CHAPITRE 3. GENRE ET TIC DANS LE SYSTÈME ÉDUCATIF EN FRANCE
3. De quelques usages des TIC dans les disciplines scientifiques
L’utilisation des TIC en éducation est un des objets de la didactique des disciplines. Dans la mesure où la population au centre de notre étude est constituée de jeunes gens qui se sont engagés, depuis le lycée, dans un cursus dit « scientifique », nous nous intéresserons plus particulièrement à la relation entre les TIC et les disciplines scientifiques. Il ne s’agit ici bien évidemment que d’un survol sans prétention d’exhaustivité, dont le seul objectif est de brosser rapidement un aperçu de l’environnement technologique et de sa conceptualisation dans l’enseignement.
Nous avons choisi deux approches différentes, afin d'éclairer des aspects particuliers. En mathématiques, l'institutionnalisation est en cours. Nous proposons un survol des usages des TIC, en nous appuyant sur les recherches, parfois recherches-actions, menées autour d'eux189.
Pour ce qui concerne les autres disciplines scientifiques, nous nous intéresserons à l'image, en lien avec un des questionnements nés au fur et à mesure de notre étude: l'intérêt particulier des élèves-ingénieurs de notre échantillon pour les images numériques, qui nous a amenée à en questionner l'origine.
3.1. Le cas des mathématiques
Il est fréquemment affirmé que l'enseignement des mathématiques est l'un des plus évolutifs, au sein des disciplines scolaires. L'usage des TIC en mathématiques a donné lieu à des recherches (- actions). Une méta-analyse des publications qui les relatent a été effectuée par Lagrange et Grugeon (Lagrange & Grugeon, 2003).
Une question est ainsi fréquemment traitée par les chercheur-e-s: celle de la part prise par l'évolution des TIC dans l'évolution des mathématiques, et vice-versa. Il y aurait donc possiblement co-construction des mathématiques et des usages des TIC.
Un rapport190 datant de dix ans présente en ces termes la place particulière des mathématiques
dans le processus « d'intégration » des TIC.
« Les mathématiques constituent une discipline scientifique dont les rapports avec l’informatique et plus globalement les TIC, ont été initialement et restent aujourd’hui encore privilégiés. Des enseignants de mathématiques se sont, dès le début, largement investis dans les projets institutionnels visant l’intégration de l’informatique comme discipline ou comme outil à l’enseignement et dans les formations associées. En France, les programmes de mathématiques, dès le début des années 80, ont pris en compte cette dimension technologique, en rendant obligatoire l’usage de calculatrices, en intégrant les approches quantitatives et qualitatives (numériques, graphiques, algorithmiques) que la technologie rendait a priori possibles. Les diverses institutions en charge de la réflexion sur cet enseignement comme l’INRP, les IREM, les
189La question a été abordée dans le Position Paper du projet PREMA (Baron & Hourbette, 2006)
190En ligne: http://halshs.archives-ouvertes.fr/docs/00/00/18/66/PDF/rapport_final.pdf . [Consulté le 3 septembre
institutions chargées de l’élaboration des programmes comme le CNP191 et le GTD192 de
mathématiques, les associations de spécialistes comme l’APMEP193 ont produit textes et travaux
pour expliquer et soutenir ces décisions curriculaires… »
Cornu (Cornu, 1992) évoquait déjà voici près de vingt ans en ces termes les interrelations entre l’évolution de l’enseignement des mathématiques et celle des technologies :
« Si l’évolution des mathématiques évolue sous l’effet de l’informatique et de l’ordinateur, c’est d’abord parce que les mathématiques elles-mêmes évoluent, et se font plus expérimentales, plus numériques, plus algorithmiques. (…)« … à long terme, c’est certainement la science informatique même, avec ses propres concepts, ses objets, ses méthodes, qui influe sur la science mathématique ». (p. 23)
Artigue insiste également sur ces interrelations, relativement au calcul.
« Les technologies informatiques ont profondément modifié les pratiques tant scientifiques que professionnelles et sociales en matière de calcul. » (Artigue, 2004194)
Nous allons faire un rapide tour d'horizon des TIC utilisés dans cette discipline, puis montrons que les recherches sur l'utilisation de ces instruments sont nombreuses, alors que celles qui s'intéressent au « genre » paraissent plutôt rares.
3.1.1. Les TIC en mathématiques
En 2006, Jacques Moisan, doyen du groupe des mathématiques de l’inspection générale de l’éducation nationale, souligne l’importance de mener de front, dans cette discipline, apprentissage des mathématiques et formation à l’utilisation des TIC :
« […] aujourd’hui […] enseigner les mathématiques nécessite impérativement d’enseigner en même temps l’usage des outils de représentation ou de programmation. » (Moisan, 2006)
L’utilisation des logiciels devrait être enseignée en mathématiques de matière « raisonnée » dès le collège :
« L’usage raisonné de plusieurs types de logiciels est particulièrement adapté en mathématiques ; il en est ainsi des tableurs, des logiciels de construction géométrique et des logiciels de calcul formel. » (Inspection Générale de l’Education Nationale, Groupe de mathématiques, p.1).
Elle est appelée à se développer au lycée :
« l’utilisation des TICE s’avère tout à fait adaptée à de nombreux domaines de l’enseignement des mathématiques » (ibidem, p.2)
Les « outils » - pour une discussion sur l'usage de ce terme, voir notamment Bruillard (Bruillard, 1995) - présentés dans le document sus-indiqué sont ainsi listés : « calculatrices numériques, puis graphiques (voire formelles) », « logiciels de géométrie », « tableur », « logiciels de calcul symbolique » - dont il est souligné qu’ « ils ne sont pas pris en compte dans les programmes
191Conseil National des Programmes 192Groupe Technique Disciplinaire
193Association des Professeurs de Mathématiques de l'Enseignement Public 194Le texte de la conférence dont est issu cet extrait est en ligne : http://www.univ-
actuels -, « l’internet » pour « la recherche documentaire sur la toile » , « l’utilisation de logiciels en ligne », « le courrier électronique ».
3.1.2. De nombreuses recherches sur l'utilisation des TIC dans l'enseignement – apprentissage des mathématiques
Les IREMs195, Instituts de Recherche sur l'Enseignement des Mathématiques, s’intéressent à
la problématique de l’utilisation des TIC, souvent avec une approche didactique, comme le montrent les objets choisis à intervalles réguliers pour les colloques ITEM (Intégration des Technologies dans l'Enseignement des Mathématiques).
« Cinq ans après le colloque de Montpellier sur les calculatrices, trois ans après la rencontre de Rennes sur le calcul formel, le but de ITEM était de confronter les expériences et les recherches concernant les usages des Techniques d’Information et de Communication dans l’Enseignement des Mathématiques en Europe et dans le monde. » (Présentation de ITEM 2003)196
Les usages de la calculatrice par exemple ont donné lieu à un grand nombre de recherches. Ainsi, en 2002 paraissait un ouvrage collectif, sous la direction de Dominique Guin et Luc Trouche, intitulé Les calculatrices symboliques. Transformer un outil en un instrument de travail mathématique : un problème didactique (Guin & Trouche (dir.), 2002)
« Les calculatrices graphiques ou symboliques (c'est-à-dire pourvues d'un Système de Calcul Formel, SCF), de plus en plus fréquemment utilisées par les élèves (…).
(…) pourvues de plusieurs logiciels (module de programmation, traitement de texte, calcul formel et calcul approché, tableur) (elles) préfigurent les outils scolaires de demain. » (présentation du livre sur le site de l’IREM197)
Au cours d'une étude que nous avons menée dans un lycée de la grande banlieue parisienne, nous avons rencontré des enseignant-e-s qui participaient à une recherche sur l'usage des calculatrices, recherche menée sous la direction de Michèle Artigue.
Guin et Trouche (Guin & Trouche, 2001) ont décrit les problématiques des travaux portant sur les usages des EIAH en mathématiques et montré la complexité didactique de leur usage. Dans un article mettant en avant les difficultés rencontrées dans la mise en œuvre de l’utilisation des TIC en mathématiques, André Stoll et Gérard Kuntz (Stoll & Kuntz, 2001) insistent sur le nécessaire bagage de connaissances pour profiter de l’environnement et sur l'articulation informatique / mathématiques :
195Pour un historique des IREMs jusqu'en 1978, voir le site http://debart.pagesperso-
orange.fr/archives/historique_irem.html [Consulté le 3 septembre 2010] Sur le site du CNRS:
http://www.math.ens.fr/culturemath/histoire%20des%20maths/htm/ICMI/reformes.htm [Consulté le 3 septembre 2010]
196Présenation des Actes du Colloque 2003, en ligne http://educmath.inrp.fr/Educmath/ressources/actes-en-
ligne/item/ [Consulté le 3 septembre 2010]
« Faire des mathématiques en environnement informatique est une nécessité impérative. Aucun scientifique ne peut se passer aujourd’hui de cet outil de calcul, de simulation et de communication. L’école doit prendre en charge cet apprentissage nouveau.
Mais confondre l’activité mathématique avec le seul usage de logiciels ou d’Internet est une pure stupidité, à laquelle succombent parfois des personnages considérables. Plus que jamais, il est indispensable de maîtriser des mathématiques pour tirer parti de la puissance de l’outil informatique. Pour comprendre et interpréter les résultats, les courbes et les graphiques qu’il produit. Pour traduire en termes informatiques les résultats d’une modélisation. Pour en apprécier la valeur au vu des résultats calculés sur ordinateur. L’informatique réclame plus de mathématiques, de meilleure qualité. » 198
Nous avons mené une recherche, en utilisant « TIC », « informatique » et « technologie » sur le site EducMath, auquel renvoie le site des IRMs pour la rubrique « thèses ». Parmi les thèses qualifiées de « récentes », trois intègrent l'un des mots-clés dans leur titre. Deux portent sur les tableurs (Haspékian, 2005 et Ozdemir-Erdogan, 2006). La troisième a trait à la fomration des enseignants (Emprin, 2007).
Des formations à destination des enseignants de la discipline – dont Michèle Artigue a montré comment l’utilisation des TIC modifiait le rôle (Artigue, 1998) - ont été mises en œuvre, formations dont certaines ont été médiées par les TIC. Ainsi, pour ne prendre qu’un exemple, le projet SFoDEM (Suivi de Formation à Distance des Enseignants de Mathématiques) mis en place dans l’académie de Montpellier en 2003 et achevé en 2006.
« L'objectif initial du SFoDEM était d'accompagner les enseignants de mathématiques dans leur travail d' intégration des TIC (Technologies de l’Information et de la Communication) dans leurs classes : malgré l’enthousiasme d’enseignants pionniers et malgré des actions institutionnelles , cette intégration croît en effet très faiblement, en regard de l’équipement des établissements et de l’évolution rapide des outils technologiques.
Cet accompagnement, et c'est une hypothèse majeure du SFoDEM, passe d'abord par le
développement de ressources pédagogiques par et pour les enseignants. »
Le diagnostic initial a été effectué par l’analyse de plus de 600 articles, dans le cadre d’une recherche collaborative DIDIREM, ERES, LEIBNIZ et LIUM en 2000, sur l’utilisation des TIC199 en mathématiques.
Les thèmes de cette formation apportent un éclairage sur les usages des TIC utilisés à ce moment. Sont ainsi cités ;
le logiciel PEPITE (Jean, Delozanne & Grugeon, 1997, in Baron & al., 1997) et le logiciel APLUSIX (Bouhineau & al., 2001, in Desmoulins & al., 2001)
les calculatrices graphiques et symboliques (Bernard & al., 1997)
les fichiers informatiques interactifs en rétroprojection dans la classe (Salles, 1999, in Guin, 1999).
198Présentation du SfoDEM sur
http://sfodem.um2.fr/projets/IntroSfodem/IntroSfodem_HTML/Pages/objectifs.html [Consulté le 3 septembre 2010]
la simulation d’expériences aléatoires (IREM, 2001; Fontana & Noguès, 2002) et « la démarche de modélisation à partir de résultats empiriques observés » lors de ces simulations
Les cadres théoriques exploités dans les études portant sur ou prenant en compte les TIC et leurs usages en mathématiques sont divers. Une liste présentée dans le rapport sus-cité en donne quelques exemples:
« La notion de schème au sens piagétien du terme, éventuellement insérée dans la théorie des champs conceptuels développée par Vergnaud (1991). »
« La distinction dessin / figure, fondée sur une analyse en termes de signifiant, signifié,référent, centrale dans un certain nombre de travaux de didactique de la géométrie (cf. par exemple Parzysz (1988)) »
« La notion de registre sémiotique et les outils d’analyse associés avec, pour ce qui est en particulier de la littérature française, des références très fréquentes aux travaux de Duval (1995). » « La théorie des situations didactiques développée par Brousseau »
Des outils ont été conçus dans le cadre de ces recherches:
« La notion « d’outil cognitif » au sens de Pea (1985, 1995) et, par là-même, la réorganisation conceptuelle impliquée par l’usage de ces outils »
« Les notions de « situated abstraction 200» et de « webbing 201» que l’on trouve dans les articles de
Hoyles et Noss »
« La notion de micromonde »
« Le cadre enfin de la « géométrie dynamique » en tant que domaine des mathématiques et domaine de pratiques »
Nous ne poursuivrons pas plus avant ce qui risquerait de devenir catalogue, et allons à présent nous concentrer sur la question qui nous intéresse plus particulièrement, celle de la prise en compte du genre, dans une interrelation avec mathématiques et TIC.
3.1.3. Quelle prise en compte du « genre »?
Les études que nous avons lues, relatives à l’utilisation des TIC en mathématiques et impliquant des élèves, mettent en scène élèves et enseignants souvent « épicènes ».
Nous avons relevé très récemment ce texte d'un adhérent de l'APMEP qui s'interroge en ces termes sur la timidité de l'engagement envers l'équité:
« Et l’APMEP , que fait-elle pour l’égalité des chances : filles-garçons, hommes-femmes ? Tous les ans je scrute les attendus de l’APMEP d’hier à demain dans la brochure annuelle « Visages de l’APMEP », ce problème de l’égalité n’est pas soulevé . De 1982 à 1995, j’ai essayé de motiver les responsables par des textes publiés dans PLOT ou dans le BGV, ce qui ne m’a pas toujours valu que des compliments ; peut-être ai-je été maladroit ?
200Traduit par « abstraction située » dans le texte. 201Traduit par « maillage » dans le texte.
La mixité des Grands Concours a conduit certaines de nos collègues à créer l’Association Femmes et Mathématiques, dont les relations avec l’APMEP sont pourtant assez bonnes.
Actuellement, par l’action : « Ouvrons Les Portes (OLP) » , cette association avec d’autres, mène une action pour aider les filles dans la préparation aux grands concours. L’APMEP n’a pas participé à l’initiative ; je le regrette, car cette action est dans le droit fil de celles menées dans les années 1920 pour la suppression des discriminations pour les filles et les femmes dans l’enseignement mathématique. » (René Crépin, 8 mars 2010)202
La variable « sexe » apparaît cependant parfois dans le choix des échantillons. Ainsi en est-il par exemple de la méthodologie décrite par Artigue dans la présentation de l'une de ses recherches:
« Le suivi d’élèves choisis suivant leur sexe, leur niveau mathématique, leur rapport à la technologie, deux années successives (...) »203
Des études portant sur les interactions apportent des éclairages sur le genre. C'est le cas des recherches de Marro et Collet sur les interactions entre collégiens et collégiennes en cours, entre autres, de mathématiques (Marro & Collet, 2007204).
La problématique du genre commence à être mieux prise en compte dans la sphère scientifique des mathématicien-ne-s, parfois avec l'apport d'associations telles que femmes et maths, que nous avons présentée plus haut, ou de chercheur-e-s comme Nathalie Sayac. Ainsi, par exemple, a eu lieu le 26 mars 2010 une réunion du comité scientifique des IREM autour de l'intitulé « Filles et garçons devant l'enseignement des mathématiques »205, en relation avec
cette association, représentée par Véronique Chauveau206. Les données chiffrées présentées
par Hombeline Longuereau et Anne-Marie Aebischer sont parlantes: les professeures sont 46% dans l'enseignement secondaire, mais deviennent de moins en moins nombreuses au fur et à mesure que l'on gravit les échelons.
Des cours de didactique des mathématiques en ligne permettent d'observer la prise en compte du « sexe » des élèves et des enseignant-e-s – deux des trois sommets du triangle didactique -, par exemple ceux d'Eric Roditi207
202En ligne sur le site de l'APMEP : http://www.apmep.asso.fr/spip.php?article3586 [Consulté le 3 septembre
2010]
203En ligne sur le site de l'université de Sherbrooke http:// creas.educ.usherbrooke.ca . Nous avons trouvé cette
présentation en effectuant la recherche suivante « sexe mathématiques technologie » avec le moteur de recherche Google. [Consulté le 3 septembre 2010]
204Pour une présentation en ligne, voir http://www.femmes-et-maths.fr/wp/wp-content/uploads/2007/09/marro-
collet.pdf [Consulté le 3 septembre 2010] Un article a également été publié à l'occasion du Congrès de l'AREF 2007.
205Extrait du procès-verbal accessible en ligne sur le site des IREM: http://www.univ-
irem.fr/IMG/pdf/Filles_et_garcons.pdf [Consulté le 3 septembre 2010]
206Les documents sont accessibles en ligne sur le site des IREM depuis l'article http://www.univ-
irem.fr/spip.php?article391 [Consulté le 3 septembre 2010]
Cependant, nous n'avons pas trouvé d'études portant sur les interactions « genre, mathématiques et TIC » en France, lorsque nous avons mené nos recherches dans le cadre du projet PREMA. Dans ce contexte, la revue de littérature à laquelle nous avons collaboré présente des références essentiellement anglo-saxonnes. Cette rareté de références nous a été confirmé par une étude sur la littérature francophone entre 2002 et 2008 effectuée sous la direction de Trouche (Sabra, 2009) portant sur l'enseignement des mathématiques et les TICE.
«(...) alors que, dans la culture des USA, l’impact des différences de sexe et des différences « ethniques » est souvent objet d’étude, nous n’avons pas trouvé trace de telles études en France. » (Sabra, 2009, p. 20)
Les recherches sur les usages des TIC en mathématiques sont ainsi très nombreuses et présentent des entrées variées. Peu d'entre elles cependant questionnent le « sexe », moins encore le « genre » des élèves ou des enseignant-e-s, qui restent jsuqu'à une époque très récente asexué-e-s, en dehors de travaux pionniers comme la thèse de Sayac ou des mémoires dirigés par des didacticiens s'intéressant à la question – nous y reviendrons dans la partie consacrée aux recherches.
3.2. Focalisation sur la place des images numériques en sciences
Nous allons à présent évoquer brièvement un des aspects de l'utilisation des TIC dans les disciplines scientifiques, à savoir l'importance accordée au traitement numérique des images. En effet, au cours de leur cursus, les élèves-ingénieur-e-s sont amenés eux-mêmes à créer, modifier, restituer fréquemment ce type d'images.
L’idée d’utiliser la photographie comme méthode scientifique n’est pas neuve, puisqu’on peut faire remonter ce que nous considèrerons comme « TIC » à la fin du dix-neuvième siècle avec le fusil photographique d’Etienne-Jules Marey en 1882. Dans cet exemple, la technologie sert à prendre les images qui seront ensuite analysées. Ce procédé est encore largement exploité actuellement.
« Le traitement du signal et de l’image s’étend vraiment sur tous les champs scientifiques qui peuvent s’inscrire dans le continuum, capter, analyser, filtrer, exploiter, pour interpréter, reconnaître, comprendre, décider et agir. » (Charpentier, 1991, p.151208).
Les utilisations de l’image en sciences sont trop nombreuses et variées pour être ici citées. Il n’est cependant pas inutile de rappeler leur importance malgré les difficultés mises en évidence par certain-e-s chercheur-e-s.
Ainsi, pour ce qui concerne la physique et sa didactique, Beaufils (Beaufils & al., 1996) s'interroge sur leur réelle exploitation en classe et souligne la faible utilisation du traitement, 208 Dans un numéro spécial du CNRS. Cité par Beaufils et al. (1996), opus cité.
creusant un fossé entre les pratiques de référence, dans les laboratoires, et les pratiques de classe. De leur côté, Colin et ses collègues (Colin & al., 2002), dans le cadre du projet européen STTIS (Science Teacher Training in an Information Society), soulignent les difficultés de lecture des images par les élèves et leur faible prise en compte par les enseignant-e-s. Enfin, d'autres chercheur-e-s, parmi lesquels Buty (Buty, 2000), Chauvet (Chauvet, 2004) et Rebmann (Rebmann, 1999) ont travaillé sur les problèmes liés à l'utilisation de la simulation, rencontrés par les élèves, mais aussi par les enseignant-e-s, qu'ils soient en formation ou en poste.
Certes, l’image permet une « reproduction » plus ou moins transformée par des manipulations ultérieures. Mais aussi « les technologies de l’image (permettent) d’obtenir des représentations graphiques d’informations multidimensionnelles fournies par d’autres types de capteurs » (Beaufils et al., 1996). Beaufils et Richoux (Beaufils & Richoux, 2003) ont proposé « un schéma théorique pour situer les activités des logiciels de simulation dans l'enseignement de la physique ».
L’imagerie biomédicale est également présente dans les cursus scolaires. Ainsi, Clément (Clément, 1996) propose des activités pédagogiques à partir de trois notions : transparence / opacité, réflexion de signaux, émission de signaux :
« Ces trois notions structurantes peuvent être l’objet de stratégies pédagogiques. (…) ». (Clément, 1996, p.87).
Les sites consacrés aux SVT montrent l’intérêt de cette discipline pour les images. Ainsi, le site de l’académie de Créteil met entre autres en avant un logiciel gratuit de retouches d’images, PhotoFiltre, en 2006 et 2007, une banque d’images est disponible pour les SVT sur le net209, répertoriant tous les sites à partir desquels il est possible de télécharger gratuitement