Chapitre IV : Chapitre méthodologique 56
4.3. Le déroulement de la collecte de données 62
Rappelons le but de notre étude qui est d’analyser les discussions des groupes d’élèves au TNI dans le contexte d’une pédagogie Freinet. Dans le cadre de cette étude, les principales données qui vont être récoltées sont donc constituées des discussions des groupes d’élèves au TNI. Cependant, comme nous l’avons vu dans les deux chapitres précédents, les enseignants ont un rôle primordial pour que les élèves utilisent une discussion exploratoire lorsqu’ils discutent en groupe. Nous présentons donc brièvement, dans une première partie, le logiciel choisi par les enseignants et la situation problème qui a été créée en collaboration avec eux. Ensuite, dans une deuxième partie, nous détaillons la prise de données liées aux discussions des élèves. Voici, ci-dessous une ligne du temps qui permet de se repérer dans la récolte chronologique des données. La récolte des données s’est faite sur une durée de quatre mois en 2014 pendant la deuxième moitié de l’année scolaire14.
63 Figure 4 : Déroulement de l’étude exploratoire
64
Première partie de la collecte de données : présentation du logiciel et
de la situation-problème
La première partie de notre déroulement consiste en deux rencontres préparatoires avec les enseignants et deux présentations du projet aux élèves. Les deux rencontres préparatoires ont été planifiées avec les enseignants. Ce sont deux après-midis pendant lesquels deux enseignants-remplaçants tenaient leurs classes respectives. C’est lors de ces rencontres que le choix du logiciel a été effectué et que la situation-problème a été construite. Ci-dessous, nous détaillons ces deux étapes importantes.
Choix d’un logiciel de géométrie et définition des besoins des enseignants
Dans un premier temps, nous avons laissé choisir les enseignants de la matière qu’ils désiraient développer dans leur classe. Ils ont tous deux choisi de développer la géométrie. Ils ont expliqué à la chercheure que leur but était de trouver un logiciel de géométrie qui permettrait de construire un environnement en 3D. L’équipe de chercheur a donc présenté aux enseignants trois logiciels différents qui ont été présélectionnés : « Géogébra », « Tinkercad » et « Sketchup ». Ce sont trois logiciels extrêmement différents, de difficultés et d’utilisations variées et dont la création des solides se fait de manières diverses. Par exemple, Géogébra permet de garder les propriétés des solides, ainsi, si on construit un cube, il ne peut pas devenir parallélépipède rectangle quand on tente de l’élargir. Dans Tinkercad, le mode de construction diffère par le fait que les solides construits ne gardent pas leurs propriétés, ainsi, on peut transformer facilement un cube en parallélépipède rectangle juste en l’élargissant. Sketchup est le plus complexe et le plus poussé des trois logiciels. Avec Sketchup, il est possible de construire tout jusque dans les moindres détails (moulure d’une porte par exemple). Il fait plus penser à du dessin et de la construction de type architecture.
Dans un deuxième temps, une discussion a suivi concernant les savoirs essentiels que les enseignants désiraient viser et exploiter dans le domaine des mathématiques. Plus exactement, l’enseignant de la classe de 5ième et 6ième primaire désirait travailler les calculs
d’aire, de périmètre et intégrer les calculs de volume. L’enseignant désirait que le logiciel permette de construire un environnement particulier, comme une ville par exemple. Ses besoins peuvent se synthétiser ainsi :
- pouvoir vérifier les mesures des élèves sur le logiciel pour la future évaluation des élèves,
65
- pouvoir vérifier les échelles possibles des différents logiciels en sachant qu’il désire utiliser une mesure en mètres,
- importance de la facilité du logiciel sans trop être complexe; il désire qu’il soit instinctif et facile d’utilisation pour les élèves.
Les enseignants ont finalement choisi leur logiciel en procédant par élimination. Ils ont choisi Tinkercad. C’est un logiciel utilisé à la base pour les imprimantes 3D. Il y a quatre grands avantages de l’utilisation de ce logiciel qui ont été ressortis par la chercheure et les enseignants :
1) Il permet de créer facilement, sans connaissance poussée du design 3D, des objets de tout genre, tout droit sortis de l’imaginaire du créateur, en 3D. C’est un bel exemple d’un logiciel normalement utilisé pour une imprimante, finalement utilisé dans le cadre d’une situation d’apprentissage en géométrie.
2) Le logiciel ne s’installe pas sur le poste informatique, mais est accessible en ligne via un compte Gmail. La chercheure a donc créé un compte Gmail différent pour chacune des classes.
3) Il est possible d’accéder avec plusieurs ordinateurs à un même plan, on peut alors voir en temps réel qui travaille et ce qu’il fait sur le plan.
Malheureusement, il a aussi deux gros inconvénients que la chercheure et les enseignants ont tenté de contourner :
1) Contrairement à d’autres plateformes comme « Google Document », il n’était pas possible de travailler en même temps sur un même plan. Un seul élève sur son ordinateur prenait le « droit » de construire dans le plan pendant que les autres regardent.
2) Une difficulté du logiciel concerne les mesures. L’échelle du plan est affichée uniquement en millimètres (mm), ce qui semble logique quand on comprend le but du logiciel qui est de construire des objets pour une imprimante 3D. Cependant, cela pose problème dans notre contexte dont le but est la construction d’un environnement. Par exemple, la construction de bâtiment et de grande maison devait se faire en mètres. Il a donc été décidé que la mesure de la grille en « mm » était égale à la mesure en mètre « m ».
66 Construction de la situation problème
La situation-problème se caractérise par le fait qu’il y a une tâche ou un but à atteindre avec des données limitées qui poussent les élèves à trouver une solution. Les enseignants ont divisé leur classe en groupe de 4 élèves. L’enseignant qui nous intéresse, c’est-à-dire celui de la classe de 5ième et 6ième primaire, a invité les élèves à se placer en
groupe librement en imposant une règle : qu’il y ait au moins un élève de cinquième primaire et un élève de sixième primaire dans chacun des groupes.
Le but de la situation-problème est de construire une ville en 3D. Chaque groupe se voit attribuer la construction d’un type de quartier (résidentiel, commercial, etc.). Dans l’annexe H est présentée la situation-problème nommée « des urbanistes futuristes » proposée par l’enseignant. Le titre de son activité est inspiré par les intérêts de sa classe : ainsi, ses élèves désiraient créer une ville future. L’enseignant nous a expliqué qu’il désirait principalement travailler le volume des formes et les calculs s’y rapportant. Il désirait aussi profiter de cette activité pour réviser les connaissances des enfants sur les fractions, les pourcentages, et les types de solides. À cette fin, on retrouve dans sa situation problème, un bâtiment distinct à construire pour travailler les fractions - « Un bâtiment dont la hauteur du toit représente le 1/5 de la hauteur du bâtiment » - ainsi qu’une précision concernant la place publique pour travailler les pourcentages en demandant aux élèves que leur place publique occupe plus de 25 % de la superficie du quartier à la place « du quart ». Les types de solides et d’angles que l’enseignant a imposés, comme un polyèdre concave, un angle aigu, un prisme, renvoient à des révisions géométriques pour ses élèves. D’après lui, l’apprentissage derrière cette activité est qu’indéniablement, les élèves devront prendre conscience que lorsque l’on modifie une mesure - par exemple, la hauteur d’un solide -, cela a une incidence sur le calcul du volume et donc sur son résultat. Ce savoir, qui est plus l’ordre de la proportionnalité, n’est pas un savoir essentiel dans le programme. Cependant, l’enseignant défendait l’idée que ses élèves sont forts en mathématiques et seraient tout à fait capable d’arriver jusqu’à cet objectif d’apprentissage par les maints retours en arrière qui caractérisent la situation-problème.
Pour revenir à la situation-problème, on peut voir que les énoncés comportent des données incomplètes, superflues, implicites ou manquantes (Ministère de l’Éducation du Loisir et du Sport (MELS), 2001, p. 126). Ainsi, chaque composante du problème invite le groupe à réfléchir sur plusieurs aspects des mathématiques. Le traitement de ces
67
situations-problèmes est plus important que le résultat lui-même. Rappelons que nous sommes dans un contexte d’une pédagogie Freinet. Au sein de cette pédagogie, les élèves ont déjà travaillé précédemment sur les situations-problèmes, ceci n’est pas nouveau pour eux. Ils ont acquis et construit des méthodes de travail pour résoudre ce genre de situation.
Voici les différentes étapes par lesquelles les élèves passent. Les enseignants n’ont pas besoin d’expliquer ces étapes, car ce sont des étapes construites par les élèves eux- mêmes lors d’activités précédentes. Les cinq étapes de la situation-problème sont exactement les mêmes dans les deux classes. Nous avons placé en annexe le détail et chacune des feuilles qui ont été distribuées par l’enseignant pour chaque étape. Le traitement d’une situation-problème comprend :
1) le traitement individuel de la situation-problème (cf. annexe I), 2) le travail de groupe (cf. annexe J),
3) la synthèse de la réalisation du travail de groupe (cf. annexe K), 4) la présentation des travaux de groupe au TNI (cf. annexe L) et,
5) l’auto-évaluation des élèves sur leurs processus qui ont permis de résoudre ou non la situation-problème (la période de métacognition) (cf. annexe M).
Nous verrons plus en détail dans la deuxième partie de la collecte des données les détails précis de la deuxième activité : le travail de groupe, qui est au cœur de la collecte de nos données.
Pour conclure, nous avons demandé à l’enseignant lors d’une des deux rencontres préparatoires de lier ses objectifs mathématiques à l’utilisation du logiciel. L’enseignant espère que le logiciel va aider ses élèves à la compréhension du rapport au volume. Lorsque l’on augmente une hauteur, cela intervient sur le volume. Pour l’enseignant, le logiciel va permettre d’offrir un support visuel dynamique de la construction d’un solide. L’enseignant considère que les élèves vont faire plus souvent de l’essai-erreur en construisant leur bâtiment sur le logiciel au vu de la facilité de son utilisation en comparaison d’un travail sur papier. Et c’est en voyant directement le résultat de leur calcul sur le logiciel que les élèves vont prendre conscience des différents liens qui semblent abstraits sur papier, entre périmètre, aire et volume.
68
Deuxième partie de la collecte des données : l’activité
d’apprentissage
La deuxième partie du déroulement de l’étude consiste en la partie centrale pour répondre à notre question de départ qui est : Quels sont les types de discussions que mènent les élèves lorsqu’ils discutent en groupe au TNI dans le cadre d’une pédagogie Freinet dans le domaine des mathématiques ? En effet, c’est le moment où les élèves vivent l’activité et tentent de résoudre leur situation-problème. Le 16 et 17 avril est le moment où les enseignants lancent l’activité dans leurs classes avec la première étape de la situation problème (cf. annexe I). Ici, nous traitons essentiellement de la deuxième étape de la situation-problème qui consiste en des travaux de groupe pour résoudre la situation- problème.
Premièrement, les élèves ont été groupés avec leurs pairs et ont travaillé pendant une vingtaine de séances (d’environ 50 minutes), s’étalant sur un mois et demi, en groupes, sur papier, sur l’ordinateur et sur le TNI. Nous avons un nombre pair d’élèves (n x 2 = 24). Comme l’enseignant a décidé de grouper ses élèves par groupe de quatre, cela nous fait un total de six groupes pour sa classe.
Deuxièmement, concernant les procédures de la collecte des données, nous avons non seulement filmé toutes les discussions de groupes, mais nous les avons aussi enregistrées auditivement. De plus, lorsque les groupes travaillaient au TNI, un enregistrement de type « capture d’écran » a été ajouté aux données récoltées.
Troisièmement, au fur et à mesure de la prise de données, nous avons gardé à jour un fichier Excel avec les détails des six groupes et les données s’y reportant. Ci-dessous, nous présentons un tableau synthétique qui permet de se représenter combien de séances il y a eu au total et les données relevées s’y rapportant.
69
Tableau 10 : Tableau synthétique des données relevées lors des travaux de groupe des élèves
Légende :
B = Bloc pour une séance, soit un cours de 50 minutes E = Équipe de 4 élèves
TP = travail sur papier
TBI = travail sur le tableau interactif Ordi = travail sur les ordinateurs Pre = présentations des travaux
En observant le Tableau 100, on voit que les groupes d’élèves ont, dès la deuxième séance, été invités à travailler sur le TNI. L’enseignant désirait que les élèves utilisent le TNI et développent leurs compétences sur le logiciel le plus vite possible. On remarque aussi que le nombre de fois qu’un groupe va au TNI n’est pas du tout généralisable. Par exemple, l’équipe 2 a travaillé quatre fois au TNI alors que l’équipe 6 n’a travaillé qu’une seule fois au TNI. Malheureusement, nous avons une perte de données de trois séances qui ne permettent pas de vérifier s’il y a eu des équipes travaillant au TNI pendant cette période. De plus, au début du projet, chaque équipe est passée une fois au TNI; ensuite, on voit qu’une équipe (l’équipe 2) y va principalement. Cela peut s’expliquer par le fait que l’enseignant ait été absent pendant une partie du projet. Les élèves ont alors profité pour prendre le contrôle de l’organisation de l’activité.