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2 Recherche – action, Affronter les difficultés en physique en première année de bachelier, Mars 2011 - Rapport de l'activité 2010

Sommaire

1. Introduction ......................................................................................................................................3

Pour une ressource supplémentaire dans l’accompagnement .................................................. 4

2. 19 questions pour résoudre un problème en ligne ..........................................................................4

3. Mise en ligne des premiers problèmes ............................................................................................5

4. Définition d'un score au test dans WebCT .......................................................................................6

Pondération adoptée pour chaque problème en ligne .............................................................. 7

5. Préparation de "L'Espace Physique" .................................................................................................8

Structure de l'espace physique .................................................................................................. 8

6. Conception du rapport transversal................................................................................................ 10

Exemple de rapport transversal d'un étudiant ......................................................................... 11

7. Test Carnaval-Pâques 2010 ........................................................................................................... 14

Le test poursuit deux objectifs ................................................................................................. 14

Deux populations cibles ont été retenues ................................................................................ 14

Planning des actions menées auprès des groupes cibles ......................................................... 15

8. Phase de régulation après ces premiers tests ............................................................................... 16

Insertion de capsules multimédia dans les feedbacks ............................................................. 16

9. Expérimentation de l'espace Physique auprès des étudiants de BAC1 en Médecine et

Dentisterie de l'Université de Liège ............................................................................................... 20

10. Perspectives : mise à disposition de l'espace physique ................................................................ 21

Nous tenons à remercier vivement les participants volontaires au test en ligne :

- Marc Aubinet, Professeur à l'ULg, Gembloux Agro-Bio Tech

- Pierre Henrotte, Assistant à l'ULg, Gembloux Agro-Bio Tech

- Martine Vertez, Enseignante extérieure à l'ULg, Gembloux Agro-Bio Tech

- Maryse Hoebeke, Professeur à l'ULg

- Anne Sophie Hallet, Assistante à l'ULg

- Thibault Hoffelt, Assistant à l'ULg, Gembloux Agro-Bio-Tech

- Georges Willem, Professeur à l'Athénée Royal d'Andenne

- les étudiants de l'ens. universitaire (1er bac en médecine et 1er bac en dentisterie de l'ULg)

- les étudiants de l'ens. secondaire (5ème et 6ème année de l'Athénée Royal d'Andenne)


1. Introduction

Dans la lignée des projets proposés par les autres académies, le projet de l’académie universitaire

Wallonie-Europe (AUWE) vise à favoriser la réussite en intégrant au processus d’apprentissage

diverses activités télématiques, ciblées autour des difficultés rencontrées par les étudiants tout au

long de l’année. Notons que ces dernières peuvent provenir tant d’une maîtrise imparfaite des

prérequis pouvant apparaître à différents moments et pas nécessairement due à l’enseignement

secondaire, que de caractéristiques intrinsèques à la matière enseignée ou plus « transversales »

(langagières, mathématiques…).

Les efforts de cette recherche se sont concentrés sur les enseignements de la Physique et ce, dans

des sections scientifiques à orientations médicale, agronomique, chimique et biologique.

Le projet comporte deux phases :

une phase préliminaire (de mars 2007 à janvier 2008), avec l’aide d’enseignants et d’assistants en physique de première année, a permis de déterminer les difficultés rencontrées dans un cours de physique de premier bachelier par les étudiants débutant dans une orientation "sciences de la vie" (biologie, médecine, vétérinaire, agronomie, ...). Cette analyse a permis de mettre en évidence que, au delà d'une maitrise des normes universitaires, aussi bien pour les encadrants que pour les étudiants, les principaux obstacles rencontrés par ceux-ci sont essentiellement d'ordre transversal, notamment la complexité de la résolution de problèmes.

une phase de conception et d’expérimentation d’un ou plusieurs modules télématiques (à partir de février 2008), qui vise quant à elle à poursuivre le développement des activités de remédiation identifiées, à les mettre en ligne et à en évaluer l’efficacité (étude des « traces » liées à leur utilisation en lien avec différentes variables) avant une éventuelle extension de ces usages.

Le présent rapport concerne cette seconde phase et plus particulièrement la mise en ligne des

premiers problèmes, la conception de "l'Espace Physique" et la poursuite des tests sur le terrain

(cette fois-ci en ligne).


Pour une ressource supplémentaire dans l’accompagnement

Les universités « offrent » beaucoup de possibilités d’aide aux étudiants de première année en

termes de maîtrise, parmi lesquelles :

(1) en termes de rattrapage sur les contenus, des tests et des remédiations sont proposés à

l’entrée ou quelques semaines avant l’entrée.

(2) des séances collectives de « répétitions » sur les contenus sont menées par des assistants

(3) des séances collectives ou individuelles (counseling, coaching) sont organisées à propos des

méthodes de travail.

Le but de la présente démarche de recherche-action est d’ajouter à ces dispositifs une ressource

disponible à tout moment et fournissant à l’étudiant les traces de ses propres raisonnements,

l’aidant ainsi à faire son autodiagnostic.

2. 19 questions pour résoudre un problème en ligne

Pour rappel, le travail effectué au cours de l'année 2009 a orienté la construction des problèmes en

ligne de la manière suivante1 :

La résolution de problème se fera en 10 questions réparties en quatre blocs. Au terme de chaque

bloc l'étudiant sera invité à la réflexion métacognitive.

1 Ce travail a été réalisé en 2009 grâce à la contribution de Jean-Loup Castaigne, qui faisait alors partie de

l’équipe du LabSET.

Compréhension du problème

Etapes de résolution

Modèles et formules

Solution


Les contraintes informatiques

nous ont cependant conduits à :

- d'une part, placer non pas

une question de

métacognition à la fin de

chaque bloc mais une

double question (dont une

question à réponse ouverte)

- d'autre part, débuter le

problème par une question

introductive se rapportant à

la date et l'heure à laquelle

l'étudiant débute le

problème

Pour cette raison, chaque

problème sera constitué d'une

même série de 19 questions

(détaillées à droite).

Type de question : QCM (Q à choix multiple),

QRM (Q à réponse multiple), QROC (Q à

réponse ouverte courte), QROL (Q à réponse

ouverte longue)

3. Mise en ligne des premiers problèmes

Les outils informatiques ayant été choisis (CourseGenie© et WebCT©) et les problèmes reformatés

sous forme de 19 questions, nous sommes alors passés à la phase d'opérationnalisation, la mise en

ligne des problèmes dans WebCT.

Elle comporte les étapes suivantes :

1) l'importation dans WebCT des fichiers préparés avec CourseGenie

2) le formatage des questions, à réaliser question par question (redistribution des feedbacks et

appréciations générales, ajout de code html, …)

3) la création et le paramétrage de l'évaluation qui comprendra les 19 questions ( 1 évaluation

WebCT correspond à un problème)

4) l'importation des 19 questions dans l'évaluation

5) le paramétrage de la pondération des questions

6) la création du lien qui rendra l'évaluation accessible au niveau du contenu du cours en ligne


La matière abordée dans les premiers problèmes en ligne porte sur la cinématique, les lois de

Newton et le principe de variation de l'énergie cinétique.

4. Définition d'un score au test dans WebCT

Nous parlons ici du score associé au rapport automatiquement délivré à l'issue de chaque tentative

de résolution de problème.

Dans WebCT, quand l'étudiant voudra consulter a posteriori des tentatives de résolution de

problème, il passera par son carnet de note. À chaque tentative, WebCT associe un score. Nous

savons que ces scores ne peuvent être calculés sur les réponses aux QRO (questions à réponse

ouverte) mais uniquement pour les QCM (questions à choix multiple), QRM (questions à réponse

multiple) et appariements. Comment pondérer chaque question à l'intérieur d'un test pour que le

score affiché à l'étudiant soit porteur d'un certain sens ?

Quelques pistes ont été envisagées :

1. Baser le score final uniquement sur les 4 QRM métacognitives où la réponse correcte est "Je

n'ai rencontré aucune difficulté pour ce bloc". Ainsi un score de 75% signifie des difficultés

dans un bloc, 50% dans deux blocs, etc.

2. Calculer un score pour toutes les questions "cognitives" sous forme de QCM et QRM et pour

les questions cognitives sous forme non analysable par WebCT (Q4, Q7 et Q17) de se baser

sur les 3 QRM métacognitives. Le score dépend donc moins de ce que l'étudiant déclare mais

est plus difficile à interpréter.

3. Donner à l'ensemble des questions à correction automatisée un poids total de par ex. 50% du

test et le reste des points serait attribué en fonction des réponses aux 4 QRM métacognitives

4. Le score représente l'investissement dans le problème, hors QRM métacognitives, c'est-à-

dire sur 11 questions… dont 3 sont non testables, reste donc 8 questions indiquant plus ou

moins jusqu'où l'étudiant a répondu correctement.


Pondération adoptée pour chaque problème en ligne

Nous avons finalement établi la pondération en optant pour les critères suivants :

- Accorder autant d'importance à chacun des quatre blocs -> soit 25 points par bloc pour un

total de 100 points

- Au sein de chaque bloc :

o si toutes les questions cognitives sont de type QCM,QRM et/ou appariements, on

répartit les 25 points entre ces questions et on n'accorde aucun point aux questions

de métacognition (c'est le cas du bloc "Modèles et Formules") ;

o dans les autres cas, on fera intervenir la question de métacognition de type QRM au

même titre que les questions cognitives de type QCM, QRM et/ou appariements

(c'est le cas des trois autres blocs)


5. Préparation de "L'Espace Physique"

L'étudiant accède aux problèmes en ligne à partir de "l'Espace Physique" créé au niveau de la

plateforme WebCT de l'ULg.

L'organisation de l'espace physique est pensée dans une optique de simplicité et d'efficacité. En

effet, l'accès aux problèmes y occupe une place centrale et, de part et d'autre, les étudiants

disposent d'informations, de consignes, d'annonces et d'un espace de discussion. Le travail de mise

en forme de l'interface par notre infographiste a contribué à rendre cet espace convivial.

Structure de l'espace physique

La section "Introduction" se compose d'un document de consignes d'utilisation de l'espace physique

détaillant notamment le déroulement de la réalisation d'un problème en ligne. C'est aussi par ici que

l'étudiant passera pour compléter le formulaire d'entrée (6 questions pour avoir un aperçu du profil

de l'étudiant).


La section "Accès aux Problèmes" permet à l'étudiant, dans un premier temps, d'ouvrir une page de

présentation des problèmes et ensuite d'accéder aux problèmes de son choix.

La page "Présentation des problèmes" expose les énoncés en correspondance avec le code des 12

problèmes en ligne. En outre, suivant les difficultés rencontrées, l'étudiant peut accéder à des

problèmes simplifiés (non présentés ici) qui lui seront proposés en cours de parcours.


La section "Forums" comporte un forum sur les questions d'organisation (planning, utilisation de

WebCT, problèmes techniques, …) et un forum sur les questions de physique (la matière elle-même,

les exercices).

6. Conception du rapport transversal

Bien que WebCT délivre automatiquement à l'étudiant un rapport complet à chaque tentative de

résolution d'un problème (à l'issue des 19 questions), la conception d'un rapport transversal s'est

avérée nécessaire afin d'offrir une vue d'ensemble du travail de l'étudiant.

En effet, le rapport transversal rassemble toutes les tentatives enregistrées par l'étudiant et ce pour

chaque problème qu'il réalise. Nous avons construit ce rapport de manière à visualiser aisément les

étapes posant le plus souvent problème à l'étudiant et à en suivre l'évolution au cours du temps.

Il comporte :

en première page des informations sur l'étudiant et son profil (questionnaire d'entrée)

suivent deux tableaux ("Première tentative" et "Toutes tentatives") dans lesquels :

o les exercices classés par matière, mots clés extraits de l'énoncé et code du problème

sont présentés en colonnes

o les lignes correspondent aux étapes de réalisation du problème rassemblées en

quatre blocs :

Compréhension du problème

Etapes de résolution

Modèles et formules

Solution


Exemple de rapport transversal d'un étudiant


Durant cette phase pilote,

le rapport transversal est

réalisé manuellement

suivant la procédure

décrite à droite :


7. Test Carnaval-Pâques 2010

A ce stade d'avancement du projet, le moment était venu de passer à la mise à l'épreuve du dispositif

sur le terrain.

Le test poursuit deux objectifs

1. Tester auprès des étudiants de première année universitaire l'intérêt et la pertinence du

dispositif d'accompagnement de l'étudiant au diagnostic de ses difficultés en résolution de

problèmes

2. Tester l'accompagnement à la maîtrise de résolution de problèmes que peut offrir ce

dispositif aux étudiants débutants

Pour rappel, le dispositif mis

en place est mixte (en ligne,

avec l'"Espace Physique", et

en présentiel) et allie

diagnostic et soutien

individualisés.

Il se veut être une ressource

supplémentaire dans

l'accompagnement des

étudiants de première année

universitaire.

Deux populations cibles ont été retenues

- des étudiants de première année d'enseignement universitaire en difficultés après les

examens de janvier

- des étudiants qui terminent leur rhétorique dans une orientation scientifique

Les contacts ont été pris avec les professeurs M. Aubinet (ULg – Gembloux) et M.Hoebeke (ULg –

Liège) pour l'enseignement universitaire et avec la direction et des professeurs de deux athénées

pour l'enseignement secondaire.


Planning des actions menées auprès des groupes cibles

(1) Une présentation générale des objectifs et des conditions de l'expérience (environ 10

minutes) est faite devant l'ensemble des étudiants du groupe. Pour des raisons de

déontologie, tous les étudiants qui le souhaitent doivent pouvoir s'inscrire.

(2) Les inscriptions au dispositif se font par voie électronique (mail). Les étudiants volontaires

reçoivent alors un identifiant WebCT ainsi qu'un guide de connexion et peuvent débuter le

test. L'accès au dispositif d'accompagnement en ligne (sur la plateforme WebCT) est

conditionné par la soumission d'un premier questionnaire qui permet de définir le profil de

l'étudiant.

(3) L'étudiant accède (quand et comme il le veut) à la batterie de problèmes pendant la durée du

test (3 semaines). Pendant ce temps, un forum électronique est à sa disposition pour

l'accompagner dans l'utilisation du dispositif.

(4) A la fin de la période de test, ou lorsqu'un étudiant décide de stopper l'expérience et le

signale par courriel, un rapport transversal est créé par un membre du LabSET et renvoyé

par courriel à l'étudiant, en préparation à la rencontre qui suivra.

(5) Un débriefing de l'expérience a lieu lors d’une rencontre entre chaque étudiant et un

encadrant, sur base des rapports générés automatiquement à la fin de chaque parcours et du

rapport transversal. Un guide de débriefing, constitué de 10 questions, a été proposé pour

conduire cette rencontre.

NB : Un observateur transversal assiste aux rencontres de chaque encadrant pédagogique.


La période de test a été définie en veillant au respect de l'organisation des enseignements en cours

(notamment les périodes de test et d'examens). Notons que tous les étudiants et encadrants ont

regretté que la période de test soit si courte et que les sujets abordés soient en décalage temporel

par rapport à la matière.

8. Phase de régulation après ces premiers tests

A l'issue du test, l'avis des étudiants et des encadrants sur le dispositif et ce qu'il leur a apporté s'est

avéré très encourageant.

Les étudiants rencontrés lors des débriefings individuels ont tous estimé le dispositif "bon" dans

l'échelle suivante :

Nous comptons donc faire évoluer le dispositif en fonction :

- des remarques et suggestions formulées par les participants (étudiants/encadrants)

- de l’offre de participation des encadrants

Il nous semble également opportun de réfléchir à l’automaticité du rapport transversal.

Lors des débriefings, un point a particulièrement retenu notre attention : pratiquement tous les

étudiants et encadrants soulignent le fait qu'il y a "trop à lire" au niveau des commentaires et des

feedbacks. C'est pourquoi nous avons entamé fin 2010 un travail sur l'apport d'une touche

multimédia pour ce qui relève des explications théoriques délivrées à l'étudiant lors des feedbacks

(voir ci-dessous).

Côté logistique, le problème du décalage temporel rencontré lors de la phase de test ne devrait plus

handicaper les étudiants vu qu'ils auront accès à l'espace physique dès la rentrée académique.

Insertion de capsules multimédia dans les feedbacks

Pour rappel, l'espace de Physique à destination des étudiants propose, après chaque tentative liée à

un problème, un feedback très détaillé pour chacune des questions et étapes qui le composent. Lors

des tests réalisés au printemps 2010, les participants ont souligné que ces feedbacks leur semblaient

trop denses et qu'ils comprenaient trop d'informations à lire.

Pour certains feedbacks en rapport avec des points essentiels, il nous a paru opportun de proposer

une utilisation du multimédia dans la délivrance de l'information. Proposer un feedback multimédia

sous une forme auditive verbale (voix) et visuelle non verbale (schémas, mot clés, etc.) nous permet


de garantir un meilleur traitement de l'information du point de vue cognitif (Jamet, Le Bohec, 20072)

et d’ajouter une composante motivationnelle susceptible de répondre à la critique des étudiants.

Comme nous souhaitions faire appel à des solutions techniques gratuites et facilement utilisables par

les enseignants qui seraient amenés à les produire en tant qu'expert matière, notre choix s'est arrêté

sur deux outils : Authorpoint Lite3 et Ispring Free4.

Ces deux logiciels sont des applications qui permettent de produire, à partir d'une présentation

"PowerPoint", une ressource multimédia au format flash. Cette solution garantit une ressource

adaptée aux standards du web, intégrable dans la plateforme eLearning et réalisable sans difficultés

techniques par les enseignants.

Tant "Authorpoint Lite" qu'"Ispring Free" s'intègrent, lors de leur installation, comme des plug-ins

dans le logiciel "Power Point".

Une fois la présentation réalisée dans Power Point, l'enseignant peut y ajouter un commentaire

audio en utilisation "enregistrer la narration", proposé dans le menu du logiciel. Sa présentation se

positionne alors en mode "diaporama" qu'il peut dérouler simplement avec la barre d'espace en

fonction de son commentaire. La réalisation du commentaire doit se faire en une prise unique.

Une fois cette narration effectuée, il suffit de cliquer sur l'onglet du logiciel présent dans le menu et

de publier la ressource.

2 Jamet E. et Le Bohec O. (2007) The effect of redundant text on multimedia instruction, Contemporary

Educational Psychology.32(4), 588-598

3 http://www.authorgen.com/authorpoint-lite-free/powerpoint-to-flash-converter.aspx

4 http://www.ispringsolutions.com/free_powerpoint_to_flash_converter.html

http://www.authorgen.com/authorpoint-lite-free/powerpoint-to-flash-converter.aspx

http://www.ispringsolutions.com/free_powerpoint_to_flash_converter.html


En cliquant sur "Convert to Flash" pour Authorpoint Lite :

Ou en cliquant sur "Publish" dans Ispring Free :

Cette technique nous a permis, avec l'aide de M. Thibault Hoffelt, Assistant à la Faculté Gembloux

Agro-Bio-Tech de l'ULg, de réaliser 4 modules prototypes qui ont été insérés dans les problèmes aux

endroits jugés pertinents.

Ils concernent :

La différence entre un vecteur et un scalaire;

Le principe de conservation de l'énergie mécanique;

L'accélération dans un MCUA;

Le calcul de la vitesse moyenne d'une particule.

Nous reprenons ci-dessous quelques captures d'écran qui illustrent ces ressources.


Un lien vers ces capsules a été inséré dans les feedbacks des problèmes. Ces feedbacks sont présents

à plusieurs reprises dans les différents problèmes.

Outre l’intérêt cognitif de cette démarche de développement de feed-backs plus illustrés et

sonorisés, en proposant une solution accessible pour les enseignants en termes de création, nous

rendons possible l’enrichissement des feedbacks aux étudiants par les enseignants eux-mêmes.


9. Expérimentation de l'espace Physique auprès des étudiants de

BAC1 en Médecine et Dentisterie de l'Université de Liège

En octobre 2010, Mme Maryse Hoebeke, Professeur de Physique à la Faculté de Médecine de l'ULg

nous a contactés pour mettre en place une expérimentation de l'espace Physique pour ses étudiants

de Bac 1 en Médecine et Dentisterie.

Protocole

Les étudiants de ces sections ont été répartis en deux groupes, suivant l’ordre croissant de leur

matricule ULg :

- Le groupe A, constitué de 661 étudiants qui ont été invités à réaliser en ligne les problèmes

301 A, B et C entre le 1er et le 12 décembre 2010. Ils ont eu toute liberté pour travailler via le

dispositif sans qu'aucun contrôle ait été exercé par les enseignants. Le nombre de problèmes

réalisés, les résultats obtenus et le temps passé sur le dispositif ont été entièrement gérés

par les étudiants. Il faut néanmoins souligner que l’enseignante a effectué un rappel en date

du 8 décembre 2010.

- Le groupe B, constitué de 272 étudiants qui ont été invités à réaliser les mêmes problèmes

sur papier dans un amphi réservé pour l'occasion le 30 novembre 2010 (durée de la séance :

3 heures). A l'inverse des problèmes présentés dans le dispositif en ligne, ceux proposés lors

de cette séance en "présentiel" n'étaient pas décomposés en étapes séquentielles de

résolution. Ils proposaient un simple énoncé, laissant à l’étudiant la responsabilité de la

gestion de la résolution et des différentes étapes nécessaires pour y arriver. Les étudiants du

groupe B ont été informés de la présence de trois problèmes en ligne à leur disposition s’ils

le souhaitaient (après la séance présentielle).

Deux groupes ont été créés dans l'espace de Physique en fonction des listes données par Mme

Hoebeke. L'accès aux problèmes concernés (301 A, B et C) a été paramétré pour chacun des groupes

de manière à ce qu'ils ne soient plus accessibles après le 12 décembre 2010. Afin d'éviter toute

confusion, nous avons également masqué pour ces groupes les autres problèmes normalement

proposés dans cet espace.

Suite à l'expérimentation, nous avons relevé 699 soumissions pour le problème 301 A, 408 pour le

problème 301 B et 378 pour le problème 301 C.

Dès janvier 2011, toutes les données récoltées dans l'espace Physique concernant cette

expérimentation seront rassemblées, nettoyées et analysées. Les analyses et résultats observés

feront partie du rapport de l’année 2011.


10. Perspectives : mise à disposition de l'espace physique

Les modifications régulièrement apportées à l'espace physique durant ses phases de tests et de

régulations (petites corrections, ajout de multimédia, ajout de problèmes, …) peuvent engendrer une

indisponibilité temporaire et/ou une remise à zéro des notes obtenues. Par conséquent, dans un

premier temps, nous préférons en réserver l'accès aux personnes ayant participé à sa réalisation

ainsi qu'à leurs étudiants. En effet, ces acteurs sont informés du statut pilote du site actuel et en

connaissent les limites.

Dans ce contexte, à la demande d'une assistante de physique de l'ULg, les étudiants des cours

préparatoires qui le souhaitaient ont été inscrits à l'espace physique. Par la suite, à la rentrée

académique, l'inscription s'est étendue à tous les étudiants de 1er bac médecine et dentisterie de

l'ULg, ce qui représente environ 860 étudiants. Vu le nombre élevé d'étudiants, les encadrants n'ont,

pour le moment, pas souhaité activer le forum "questions de physique" en ligne.

Dans un second temps, lorsque nous aurons apporté les améliorations prévues, nous diffuserons

alors l'existence de l'espace physique auprès de tout encadrant de l'ULg susceptible d'être intéressé

par son utilisation. Cette phase est prévue dans le courant de l’année 2011.

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