Catégorie : Thèses
Thèses e-FRAN
Habileté spatiale et stratégies de modélisation
Ce travail de recherche s’inscrit dans le projet e-FRAN EXAPP_3D qui vise à « entretenir et accentuer l’intérêt des élèves du secondaire dans les filières techniques et professionnelles dédiées principalement à la conception et la définition de produits industriels en vue d’améliorer leur réussite scolaire » (ISAE-Supméca, 2016, paragr. 1). Pour ce faire, EXAPP_3D s’appuie sur une pédagogie par problèmes et par projets auprès d’élèves de collège, de lycées et d’écoles d’ingénieurs impliqués dans des travaux de groupe mobilisant des outils de Conception Assistée par Ordinateur (CAO). Ces expérimentations visent à aider des élèves dans des territoires en difficulté à persévérer dans leurs études et leur insertion professionnelle. Selon les partenariats inter-établissements conclus, des regroupements d’élèves impliquent des élèves de niveau collège, lycée, BTS ou école d’ingénieurs, autour de projets portant notamment sur l’agriculture urbaine, les transports ou la santé, en mobilisant des outils de CAO variables : SketchUp (Schell et Esch, 2000), Solidworks (Dassault Systèmes, 1995) ou CATIA (Dassault Systèmes, 2012). La variabilité de la distribution des observables et la probabilité qu’une approche pédagogique ait un effet sur les apprentissages, quelle que soit l’approche adoptée (Górska, 2005), oriente la recherche vers une investigation des apports de la pratique de la modélisation 3D aux habiletés spatiales (Górska, 2005 ; Martín-Dorta et al., 2008), compétences elles-mêmes corrélées à la réussite dans les études d’ingénierie (Wai et al., 2009). Le choix du terrain est orienté vers un public d’étudiants ingénieurs à partir de facteurs de calendrier, de durabilité et de potentialité de maîtrise et de contrôle des variables. Les protocoles définis sur ce public ont pour vocation à être mis à l’échelle auprès d’un public de collégiens pour vérifier la réplicabilité des résultats. Cette partie de la recherche n’a pu avoir lieu dans le cadre de la thèse en raison de la crise sanitaire.
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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
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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Apprentissage de notions scientifiques par génération de schémas sur tablettes numériques : études chez des élèves de collège en situation individuelle et collaborative
Ce travail de recherche avait pour objectif général d’étudier les effets de l’apprentissage actif d’élèves de cinquième en leur faisant générer des schémas sur tablette numérique. Plus spécifiquement, les études conduites dans cette thèse ont cherché à répondre à deux questions de recherche : QR1 : Quels sont les effets de la génération de schémas sur l’apprentissage à partir de textes scientifiques selon différents types de consignes ou guidages donnés aux élèves (c’est-à-dire, dessiner les éléments du texte~; dessiner les éléments mis en gras dans le texte ; dessiner les éléments issus du texte et d’une illustration fournie) ? QR2 : Quels sont les effets du travail collaboratif entre élèves lors de la génération de schémas sur tablette ?
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Algorithmes pour les systèmes de fermeture et leurs représentations
Ce travail prend racine dans la théorie des espaces de connaissances (Doignon et Falmagne, 1985 ; Doignon et Falmagne, 2012 ; Falmagne et Doignon, 2010), à l’intersection de la psychologie mathématique, dont le but est de proposer des modélisations mathématiques des processus cognitifs (entre autres), et de l’informatique. L’objectif principal de la théorie des espaces de connaissances est d’utiliser l’outil informatique pour aider les enseignant(e)s dans le processus d’évaluation des élèves. Plus précisément : pour évaluer les connaissances d’un(e) élève, un(e) enseignant(e) va poser des questions relatives à des problèmes particuliers de la matière en question. Les questions auxquelles l’élève est capable de répondre délimitent l’état actuel de ses connaissances. Maintenant, pourrait-on utiliser l’outil informatique pour assister l’enseignant(e) dans ce processus ? L’élève serait devant un ordinateur qui lui proposerait des questions sélectionnées dans une base de données appropriée. En fonction des réponses de l’élève, l’ordinateur identifierait ensuite l’état de connaissance approprié parmi une liste d’états stockée dans sa mémoire. Le système ALEKS aux États-Unis repose sur ce principe.
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Évolution des connaissances en calcul mental des élèves du cycle 3 et influence d’une pratique régulière du logiciel « Mathador » sur les apprentissages
Ce travail de recherche s’intéresse aux connaissances des élèves du cycle 3 dans le domaine du calcul mental et aux effets d’une fréquentation régulière (15 minutes par semaine) du logiciel de calcul mental « Mathador » sur celles-ci. En fréquentant ce logiciel, les élèves sont confrontés à des tirages de type « compte est bon » dans lequel ils doivent reconstituer un nombre cible à partir de 5 nombres outils et des 4 opérations. Par exemple (voir Figure 1), il faut reconstituer le nombre cible « 54 » avec les nombres outils « 4 ; 8 ; 1 ; 18 ;11 » ; une solution serait : (4 – 1) × 18. Nous interrogeons les connaissances des élèves au cours d’une année et leur évolution d’un niveau scolaire à un autre. Nous mesurons également les effets qui peuvent être engendrés par l’introduction et la pratique d’un logiciel de calcul mental. Notre problématique se décline en quatre questions précisées dans la section suivante.
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L’efficacité de la méthode en classe puzzle sur les apprentissages en mathématiques
Ce travail de recherche s’intéresse à l’efficacité de l’apprentissage coopératif en classe puzzle sur les apprentissages en mathématiques des élèves de lycée professionnel. La méthode en classe puzzle est une méthode d’apprentissage coopératif qui structure fortement l’interdépendance positive entre les élèves et leur responsabilité individuelle dans le travail en groupe. Elle consiste à répartir les ressources d’une activité équitablement entre les élèves qui sont membres du groupe (Aronson et Patnoe, 2011). Chaque élève travaille sur une ressource individuellement et pendant leur travail en groupe, ils s’enseignent mutuellement les ressources et les regroupent pour remplir l’objectif commun. Dans ce travail de recherche, deux questions principales sont posées :
(1) Dans quelles mesures la méthode en classe puzzle impacte la motivation, l’autorégulation et les performances en mathématiques des élèves ?
(2) Quels facteurs permettent d’améliorer l’efficacité de cette méthode ? Ici, deux facteurs de modération sont étudiés : la fidélité d’implantation de la méthode puzzle dans les classes et le niveau initial en mathématiques des élèves.
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Utiliser l’apprentissage coopératif pour faciliter l’apprentissage chez les élèves en difficulté
Ce travail de recherche s’intéresse à la méthode Jigsaw, une forme de pédagogie active qui a gagné en popularité depuis son développement au début des années 80 (Aronson et Patnoe, 2011 ; Aronson et al., 1978). Avec Jigsaw, les élèves forment des petits groupes afin de travailler ensemble sur des informations complémentaires (interdépendance des ressources). Jigsaw permet ainsi de structurer le travail de groupe en classe. Alors que la littérature scientifique sur la méthode Jigsaw semble foisonnante, plusieurs questions restent en suspens : 1) Quels sont les effets de la méthode Jigsaw sur les comportements scolaires et comment l’utiliser en classe ? 2) La méthode Jigsaw bénéficie-t-elle à certains profils d’élèves et si oui, lesquels ? Pour répondre à ces questions, une revue systématique de la littérature synthétisant quarante ans de travaux a été réalisée, afin de qualifier les effets de Jigsaw sur les apprentissages scolaires. Face au manque de données empiriques vis-à-vis des mécanismes explicatifs des effets de Jigsaw, deux études de terrain ont permis d’évaluer le rôle de deux facteurs clefs dans les apprentissages, les buts d’accomplissement de soi (auprès d’une population d’élèves de lycées professionnels) et la capacité en mémoire de travail (auprès d’étudiants de l’université).
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Mixité dans les groupes et créativité collective : études à grande échelle sur les effets de la composition des groupes sur la production d’idées
Ce travail de recherche s’intéresse aux effets de la mixité de genre dans les groupes sur la production d’idées créatives. Deux questions principales sont posées ici : (1) comment composer les groupes sur la base des caractéristiques visibles comme le genre pour améliorer la production d’idées créatives, (2) quel est l’effet de la nature d’une tâche (stéréotypée ou non) sur la production d’idées créatives. Afin de répondre à ces questions, une épreuve de brainstorming électronique, permettant d’évaluer la créativité collective a été conceptualisée et implémentée sur une plateforme numérique, puis déployée dans une centaine de lycées professionnels français.
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Liens entre les croyances épistémiques et l’argumentation de lycéens sur des questions socio-scientifiques : quels apports pour l’éducation à l’esprit critique ?
Ce travail de recherche s’intéresse aux représentations que les élèves ont sur les connaissances et sur les opinions et les liens avec leur manière d’argumenter. Ces éléments amènent à compléter les cadres conceptuels de l’esprit critique afin de penser le développement de dispositifs éducatifs. La question de recherche principale que j’explore à travers ce travail de recherche est : quels liens les croyances sur les connaissances et sur les avis, les représentations du débat et l’argumentation sur des questions socio-scientifiques de lycéens entretiennent-elles ?
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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
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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