstrait C est tort souvent qu on accuse les l ves d tre d ficients sur le plan de la pens e formelle car c est l enseignement souvent qui utilise tort des termes abstraits pour expliquer des notions abstraites on ne peut faire un travail d abstraction qu partir du concret Aylwin 1992a vi
162. portante pour nous car elle nous permet de mieux vous conna tre et de mieux comprendre vos besoins dans un enseignement efficace des sciences Les l ments de discussion issus de la rencontre seront de nature favoriser chez vous une r flexion sur certains comportements ou attitudes qui ont un impact positif ou n gatif sur votre rendement scolaire et vous inciter les modifier s il y a lieu De plus en collaborant ce projet vous manifestez votre int r t pour une formation scientifique de qualit et vous contribuez cette qualit Pr ciser nouveau qu il n y a pas de bonnes ou de mauvaises r ponses et que l entretien est confidentiel Pr sentation des principaux r sultats Pr sentation des principaux r sultats reli s au profil des l ves par tudiant et r action des tudiants Introduire dans la discussion les r sultats sur les m thodes p dagogiques utilis es dans les cours de sciences et faire r agir les tudiants Questions et discussions 1 Qu est ce qu ils appr cient dans le type d enseignement des cours de sciences au C gep ou qu ils n appr cient pas Pourquoi 126 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 2 Quelles seraient les am liorations qu on pourrait apporter au cours de sciences du C gep pour favoriser la r ussite des tudiants 3 Dans leurs cours de sciences comment trouvent ils ou
163. positions pour mon cours d aujourd hui Niveau d accord avec l nonc A T m olh Ex40 Groupes sep rimentue Figure 17 R sultats du questionnaire pass la suite de la le on en chimie des solutions 60 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Analyse de contenu des entrevues r alis es dans le cadre des groupes de discussion Afin de poursuivre la r flexion et d approfondir notre compr hension de l opinion que poss dent les l ves sur les m thodes p dagogiques utilis es dans le cours Chimie des solutions des entrevues l int rieur de groupes de discussion ont t r alis es aupr s d l ves des groupes t moins et exp rimentaux qui avaient d j compl t le questionnaire suivant une le on Lors de la rencontre des l ves du groupe t moin en Chimie des solutions plusieurs dimensions de l enseignement en chimie ont t abord es Faire des exercices en classe s est av r tr s appr ci des l ves En effet l int rieur de la le on qui nous int resse les l ves ont appr ci de r aliser l activit en groupe pour trouver la solution un probl me Un l ve remarque qu il n y a pas eu d explication en classe les l ves se sont fait dire de prendre rendez vous pour se faire expliquer puisque le professeur pensait que la majorit des l ves comprenait et qu il y avait d autres mati res
164. pport de lordinateur l enseignement et l apprentissage peut donc prendre des formes multiples Pour la formation en milieu de travail l utilisation p dagogique de l ordinateur permet de maximiser le temps de formation et de favoriser la r tention Desgent et al 2004 Par ailleurs il s av re que l information pr sent e sous forme multim dia stimule plusieurs sens la fois et par cons quent favorise une meilleure r tention Guay 2001 Or Huffman et Vernoy 2000 indiquent que parmi les l ments qui favorisent une meilleure r tention on retrouve l information pr sent e sous forme verbale et visuelle syst me de double codage l analyse approfondie des informations niveau de traitement et l organisation des informations cartes conceptuelles des documents Tous ces l ments peuvent tre exploit s lorsqu on utilise les technologies de l information et des communications 2 2 2 tudes sur l efficacit de l enseignement assist par ordinateur Aux balbutiements de ce projet il tait d j clair que les d veloppements rapides et continuels dans le domaine de l informatique incluant les TICs technologies de l information et de la communication amenaient des transformations majeures dans un grand nombre de secteurs et qu il devenait de plus en plus important pour les tudiants du coll gial de d velopper une ma trise minimale de ces technologies Poellhuber 2002 Parcourir le 21 si cle impliquer
165. pprentissage en profondeur ne diff re pas de sa valeur id ale de 90 p gt 0 05 tandis que les trois autres conceptions diff rent significativement de leur valeur th orique id ale p lt 0 05 pour l apprentissage strat gique p lt 0 01 pour l apprentissage en surface et p lt 0 05 pour l apprentissage utilitaire La loi de Pearson ou loi de x2 Khi deux trouve de nombreuses applications dans le cadre de la comparaison des proportions des fr quences des tests de conformit d une distribution observ e une distribution th orique et du test d ind pendance de deux caract res qualitatifs travers les tests du khi deux Mouchiroud 2003 Ce test du Khi deux est un calcul statistique qui permet de savoir si la relation entre deux variables est significative ou non Plus pr cis ment c est une proc dure qui permet de d terminer s il y a ou non relation entre deux variables Benavent 2001 L analyse des r sultats retrouv s au Tableau V qui repr sentent les fr quences des indicateurs des quatre conceptions de l apprentissage a t r alis e par le test du khi deux Cette analyse a permis de d terminer qu il y avait des diff rences tr s hautement significatives entre les trois groupes p gt 0 001 tablissant ainsi l ind pendance de ces trois groupes sur le plan des vingt et un indicateurs 5 1 1 2 Questionnaire maison En reprenant les r sultats du questionnaire maison sur les m thodes p dagogi
166. prentissage et l enseignement de concepts scientifiques l exp rimentation seule puisqu il a t d montr que dans plusieurs cas cette confrontation entre l exp rience r alis e par des l ves et le concept n a de sens que si certaines conditions exp rimentales tr s strictes sont rigoureusement respect es conditions g n ralement oubli es par ces m mes l ves La rigueur de la pr sentation d un concept l aide d une exp rience pose donc des probl mes p dagogiques difficiles car elle est indissociable de la rigueur des conditions exp rimentales qui lui sont rattach es Brachet et al 1985 Par ailleurs Astolfi 1985 11 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique a mentionn que des activit s de r solution de probl me qui consistent en la r solution d une situation probl me partir des acquis des l ves ou suite une recherche d information ne peuvent d boucher que sur des acquis ponctuels et non sur des notions g n rales Cette observation a galement t faite par Grossman 2005 En outre les outils p dagogiques valu s au cours de cette recherche s int grent dans des strat gies visant le transfert de connaissances dans une s quence permettant aux l ves de contextualiser de d contextualiser et de recontextualiser les concepts enseign s Rieunier 2001 Ces outils pourront s inscrire dans les tap
167. ques pr sent s au Tableau VI nous avons tent avec une ANOVA 1 de discriminer s il y avait des diff rences entre les trois groupes Cette analyse a pu montrer que r gnait un consensus g n ral entre les trois groupes puisque aucune diff rence significative n a t observ e entre ces groupes p gt 0 05 Cependant lorsque certains r sultats du tableau des caract ristiques g n rales des l ves Tableau VID ont t analys s nous avons observ des diff rences significatives pour l ge des l ves et le nombre de cours de la formation g n rale En effet l ANOVA 1 pour la comparaison entre l ge moyen des trois groupes a montr une diff rence hautement significative entre ces groupes p lt 0 01 Le test de Tukey a permis de voir qu il y avait des diff rences entre les l ves des deux groupes de premi re ann e et ceux du groupe de deuxi me ann e p lt 0 05 pour la comparaison entre le groupe 1 de premi re ann e et le groupe de deuxi me ann e et p lt 0 01 pour la comparaison entre le groupe 2 de premi re ann e et le groupe de deuxi me ann e Cependant aucune diff rence significative n a t tablie entre les deux groupes de premi re ann e p gt 0 05 En outre l ANOVA 1 a permis de remarquer une diff rence tr s hautement significative p lt 0 001 quant au nombre de cours de la formation g n rale compl t s Cette diff rence se situe comme pr c demment entre les deux groupes de
168. ques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Cette difficult d coule directement de la diversit des l ves En effet la une population tudiante pr sente une diversit croissante les perspectives culturelles les exp riences et les expectations face l ducation des l ves varient tout comme leurstyle d apprentissage et de comportement sans oublier les valeurs parentales fort diversifi es sur l enseignement et l apprentissage dans nos coles auxquelles ils sont expos s Fraser Abder 2001 Enseigner un groupe aussi h t rog ne repr sente un d fi de taille laborer et am liorer des initiatives de d veloppement professionnel signifiantes et efficaces est un processus complexe parsem d emb ches et de barri res Fraser Abder 2001 La p dagogie doit favoriser toutes les formes d esprit et tous les styles d apprentissage et de cultures Les enseignants ont constat depuis toujours qu il existe d importantes diff rences entre les l ves mais plusieurs facteurs relativement r cents sont venus largir l ventail des diff rences et accentuer celles ci Aylwin 1992b Citons entre autres les pr f rences h misph riques de Herrmann 1992 reli es au fonctionnement du cerveau Selon Aylwin 2002a Enseigner est donc un art o le professeur les l ves et l environnement interagissent d une fa on toujours changeante originale et jamais r ductible un mode d emploi transf
169. r des habilet s et des connaissances de base L tude de Desgent et al 2004 corrobore l impact positif des TIC comme outil p dagogique pertinent dans l am lioration de la r ussite et note que cet impact varie selon le sexe et les r sultats ant rieurs Les recommandations de cette tude insistent sur la n cessit de d velopper des activit s TIC de poursuivre les investissements afin de fournir un environnement informatique convivial et les recherches afin de mieux saisir la dynamique entre les TIC et l apprentissage Desgent et al 2004 En ce qui a trait aux th ories de l apprentissage l informatique s ins re bien dans la construction des savoirs Comme Tardif 1992 1996 le sugg re une des conditions n cessaires pour que l l ve parvienne construire un savoir est qu il soit actif dans son apprentissage D silets 2001 arrive au m me constat savoir que les technologies sont susceptibles de rendre l l ve plus actif dans ses apprentissages Dans les sections suivantes nous allons nous attarder la robotique p dagogique plus particuli rement l exp rimentation assist e par ordinateur ExAO 2 3 La robotique p dagogique 2 3 1 Th ories la base de la robotique p dagogique On observe diff rentes approches dans les applications de la robotique p dagogique Elles visent surtout d velopper certaines comp tences chez l apprenant telles que des strat gies de r solution de p
170. rche repr sente une recherche qualitative d inspiration essentiellement descriptive et compr hensive Selon Van Der Maren 1995 une th orie descriptive tente de rendre compte d un objet ou d un ph nom ne en identifiant ses conditions d apparition d existence ou de changement et ses dimensions et de d gager les lois les principes et les structures dominantes de son fonctionnement et de son interaction avec l environnement Van Der Maren 1995 Les nonc s ne doivent pas para tre ind montrables ou non observables La th orie descriptive et la connaissance scientifique qui se construit sur elle sont volutives Van Der Maren 1995 Dans le cadre de cette recherche nous cherchions d crire et comprendre les perceptions que poss dent les l ves sur l enseignement des sciences ainsi que l impact de l utilisation de l ExAO comme outil de d monstration dans l enseignement d un concept scientifique Sousa 2002 a montr que la d monstration d un concept favorise une r tention de 30 tandis qu un simple expos ne permet qu une r tention de 5 3 2 Perceptions de l enseignement de concepts scientifiques par les l ves Un volet d investigation a t effectu sur les perceptions que poss dent les l ves propos de l enseignement de concepts scientifiques Ce volet comprenait la fois un aspect quantitatif par l utilisation de questionnaires choix de r ponse correspondant une che
171. rent bien la r ussite des preuves finales 46 098 47 073 49 096 dans les cours examen travaux projet etc 11 Les exercices ou les projets faire dans les cours pr sentent des d fis 46 12 41412 36 12 stimulants 40 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 12 Les locaux en Sciences de la nature sont fonctionnels 5 3 0 69 5 2 0 89 5 1 12 3 R guli rement j essaie d identifier les facteurs qui favorisent mon 36 10 40 13 39 14 apprentissage 14 Les laboratoires en informatiques du programme ou du coll ge sont 27 10 27 16 20 11 souvent non fonctionnels 15 Les ressources documentaires sont jours volumes revues autres 4 6 14 4 7 0 92 4 6 1 2 6 J ai presque toujours le d sir d aller mes cours de Sciences de la 42 13 40 15 39 13 nature 17 Je suis habituellement pr sent tous mes cours 5 6 0 70 5 7 0 56 54 0 81 L gende 1 Totalement en d saccord 4 L g rement en accord 2 Moyennement en d saccord 5 Moyennement en accord 3 L g rement en d saccord 6 Totalement en accord Les caract ristiques g n rales des l ves du programme de Sciences de la nature du c gep Marie Victorin sont pr sent es au Tableau VII En g n ral il y a une proportion de 36 de gar ons contre 64 de filles Les l ves ont une moyenne d ge de 18 45 0 98 De plus une moyenne de 80 des l ves parlent fran ais
172. rer l appr ciation d un cours de science qu ont les l ves du DEC en Sciences de la nature de l enseignement des sciences Votre participation consistera discuter avec la chercheuse de l appr ciation d un cours de science que vous venez de suivre au C gep Cette rencontre de discussion aura lieu une seule reprise au cours de l ann e Votre participation est importante pour nous car elle nous permet de mieux vous conna tre et de mieux comprendre vos besoins dans un enseignement efficace des sciences Cependant il va de soi que vous pourrez vous retirer du projet quand vous le voudrez si vous avez une contrainte et qu aucune pression ne sera exerc e sur vous pour vous inciter poursuivre Les l ments de discussion issus de la rencontre seront de nature favoriser chez vous une r flexion sur certains comportements ou attitudes qui ont un impact positif ou n gatif sur votre rendement scolaire et vous inciter les modifier s il y a lieu De plus en collaborant ce projet vous manifestez votre int r t pour une formation scientifique de qualit et vous contribuez cette qualit Vous obtiendrez un d dommagement de 30 qui vous sera remis peu apr s la rencontre Pour analyser les donn es des entrevues nous aurons besoin de consulter vos r sultats scolaires en sciences de la nature et votre moyenne pond r e au secondaire Votre consentement implique que vous autorisez les personnes qui d tiennent ces
173. rest On the other hand what constitute their greatest strength is that they provide demonstration and proof elements and a visual support very important for students and that in spite of some methodological pitfall In conclusion teaching with pedagogic tools using CAEx promote better students success than traditional magisterial teaching since this form of teaching gives students a sense to what they are learning Teaching with CAEx consists of very visual and dynamic elements and it turns out to be concrete For those reasons it stimulates interest in student and for the moment is getting out of common footpath xii valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique xiii valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Eee uction valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 1 Introduction Dans le nouveau paradigme de l apprentissage et de l enseignement qui tient actuellement du socioconstructivisme et du cognitivisme nous ne pouvons ignorer l importance de rendre l l ve actif dans son apprentissage Jonnaert et Vander Borght 2003 Labelle 2000 Perraudeau 1996 Tardif 1992 Il ne peut y avoir d apprentissage sans une volont et un
174. rie et la pratique incluant les laboratoires et les exercices Les l ves de premi re ann e ont mentionn que le m lange entre la pratique et la th orie n est pas clair et trop rapide 42 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Un l ve a dit que juste de la th orie ou juste des exercices ne va pas il devrait y avoir un quilibre entre les deux Un autre l ve de premi re ann e note que la th orie est importante mais pas juste a De plus un troisi me l ve remarque que certains cours ont peu d exercices pr paratoires En revanche un l ve de deuxi me ann e affirme qu il aime les travaux pratiques Dans un autre ordre d id es les laboratoires ont t plus discut s par les l ves de deuxi me ann e en lien avec les intentions p dagogiques qui les sous tendent En effet un l ve de deuxi me ann e souligne que sur le plan des laboratoires il trouve que souvent on s attarde sur la formalit et sur la m thodologie du rapport puis sur le contenu et que l aspect scientifique du laboratoire n est pas tr s pouss La plupart du temps on sait quoi s attendre on sait le r sultat les calculs tels quels sont vraiment simples et souvent c est seulement toute la m thode ou les petits d tails comme les petits calculs d incertitude qui vont faire qu on a vraiment un r sultat pr cis
175. rise voir vos r sultats scolaires en sciences et utiliser les informations enregistr es des fins de recherche Je m engage ce qu en aucun moment les donn es recueillies ne seront accessibles d autres personnes que moi et votre nom n appara tra jamais dans une publication relative cette tude Je garde la copie de ce formulaire Si l l ve le d sire je lui fais une copie personnelle Avez vous des questions poser maintenant Etes vous pr ts commencer Pr sentation des participants Faire une tour de table o les l ves se pr sentent en indiquant leur pr nom Mise en situation Pr sentation des objectifs de la rencontre e L objectif g n ral de ce projet est l exp rimentation l valuation ainsi que l am lioration et l adaptation par des l ves d outils p dagogiques qui illustrent diff rents concepts scientifiques pr cis partir de la technologie de l exp rimentation assist e par ordinateur ExAO e Ce volet de l tude veut comprendre comment vous avez trouv le cours que vous venez de suivre Insister sur l importance d approfondir la th matique avec eux pour ventuellement d gager des pistes d intervention e Votre participation est importante pour nous car elle nous permet de mieux vous conna tre et de mieux comprendre vos besoins dans un enseignement efficace des sciences e De plus en collaborant ce projet vous manifestez votre int r t pour une format
176. robl me la formalisation de la pens e la socialisation ainsi que l acquisition d une vari t de concepts Denis 1993a Denis et Baron 1993 l int rieur des quatre approches de l utilisation de la robotique p dagogique on compte plusieurs diff rences reli es leurs champs d application Denis et Baron 1993 1 une approche technocentriste visant le d veloppement de situations techniques souvent pr s du monde industriel Delannoy 1993 Nicoud 1993 Tauriac 1993 2 une approche bas e sur la cr ation et l exploration de micromonde selon le projet de l apprenant Denis 1993b Leroux 1997 Limbos 1993 Morato 1993 Napierala et al 1993 Sougn 1993 Vivet 1993 Papert 1984 3 une approche bas e sur la th orie du spectacle cognitif ou de l exp rimentation assist e par ordinateur le tout reli aux contenus scientifiques Nonnon 1986 No l et Bergeron 1991 Cervera et Nonnon 1993 Girouard et Nonnon 1999 Hudon et Nonnon 1993 Macherez 1993 Marchand 1993 Nonnon 1993 Rellier et Sourdillat 1993 4 une approche de programmation ou d algorithme Duchateau 1993 15 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Parmi ces approches les objectifs sp cifiques et les m thodologies varient Denis et Hubert 2001 L aspect interdisciplinaire de ces approches a galement t particularis En effet il est difficile
177. ropos des m thodes p dagogiques utilis es en classe lors de la le on m me tableau que le Tableau II Section Objet Intention Permet de donner des consignes aux l ves 1 Identification Permet de r pondre aux interrogations des l ves face au projet __ Permet de les mettre l aise pour la suite de l entrevue de groupe Am re les l ves verbaliser sur les diff rents aspects des m thodes p dagogiques utilis es dans le cours de sciences qu ils viennent de 2 M thodes p dagogiques en sciences 7 pej Ne HAE suivre sur ce qu ils appr cient et n appr cient pas et sur les am liorations qu ils souhaiteraient voir apport es ce cours Ps Zn Permet d obtenir les coordonn es des l ves si ceux ci d sirent recevoir 3 Question d ordre g n ral un r sum des r sultats de recherche 9 3 2 4 D roulement Accueil Bonjour je suis Annick Caron Je suis professeur de biologie Merci d avoir accept de participer c est tr s important pour le coll ge et pour vos coll gues C est moi qui vous re ois en entrevue de groupe pour l tude sur votre appr ciation de l enseignement dans le cours de science que vous venez de suivre Explication du d roulement Je vous explique le d roulement e Pr sentation des participants Pr sentation des objectifs Questions et discussion Synth se Informations g n rales et remerciements Je tiens vous dire qu il n y a pas
178. rs les r sultats de l valuation du concept 5 2 1 4 Interpr tation des r sultats en physique m canique et recommandations 5 2 2 CHIMIE DES SOLUTIONS 5 2 2 1 R sultats des questionnaires aux l ves 5 2 2 2 Groupes de discussion en chimie des solutions 5 2 2 3 Mesure de l efficacit p dagogique via les r sultats de l valuation du concept 5 2 2 4 Interpr tation des r sultats en chimie des solutions et recommandations iii 33 33 34 34 34 35 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 5 2 3 OPINION DES L VES CONCERNANT L EXAO EN CLASSE 75 DISCUSSION DES R SULTATS 77 6 1 LES GRANDES TENDANCES 79 6 1 1 PERCEPTIONS DE L ENSEIGNEMENT DES SCIENCES 79 6 1 2 L USAGE D OUTILS P DAGOGIQUES UTILISANT L EXAO 80 6 2 LIMITES M THODOLOGIQUES 81 6 3 NOUVELLES PERSPECTIVES ET RECOMMANDATIONS 82 CONCLUSION 87 BIBLIOGRAPHIE 91 ANNEXES 107 9 1 FORMULAIRES DE CONSENTEMENT POUR LA PARTICIPATION UN PROJET DE RECHERCHE 109 9 1 1 QUESTIONNAIRE SUR LES PERCEPTIONS DES L VES 109 9 1 2 RENCONTRE FOCUS GROUP SUR LES PERCEPTIONS DES L VES 110 9 1 3 QUESTIONNAIRE SUIVANT LA LE ON 111 9 1 4 RENCONTRE FOCUS GROUP SUIVANT LA LE ON 112 9 2 QUESTIONNAIRE SUR LES PERCEPTIONS 113 9 2 1 QUESTIONNAIRE TUDIANT PLUS 113 9 2 2 QUESTIONNAIRE SUR LES PERCEPTIONS 118 9 2 3 QUESTIONNAIRE SUR L APPR CIATION DE LA LE ON DE CONCE
179. rtains l ves pr f reraient d autres m thodes p dagogiques mais globalement ils sont satisfaits de la formation scientifique au c gep Marie Victorin 5 1 2 Analyse des r sultats des groupes de discussion En nous r f rant L cuyer 1987 nous avons choisi les tapes suivantes pour l analyse de contenu en premier lieu une coute pr liminaire et une liste des nonc s a t tablie partir de cette coute en second lieu les th mes de classification ont t choisis et d finis Nous nous sommes arr t s sur trois grands th mes qui regroupaient tous les nonc s la mati re tout ce qui se rapporte l enseignement de la discipline scientifique le professeur les caract ristiques du professeur qui ont un impact sur les l ves et la motivation les l ments qui influencent la motivation des l ves En lien avec le th me de la mati re enseigner plusieurs aspects ont t abord s par les l ves avoir du concret dans l enseignement des pratiques exercices probl mes laboratoires projets en relation avec la th orie la pr sence de p riodes d exercices ou d exemples des liens entre la th orie et d autres l ments la vie quotidienne les laboratoires les autres disciplines et de la coh rence entre ce qui est vu en classe et ce que l on retrouve l examen D autres aspect ont t galement soulev s l importance des d monstrations de la structure des cours de la pr
180. s Alberganti 2000 L informatique incluant les TICs enrichit les outils p dagogiques et provoque un changement dans le traitement des 19 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique ph nom nes de difficult s ou d chec scolaire gr ce des enseignements totalement personnalis s Alberganti 2000 Dans son bilan Viau 1987 cite un rapport sur le niveau coll gial qui regroupe les conclusions tir es de 59 recherches effectu es dans les coll ges am ricains entre les ann es 1970 et 1980 Kulik et al 1980 La conclusion g n rale laquelle les auteurs sont arriv s et ce dans chaque rapport est la suivante la plupart des recherches d montrent qu un enseignement assist par ordinateur de type simulation exercices r p titifs enseignement programm ou exp rimentation assist e par ordinateur sous domaine des TICs exerce une influence plus positive sur l apprentissage des tudiants qu un enseignement traditionnel n utilisant aucun m dia Kulik et al 1980 Radice 1997 a d montr que lors d une exp rimentation effectu e dans un contexte d enseignement assist par ordinateur les l ves prennent moins de temps pour m moriser et plus de temps pour observer et pour d velopper des comp tences techniques et analytiques Selon Akbari Zarin et Gray 1990 l utilisation de l enseignement assist par ordinateur en math matique sembl
181. s pratiques et environ 82 favorisent une d marche de r solution de probl me Ces pr f rences sont consid r es comme strat gies d apprentissage positives De plus environ 80 des l ves proc dent une v rification et une autoanalyse Des quatre strat gies d apprentissage l apprentissage en profondeur est la strat gie qui se rapproche le plus de la r partition id ale voir figure 7 L analyse des r sultats du questionnaire maison a permis de mettre en valeur l importance des exercices et des travaux pour les l ves Cet l ment rejoint les r sultats du questionnaire tudiant Plus o les l ves d montrent une pr f rence pour les situations pratique et la r solution de probl me Un autre l ment soulev par le questionnaire maison est l assiduit des l ves Cet l ment s explique par le fait que si les l ves manquent un ou plusieurs cours ils auront de la difficult rattraper ce qu ils ont perdu De plus les l ves trouvent les explications des enseignants claires tant concernant la mati re que les travaux effectuer En outre ils appr cient les locaux d di s aux sciences salles de classe laboratoires scientifiques et le local sp cialement pour eux mais n appr cient pas vraiment les laboratoires informatiques Certains l ves pr f reraient d autres m thodes p dagogiques qui r pondraient plus leurs diff rents besoins En somme ils sont tous assez satisfaits de la formation
182. s deux groupes p gt 0 05 Cette diff rence 75 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique s explique par la diff rence entre les outils les disciplines et les probl mes rencontr s au cours des deux exp rimentations 76 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Dee des R sultats valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 6 Discussion des r sultats 6 1 Les grandes tendances 6 1 1 Perceptions de l enseignement des sciences Trois m thodes de collecte de donn es ont t utilis es afin de traduire la perception qu ont les l ves de l enseignement des sciences le questionnaire Etudiant Plus un questionnaire maison et des rencontres en groupes de discussion Selon les r sultats du questionnaire tudiant Plus la principale faiblesse des l ves de sciences du C gep Marie Victorin durant l ann e scolaire 2006 2007 se situe sur le plan de la m morisation En effet il semblerait que pr s de la moiti 48 des l ves se fient encore qu cette strat gie pour apprendre En revanche de nombreuses forces ont t signal es par ce questionnaire En effet environ 78 des l ves pr f rent des situation
183. sciences Comme le mentionne Barrette 2004a 2004b et 2005 les TICs ont un impact sur l enseignement par des changements p dagogique et une hausse de la comp tence technologique ces impacts peuvent aussi tre observ s lors de l int gration de l ExAO aux cours de sciences De plus les TICs ont galement un impact sur l apprentissage par une am lioration des r sultats scolaires des op rations cognitives complexes de la motivation et de l int r t dans les tudes et une pr paration au march du travail Barrette 2004a 2004b et 2005 encore une fois ces impacts peuvent tre transpos s l int gration de l ExAO Finalement au m me titre que pour l int gration des TICs un engagement institutionnel doit tre pr sent sur le plan de l quipement suffisant et accessible du soutien et du service conseil technique et p dagogique et d une formation ad quate et appropri e des usagers Barrette 2004a 2004b et 2005 Les r sultats positifs de l int gration des TICs tels que d montr s par CARET 2005 dans Barrette 2005 taient en relation avec des l ments p dagogiques pr cis Cette int gration a t analys e sur le plan des r sultats scolaires des op rations cognitives complexes et de la motivation Nous croyons que ces r sultats pourraient tre transpos s l int gration de l ExAO Ainsi la technologie am liore les r sultats scolaires lorsque l application soutient directement les ob
184. se il y a des d monstrations math matiques mais ce n est pas assez visuel Pour les l ves du groupe exp rimental en Chimie des solutions la d monstration de deux courbes de titrage a r ellement suscit leur int r t Un l ve note que c est moins ennuyant et a attire plus l attention d avoir l exp rience qui se d roule devant soi Par ailleurs la compr hension repr sente une autre dimension importante soulev e par les l ves En effet l utilisation de l ExAO a permis de mieux comprendre comment se d roulait l exp rience comme l indiquent deux l ves Un autre l ve remarque que c est l id e du concret que j aime Il y a des questions que je n aurais pas pos es si je ne l avais pas vue Il y a des choses que quand t as juste des 61 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique exemples tu n arrives pas bien saisir Les l ves ont galement remarqu l aspect pratique de l utilisation de l ExAO puisque l un d entre eux mentionne qu il aurait aim avoir cet outil pour le laboratoire de titrage En contrepartie des l ves ont remarqu des aspects limitants de cet outil p dagogique En effet les l ves ont trouv la d monstration longue et ont mentionn que le cours n avan ait pas assez vite Un l ve a remarqu que ce genre de protocole n tait pas utilis souvent et qu il
185. siques et d analyse informatique et math matique Trois l ments fondamentaux composent un syst me d ExAO quatre si nous comptons l ordinateur les capteurs l interface et le logiciel Nonnon 1991 Girouard et Nonnon 1999 voir Figure 3 Les capteurs sont les instruments de mesure proprement parler la diff rence des instruments classiques les capteurs ne poss dent pas n cessairement de circuits lectroniques permettant l interaction directe entre l utilisateur et l instrument ex cran d affichage bouton de s lection interrupteur etc Le capteur produit un signal dont la valeur est proportionnelle celle du param tre mesur L interface est l appareil qui fait le lien entre le ou les capteurs et l ordinateur il se pr sente souvent sous forme de carte enfichable ou d un petit appareil qui se branche l ordinateur L interface peut traduire ou r gulariser le signal selon le capteur et le syst me utilis Sauf pour des raisons de compatibilit de l interface ou du logiciel peu pr s n importe quel type d ordinateur muni de n importe quelle plate forme peut servir d interm diaire videment la puissance de l ordinateur et ses capacit s d affichage graphique feront varier la convivialit de l exp rimentation cette puissance n est toutefois pas n cessairement synonyme d efficacit Finalement un logiciel ad quat pilote l interface et permet de traiter les mesures r alis es notamment sous forme gr
186. sir d avoir une plus grande vari t dans les exemples afin de bien s approprier le concept ou la m thode de r solution de probl me Par ailleurs les l ves de premi re ann e ont eu de la difficult bien saisir les liens entre la th orie les laboratoires les exemples les exercices et la vie quotidienne Cet l ment a t galement discut par Aylwin 1992a qui expliquait qu il faut prendre soin de relier l ensemble du cours aux motivations fondamentales des l ves Il faut s assurer chaque nouveau th me que ce dernier a un sens personnel pour l l ve Ce sont ces liens que les l ves de premi re ann e ont le plus de difficult s saisir La structure d un cours est galement importante pour les l ves Cependant leur besoin sur ce plan varie grandement d un individu l autre Finalement l aspect du support visuel s est av r d une extr mement importance pour les l ves En effet la majorit des l ves en sciences de la nature sont visuels et l expos magistral ne rejoint principalement que les auditifs Du support visuel est donc n cessaire pour r pondre leurs besoins Deux caract ristiques du professeur de sciences ont t mises en vidence dans les groupes de discussion Il s agit du dynamisme du professeur et de sa disponibilit Le premier joue un r le pr pond rant et direct dans la motivation des l ves Le second qui est un des aspects des professeurs du
187. sment of students problem solving and program development skills Journal of Engineering ducation vol 88 n 3 p 317 327 Delannoy P 1993 D couverte micro robotique programmation sous hypercard dans B Denis et G L Baron Eds Actes du quatri me colloque international sur la robotique p dagogique Paris INRP Technologies nouvelles et ducation p 205 212 Denis B 1993a Measuring some cognitive effects of using control technology dans B Denis Ed Control technology in elementary education NATO ASI series 95 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique serie F Computer and systems sciences vol 116 p 183 213 Berlin Springer Verlag Denis B 1993b R guler les interventions des formateurs en robotique p dagogique dans B Denis et G L Baron Eds Actes du quatri me colloque international sur la robotique p dagogique Paris INRP Technologies nouvelles et ducation Denis B et G L Baron Eds 1993 Regards sur la robotique p dagogique Actes du quatri me colloque international sur la robotique p dagogique Paris INRP Technologies nouvelles et ducation Denis B et D Leclercq 1994 The fundamental I D s and their associated problems dans J Lowyck et J Elen Eds Modelling I D research proceedings of the first workshop of the special interest group on instructional desig
188. st souvent mieux cibl e Quand tu as chercher par toi m me c est plus pour comprendre les concepts que pour apprendre de la mati re nouvelle Les l ves de premi re ann e notent qu il y a des profs qui ne connaissent pas vraiment la mati re ou ne font pas de liens D autres terminent en mentionnant que le fait que les nouveaux professeurs n ont pas beaucoup d exp rience est ressenti par les l ves 45 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Un autre aspect concernant les professeurs du d partement des sciences de la nature qui a t remarqu par les l ves et qui est tr s appr ci est la disponibilit En effet un l ve dit qu il y a beaucoup d heures de disponibilit et c est tr s appr ci Un l ve de premi re ann e explique que la disponibilit du professeur est importante pour permettre de poser des questions afin de rendre la mati re plus accessible et stimulante Un autre l ve termine en notant qu il y a une diff rence entre les cours o les professeurs sont disponibles et ceux o ils ne le sont pas Par ailleurs le dynamisme du professeur joue un r le dans la motivation des l ves Un l ve de premi re ann e mentionne que si le prof est dynamique c est super Un autre ajoute que c est le dynamisme du prof qui le motive Un l ve de deuxi me ann e note qu il appr
189. stant sort des sentiers battus Descripteurs Exp rimentation assist e par ordinateur ExAO Efficacit p dagogique de l ExAO Enseignement de concepts scientifiques Perceptions des l ves de l enseignement des sciences P dagogie des sciences xi valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Abstract The teaching of a science concept may turn out to be a great challenge One must transform teaching elements in order to facilitate student understanding Therefore teachers have to conceive pedagogic tools However during this tool conception teachers are often biased by their own knowledge of the scientific concept that they want to illustrate The main goal of this project is experimenting evaluating improving adapting and assessing effectiveness of pedagogic tools illustrating precise scientific concepts using computer assisted experimentation CAEx in order to answer the students needs in learning sciences Three data collecting methods have been used in order to translate students perceptions of science teaching tudiant Plus questionnaire a homemade questionnaire and focus group meetings Concerning pedagogic tools using CAEx following a C gep Marie Victorin nature sciences department teacher s consultation two sciences concepts were chosen It was the distance covered by a free falling object when its medium speed is reach in physic mechanic and
190. t choisis pour exp rimenter les outils l un en physique m canique la distance parcourue par un objet en chute libre lorsque sa vitesse moyenne est atteinte en physique m canique et l autre en chimie des solutions les courbes de neutralisation par un titrage par une base forte d un acide fort ou faible Les outils p dagogique illustrant ces deux concepts ont t exp riment s valu s am lior s adapt s valid s et test s en classe l int rieur des cours de physique M canique et de Chimie des solutions offerts au C gep Marie Victorin au trimestre d hiver 2007 Les r sultats d montrent que les outils p dagogiques utilisant l ExAO ont eu tendance favoriser une meilleure r ussite que l enseignement traditionnel avec seulement le tableau comme support visuel Ils ont suscit un peu plus d int r t Par ailleurs ce qui fait la plus grande force de ces outils est qu ils ont fourni des l ments de d monstration et de preuve et un support visuel tr s important pour les l ves et ce malgr quelques emb ches m thodologiques Une int gration efficace des outils p dagogiques utilisant l ExAO doit tre la base r fl chie et justifi e par des objectifs p dagogiques pr cis par une compl mentarit aux m thodes traditionnelles et support e par un engagement institutionnel Ces outils doivent galement tre int gr s dans les processus de r solution de probl me En conclusion nous croy
191. t on n a pas le temps de copier Un autre l ve mentionne l utilisation de vid os ou de petits films Un l ve sugg re d amener des objets visuels a peut aussi aider Un l ve termine en disant qu il y a une majorit de visuel en science Les transparents et les pr sentations PowerPoint sont de bonnes m thodes mais on pourrait aller plus loin en termes de support visuel Travail hors classe L importance du travail hors classe a t relev e par les l ves de deuxi me ann e propos de la clart des explications du professeur un l ve mentionne que c est normal que l explication ne soit pas 100 claire Dans un cours il y a une part faire la maison puis ensuite a devient clair Un autre l ve de deuxi me ann e ajoute que le professeur ne pourra pas tre 100 clair il y a un travail faire la maison Un dernier l ve explique je pr f re faire le travail tranquillement la maison apr s avoir pris le temps de bien assimiler la mati re et de lire mes notes au besoin 4 1 2 2 Caract ristiques du professeur Les caract ristiques du professeur ont t abord es lors des rencontres de groupes de discussion sur la perception de l enseignement des sciences Quatre caract ristiques ont t soulev es l exp rience du professeur sa disponibilit son dynamisme et sa r ponse aux questions Une l ve remarque qu avec l exp rience la mati re e
192. t dans le cours Cependant ce besoin ne se traduit pas de la m me 82 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique mani re d un individu l autre Certains ont besoin d une structure d taill e d autres d une structure du g n ral vers le sp cifique et d autres au contraire pr f rent partir du sp cifique pour aller vers le g n ral Le test des pr f rences h misph riques Herrmann 1992 permettrait de d terminer le type de structure ayant le plus d impact aupr s des l ves puisque certaines pr f rences h misph riques sont en opposition imbique gauche et cortical droit par exemple Avec ce test il s agirait de voir en d but de trimestre le type de structure requis par le groupe surtout pour les l ves de premi re ann e afin de favoriser leur r ussite au premier trimestre Par la suite des outils de structuration pourraient tre mis la disposition des l ves pour qu ils puissent se constituer leur propre structure Les outils p dagogiques utilisant l ExAO poss dent de nombreux effets b n fiques potentiels Au m me titre que pour l int gration des TICs il doit y avoir une r flexion sur les objectifs p dagogiques poursuivis par ces outils Il ne faut donc pas int grer l ExAO pour seulement l int grer Un parall le troit peut tre fait entre l int gration des TICs et l int gration de l ExAO dans les cours de
193. t par une base forte la courbe de titrage d un acide faible par une base forte poss de les caract ristiques suivantes Figure 5 25 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 1400 1200 4 1000 Point d quivalence gt 800 pH gt 7 pH 600 400 Point de deri neutralisation 200 1 000 v 000 510 1000 16 00 2000 2510 10 3600 aw Volume de la base mL Figure 5 Courbe de titrage d un acide faible CHCOOH 0 1M par une base forte NaOH 0 1M e Le pH initial est plus lev parce que l acide faible n est que partiellement ionis e Au point de demi neutralisation lorsque la moiti de l acide est neutralis la solution est un tampon dans lequel les concentrations de l acide faible et de sa base conjugu e anion sont gales Le pouvoir tampon y est donc maximal e Au point d quivalence le pH est plus grand que 7 parce que la base conjugu e de l acide faible s hydrolyse e La partie abrupte de la courbe de titrage juste avant et apr s le point d quivalence est restreinte un intervalle de pH plus petit Il est donc important de noter que le pH au point d quivalence ne d pend donc pas de la concentration de l acide titr mais de sa constante d acidit Toutefois c est la concentration de l acide et non sa constante d acidit qui d termine le volume de la base forte n cessa
194. tandis que le cheminement et le raisonnement logique qui vont mener la solution sont relativement simples De ce c t l il nl est suis pas s r que tout le temps on est stimul m me si on a l impression de d couvrir Un autre l ve de deuxi me ann e sugg re de rendre le processus un peu plus actif ce moment l quand tu arrives dans le laboratoire tu comprendrais mieux ce que tu fais Un troisi me ajoute que de chercher s a propre m thode c est a le c ur des sciences partir d une certaine th orie d explorer puis de faire des erreurs Parce que l on n a pas la possibilit de se tromper Coh rence entre examen et contenu Le troisi me aspect r v l par les l ves concerne la coh rence entre la mati re en classe et les examens Ici les opinions divergent entre les l ves de premi re et de deuxi me ann e En effet les l ves de premi re ann e notent que la th orie n est pas coh rente avec l examen car il y a des surprises l examen Un l ve mentionne qu il y a peu de coh rence entre ce qui est vu en classe et ce qui est l examen Un autre tudiant de premi re ann e note que pour certaines mati res on est mal pr par s on ne sait pas quoi s attendre Un dernier souligne qu il y a une seule sorte de probl mes dans les exercices et l examen diff rents types de probl mes Cette opinion n est aucunement partag e par l
195. tention mieux comprendre la mati re LC a LU z g 2 z 8 Le a T moin ExAO T moin ExA O Groupece sp rimentau Groupecesp rim en tu s 3 Les m thodes utilis es dans le cours 4 J aurais pr f r d autres m thodes d aujourd hui vont m aider mieux retenir d enseignement dans le cours ce que j ai appris aujourd hui d aujourd hui j LL E 5 i 5 T Ex T m oln ExAO T moin ExAO Groupe cesp rimentus Groupecesp rimentaus 5 J tais dans de bonnes dispositions pour mon cours d aujourd hui Niveau d accord avec l nonc T molh Exa 0 Groupes eep rim entue Figure 14 R sultats du questionnaire pass la suite de la le on en physique m canique 55 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Analyse de contenu des entrevues r alis es dans le cadre des groupes de discussion Afin de poser un regard plus d taill sur l opinion que poss dent les l ves sur les m thodes p dagogiques utilis es dans le cours de physique M canique des entrevues l int rieur de groupes de discussion ont t r alis es aupr s d l ves qui avaient d j compl t le questionnaire suivant la le on Cette rencontre permettait d approfondir la r flexion et la compr hension des r sultats cet effet nous avons choisi de d effectuer des entrevues aupr s d l ves des groupes t moins et exp rimentaux en physique m canique
196. thsv univ lyon1 fr cours pdf stat Chapitre4 pdf consult le 2 mai 2007 Mulligan R et S Geary 1999 Requiring writing ensuring distance learning outcomes International Journal of Instructional Media vol 26 n 4 p 387 396 Napierala D et al 1993 La robotique p dagogique au service de la p dagogie du projet dans B Denis et G L Baron Eds Actes du quatri me colloque international sur la robotique p dagogique Paris INRP Technologies nouvelles et ducation p 94 105 Nicoud J D 1993 Concours de robots dans B Denis et G L Baron Eds Actes du quatri me colloque international sur la robotique p dagogique Paris INRP Technologies nouvelles et ducation p 197 204 100 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique No l M et G Bergeron 1991 La robotique int gr e l apprentissage et l enseignement dans Nonnon P M Vivet et P D Amour diteurs Robotique p dagogique les actes du IE congr s international Montr al Les Publications de la Facult des sciences de l ducation Collection Actes de colloque Universit de Montr al Nonnon P 1986 Laboratoire d initiation aux sciences assist par ordinateur Montr al Universit de Montr al Facult des Sciences de l Education Nonnon P 1993 Proposition d un mod le de recherche d veloppement technologique
197. tilisation de la carte conceptuelle comme instrument de mesure de la compr hension des concepts en sciences humaines au primaire M moire de ma trise en ducation Montr al Universit du Qu bec Montr al Green B M McCloskey et A Caramazza 1981 The relation of knowledge to problem solving with examples from kinematics Proceedings of NIE LRDC Conference on Thinking and Learning Skills Grim N C 1999 A Force Concept Correlation Study with Instructional Methods Anxiety Perceptions of Difficulty and Student Background Variables Chicago US Department of Education Grossman R V 2005 Discovering hidden transformations making science and other courses more learnable College Teaching vol 53 n 1 p 33 41 Guay P J 2001 Les TIC et l enseignement un tour d horizon Bulletin Clic n 41 http clic ntic org cgi bin aff pl page article amp id 1247 consult e le 22 septembre 2006 97 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique Hellden G F 1998 A Longitudinal Study of Students Conceptualization of Ecological Processes Annual Meeting of the National Association for Research in Science Teaching San Diego Herrmann N 1992 Les dominances c r brales et la cr ativit Paris Retz Hill J W et R H Petrucci 2003 Chimie des solutions Montr al ERPI Hudon R et P Nonnon 1993 Enviro
198. tion des principaux r sultats Questions et discussion Synth se Informations g n rales et remerciements Je tiens vous dire qu il n y a pas de bonnes ou de mauvaises r ponses vos r ponses sont toujours les meilleures Ce que je veux dire c est que je tiens vraiment entendre ce que vous vous avez dire sur diff rents sujets reli s l enseignement des sciences L id al c est que vous r pondiez honn tement et spontan ment ce qui vous vient l esprit sans censure omettre des informations volontairement J aimerais que vous ne cherchiez pas me donner les bonnes r ponses ou les r ponses que vous croyez qui me feront plaisir ou que j attends Vos r ponses sont confidentielles tous les r sultats sont trait s de fa on anonyme c est dire sans utiliser votre nom et cela tout au long de la recherche Comme je veux recueillir toutes les informations et ne rien oublier je vais enregistrer le d roulement des discussions Il west impossible d agir autrement il serait trop long d essayer de tout noter par crit A la fin de l entrevue une fois l enregistreuse arr t e si vous avez des questions des commentaires particuliers il me fera plaisir de r pondre vos demandes Signature du formulaire de consentement En ce qui concerne l anonymat l enregistrement des informations et l utilisation de vos r sultats scolaires je vais vous faire signer ce formulaire de consentement Cette ente
199. tout est entr Un troisi me termine en disant ma s si tu ne sais pas d o les donn es viennent et ce qu elles veulent dire tu n es pas plus avanc Mesure de l efficacit p dagogique gr ce aux r sultats de l valuation du concept Suite la le on o l outil p dagogique a t utilis en physique m canique un examen a eu lieu Les moyennes des r sultats de l examen taient de 73 90 12 53 pour le groupe t moin et de 81 30 11 93 pour le groupe exp rimental ExAO 57 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustre r un concept scientifique Lorsqu on observe les questions se rapportant uniquement au concept de la chute libre Figure 15 les r sultats montrent une plus grande r ussite du groupe exp rimental dans quatre questions Ainsi les moyennes des questions sur la chute libre indiquent 71 32 18 28 pour le groupe t moin et 77 78 10 29 pour le groupe exp rimental De plus la diff rence de force entre les deux groupes a t valu e l aide des r sultats au secondaire de chaque l ve La force du groupe t moin est de 82 81 5 08 tandis que celle du groupe exp rimental est de 83 62 6 05 100 00 90 00 4 80 00 4 70 00 4 60 00 50 00 R sultats 40 00 4 30 00 20 00 4 10 00 0 00 Q 10 Q 11 Q 12 Q 13 Q 14 Q 15 Q 16 Q 17 Questions de
200. ts Nom Vitesse Variables V Unit cm s Couleur au choix quation alg brique V Vpos Vtps inscrire directement dans le champ V 18 Cliquer sur cr er puis fermer la fen tre flottante 19 Pour afficher la variable vitesse sur le graphique cocher la case vitesse dans la fen tre de param trage Analyse de la variable Vitesse 20 Cliquer sur l onglet de la variable Vitesse 21 S lectionner taux de variation dans le menu outils math matiques 22 A l aide du curseur ajuster la droite du taux de variation sur la droite de la vitesse 23 Lorsque l ajustement est satisfaisant rel cher la souris La valeur du taux de variation est affich e sous la droite Ce taux de variation devrait indiquer l acc l ration gravitationnelle 4 2 2 2 Courbe de neutralisation talonnage du pH m tre 1 Sur la page d accueil du logiciel cliquer sur la barre d outils du capteur afin d obtenir le menu contextuel 2 Choisir talonner ce capteur avec un talon ext rieur Orphy puisque les solutions tampons talons ne sont pas directement branch es sur Orphy 3 Remplir le tableau d identification du capteur en inscrivant x variable axe des x sur le graphique Faire OK Le mode graphique appara t 4 Tremper la sonde pH dans la solution tampon de pH 4 inscrire 4 comme valeur pour x faire entr e Toujours accompagner la sonde de pH de la sonde de temp rature 5 Faire de m me pour la solution tampon d
201. ts studentis s Carpentier 2006 Le test de Tukey permet de comparer toutes les moyennes par paires et calcule la valeur t de ces paires afin de d terminer quelles paires sont statistiquement diff rentes Pour les quatre conceptions de l apprentissage le test de Tukey a permis de d terminer qu il n y avait pas de diff rences significatives ente les moyennes pour les apprentissages en profondeur et strat gique p gt 0 05 De plus il n y a pas de diff rences significatives entre les moyennes des apprentissages de surfaces et utilitaires p gt 0 05 Cependant on note des diff rences hautement significatives entre les moyennes pour l apprentissage strat gique et de surface p lt 0 01 et tr s hautement significatives entre les moyennes pour l apprentissage strat gique et de surface p lt 0 001 Par ailleurs des diff rences hautement significatives sont signaler entre les moyennes pour l apprentissage en profondeur et 67 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique de surface p lt 0 01 et d autres tr s hautement significatives entre les moyennes pour l apprentissage en profondeur et de surface p lt 0 001 D un autre c t une comparaison de moyennes par un test de t a t effectu e entre les moyennes obtenues pour les quatre conceptions et leur valeur th orique id ale respective Figure 7 De ces quatre conceptions seulement l a
202. ue la variabilit est lev e entre ces groupes Tableau V Cependant certains l ments ressortent En effet environ 70 des l ves poss dent 38 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique une volont d apprendre par c ur ce qui repr sente un moyen peu efficace pour r ussir au coll gial Par ailleurs un bon nombre d l ves environ 77 font des liens avec leurs connaissances ant rieures Pour ce faire autour de 79 des l ves vont se rappeler de ce qu ils savent Pr c demment il a t mentionn que les l ves appr cient les situations pratiques En effet 75 d entre eux recherchent des exemples et 82 pr f rent r aliser des activit s pratiques En outre les l ves appr cient la r solution de probl mes Plus sp cifiquement 89 apprennent une d marche de r solution de probl me 84 font des probl mes pour apprendre et 75 s investissent pour apprendre par la pratique De plus les l ves se v rifient pour comprendre 79 et se valident aupr s du professeur apr s avoir essay 81 Finalement 78 des l ves du programme de sciences de la nature au c gep Marie Victorin veulent comprendre vraiment Tableau V Nombre d l ves qui utilisent les strat gies d apprentissage associ es aux dimensions et indicateurs du questionnaire tudiants Plus R sultats exprim s sous forme de pourcentages l ves ind
203. ult s li es l enseignement et l apprentissage de concepts scientifiques s ins rent au travers de ces l ments requis 2 1 1 Vocabulaire et symboles Parmi ces difficult s le vocabulaire et les symboles nouveaux incluant les math matiques exigent g n ralement une dizaine d utilisations avant qu un l ve puisse les assimiler enti rement Pavlik 1979 Roth 1985 De Serres et al 2003 C est un probl me qui semble simple surmonter mais qui peut receler de nombreuses emb ches De Serres et al 2003 Il est important galement de se rendre compte que certains l ves sont mathophobes c est dire que ce sont des l ves pour qui la seule pr sence de chiffres de tableaux de calculs est un motif d inqui tudes et m me de rejet Lenton et Stevens 1999 Il sera possible de r soudre ce probl me en introduisant les concepts scientifiques de fa on qualitative et en ajoutant graduellement l aspect quantitatif Thouin 2002 ainsi qu avec d autres m thodes Saint Pierre et Lafortune 1995 De plus De Serres et al 2003 recommande qu au coll gial comme au secondaire il faut favoriser la concertation entre les professeurs de disciplines connexes afin qu ils puissent mettre sur pied des strat gies communes pour aider les l ves prouvant des difficult s langagi re scientifique 2 1 2 Difficult s conceptuelles abstrait vs concret Par ailleurs certains concepts scientifiques
204. utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique 4 1 1 2 Questionnaire maison Le questionnaire maison sur la perception des m thodes p dagogiques utilis es dans les cours de sciences reprenait textuellement les questions portant sur ces m thodes du questionnaire d valuation continu du programme qui est pr sent aux l ves chaque fin d ann e scolaire Ce questionnaire maison a t distribu aux l ves au trimestre d automne 2006 et les r sultats sont pr sent s aux Tableaux VI et VII Encore une fois il n y a pas de diff rences significatives entre les trois groupes Pour la majorit des affirmations les l ves du programme des sciences de la nature du c gep Marie Victorin sont en accord avec l nonc Il y a cependant quelques exceptions En effet l nonc 9 qui stipulait J aurais pr f r d autres m thodes d enseignement dans les cours de sciences les l ves sont l g rement en d saccord A l nonc 13 notant que R guli rement j essaie d identifier les facteurs qui favorisent mon apprentissage les l ves sont l g rement en d saccord De plus les l ves trouvent que les laboratoires informatiques sont souvent fonctionnels Finalement les l ves du programme des sciences de la nature sont l g rement en accord avec l nonc 16 J ai presque toujours le d sir d aller mes cours de Sciences de la nature mais sont moyennement en accord avec l nonc 17
205. ve de deuxi me remarque la convivialit des professeurs et ajoute que a donne le go t d tre avec eux Un autre l ment de motivation soulev par les l ves est l absence de comp tition au sein du programme des Sciences de la nature Finalement le projet synth se est cit comme un l ment de motivation Un l ve de deuxi me ann e explique c est nous qui avons choisi le sujet selon notre int r t Il faut se d brouiller par nous m mes et on a des recherches faire et du travail d quipe 4 2 Outils p dagogiques utilisant l ExAO 4 2 1 Description des outils 4 2 1 1 Chute libre d un objet L outil choisi afin d illustrer le concept de la distance parcourue lorsque la vitesse moyenne est atteinte dans la chute libre d un objet a t la fourchette optique avec la r glette Il s agit d une r glette poss dant une alternance de bandes sombres et de bandes claires distanc es de 3 6 mm Lorsque la r glette tombe en chute libre elle 46 valuation d outils p dagogiques utilisant l ExAO afin d illustrer un concept scientifique passe entre deux capteurs optiques situ s sur chaque branche de la fourchette Figure 8 Le temps qui est coul entre le passage d une bande sombre et celui d une bande claire est enregistr par le capteur et affich sur l cran d ordinateur sous forme de graphique Figure 8 Fourchette optique avec la r glette pour d montrer le con

Évaluation d`outils pédagogiques utilisant l`expérimentation

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