Expérimenter la Pensée informatique pour la Réussite des Elèves

L’objectif principal du projet EXPIRE (Expérimenter la Pensée Informatique pour la Réussite des Elèves) est d’étudier comment l’algorithmique et la programmation peuvent être utilisées pour enseigner certaines notions de mathématique du cycle 3 (CM1 et CM2). Les travaux ont consisté à élaborer un ensemble de séquences d’enseignement où les élèves doivent élaborer des algorithmes et les programmer en Scratch ; former des professeurs des écoles (~ 200 enseignants), qui ont ensuite utilisé ces séquences en classe ; puis analyser les effets sur les apprentissages des élèves et sur les pratiques enseignantes. Le projet a également été l’occasion de proposer des ateliers périscolaires et extrascolaires.

© Vidéo YouTube :Projet EXPIRE

Responsable projet :
Pierre TCHOUNIKINE

Quelques chiffres

Carte de France indiquant les départements impliqués dans le projet. Description détaillée ci-dessous.

Académie de Grenoble

614 K€ de subventions

122 écoles
5 865
élèves

Résultats obtenus

Les séquences d’enseignement créées dans le cadre du projet peuvent être mises en œuvre dans un contexte écologique : les enseignants ont été formés dans le cadre standard de leur formation professionnelle (9 h) ; ils étaient, pour la plupart, débutants en algorithmique/programmation ; les formations leur ont permis d’acquérir les compétences nécessaires et d’effectuer les enseignements de façon autonome. Ces séquences permettent, ainsi que le préconise le programme de cycle 3, une initiation à l’algorithmique et la programmation. Les retours des enseignants et des élèves sont dans l’ensemble très positifs. Cependant, les analyses des apprentissages appellent à une certaine prudence. Les résultats aux tests de mathématiques des élèves dont l’enseignement a été réalisé via les séquences avec algorithmique exclusivement sont en effet légèrement plus faibles (entre 0,1 et 0,2 écart-type) que ceux ayant pratiqué des séquences « papier-crayon », même si certaines classes « algorithmiques » ont eu de très bon résultats.

Préconisations

Les séquences adoptant cette approche doivent être comprises comme des ressources, et non comme une « nouvelle méthode » remplaçant les enseignements de mathématiques habituels. Il est suggéré de commencer par les utiliser comme des activités complémentaires, ou encore en intégrant certaines séances, après adaptation si nécessaire, dans les enseignements habituels. Comme les raisons d’utiliser ces séquences peuvent être multiples et de différentes natures (apprentissage des mathématiques, initiation à l’informatique, ambiance de classe, motivation des élèves, engagement dans la tâche de certains élèves en difficulté), il faut prendre soin de dissocier les différents objectifs d’enseignement poursuivis et, pour chacun, de mesurer les apports effectifs. Pour ce qui est de la contribution aux apprentissages mathématiques, il est important de suivre les principes d’enseignement sous-tendant ces séquences. En particulier, il faut absolument travailler le lien entre les algorithmes et les formules mathématiques, et s’assurer que le transfert algorithmique/mathématiques se fait bien.

Prolongements du projet

L’ensemble des ressources de formation produites (plans de séquences, programmes Scratch) est en accès libre sur le site expire.univ-grenoble-alpes.fr. Ces ressources sont accompagnées de vidéos de formation à l’usage des enseignants et formateurs d’enseignants intéressés, ainsi que des recommandations de bonnes pratiques. Des enseignants et formateurs externes au projet les ont déjà utilisées, ce qui montre qu’elles sont facilement utilisables « en l’état » et/ou après adaptation aux pratiques déjà existantes. Au niveau scientifique, des études complémentaires sont nécessaires pour comprendre (1) la variabilité inter-méthode et le risque de perte de gain d’apprentissage (faible, mais qui doit être compris et travaillé), et (2) la variabilité intra-méthode i.e., pourquoi certaines classes « algorithmiques » ont des résultats supérieurs/inférieurs à la moyenne. À ce niveau, des hypothèses peuvent être recherchées dans les pratiques enseignantes, les analyses didactiques ayant révélé des divergences dans les processus de mise en œuvre des séquences.

Ressource(s) associée(s)

EXPIRE : les ressources pédagogiques

Séquences d'enseignement portant sur des notions de mathématiques des programmes de CM1 et/ou CM2

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Travaux de recherche associés

Évaluation d’une expérimentation randomisée de la pensée informatique, vecteur d’apprentissage des mathématiques au cycle 3 de l’école élémentaire, en classe de CM1 et CM2

Manon CHEVALIER-LAURENT

Cette recherche porte sur l’effet de la pensée informatique via la programmation en tant que facteur d’efficacité sur les acquisitions et les variables motivationnelles, en mathématiques, au cycle 3 de l’école primaire. Dans ce cadre, nous posons deux questions : (1) L’utilisation de la programmation visuelle pour résoudre des problèmes  
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Cette recherche porte sur l’effet de la pensée informatique via la programmation en tant que facteur d’efficacité sur les acquisitions et les variables motivationnelles, en mathématiques, au cycle 3 de l’école primaire. Dans ce cadre, nous posons deux questions : (1) L’utilisation de la programmation visuelle pour résoudre des problèmes mathématiques permet-elle de favoriser les acquisitions en mathématiques ? (2) L’environnement de programmation, parce qu’il est différent de l’environnement habituel et permet de délivrer aux élèves des rétroactions directes et neutres affectivement, peut-il lever certains freins sociocognitifs vis-à-vis des mathématiques tels que l’anxiété et favoriser des comportements d’approche vis-à-vis de cette activité (motivation, sentiment d’efficacité personnelle) ? 
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Étude des conditions de viabilité d’une approche basée sur l’algorithmique et la programmation pour l’apprentissage de la division euclidienne à l’école primaire

Rosamaria CRISCI

L’objectif de notre recherche est de contribuer à l’étude des conditions de viabilité d’une approche basée sur l’algorithmique et la programmation pour l’enseignement et l’apprentissage de notions ma- thématiques à l’école primaire. Il s’agit d’un sujet novateur et important dans le contexte institutionnel national et international.  
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L’objectif de notre recherche est de contribuer à l’étude des conditions de viabilité d’une approche basée sur l’algorithmique et la programmation pour l’enseignement et l’apprentissage de notions ma- thématiques à l’école primaire. Il s’agit d’un sujet novateur et important dans le contexte institutionnel national et international. En effet, les programmes scolaires ministériels demandent, depuis 2016, une initiation à la programmation dès l’école primaire. . Nous nous inscrivons dans le cadre du projet EXPIRE (EXpérimenter la Pensée Informatique pour la Réussite de Elèves) retenu en réponse à l’appel e-FRAN. Les questions auxquelles notre étude tente de répondre sont : est-il possible de concevoir des séquences d’enseignement/apprentissage de notions mathématiques à l’école primaire fondées sur une dimension algorithmique ? Ce type de séquences est-il viable dans le curriculum de l’école primaire française ? Comment les enseignants s’approprient-ils ces séquences ? 
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Publications

Publications du projet

Partenaires

UGA, Université Grenoble Alpes ESPÉ, École Supérieure du Professorat et de l'Éducation, Académie de Grenoble Académie Grenoble, Ministère de l'Éducation Nationale, de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche, Liberté, Égalité, Fraternité, République Française La casemate Ville de Grenoble

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