Contexte général

L’objectif général est de sonder les connaissances des élèves en début de séquence pour accéder à leurs préconceptions sur le sujet qui sera étudié. Au travers de la connaissance de celles-ci, on cherche à mieux cibler l’enseignement délivré, en insistant davantage sur les points pour lesquels les préconceptions (ou conceptions naïves) des élèves pourraient présenter un handicap à la bonne assimilation des nouvelles notions scolaires par exemple, pour faciliter les apprentissages des élèves.

En effet, une telle stratégie est utile quel que soit le degré des élèves, certaines préconceptions étant renforcées quotidiennement et ainsi suffisamment robustes pour ressurgir en tout point du cursus. En chimie, les préconceptions sont malheureusement légion, un exemple typique concerne la notion scolaire de « solution » qui tend à être perpétuellement remplacée par celle de « liquide ». Ainsi, bon nombre d’élèves ne parviennent pas, ou alors seulement pour un temps relativement court, à faire clairement la distinction entre l’état de la matière et un mélange homogène entre un solvant et un soluté. Ainsi, même dans des degrés avancés il n’est pas rare de voir réapparaître des conceptions naïves que nous avions pu croire dépassées. Ces dernières sont autant d’éléments perturbateurs qui entraveront une acquisition harmonieuse des nouvelles notions.

Ceci est d’autant plus problématique dans le contexte de l’étude des sciences que sont la physique et la chimie en raison de leur nature cumulative. . Il sera, par exemple extrêmement difficile de pleinement faire comprendre le concept de « réaction de neutralisation » à un élève ne maîtrisant pas celui de « dissociation électrolytique », en raison de sa conception naïve à propos de la nature des solutions. De même, en physique, il sera difficile de comprendre le fonctionnement d’une diode si un élève ne maîtrise pas correctement les notions de porteurs de charge et de courant électrique. Ainsi, l’insertion de concepts erronés ou incertains aura tendance à déstabiliser les bases de l’édifice de la connaissance et à se propager en s’amplifiant à l’échelon supérieur de cette dernière, créant ainsi des « zones » d’insécurité cognitives dans l’édifice de la connaissance. Le risque est qu’à terme, la structure globale pourrait s’en trouver suffisamment déformée et sa cohérence perdue.

Ceci peut également s’avérer être problématique lors des dernières années de la maturité. Effectivement les élèves sont de plus en plus amenés à devoir faire des liens entre disciplines pour pouvoir construire la suite de la connaissance. Si la situation était déjà préoccupante à l’intérieur des disciplines, elle deviendra rapidement ingérables lors de cette nouvelle étape. C’est pour ces raisons qu’il est impératif de continuellement réajuster les notions en espérant le faire plus efficacement qu’elles ne se déforment par l’action d’un renforcement quotidien des conceptions naïves.

Objectifs d'apprentissage

Leçon d'introduction de la séquence

Tâches scolaires

La première série de questions sera posée à l’ensemble de la classe par l’intermédiaire de l’application « Mentimeter ». Il sera indiqué aux élèves qu’ils doivent répondre aux QCM/classification/Vrai-Faux et ensuite produire des réponses, typiquement sous forme de mots-clés ou phrases courtes. L’application Mentimeter permet de mettre en évidence à l’aide de la taille des caractères la fréquence des réponses. L’ensemble des items sera parcouru et commenté par le professeur en mode frontal interactif de manière à résumé les tendances principales de chaque item. Il sera nécessaire de préciser qu’en sciences une réponse majoritaire n’est pas forcément correcte. Ensuite, les élèves travailleront en sous-groupe, dont la composition sera déterminée par tirage au sort, (un item par sous-groupe) et devront produite un résumé des réponses puis émettre un avis sur ce qui a été dit. Ils présentent leurs résultats sous forme de présentations courtes de 5 minutes maximum sous forme de posters au format A3. A la fin de l’activité, toutes les présentations sont récoltées par l’enseignant et scannées pour être mises à disposition de l’ensemble des groupes.

Réponses attendues

Sans vouloir faire trop d’hypothèses, on peut s’attendre à des réponses fortement ancrées dans le quotidien. En résumé, on peut supposer que majoritairement les élèves ne feront pas le lien avec les notions scolaires déjà acquises sans pour autant être erronées. Il faudra ainsi bien le prendre en compte lors de la phase de commentaires par l’enseignant pour que les élèves gardent leur motivation et leur estime de soi.

Leçon de clôture de la séquence

Tâches scolaires

Tout comme lors de la leçon précédente, les questions seront posées aux élèves grâce à l’application Mentimeter et les consignes d’utilisation seront rappelées au préalable. Cette fois-ci, les élèves seront invités à répondre individuellement aux questions de manière à produire un feedback personnalisé pour chacun d’entre eux. Après avoir reçu les réponses des élèves, l’enseignant les passera en revue en mode frontal interactif et détaillera la réponse qu’il attendait, tout en corrigeant si nécessaire les réponses obtenues sur l’application. Il s’agira de consacrer du temps aux questions ayant posé le plus de difficultés, les autres pouvant être traitées par une simple validation rapide des productions. Les questions posées peuvent être identiques à celles de la leçon d'introduction dans le cas de questions générales (pour évaluer directement les déconstructions des préconceptions) ou plus ciblées sur les apprentissages spécifiques de la séquence (pour évaluer les apprentissages et les points à revoir avant l'évaluation certificative). Les questions de cette leçon sont à adapter en fonction des réponses aux questions précédentes et aux difficultés des élèves observées tout au long de la séquence.

Chimie

Dans le cas de la chimie, les résultats obtenus pour les questions du type "Juste/Faux/Ne sait pas" montrent que les élèves sont conscients qu'une transformation chimique va modifier les propriétés physiques. D'une autre part, quand il y a une transformation physique, la majorité des élèves savent qu'il y a la conservation de la masse. Cependant, pour eux, lors d'une transformation chimique, la conservation de la masse ne s'applique pas.

Pour aller plus loin, dans les questions type "Appartenance à..." on observe des nombreuses hésitations pour choisir si une transformation est physique ou chimique sauf où la différence est très marquée. Cette tendance est aussi observé dans les cas de double appartenance pour les changements d'état, le dégagement de chaleur et propriétés caractéristiques inchangées

Pour les réponses courtes et mots clefs, les élèves se sont basés essentiellement sur les questions précédentes et les mots utilisés sont ceux qui correspond aux chapitres étudiés auparavant et dans laquelle il y a peu de conceptions naïves.

Nous pouvons conclure que les élèves ont majoritairement mobilisé leurs notions scolaires pour répondre mais que les notions comme la conservation de la masse restent à travailler lors du travail sur la stœchiométrie.

Ce que nous n’avions pas anticipé est lié au biais de disponibilité généré par le questionnaire lui-même. Effectivement, malheureusement, les élèves se sont servis des connaissances acquises lors des deux premières catégories de questions pour proposer des réponses ouvertes dans la troisième partie. Finalement, les questions ouvertes, qui étaient possiblement les plus intéressantes au niveau des préconceptions naïves, se sont trouvées être polluées par le questionnaire lui-même ! Dans une future version de cette même activité, il sera utile de tenir compte de cela.

Pour la physique, les résultats sont assez inégaux avec environ la moitié de réponses correctes (même si certaines sont imprécises). Dans l'ensemble, les questions dont le sujet est assez général (symboles, appareil de mesure, etc.) ont eu majoritairement des bonnes réponses alors que celles dont le sujet est plus précis (couleur de fil, nombre de bornes, etc.) sont plus inégales et mettent en avant les préconceptions des élèves.

Comme anticipé, deux groupes d’élèves se détachent au travers de ces réponses : ceux qui ont déjà des notions scolaires et les ont mobilisés rendant ainsi difficile l'accès à leurs préconceptions et ceux qui n’en n’ont pas dont les réponses sont ainsi uniquement basées sur leurs préconceptions. Au niveau des élèves ayant des notions scolaires, ce questionnaire a cependant permis de mettre à jour des lacunes sur les caractéristiques d’un dipôle et sur les différents composants électriques lors des différentes leçons (théoriques et expérimentales) pour lesquelles il faudra mettre en place des remédiations lors des leçons.

Il est à notre sens difficile d’évaluer de manière objective l’impact de cette séquence sur les apprentissages. Pour que cela soit possible, il aurait été nécessaire de faire du pré-test ainsi qu’un post-test ainsi que de mener une activité similaire, mais sans artefact, dans une classe de référence. L’ensemble de ces données nous auraient peut-être permis de conclure objectivement sur des valeurs reposant sur des données statistiques (t-test, Cohen d).

De manière générale, nous pouvons extraire comme points positifs la facilité à mettre en œuvre l'activité. Cet artefact permet d'accéder rapidement aux préconceptions des élèves et d'avoir un feedback immédiat et anonyme. Cependant, comme point négatifs, on constate que les questions doivent êtres fixées à l'avance et ne peuvent pas êtres modifiées en direct au besoin. De plus, il peut prendre beaucoup de temps à la fois en amont et pendant la leçon et selon les classes et il y a un risque de discrimination si certains élèves n'ont pas de téléphone.

Comme piste d'amélioration, nous pouvons proposer de faire un petit questionnaire (maximum 3 à 4 questions) en début de chaque partie de la séquence plutôt qu'un gros questionnaire en début de séquence. Il serait intéressant aussi prévoir une question Q&A participatif pour pouvoir ajouter une question supplémentaire à la volée. Un format plus court, éventuellement constitué essentiellement de questions ouvertes permettra de s'affranchir du biais de disponibilité qui a entravé la possibilité de réponses quant à nos questionnements sur les préconceptions de élèves.

Nous avons l'impression que cette activité a été appréciée par les élèves en dépit du peu d’informations concrètes sur leurs conceptions naïves qu’elle nous a permis d’obtenir. Ceci nous a donné l’occasion d’interagir d’une manière un peu différente et plus ludique. A notre sens, bien que cela soit subjectif, nous pensons que c’est principalement sur la motivation et participation des élèves que l’effet est à rechercher ainsi que dans leur plus grande facilité à participer garantie par l’anonymat lié à l’artefact "Mentimeter". En effet, selon une étude réalisé par Rudolph (2017), Mentimeter améliore la participation des élèves par rapport aux sessions sans lui.

Nous penserons que l'usage d'un artefact ne doit pas nécessairement remplacer d'autres formes d'interactions, plus classiques, avec les élèves. Il s'agit d'un outil supplémentaire dans notre "boîte à outil pédagogique et didactique" qu'il s'agira d'utiliser intelligemment. Dans notre cas, l'usage de Mentimeter comme outil de sondage s'est révélé plus pertinent qu'un simple sondage sous forme papier en fin de leçon, pour plusieurs raisons. Cela nous a permis, de manière directe, durant la leçon, de nous apercevoir que les élèves n'avaient par exemple pas conscience de la notion de conservation de la quantité de matière durant une transformation chimique. Selon le modèle SAMR, nous pouvons parler d'une augmentation car avoir conscience de cela a permis d'orienter correctement l'amorce de la séquence en tenant compte de cet état des connaissances des élèves, sans avoir à attendre la prochaine leçon pour rectifier le tir (Wart, 2013). Une des conséquences directe de l'utilisation de cet artefact est donc un réel gain de temps dans un programme très chargé où chaque leçon compte. Il s'agit donc d'un gain d'efficience. De plus, Chickering et Gamson (1987) ont proposé sept principes de bonnes pratiques dans lequel deux d'entre eux sont "encourager l'apprentissage actif" et "donner une feedback immédiat". Nous pouvons constater que ces deux principes peuvent être mis en œuvre grâce à Mentimeter, ce qui est une raison supplémentaire d'intégrer cet artefact dans nos leçons.

De plus, l'utilisation de Mentimeter (ou d'un autre artefact), est que cela permet de contourner le format papier qui souvent est connoté négativement auprès des élèves car associé à un format classique d'évaluation, ne favorisant de fait pas l'expression libre des élèves.

Un dernier argument plaidant pour l'utilisation de Mentimeter est que cela permet également aux élèves absents pour raison de santé (type hospitalisation avec robot AV1 ou plus simplement avec les épisodes de confinement et d'isolation dus au Covid-19) de participer à la vie de la classe en répondant aux sondages. Ils peuvent ainsi également commencer à se familiariser avec les TICs qui sont de plus présents à la fois dans les enseignements et la vie quotidienne, participant ainsi à leur formation générale.

Références

Hill, D.L. et Fielden, K. (2017) Use of Mentimeter to promote student engagement and inclusion. Pedagogy in Practice seminar, Carlisle, UK

Chickering, A.W. and Gamson, Z.F. (1987). Seven principles for good practice in undergraduate education. AAHE bulletin, pp. 3-7. https://eric.ed.gov/?id=ED282491

Rudolph, J. (2017) A brief review of Mentimeter–a student response system. Journal of Applied Learning and Teaching, 1(1), pp. 22-30. https://journals.sfu.ca/jalt/index.php/jalt/article/view/6

Wart, S. (2013) Le modèle SAMR : une référence pour l’intégration pédagogique des TIC en classe. https://ecolebranchee.com/2013/09/09/le-modele-samr-une-reference-pour-lintegration-reellement-pedagogique-des-tic-en-classe/