Le téléphone intelligent en enseignement des sciences et technologies

Par : Philippe-Olivier Dumais

Introduction

Depuis le lancement des premiers téléphones intelligents au début des années 2000, la proportion d’élèves en possédant un a augmenté considérablement. Pour ce faire, les enseignants ont dû adapter leur gestion de classe en fonction de ce nouveau phénomène. D’ailleurs, plusieurs enseignants ont témoigné des impacts négatifs que les téléphones intelligents peuvent avoir sur la concentration et l’intérêt des élèves en classe (Dion-Viens, 2022) et certaines études recommandent même de retirer les téléphones cellulaires des salles de classe (Ravizza et al. 2014; Siebert, 2019). Toutefois, d’autres chercheurs perçoivent la présence du téléphone mobile en classe comme un outil favorisant la collaboration et la motivation des élèves ainsi qu’un moyen de diversifier les environnements d’apprentissage (Sormunen et al., 2014). Cet article explore donc quelques utilisations possibles du téléphone intelligent en classe ainsi que ses bénéfices potentiels pour l’apprentissage des élèves.

Référence : EducationWeek, 2017

Élèves mesurant l'accélération centripète avec leur appareil mobile. Photo par Heather Monks, tiré de Vieyra et al. 2015

Le téléphone comme outil de mesure

La très grande majorité des téléphones mobiles récents possèdent plusieurs capteurs. Ils sont équipés, entre autres d’accéléromètre, de capteurs gyroscopiques et de capteurs de luminosité, et ce, en plus de la caméra qui, dans certains modèles de téléphones, permet de mesurer la distance entre deux objets. Il se trouve que ces instruments sont fréquemment utilisés dans les laboratoires de science, surtout en physique. Par exemple, l’accéléromètre peut être très pertinent lorsque les élèves mesurent l’accélération gravitationnelle (9,8 m/s2). En addition, l’accéléromètre permet de mesurer indirectement les forces d’un système en mesurant son accélération par rapport à celle théorique de la gravité (Vieyra et al., 2015). Un autre exemple que Vieyra et al. (2015) cite est celui de l’accélération centripète d’une personne lorsqu’elle danse (en rond), l’accélération peut donc être calculée avec la vitesse tangentielle mesurée par l’appareil et le rayon (la longueur du bras de l’élève). Il y a évidemment plusieurs autres utilisations possibles, par exemple, l’accéléromètre peut servir à mesurer la vitesse d’un bolide réalisé dans le cadre d’un projet technologique. En outre, le gyroscope pourrait aussi servir à mettre au niveau une pièce quelconque dans un projet de construction technologique. Par ailleurs, Malik et Ubaidillah (2021) ont observé que l’utilisation de tels outils peut s’avérer bénéfique pour le développement des compétences communicationnelles des élèves. Pourquoi? Parce que l’élève se sert des données qu’il a lui-même recueillies pour construire ses propres graphiques représentant les mouvements d’un objet quelconque. Ainsi, il peut voir en temps réel les données qu’il récolte et leur progression dans le graphique, ce qui l’aide à mieux comprendre ses résultats, et donc mieux les interpréter par la suite. De plus, l’appareil mobile peut aussi servir de plateforme pour lire des mesures réalisées par un autre appareil. Par exemple, l’application Arduino Science Journal (Arduino Education, 2023) permet de lire et d’enregistrer l’information que les capteurs du Arduino transmettent au téléphone mobile. Ainsi, le téléphone peut permettre aux élèves de visualiser les résultats de leur expérimentation sur un support numérique avec lequel ils sont familiers.

Les applications éducatives ludiques

Les téléphones intelligents regorgent d’applications tout aussi différentes les unes que les autres. Parmi celles-ci, plusieurs possèdent une portée pédagogique non négligeable. En effet, une grande partie des applications pédagogiques scientifiques offrent une alternative à l’enseignement plus magistral. C’est alors que plusieurs applications ludiques s’inscrivent dans des pédagogies plus progressistes telles que le constructivisme ou le socio-constructivisme. De fait, elles proposent souvent des jeux basés sur la collaboration entre équipiers ou autres utilisateurs. De plus, les situations d’apprentissages des applications pédagogiques scientifiques portent souvent sur la résolution de problème (Bano et al. 2018), ce qui favorise le développement des compétences 1 et 2 du programme de formation en science au Québec (MÉES, 2023).

Exemple de l'interface de l'application LudusScope, Image tirée de https://www.youtube.com/watch?v=Snkm4U5eW-U, (Kim et al. 2016)

En outre, Bressler et al. (2019) ont observé que l’intégration de notions scientifiques dans des applications ludiques augmentait significativement l’engagement des élèves et plus particulièrement des élèves normalement peu performants. En effet, les auteurs observent que la composante kinesthésique interpelle davantage les élèves moins performants et dont une bonne proportion d’entre eux ont un style d’apprentissage plus tactile kinesthésique. De plus l’étayage de la matière, via une problématique ludique où l’élève joue un rôle, est mieux structuré dans un jeu, ce qui facilite le raisonnement de l’ensemble des élèves. Un exemple de jeu sur mobile est celui de LudusScope (Kim et al., 2016). Les élèves doivent d’abord monter un support à microscope pour le téléphone et 4 lumières LED autour de la platine (1 de chaque côté). Ensuite, l’organisme mixotrophe Euglena gracilis. Cet organisme muni d’un flagelle se place aisément dans l’eau et, lorsque la lumière est trop intense, adopte un comportement photophobe pour ne pas endommager ses chloroplastes. L’application dans le téléphone génère ensuite une carte de jeu dans le style de Pac-Man et l’élève doit guider l’organisme à travers le labyrinthe (numérique) avec l’aide des lumières autour de la platine. Ainsi, il s’agit d’une alternative ludique d’apprendre sur les microorganismes unicellulaires et leurs comportements face aux stimulus environnementaux. Un autre exemple serait l’application Human body (Tinybop, 2023) dans laquelle l’élève peut explorer les divers systèmes du corps humain. Ensuite, il peut s’en servir pour investiguer certains phénomènes biologiques, comme la digestion. Pour ce faire, il fait ingérer un verre d’eau au personnage et l’application simule et illustre ce qui le passe dans le système digestif à ce moment.

Exemple de partage d'images par des élèves dans le cadre d'identification taxonomique. Image tirée de Widmer et Bétrancourt (2018)

Un outil de collaboration

Il est bien connu que les élèves se servent des appareils intelligents pour communiquer entre eux et se partager divers médias. Or, le téléphone peut remplir exactement ces mêmes fonctions dans le cadre d’activités pédagogiques. C’est d’ailleurs ce que Widmir et Bétrancourt (2019) proposent dans le cadre d’une activité d’identification d’espèces d’arthropodes. Dans ce projet, les élèves se partagent leurs observations morphologiques facilitant l’identification taxonomique des espèces qu’ils étudient. C’est alors que les élèves peuvent collaborer avec l’ensemble des élèves de leur classe, et ce, à la maison comme à l’école. Une telle approche a montré des résultats positifs quant à l’intérêt des élèves pour cette activité. Onyema et al. (2019) abonde aussi dans ce sens. Les auteurs affirment que l’aspect collaboratif est l’un des éléments principaux qui contribuent à l’efficacité éducative des applications proposant des activités d’apprentissage par problème. Il semble que les activités de résolution de problèmes sur mobile créent un esprit de coopération et même de camaraderie entre les élèves, qui partagent tous un objectif commun, soit de résoudre le problème.

La musique et la capacité d'apprentissage

Un des arguments parfois utilisés par les élèves en classe afin de conserver leur téléphone intelligent est qu’ils l’utilisent pour écouter de la musique. Certains enseignants acceptent sous prétexte que les élèves dérangeant moins lorsqu’ils ont leurs écouteurs. Toutefois, est-ce que la musique favorise vraiment la consolidation des apprentissages et le développement de connaissances? Il semble que la musique peut avoir un effet positif significatif lorsque l’élève travaille sur une situation problème (Houa & Chiub, 2020).

Référence : Sylwia Kapuscinski, 2007, The New York Times

Toutefois, les auteurs de cette étude mettent en garde que la musique est plutôt négative pour les exercices ciblant la mémorisation de concepts, et ce, peu importe le style de musique. Bien que le style ne semble pas influant sur la capacité d’apprentissage des élèves, certains types de musiques peuvent s’avérer plus efficaces que d’autres. En fait, Mori et al. (2014) ont étudié la variabilité temporelle de la concentration des élèves qui écoutent de la musique. Ils ont observé que ces derniers ont un niveau de concentration plus constant lorsqu’ils écoutent de la musique qu’ils apprécient comparativement à s’ils n’écoutent pas de musique ou des morceaux qu’ils ne connaissent pas. Par la suite, Telles (2018) s’est penché sur l’effet de l’écoute de la musique par les élèves en difficulté et qui ont parfois de la difficulté à rester à leurs places assignées pendant les séances d’exercices. Les résultats sont, encore une fois, concluants. En effet, les élèves en difficulté semblaient rester significativement plus longtemps assis à leur place, et donc sans déranger les autres élèves, lorsqu’ils écoutent la musique de leur choix. Cela dit, les résultats présentés ont été obtenus dans un contexte où l’élève devait effectuer un travail individuel. Avant d’autoriser l’écoute de musique en classe, il est pertinent de considérer que cette méthode diminue considérablement l’entraide entre élèves. De plus, en science, l’élève est amené à résoudre des problèmes, dans un tel cas, la musique peut être bénéfique, mais aussi à mémoriser certains concepts et dans le cas échéant, la musique peut s’avérer nuisible aux apprentissages.

Référence : Cantave, 2022, QPA News

Conclusion

Dans cet article, certaines fonctions moins connues des téléphones intelligents ont été explorées. Évidemment, une foule d’autres bénéfices plus connus auraient pu être élaborés. Par exemple, la possibilité d’accéder à une foule d’informations via le navigateur web maintenant présent sur la grande majorité des téléphones mobiles ou même l’accès à des ressources pédagogiques permettant de visualiser interactivement des concepts (ex. : iCell (HudsonAlpha, 2023) qui permet d’explorer les composantes d’une cellule de manière interactive). Toutefois, lors de l’intégration d’appareils mobiles dans certaines activités, il est important de s’assurer que la technologie utilisée soit intégrée dans l’approche pédagogique et le contenu disciplinaire (Plante, 2016). Autrement, leur utilisation pourrait nuire à l’atteinte des objectifs du cours. Pour ce faire, si le téléphone est utilisé, l’enseignant se doit de réfléchir à la façon d’intégrer convenablement l’outil numérique afin qu’il soit en harmonie avec le curriculum et ancré dans le milieu social de l’élève (Schuck et al., 2017). Cela dit, avant de promouvoir et d’encourager l’utilisation des téléphones mobiles en classe, il serait pertinent de s’intéresser à l’accessibilité de ces outils. Bien que la grande majorité des élèves aient accès à un appareil, certains élèves issus de milieux défavorisés n’ont pas accès à ceux-ci. Ainsi, l’enseignant utilisant les téléphones intelligents se doit aussi de prendre en compte les possibles inégalités que leur utilisation pourrait amener.

Références

Arduino Education (2023) Arduino Science Journal, https://www.arduino.cc/education/science-journal

Bano, M., Zowghi, D., Kearney, M., Schuck, S., & Aubusson, P. (2018). Mobile learning for science and mathematics school education: A systematic review of empirical evidence. Computers & Education, 121, 30-58.

Bressler, DM, Bodzin, AM, Tutwiler, MS. Engaging middle school students in scientific practice with a collaborative mobile game. J Comput Assist Learn. 2019; 35: 197– 207. https://doi-org.acces.bibl.ulaval.ca/10.1111/jcal.12321

Dion-Viens, D. (2022, 8 janvier), « Scotchés » à leur téléphone cellulaire en classe, Journal de Québec, https://www.journaldequebec.com/2022/01/08/scotches-a-leur-telephone-cellulaire-en-classe

Houa, J. L., & Chiub, P. C. (2020). Using Electroencephalograph (EEG) to Observe the Influence of Students Listening to Music on Learning Process—for Example to High School Student and the University’s Student. LIS 2020, 95.

HudsonAlpha, (2023) iCell 3.2, HudsonAlpha Institute for Biotechnology, https://icell.hudsonalpha.org/

Kim, H., Gerber, L. C., Chiu, D., Lee, S. A., Cira, N. J., Xia, S. Y., & Riedel-Kruse, I. H. (2016). LudusScope: accessible interactive smartphone microscopy for life-science education. PloS one, 11(10), e0162602.

Malik, A., & Ubaidillah, M. (2021). The use of smartphone applications in laboratory activities in developing scientific communication skills of students. Jurnal Pendidikan Sains Indonesia (Indonesian Journal of Science Education), 9(1), 76-84.

Ministère de l’Éducation et de l’Enseignement supérieur (MÉES). (2023). Programme de formation de l’école québécoise : enseignement secondaire, deuxième cycle, Gouvernement du Québec

Mori, F., Naghsh, F. A., & Tezuka, T. (2014, April). The Effect of Music on the Level of Mental Concentration and its Temporal Change. In CSEDU (1) (pp. 34-42).

Onyema, E. M., Ogechukwu, U., Anthonia, E. C. D., & Deborah, E. C. (2019). Potentials of mobile technologies in enhancing the effectiveness of inquiry-based learning approach. International Journal of Education (IJE), 2(01), 1-22.

Plante, P. (2016). La cohérence entre la technologie, la pédagogie et le contenu: un souci plus que théorique!. Le Tableau: Échange de bonnes pratiques entre enseignants de niveau universitaire, 5(2), 1-2.

Ravizza, S. M., Hambrick, D. Z., & Fenn, K. M. (2014). Non-academic internet use in the classroom is negatively related to classroom learning regardless of intellectual ability. Computers and Education, 78, 109–114. doi: 10.1016/j.compedu.2014.05.007

Schuck, S., Kearney, M., & Burden, K. (2017). Exploring mobile learning in the third space. Technology, Pedagogy and Education, 26(2), 121-137.

Siebert, M. (2019). The Silent Classroom: The Impact of Smartphones and a Social Studies Teacher's Response. The Social Studies, 110(3), 122-130.

Sormunen, K., Lavonen, J., & Juuti, K. (2014). Crossing classroom boundaries in science teaching and learning through the use of smartphones. Crossing boundaries for learning–through technology and human efforts.

Telles, A. (2018). The Impact of Listening to Preferred Music on Behavior for Students with Disabilities. [Mémoire de maitrise, California State University], Monterey Bay, https://digitalcommons.csumb.edu/caps_thes_all/289/

Tinybop (2023), The human body app, https://tinybop.com/apps/the-human-body

Vieyra, R., Vieyra, C., Jeanjacquot, P., Marti, A., & Monteiro, M. (2015). Turn your smartphone into a science laboratory. The science teacher, 82(9), 32.

Widmer, V. Bétrancourt, M. (2018). Les technologies numériques comme soutien à une activité coopérative de travaux pratiques en biologie. Schweizerische Zeitschrift für Bildungswissenschaften, 40, 405-425. https://doi.org/10.25656/01:18045

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