Groupe TICE

Recherche en didactique des mathématiques et des sciences, et nouvelles technologies

Groupe TICE : équipe

 

  • Vandebrouck Fabrice, LDAR : responsable du groupe

  • Abboud Maha, LDAR

  • Artigue Michèle, LDAR

  • Chenevotot Françoise, LDAR

  • Delgadori Ines, LDAR

  • Grugeon Brigitte, LDAR

  • Hoppenot Philippe, LDAR

  • Lagrange Jean-Baptiste, LDAR

  • Laval Dominique, LDAR

  • Pilet Julia, LDAR

  • Rollinde Emmanuel, LDAR

Présentation du groupe

 

Le LDAR a une tradition d’étude et d’impulsion d’innovations technologiques pour l’enseignement et l’apprentissage des sciences, à travers les travaux de chercheurs souvent fédérés au sein du groupe TICE. Ces travaux sont souvent développés dans le cadre de projets financés, aux niveaux locaux, nationaux ou européens, dont les orientations générales vers des questions d’intégration des nouvelles technologies dans l’enseignement ne tarissent pas. Ces recherches interagissent aussi avec celles mises en place dans d’autres groupes thématiques du LDAR (groupe pratique, groupe sciences expérimentales, groupe sur l’enseignement supérieur…) en ce qu’elles concernent les contenus scientifiques en jeu, les ressources, les activités des élèves et celles des enseignants.

Ces technologies sont en constante évolution, voire en révolution. Leur omniprésence dans le contexte social, extrascolaire, amplifie la complexité inhérente à leur intégration dans l’enseignement et l’apprentissage. Les réformes des programmes, introduisent régulièrement de nouvelles dimensions liées à ces nouvelles technologies (déplacement d’un robot humanoïde au cycle 1, utilisation d’un logiciel de programmation aux aspects ludiques dès le cycle 2…) ; des actions académiques et institutionnelles vont également dans ce sens (équipement de nombreuses classes avec des tablettes interactives, utilisation des boitiers de vote à l’université…). De nouvelles modalités d’enseignement et de formation sont aussi permises par la présence et la facilité qu’offrent les technologies (classes « inversées », MOOC,…). Toutes ces innovations arrivent rapidement dans le milieu éducatif, souvent sans être passées par un filtre qui justifie a minima leurs apports pour les apprentissages des élèves-étudiants et les pratiques des enseignants. Ces faits interrogent donc naturellement les chercheurs en didactique, qui doivent à la fois être proactifs pour ne pas être dépassés par ces évolutions, et doivent en même temps garder la distance nécessaire pour questionner, problématiser, étudier ces évolutions en dépassant les satisfactions enthousiastes des acteurs.

L’étude des usages correspondants des élèves-étudiants et des enseignants demande aussi de nouveaux développements de cadres théoriques et d’outils méthodologiques associés et adaptés aux nouvelles problématiques. Les cadres théoriques traditionnels, même s’ils ont déjà évolué pour prendre en compte les spécificités d’environnements technologiques (Approche Instrumentale notamment), ne semblent plus suffisants à l’heure actuelle où la révolution technologique est en marche. En effets, les nouveaux instruments et environnements n’embarquent plus seulement des contenus disciplinaires avec des intentions didactiques (comme c’est le cas par exemple avec les logiciels de géométrie dynamique). Ils ont maintenant en général des dimensions sociales et collaboratives qui influent sur leurs usages et sur leurs potentialités. Les usagers (élèves, étudiants, enseignants) développent des genèses d’usages privées et publiques qui imbriquent et influencent les usages en contexte éducatif de ces technologies (cadre théorique en développement des genèses des usages). A titre d’exemple, une théorie holistique de l’activité permet sans doute d’englober ces différentes dimensions mieux que les théories didactiques traditionnelles de didactique des mathématiques ou des sciences. Dépasser l’approche individuelle et cognitive pour aller vers une prise en compte des communautés, des contextes dans lesquels évoluent les individus, et des règles implicites et explicites qui les régissent, nécessite un cadrage théorique qui reste encore à créer. Il s’agit sans doute aussi de développer des cadres multidimensionnels qui mettent en cohérence des cadres déjà existants (Espaces de Travail Mathématiques, Théorie Anthropologique du Didactique, Théorie des Situations Didactique, Théorie de l’activité et Double Approche des pratiques) dans des modèles dynamiques qui les combinent à des moments bien précis des recherches (cf. par exemple le travail réalisé dans l’ANR NéoPraéval). Le séminaire inter-labos francilien AIDA initié par le groupe TICE vise à long terme la germination de ce type de cadres théoriques intégratifs.

Enfin, étudier la formation des enseignants à ces nouvelles technologies et la formation de leurs formateurs est aussi une thématique amorcée dans les travaux de l’équipe et qui demande d’être plus approfondie compte tenu de ces nouvelles évolutions technologiques, notamment en investiguant différents terrains et différentes modalités de formation : formations en présentiel, formations hybrides, formations filées avec des retours sur des expériences programmées, formations à distance à petite ou grande échelles...  Ces questions de recherche sur la formation aux technologies rejoignent celles plus générales sur la transférabilité des recherches, tout en y intégrant les dimensions spécifiques aux situations instrumentales d’enseignement et d’apprentissage.

Ces différentes thématiques de recherche sont abordées en parallèle par les membres du groupe et se concrétisent dans des projets, collaborations, directions de thèse et habilitations à diriger les recherches. Des sous-groupes ont leur fonctionnement propre et leurs bilans et perspectives figurent plus bas.

Depuis 2016, le groupe s’est investi dans la création d’une structure collaborative unissant des laboratoires franciliens travaillant sur des problématiques proches autour des environnements informatiques. Le groupe a alors pris l’initiative, en novembre 2016, d’appeler à une réunion commune les laboratoires : EDA (P5), EMA (UCP), LDAR/TICE (P7), LIP6/MOCAH (P6), Paragraphe/CRAC (P8) et STEF (ENS Cachan). A l’issue de cette première réunion, une première phase de fonctionnement s’est concrétisée sous forme d’un site collaboratif : Approche Interdisciplinaire pour les Dispositifs informatisés d'Apprentissage (AIDA), d’un bureau de cette nouvelle structure en émergence, avec un représentant de chaque laboratoire (Maha Abboud pour le LDAR) et d’un séminaire commun bimensuel qui a commencé ses travaux dès le mois de janvier 2017. Au-delà de la présentation de travaux scientifiques, notamment par les doctorants, les séminaires sont aussi les lieux de discussion de la phase suivante de collaboration en termes de visibilité institutionnelle et de réponses à appels à projets.

Projets en cours ou terminés

 

MindMath

Casyopee

L’activité récente a concerné les situations où le travail des élèves sur les fonctions avec le logiciel Casyopée a été complété par un travail en algorithmique, notamment dans des situations de modélisation. Quelques exemples : Trajectoires de mobiles en Seconde,  Primitive approchée en Première, Fonctions dont la courbe modélise un objet du monde réel en Terminale. La problématique est celle de l'apport de ces situations à l'enseignement de l'algèbre et de l'analyse, de façon à présenter une alternative aux pratiques dominantes privilégiant l'algèbre calculatoire. Le groupe expérimente aussi la "classe en puzzle", un mode de travail visant à dépasser les limites des usages « traditionnels » des TICE. Plus d'informations.

 

EFRAN

Projet EFRAN sur les Tablettes : Le projet « tablettes » part d’un double constat : d’un côté, une institution scolaire qui plébiscite fortement et ce depuis de nombreuses années, le recours aux nouvelles technologies et de l’autre, la recherche en éducation qui montre une progression très lente de l’intégration de ces mêmes technologies dans les pratiques de la classe. Pour s’en convaincre, il s’agit par exemple de penser aux calculatrices, qui figurent dans le curriculum scolaire depuis 1982 ou encore aux logiciels de géométrie dynamique et autre tableur, et comparer à la réalité du terrain avec une intégration lente et en tout état de cause sans commune mesure avec ce qui est observé dans le milieu social et professionnel. Mais la recherche montre aussi très bien qu’une explication un peu trop rapide de ce décalage avec des enseignants qui seraient réticents au changement ne tient définitivement pas. Il s’agit plus volontiers pour les enseignants d’apprendre à gérer une nouvelle forme de complexité :

  • Complexité liée à la gestion de ces nouveaux outils technologiques dans la classe ;

  • Complexité liée à la prise en charge de nouvelles formes d’interactions dans la classe ;

  • Complexité liée au repérage et à la prise en compte des potentialités de ces nouvelles technologies pour l’enseignement et l’apprentissage des mathématiques.

Notre étude concerne l’examen des usages des tablettes et de leurs genèses à la fois du côté des enseignants et du côté des élèves. Le projet s’appuie sur un maillage national : en plus d’enseignants basés en aquitaine, nous nous étendons sur 7 autres académies, en appui sur les enseignants de la C2I TICE du réseau des IREM. C’est au total, 8 académies, 12 enseignants et plus de 500 élèves concernés chaque année tout au long des quatre années du projet. Le projet se développe avec une méthodologie à plusieurs facettes :

  • Etude de la littérature avec le soutien des enseignants impliqués ;

  • Etude quantitative des usages des tablettes en classes de mathématiques par le biais d’un questionnaire national qui a été diffusé par les inspecteurs dans plusieurs académies ;

  • Ingénierie d’expérimentation de ressources in situ, sur des études de cas avec des observations et des analyses de séances en classe

  • Production et diffusion de ressources par et pour les enseignants.

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ERASMUS+

Projet ERASMUS+ “Automatic Diagnostics with Intermediate Steps in Mathematics Education” nommé “Advise Me” coordonné par Baastian Heeren, Open Universiteit Nederland. Ce projet vise à développer un apprentissage innovant en mathématiques, via l’usage de ressources sur plateforme numérique, notamment en s’appuyant sur des évaluations et des rétroactions adaptées aux réponses d’élèves. Les ressources seront utilisées dans une gamme de différents environnements numériques pour les mathématiques, pour soutenir l'apprentissage des mathématiques, en particulier pour faire évoluer les élèves en difficultés. Un point d’appui sera le modèle didactique de diagnostic fondant l’évaluation Pépite. Plus d'informations.

Projet ANR NéoPraéval  (2014-2018)

Ce projet ANR pluridisciplinaire se situe dans le champ de recherche des EIAH et intéresse à la fois la didactique des mathématiques et l’informatique. Il rassemble des enseignants-chercheurs et doctorants du LDAR, du LIP6 (UPMC-Sorbonne Universités), de EDA (Université Paris Descartes) et des membres de l’association Sésamath. Ce projet s’inscrit dans la lignée des projets Pépite, Lingot (projet Cognitique 2002) et PépiMep (projet PICRI Ile de France 2009) qui ont permis la conception et le développement du diagnostic automatique Pépite et de parcours d’enseignement différencié (PED). Le projet ANR a permis d’une part, d’étendre le diagnostic automatique en algèbre et les PED aux différents niveaux du collège, et d’autre part, de généraliser la démarche de conception de dispositifs d’évaluation au domaine de l’arithmétique (calculs et problèmes numériques) au cycle 3 de l’école élémentaire. Plus d'informations.

 

Projet Franco-Brésilien (avec l’IMUFRGS) (2014-2015)

Le LDAR a contribué au développement du projet intitulé Tecnologia digital na formação de professores de matemática da educação básica mis en place à l’Université fédérale de Rio Grande do Sul au Brésil visant le développement de l'usage des TICE en classe de Mathématiques via la formation à distance des enseignants. La contribution du LDAR au projet, a été d'aider à la méthodologie de recherche, ainsi qu'au développement du cadre théorique. La mise en place de modalités de formation « réflexives » permettant aux participants de prendre conscience des différentes genèses instrumentales en jeu dans les pratiques du côté des élèves mais aussi des genèses d’usages (personnel, professionnel) des technologies par les enseignants a été particulièrement étudiée. Cette collaboration a été soutenue par plusieurs missions des chercheurs brésiliens au sein du LDAR.

DIMATICE (2012-2015)

Le projet de recherche DIMATICE (DIdactique des Mathématiques pour l’Afrique et TICE) a pour objectif d’étudier les ressources numériques (conditions d’élaboration, contenus) produites par des élèves des Ecoles Normales Supérieures de Yaoundé et de Brazzaville. Il est porté par le groupe GREMA (Groupe de Réflexion sur l'Enseignement des Mathématiques en Afrique) de l'IREM de Paris-Diderot et le LDAR. DIMATICE est un projet de recherche directement adossé au projet de production de ressources PReNuM-AC dont il suit la progression

Les objectifs de DIMATICE s’organisent autour de deux pôles : étude des problématiques générales liées à la didactique des mathématiques ; étude des moyens en ligne, tant en ce qui concerne leur efficacité, qu’en ce qui concerne leur articulation avec les ressources existantes. Plus d'informations.

 

PReNuM-AC

Le projet PReNuM-AC connait un prolongement (PReNum-ACmicro), autour de l'expérimentation d'une base d'exercices "hors connexion internet" qui fera l'objet d'une étude par DIMATICE. Plus d'informations.

 

Projet EFAN-maths (2013-2015)

Le groupe s’est investi en 2014 et 2015 dans la production, l’expérimentation et l’analyse de ressources mathématiques pour le MOOC EFAN « Enseigner et Former avec le Numérique » piloté par les ENS Cachan. Ce MOOC était intégré au portail FUN « France Université Numérique ». Une nouvelle édition du MOOC a été mise à jour et proposée en 2016 sous la responsabilité de l’ENS Lyon. Faute de moyens, les chercheurs du LDAR n’ont pas pu s’associer à la mise en place de cette nouvelle édition.  Plus d'informations.

Développement de cadres théoriques

Les chercheurs du groupe continuent à développer des outils théoriques et méthodologiques pour mieux étudier les apprentissages des élèves et les pratiques des enseignants dans les environnements numériques (usuels et nouveaux).

Le cadre des genèses d’usages des technologies élaboré par Abboud, Lagrange et Vandebrouck dans le cadre du projet Gupten (Lagrange (ed.) 2013) continue à être développer notamment via le travail de thèse de L. Sanchez et de F. Salles. Le cadre d’étude des pratiques des enseignants avec les technologies, développé par M. Abboud dans son HDR (2013) et inscrit dans la théorie de la Double Approche connait de nouveaux développements visant à étudier à un niveau micro l’activité instrumentée de l’enseignant « ordinaire » caractérisée par des décalages importants entre préparation et déroulement (Abboud et Rogalski, 2017). La catégorisation des activités des élèves et des mises en fonctionnement des connaissances dans des environnements numériques continuent à être raffinée à travers les travaux de Vandebrouck et Robert (2017).

D’autres cadres se développent et s’appuient sur l’importation et le développement de théories, comme par exemple : la théorie de l’activité en didactique des mathématiques dans ses aspects socio-culturels et en particulier dans la dimension collective des apprentissages ; la théorie anthropologique du didactique pour concevoir des références épistémologiques de domaines mathématiques (algèbre, arithmétique des entiers) pour développer des modèles didactiques des connaissances des élèves et de parcours d’enseignement différencié.

Thèses associées

Elann Cuisiniez : thèse fiancée par un contrat doctoral de l’université Paris Diderot (USPC), co encadrement Fabrice Vandebrouck, Brigitte Grugeon, première inscription 2018 ; 

Un modèle épistémologique et didactique pour le diagnostic et les parcours adaptatifs, dans le domaine de la géométrie au cycle 4

Clara Auclair : thèse encadrée par Maha Abboud, première inscription 2018

Etude longitudinale de l’utilisation des technologies numériques dans l’enseignement des mathématiques au cycle 3.

Corinne Gau Hillon : thèse encadrée par Maha Abboud, première inscription 2018

Une ingénierie didactique de formation au numérique en mathématiques à l’école primaire.

Leonard Sanchez : thèse co-encadrée par Maha Abboud, et Fabrice Vandebrouck , première inscription 2015

Étude de l’évolution des pratiques d’enseignants du second degré dans le cadre d’une ingénierie de formation en géométrie dynamique.

Béchir Sghaier : Dans le cadre de sa thèse, Béchir Sghair (en co-tutelle avec la Tunisie) développe un logiciel pour l’introduction à la notion de continuité des fonctions numériques, qui favorise l’introduction de la définition formalisée de continuité (encadrement Fabrice Vandebrouck), première inscription en 2014