État de la recherche sur les dispositifs de remédiation. Le cas de la physique.

Mary David (1) & Nathalie Lebrun (2) (1) Université de Nantes, Centre Nantais de Sociologie(2) Université de Lille, LDAR (universités Paris Diderot, Cergy-Pontoise, Rouen, Artois et Paris Est-Créteil)

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Introduction11-12 juillet 2018 Journées Enseigner la Physique dans le Supérieur 2/21

- Croisement d’un regard sociologique et d’un regard didactique sur l’enseignement de la physique à l’université

- Attention portée aux dispositifs d’aide et de soutien aux étudiants

- La loi relative à l’orientation et à la réussite des étudiants (ORE) prévoit la mise en place de « dispositifs d’accompagnement pédagogique et des parcours de formation personnalisée tenant compte de la diversité et des spécificités des publics étudiants accueillis » Loi n° 2018-166 du 8 mars 2018

Introduction11-12 juillet 2018 Journées Enseigner la Physique dans le Supérieur 3/21

Que nous apprennent les recherches en éducation sur les effets de ces dispositifs ?(voir notamment Albero et Poteaux, 2010 ; Annoot, 2011 ; Conférence de consensus « réussite et échec dans l'enseignement supérieur, 2015 ; CNESCO, 2017 Cosnefroy et Annoot, 2014 ; Céreq, Bref 290 ; Guillon, 2015 ; Raucent, Verzat et Villeneuve, 2010)

Quelle place accordent-ils aux savoirs ?

Des dispositifs peu efficaces car déconnectés des savoirs

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Des dispositifs externalisés

Aides externalisées : en-dehors du temps collectif d’enseignement

Stigmatisation et prophétie auto-réalisatrice

Regrouper les étudiants jugés faibles les désigne comme « mauvais » et incapables de réussir

Étudiants et enseignants intègrent l’idée que ceux-là ont moins de chance de réussir et agissent en conséquence (Keddie, 1971 ; Rosenthal et Jacobson, 1968)

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Le ciblage des dispositifs

Les dispositifs attirent les bons et moyens étudiants et manquent leur cible (les étudiants en difficulté) (Conférence de consensus « réussite et échec dans l'enseignement supérieur », 2015)

Les dispositifs prévus par la loi ORE sont « ciblés » : public désigné et contraint

La mesure de l’efficacité des dispositifs (Conférence de consensus « réussite et échec dans l'enseignement supérieur », 2015)

Même dans les dispositifs ciblés, les étudiants les plus en difficulté décrochent rapidement

Les insuffisances des tests de positionnement

L’accompagnement précoce peu efficace

Des effets positifs sur la motivation mais pas d’effet significatif sur les méthodes de travail, l’assiduité et les résultats aux examens (Annoot, 2014 ; Morlaix et Perret, 2012)

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Des dispositifs déconnectés des savoirs

Des dispositifs axés sur la méthodologie et souvent déconnectés des savoirs universitaires

Un attachement aux compétences procédurales

Il revient aux étudiants eux-mêmes de faire le travail de transposition pour appliquer ces compétences aux savoirs

Des savoirs travaillés de façon formelle

L’insistance sur la forme des savoirs

L’exemple des « cordées de la réussite » (Baudrit, 2002 ; Papi, 2013)

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Les dispositifs qui ont le moins de chances d’avoir un effet sur les apprentissages et la réussite étudiante sont ceux qui sont déconnectés de savoirs, externalisés, transversaux, stigmatisants, précoces.

Mais même des dispositifs internalisés, plus tardifs dans l’année, ciblés, disciplinaires ne résoudraient pas automatiquement les difficultés :

→ l’enjeu est de placer les savoirs au centre de toute forme d’enseignement

→ le problème principal est de lever les obstacles épistémologiques sur les apprentissages.

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Comment prendre en compte les obstacles épistémologiques ?

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Apprentissage des concepts

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Appropriation des savoirs : mise en évidence des modes de raisonnement de l’étudiant construits à partir de son expérience personnelle (observation du monde réel, cours antérieurs) incompatibles avec les connaissances scientifiques

Déconstruction de ces modes de raisonnement (conceptions) pour construire le savoir savant

« Il est préférable, lorsqu’on définit un enseignement, de connaître les idées et modes de pensée a priori de ceux à qui on les destine. Et pour que l’élève s’intéresse efficacement aux connaissances que l’on s’efforce de lui faire acquérir, il faut qu’une prise de conscience se fasse : la physique permet de dire et de faire sur un mode autre que la pensée naturelle ».

Viennot, Raisonner en physique (1996)

« Il est préférable, lorsqu’on définit un enseignement, de connaître les idées et modes de pensée a priori de ceux à qui on les destine. Et pour que l’élève s’intéresse efficacement aux connaissances que l’on s’efforce de lui faire acquérir, il faut qu’une prise de conscience se fasse : la physique permet de dire et de faire sur un mode autre que la pensée naturelle ».

Viennot, Raisonner en physique (1996)

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« Une conception renvoie à des processus mentaux mis en oeuvre par celui qui agit, qui raisonne, qui apprend [...] les conceptions ne sont pas une propriété des individus mais une construction du chercheur pour modéliser le fonctionnement cognitif de l’élève en vue d’interpréter les procédures observées dans les situations d’apprentissage » (Robardet et Guillaud, 1997)

Conception / Raisonnement

Situation 3

Situation 2

Situation 1

Classe de situations

Identification par inférences (du chercheur)

Modes de raisonnement et classe de situations

Modes de raisonnements des élèves et des étudiants (McDermott, 1999 ; Viennot, 1996) (entretiens, questionnaires)

Création d'outil de qualification de ces modes de raisonnements (test QCM) (mécanique, optique, etc) http://www.ncsu.edu/per/TestInfo.html

Utilisation soutenue dans la sphère anglo-saxonne (Halloun & Hestenes, 1985 ; Brown & Clement, 1987, 1989, McDermott, 1984) et émergence en France (Rudolph et al., 2014)

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Recherche en didactique de la physique

Test FMCE (Force and Motion Conceptual Evaluation) (Thornton et al., 1998) :- Interroge sur le concept de force dans des situations de mouvement (41 questions) (exemples concrets vie courante)- Différents registres utilisés : schéma, graphe, texte- Classes de situations (« cluster ») pour sonder les raisonnements : déclenchement du raisonnement lié à la situation

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Exemple d’une classe de situations3

MC > M

V ; V

C = 0

vitesse constante

1

MC > M

V ; V

C = 0

4

MC > M

V ; V

C = V

V

2

MC > M

V ; V

C < V

V

MC = M

V ; V

C = 0

5

Compréhension concept de force et troisième loi de Newton si pour toutes les situations réponse F

C = F

V

- Le camion exerce une plus grande force sur la voiture que la voiture n'exerce sur le camion. (mode de raisonnement « dominance masse »)- La voiture exerce une plus grande force sur le camion que le camion n'exerce sur la voiture. (mode de raisonnement « dominance vitesse »)

Principe de dominance (masse, vitesse) (Smith & Wittmann, 2008)

Surmonter les obstacles épistémologiques

https://www.youtube.com/watch?v=KB3Y-pSGHos

MA = M

B et V

A > V

B

Chariot A Chariot BChariot A Chariot B

Chariot A Chariot BChariot A Chariot B

MA > M

B et V

A = V

B

MA > M

B et V

B = 0 M

A > M

B et V

A = 0

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Pré/post tests (3 mois)Travail en séance :

1/ travail individuel (ex boîtiers ou cartons de vote)2/ Discussions entre pairs des réponses de chacun (confrontation point de vue au sein d’un petit groupe : argumentation)3/ Debriefing en grand groupe (video)

Pré-test (rentrée) / post-test (fin de semestre)

1 2 3 4 5

Pre Post Pre Post Pre Post Pre Post Pre Post

Masse Vitesse Réponse correcte F, NSP, J 1 (poussée) MC > M

V ; V

C = 0

2 (choc) MC > M

V ; V

C = V

V

3 (choc) MC > M

V ; V

C < V

V

4 (choc) MC > M

V ; V

C = 0

5 (choc) MC = M

V ; V

C = 0

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Pré-test :1, 2, 4, 5 : mise en évidence des modes de raisonnement3 : dispersion des réponses

Post-test :Reconstruction pour une partie des étudiants, difficulté de transposer à une situation de poussée

Conclusion

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- Dispositifs d’aide ancrés dans les savoirs

- Aide au sein du groupe « classe » : favoriser l’apprentissage collectif, éviter le sentiment de mise à l’écart des étudiants en difficulté

- Entrée par les modes de raisonnement (conceptions) : usage d’outils de détection et mise en place de séquences pédagogiques pour les surmonter

Accompagner les enseignants à détecter les modes de raisonnement (ateliers) et aide à la conception de dispositifs pédagogiques adéquats

Susciter la demande des enseignants : travail de sensibilisation aux modes de raisonnement en mettant les enseignants dans une posture de chercheur en didactique (Lebrun et de Hosson, 2017) même chez les enseignants réticents aux sciences de l’éducation (Thèse Olivier Lefebvre)

Références Dispositifs remédiation

11-12 juillet 2018 Journées Enseigner la Physique dans le Supérieur 17/21

Albero, B., Poteaux, N. (dir.) (2010) Enjeux et dilemmes de l'autonomie. Une expérience d'autoformation à l'université. Étude de cas, Paris, Éditions de la Maison des sciences de l'homme.

Annoot, E. (2011) La réussite à l'université. Du tutorat au plan licence, Bruxelles, De Boeck.

Annoot, E. (2014) « De l'accompagnement à la pédagogie universitaire : quels enjeux pour la formation des enseignants-chercheurs ? », Recherche et formation, 77, p.17-28.

Baudrit, A. (2002) « L'accompagnement dans le champ professionnel » (note de synthèse), Savoirs, 20, p.11-63.

Céreq (Ed.) (2011), « Peut-on forcer les étudiants à la réussite ? », Bref, 290.CNESCO (2017) « Différenciation pédagogique : comment adapter l'enseignement à la réussite de tous les élèves ? », Dossier de synthèse.

Références Dispositifs remédiation

11-12 juillet 2018 Journées Enseigner la Physique dans le Supérieur 18/21

Conférence de consensus : transformation pédagogique de l'enseignement supérieur (2015) « Réussite et échec dans l'enseignement supérieur. Quels éclairage de la recherche ? »

Cosnefroy, L., Annoot, E. (dir.) (2014) « La posture d'accompagnement dans l'enseignement supérieur », Recherche et formation, 77, p.9-100.

Guillon, S. (2015) « La coopération étudiante en cours d'études : tutorat et entraide, facteurs de réussite ? », Biennale internationale de l'éducation, de la formation et des pratiques professionnelles, Paris.

Keddie, N. (1971), « The Organization of Classroom Knowledge », in Young, M., Knowledge and Control: New Directions for the Sociology of Education, Londres, Collier-Macmillan, p.133-160.

Morlaix, S., Perret, C. (2012) Essai de mesure des effets du Plan Réussite en Licence, Dijon, IREDU, p.20.

Références Dispositifs remédiation

11-12 juillet 2018 Journées Enseigner la Physique dans le Supérieur 19/21

Papi, C. (dir.) (2013) Le tutorat de pairs dans l'enseignement supérieur. Enjeux institutionnels, technopédagogiques, psychosociaux et communicationnels, Paris, L'Harmattan.

Raucent, B., Verzat, C., Villeneuve, L. (2010) Accompagner des étudiants. Quels rôles pour l'enseignant ? Quels dispositifs ? Quelle mise en oeuvre ?, De Boeck supérieur.

Jacobson, L.F., Rosenthal, R. (1968) « Teacher Expectation for the Disadvantaged », Scientific American, 4 (218), p. 19-23

Références Epistémologie

11-12 juillet 2018 Journées Enseigner la Physique dans le Supérieur 20/21

Brown, D.E., J Clement, J. (1985) « Misconceptions concerning Newton's law of action and reaction. The underestimated importance of the third law », Proceedings Second International Seminar, Misconceptions and Educational Strategie in Science and Mathematics, Volume III, Edited by JD Novak, 39-53

Brown, D.E. (1989) « Students’ concept of force: The importance of understanding Newton’s third law », Physics Education, 24(6), 353– 358

Halloun, I.A., Hestenes, D. (1985) « Common sense concepts about motion », Americal Journal of Physics, 53(11), 1056-1065

Lebrun, N. & de Hosson, C. (2017) « Repérer des conceptions d’étudiants : un pas vers l’enrichissement des connaissances professionnelles didactiques d’enseignants-chercheurs de physique », Recherches en didactique des sciences et des technologies, 15, 59-96

McDermott, L.C. (1984) « Research on conceptual understanding in mechanics », Physics Today, 37(7), 24-32)

McDermott, L.C., Redish, E.F. (1999) « RL- PER1: Resource Letter on Physics Education Research », American Journal of Physics, 67(9), 755–767

Références Epistémologie

11-12 juillet 2018 Journées Enseigner la Physique dans le Supérieur 21/21

Robardet, G., Guillaud, J.C. (1997) « Eléments de didactique des sciences physiques : théories, modèles, conceptions et raisonnement spontané », Paris : PUF, coll. Pédagogie d’aujourd’hui

Rudolph, A.L., Lamine, B., Joyce, M., Vignolles, H., Consiglio, D. (2014) « Introduction of interactive learning into French university physics classrooms », Phys. Rev. ST Phys. Educ. Res. 10, 010103

Smith, T.I., Wittmann, M.C. (2008) « Applying a resources framework to analysis of the Force and Motion Conceptual Evaluation », Physical Review Special Topics – Physics Education Research, 4(2), 020101

Viennot, L. (1996) « Raisonner en Physique, la part de sens commun », Bruxelles, De Boeck