Méthodologies et données recueillies : le choix d’une approche qualitative

Nous nous intéressons à l’appropriation des savoirs informatiques chez les débutants. L’in- terrogation de la littérature de recherche a d’abord montré que le domaine algorithmique et

la programmation est indispensable pour cette initiation chez les lycéens de l’enseignement

général. Ensuite, un certain nombre de savoirs fondamentaux ont été identifiés : variable, al- gorithme, instruction, boucle… Enfin, nous avons choisi, parmi eux, deux savoirs jugés in- contournables pour cette initiation en informatique : variable et boucle. Le tableau donné en annexe (Annexe 1) montre comment l'analyse a été effectuée.

Dans cette section, nous présentons la méthodologie utilisée pour étudier l’appropriation de ces savoirs informatiques en général et les variables et les boucles en particulier.

S’approprier un savoir est tout un processus. Arriver à identifier, par observation le processus en jeu de la construction de connaissances et par conséquent les éléments à observer pour un tel processus discontinu est souvent problématique (Fluckiger, 2007). Cela nécessite un choix méthodologique approprié.

Une méthodologie qualitative de type ethnographique a été privilégiée pour répondre à nos questions de recherche pour ses quatre avantages (Marcel, 2002) :

• la nécessité d’une observation directe et prolongée, la seule à même de permettre d’accéder à la description d’un objet peu connu dans ses éventuelles spécificités ;

• la volonté de combiner des éléments facteurs et observables avec le sens que leur donnent les acteurs, une situation permettant de qualifier le dispositif d'« observation participante » ;

• le recours à la technique de notes de terrain rédigées « à chaud » juste après l’obser- vation et la méthodologie inductive de traitement des données correspondant à la vi- sée exploratoire

• et enfin, la théorisation des matériaux empiriques qui permet d’accéder à la connais- sance des pratiques, constitue une étape propédeutique à la stabilisation de l’instru- mentation.

4.1. Public

Cette recherche s’intéresse aux apprentissages de deux types d’apprenants, tous débutants, mais de niveaux d’études différents : les lycéens de l’enseignement secondaire scientifique et les étudiants de licence de l’université. Elle s’intéresse aussi aux pratiques de leurs ensei- gnants. Ces choix ont été motivés par le fait qu’ils sont tous en début d’une initiation infor- matique. Les élèves des lycées scientifiques n’ont jamais connu une discipline informatique au cours de leur scolarité secondaire. Actuellement, avec le début de l’enseignement de l’in- formatique au lycée, ils sont novices en informatique20_.

De même, les étudiants actuellement en licence d’informatique, ne nous semblent pas, eux aussi, loin des débutants. Au cours de leur scolarité secondaire, ils n’ont jamais suivi, comme les précédents, un quelconque cours d’informatique ni au collège ni au lycée. Bien qu’ils ap- partiennent à des niveaux d’enseignement différents, les deux populations semblent, à notre avis, de niveau très rapproché en informatique. Il nous semble qu’il y a une faible différence dans leurs rapports à l’informatique. La seule différence est le niveau de formation : les uns sont au lycée, les autres à l’université. D’où le choix d’une approche comparative entre ces deux groupes d’apprenants.

Si, selon nous, les deux publics sont très proches, au point de vue de leurs rapports à l’infor- matique, ils ont, entre eux, quelques différences. Les étudiants de licence 2 (L2) et de licence 3 (L3) ont eu une année commune de mathématiques ET informatique en licence 1 (L1).

20 Une discipline « Informatique et Science du Numérique » (ISN) a été introduite en terminale S en 2012 et a suivi des éléments d’algorithmique et de programmation, introduits au lycée depuis la classe de seconde en

Ceci constitue une différence fondamentale avec les lycéens qui eux, sont, au vrai sens du terme, « débutants » en informatique en général et en algorithmique et programmation en particulier.

Au niveau lycée, quatre établissements (notés A, B, C et D) sont intervenus dans cette re- cherche. Tous sont publics. À l’exception du lycée C qui fait partie de l’académie de Paris, les trois autres sont de la région parisienne. Le tableau suivant présente les principales carac- téristiques de ces établissements :

Lycée Type de lycée Élèves Professeurs

A Polyvalent 950 120

B Polyvalent 1500 150

C Général 700 80

D Général et technologique 825 90

Tableau II.1: Caractéristiques des établissements

Des problèmes de terrains ont fait qu’au lycée B seuls des entretiens avec les élèves d’ISN et leur enseignant ont été conduits après la soutenance du projet en fin d’année. Pour constituer la totalité du corpus, il a fallu alors attendre l’année scolaire suivante, 2013-2014, pour pou- voir utiliser la méthodologie ethnographique à travers des observations de classe avec cette spécialité : ceci a été possible dans le lycée C. Enfin, dans le lycée D, deux séances de cours de deux heures chacune portant sur l’enseignement des notions algorithmiques ont été obser- vées dans deux classes : l’une de seconde et l’autre de terminale. Dans ce lycée, il n’existe pas d’ISN. Les classes sont tenues par une enseignante spécialiste des mathématiques et for- matrice. La singularité de ses pratiques est liée à l’approche utilisée : la pédagogie de groupe, non existante dans d’autres lycées visités.

Ainsi, les lycées A et D répondent à nos questions de recherches pour l’informatique et l’al- gorithmique en mathématiques et, les lycées B et C pour la spécialité ISN.

À l’université, la recherche porte sur des pratiques des étudiants de licence en informatique à l’université Paris Descartes Sorbonne Cité.Durant la première année de la thèse,2011- 2012, le travail de collecte de données a eu lieu au niveau de la licence. Les étudiants de li- cence 2 et licence 3 (L2 et L3) en informatique, à l’université Paris Descartes, étaient en pro- jets de programmation des robots qui ont lieu au cours du deuxième semestre. Les années

suivantes, 2012-2013, le recueil de données a continué au secondaire dans les lycées A et B et puis, 2013-2014, au lycée C pour la spécialité ISN en terminale.

Durant la première et deuxième année de thèse, 2011-2012 et 2012-2013, dans le cadre de la collecte des données, nous avons suivi des formations à l’algorithmique destinées aux ensei- gnants de mathématiques. Ces formations étaient organisées à l’Université Didérot – Paris 7 et, dispensées par des enseignants-chercheurs en collaboration avec des enseignants – forma- teurs, spécialistes des mathématiques.

4.2. Instrumentation et déroulement

Trois outils de collecte de données ont été choisis : le questionnaire, les entretiens semi-di- rectifs et les observations directes et prolongées de type ethnographique. Après observation des pratiques de notre population (formateurs, enseignants d’université ou de lycée, étudiants et élèves) en cours d’activité, des entretiens d’explicitation ont été aussi menés pour avoir plus d’informations sur leurs pratiques. Pour répondre à la première question portant sur des savoirs informatiques incontournables pour débutants en informatique, une analyse de la lit- térature de recherche a été conduite puis complétée par les entretiens auprès des formateurs d’enseignants. La deuxième question de recherche concerne les savoirs informatiques pres- crits. Pour y répondre, une analyse des textes officiels (programmes et guide d’accompagne- ment) et des manuels scolaires pour élèves, mais aussi utilisés par leurs enseignants, a été effectuée. Quant aux questions 3, 4 et 5, relatives aux pratiques des apprenants et leurs ensei- gnants, les outils tels que le questionnaire, l’observation et les entretiens semi-directifs, ont été utilisés pour y répondre. Les outils utilisés ont ainsi été tous complémentaires. Par exemple, en condition réelle d’apprentissage, si l’observation a été utilisée pour voir ce que font des élèves ou des étudiants au cours de leurs apprentissages lors de la résolution des pro- blèmes, essentiellement en contextes de projets, les entretiens réalisés après, contribuent à apporter plus de précision en explicitant ce qu’ils font et comment ils font.

Le recueil de données s’est chaque fois appuyé sur une grille de collecte, préalablement éla- borée à cet effet, relative à chaque population. Les différentes grilles ou canevas sont présen- tés dans la sous-section suivante.

a. Observation directe et prolongée

L’observation, comme outil de recueil de données, a été utilisée pour toute la population (élèves, étudiants, enseignants) sauf au lycée B où, suite à l’avancée de l’année scolaire, seuls les entretiens ont été conduits. Relativement à l’observation, deux grilles ont été utili- sées : une grille d’observation des pratiques des enseignants et des apprentissages de leurs élèves au lycée (Annexe 2) et une grille d’observation en contexte de projets des étudiants de licence et leurs professeurs (Annexe 3). Au lycée, la grille est restée la même pour les séances d’informatique en mathématiques que pour celles de la spécialité ISN. De même, à l'université, la grille d’observation est restée la même pour les étudiants, quel que soit le type de technologie robotique programmée.

L’observation directe, un outil essentiel dans l’entreprise de collecte de données dans un contexte ethnographique, a été utilisée dans trois lycées A et D (avec les élèves hors spéciali- té ISN) et C (avec les élèves de la spécialité ISN). Les trois lycées avaient une configuration différente de la salle de classe/salle informatique. Dans le lycée A, la salle de classe qui sert aussi de salle informatique, les ordinateurs sont disposés à la périphérie et, l’élève sur la ma- chine fait face au mur, des chaises au centre de la classe font face au tableau noir.

Au lycée C, les ordinateurs sont disposés sur les tables des élèves, face au tableau noir. Les élèves sont devant les ordinateurs quelle que soit la nature du cours en question, ce qui favo- rise la distraction des élèves, tentés d’aller sur Internet sans consignes de la part de l’ensei- gnant.

Au lycée D, la salle de classe ne contenant qu’un ordinateur de l’enseignant mais, non utilisé pour cette séance. Les élèves sont se disposent librement en groupes de quatre, deux à deux face à face. Deux classes de seconde et première avec 32 élèves chacune, ont été observées. Dans chaque classe, un seul groupe au choix a été strictement suivi au cours de toute la séance.

Toutes les séances de cours (théorique ou pratique), durent généralement d’une à deux heures (une séance de 55 minutes ou deux séances d’une heure cinquante minutes (1h 50 min). Lors des observations, des notes étaient prises au fur et à mesure.

Les contextes des observations sont différents pour les étudiants en projets. Les élèves étaient tout le temps avec leurs enseignants au cours des projets. Cette situation a permis beaucoup d’interactions entre l’enseignant et ses élèves : ces derniers étaient beaucoup pris par la main,

contrairement aux étudiants qui étaient presque seuls. Pour les étudiants, les créneaux dédiés aux réunions avec leur encadrant étaient pratiquement les seules occasions de le rencontrer même s’ils pouvaient le contacter au moyen d’un message électronique en cas de nécessité. Les étudiants en programmation classique travaillaient le plus souvent chez eux. Par contre, ceux travaillant sur la robotique avaient lieu de travail : la salle robotique. Deux moments ont été particulièrement privilégiés avec les étudiants programmant les robots : lors du travail des étudiants en salle de robotique et lors des réunions entre un groupe donné d’étudiants et leur encadrant. En salle de robotique, les groupes avaient deux créneaux différents d’accès. Mais, selon la disponibilité des deux robots, les deux groupes pouvaient se rencontrer et partager la salle, chacun sur son robot et son travail. L’ancrage des observations a porté sur l’organisa- tion des groupes dans leurs apprentissages et leurs interactions : entre les membres d’un groupe, entre les groupes, entre les étudiants et le système ordinateur-robot. Il a aussi été question d’observer les stratégies utilisées par les différents groupes d’étudiants dans la pro- grammation des tâches, les difficultés et contraintes vécues et les connaissances utilisées d’une part et celles construites d’autre part. En réunion entre étudiants-encadrant, les obser- vations s’intéressaient davantage aux types de problèmes soumis par les étudiants à leur en- cadrant d’une part et au type d’aide et à la façon dont cette aide était donnée par l’encadrant. Après chaque séance d’observation, un journal de terrain était fraichement élaboré. Son éla- boration se fait en deux étapes. À partir des notes prises à la volée sur le terrain d’observa- tion, concernant le sujet en question. Il comprend toutes les informations issues des observations recueillies notamment en rapport avec l’organisation des groupes en contexte de travail, les connaissances mobilisées et/ou construites, les stratégies mises en œuvre, les in- teractions entre les membres d’un groupe ou entre des groupes ou entre les apprenants et leurs enseignants, les incidents critiques au moment de la séance conduisant à des actions des uns et réactions des autres, les difficultés…

La conception du journal de terrain permet d’organiser les notes prises sur terrain. De ce fait, sa validité dans le corpus est comparable à celle d’une transcription d’un entretien (Flucki- ger, 2007).

Néanmoins cette approche qualitative de type ethnographique connaît des limites. Il est diffi- cile de tout retenir ou voir. Par ailleurs, certains enseignants par exemple demandaient d’éteindre les dictaphones pour dire ce qu’ils n’ont pas osé dire étant enregistrés, quant aux

étudiants, ils n’étaient pas très libres dans leurs échanges et semblaient un peu gênés par notre présence dans leur liberté conversationnelle. Avec le temps, une sorte de familiarité s’est établie entre eux et nous. De plus, certains élèves, avant de faire certaines critiques à l’endroit des pratiques du professeur, demandaient d’abord si l’enregistrement sera écouté par le professeur en question21_.

b. Entretiens semi-directifs et groupés Canevas d’entretien

La méthode d’entretiens semi-directifs a été privilégiée : elle offre des opportunités aux dif- férents interviewés d’exprimer leur point de vue (Darricarrère & Bruillard, 2010). Ces der- niers, en répondant librement aux thèmes proposés, révèlent en même temps d’autres points pouvant être intéressants auxquels l’intervieweur n’avait pas pensé dans la construction de la grille d’entretien. L’intervieweur, quant à lui, a aussi les possibilités de relancer des ques- tions pour avoir plus de précisions sur les nouveaux points évoqués qu’il juge importants. Pour chaque catégorie de population interviewée, un canevas d’entretien a été préalablement conçu : un canevas pour les élèves des lycées en mathématiques (Annexe 4), un autre pour les élèves d'ISN (Annexe 5), un autre pour les professeurs de mathématiques (Annexe 6), un autre pour les professeurs d’ISN (Annexe 7), un autre pour les enseignants des filières indus- trielles (Annexe 8), un autre pour les étudiants de licence (Annexe 9) et un autre pour les en- seignants d'informatique en licence à l’université (Annexe 10).

Entretiens proprement dits

Préalablement aux entretiens, avec les enseignants de mathématiques, un questionnaire léger a été soumis à des personnes en formation à l’algorithmique. Ce dernier a été mobilisé pour le recueil des données auprès des enseignants de mathématiques, après leur stage de forma- tion à l’algorithmique. Cet instrument devait aider à comprendre leurs déclarations à propos du stage. En effet, il est conçu de telle sorte que le répondant décrive ses acquis autant en contenus qu’en méthodologie mais aussi ses représentations et ses pratiques en algorithmique en dressant un parallélisme par une approche comparative de leurs rapports à l’algorithmique avant et après la formation. Cet instrument a été appliqué à chaud, juste après la formation,

21 Ces lacunes sont confirmées par Schwartz (1989) qui souligne les incidences de l’utilisation de certains outils tels que les magnétophones dans la collecte de données d’enquête : l’une des composantes étant l’impossibilité de recueillir certaines informations.

pour permettre d’avoir un retour fidèle sur le stage et ses effets sur les pratiques projetées dans la suite. Le questionnaire est en annexe (Annexe 11).

Dans le recueil des données, les observations ont été complétées par des entretiens. Si les en- tretiens individuels peuvent être fructueux, les entretiens de groupes semi-directifs ont été privilégiés pour avoir plus de précisions et d’explicitations sur les pratiques observées. L’in- térêt de cette méthode repose globalement sur la fécondité des interactions qu’ils engagent entre les participants. Ils sont l’un des meilleurs moyens permettant de co-construire avec les acteurs le sens qu’ils donnent à leurs conduites, pour investiguer la façon dont ils se repré- sentent le monde, ce qui suppose pour le chercheur de reconnaître qu’ils sont les mieux pla- cés pour en parler (Morrissette, 2011).

Dans les deux lycées B et C concernés par l’ISN, cette option est tenue respectivement par un enseignant spécialiste de génie électrique et informatique industrielle d’une part et, une enseignante à double spécialité : mathématiques et sciences des matériaux. Les sujets de pro- jets des élèves sont divers. Tous proposés par l’enseignant au lycée B, plus de la moitié des sujets ont été proposés par les élèves eux-mêmes au lycée C. Ils sont présentés en annexe (Annexe 12).

Ce recueil a eu lieu pendant deux années scolaires différentes mais consécutives : 2012-2013 pour le lycée B et 2013-2014 pour le lycée C. Au lycée B, seul les entretiens semi-directifs avec l’enseignant et ses élèves, ont été utilisés22_{. Au lycée C, les entretiens sont venus com-} pléter les observations de pratiques de classe et de projets initialement effectuées. Dans les deux établissements, les entretiens ont été menés juste après la soutenance des projets et ont porté sur le cours de toute l’année et pas seulement sur les projets. Pour des raisons pratiques, les entretiens avec les élèves étaient individuels. En effet, si les projets étaient souvent faits en binôme ou en trinôme, leurs soutenances étaient individuelles, ce qui rendait impossible la disponibilité des membres du groupe au même moment. Les entretiens avaient pour but d’avoir plus de lumière sur des rapports des élèves aux mathématiques et à l’informatique ; des apports des mathématiques dans leur apprentissage de l’informatique ; les effets de la spécialité d’origine de l’enseignant dans ses pratiques, les pratiques des élèves et les motiva- tions de leur choix de la spécialité ISN…

À l’université, les entretiens ont concerné les étudiants puis leurs enseignants-encadrants. Pour chaque groupe d’étudiants en robotique, les entretiens ont été périodiques. Trois mo- ments ont particulièrement été privilégiés : le début, le milieu et la fin des projets. Les pre- miers entretiens ont eu lieu en janvier, au début des projets. Les entretiens visent à avoir plus d’informations sur les aspects préparatoires du travail à faire, notamment les cahiers des charges et les prévisions organisationnelles anticipées du projet. Les entretiens conduits visent à trouver des réponses aux quatre questions suivantes. D’abord, comment les étudiants ont choisi leur sujet de projet et pour quelles motivations. Ensuite, ils visent à recueillir, se- lon eux, l’intérêt de ces projets mais aussi pourquoi les enseignants (à l’Université Paris Des- cartes) ont jugé intéressant de leur proposer de tels projets sur la robotique. Enfin, ces entretiens en début de projet cherchent à rendre compte de leur anticipation dans le travail de groupe à faire : des contenus et des connaissances qu’ils pensent mobiliser, de leur organisa- tion prévue, des difficultés auxquelles ils s’attendent à être confrontés, leur état d’esprit en début ces projets…

À mi-parcours des projets, fin du mois de mars, d’autres entretiens ont eu lieu. Ils visaient l’état des lieux de la mise en œuvre du cahier des charges, de l’évolution de leur travail par rapport à leurs objectifs de départ, des difficultés réellement vécues par rapport à celles aux- quelles ils s’attendaient, des stratégies mises en œuvre au niveau de la gestion du projet pour être dans les délais de remise, mais aussi pour gagner la compétition et enfin, l’état d’esprit dans lequel les étudiants se trouvent à ce moment du projet. Les derniers entretiens avec les étudiants ont eu lieu après la soutenance des projets en début du mois de juin. Ils visaient l’établissement d’un bilan chez les étudiants à la fin de tout un semestre de travail en projet : leurs appréciations du travail fourni (satisfaction ou pas), du module proposé en soi, des stra- tégies mises en œuvre dans la programmation des robots et des motivations de leurs choix,