ARTheque - STEF - ENS Cachan | À quelles médiations former un enseignant de travaux pratiques de Sc. et Tech. Industrielles ?

À

QUELLES MÉDIATIONS FORMER UN ENSEIGNANT

DE TRAVAUX PRATIQUES

DE SCIENCES ET TECHNIQUES INDUSTRIELLES ?

Yves CARTONNET

L.I.R.E.S.T.-G.D.S.T.C.. E.N.S. de Cachan

MOTS-CLÉS: GÉNIES TECHNIQUES - ÉVALUATION FORMATIVE - MÉDIATION

RÉSUMÉ: Les travaux pratiques (T.P.) constituent un mode d'enseignement omniprésent en Sciences et Techniques Industrielles (STI). L'enseignant doit donc choisir. entre autres. la répanition des élèves par groupe, les supports de modes d'emploi. son ordre de passage auprès des étudiants. Pour ces questions, nous proposons quelques éléments de réponse obtenus expérimentalement, par vidéos et actigrammes. auprès d'étudiants de Licence.

SUMMARY: Since 1987, practicals have been used in every curriculum of design education. Consequently, the teacher must choose how he should make up the groups of students, which kind of support for the modus operandi he should use, and when he should help each group. Sorne answers to these questions, obtained by experiments carried out within a group of 80 mechanical engineering undergraduate students, are given here.

1. NOS QUESTIONS

L'enjeu social de cette recherche provient du fait que les tnlvaux pratiques (T.P.) constituent un mode d'enseignement omniprésent en Sciences et Techniques Industrielles (ST!), de la seconde option Technologie des Systèmes Automatisés (TSA) aux classes préparatoires aux grandes écoles (C.P.G.E.). Ils représentent de 50%, en C.P.G.E.,à100%, en seconde TSA, de l'horaire. Ce mode d'enseignement devenant prépondérant, nous nous sommes interrogé sur ses spécificités. L'une d'entre elles est de multiplier les médiations entre l'étudiant et Je contenu d'enseignement visé. Ainsi, en plus du traditionnel enseignant, les médias 'peuvent être: l'autre apprenant du binôme (les autres du trinôme), la machine servant de support d'étude, les appareils de mesure et/ou de simulation numérique, les ressources - polycopié, hypermédia, vidéo -, et puisque les étudiants travaillent seuls une panie du temps, les consignes de travail.

Dès lors se posent à l'enseignant les questions: du choix de la formation des groupes d'élèves - quels profils sont complémentaires? -, du choix de la machine support d'étude par rapport au contenu d'enseignement visé, du choix de sa gestion du temps - combien de temps avec chaque groupe en début de séance? -, du choix de son ordre de passage auprès de chaque groupe - comment diagnostiquer les difficultés? -, du choix des formes et contenus des ressources - quelle efficacité d'un polycopié, d'un hypermédia, d'une vidéo? -, du choix des appareils de mesure - analogique ou numérique -, du choix des logiciels de simulation numérique - quel modèle théorique imposent-ils? Parmi toutes ces questions, nous en avons étudié trois: le choix du support mode d'emploi, la gestion du passage de l'enseignant auprès des groupes d'étudiants et la constitution des groupes relativement aux prises de rôles des étudiants. Nous proposons donc quelques éléments de réponse obtenus expérimentalement auprès d'étudiants de Licence de Technologie-Mécanique

à

2. QUELQUES ÉLÉMENTS DE REPONSE

2.1 À propos du choix du support des modes d'emploi

Le but d'enseignement-apprentissage est ici que les étudiants maîtrisent le fonctionnement des appareilsà utiliser pendant le T.P. Selon P. RABARDEL (1995), il s'agit, pour l'apprenant, de construire des schèmes d'utilisation des appareils pour s'en constituer des instruments. Ces schèmes d'utilisation se scindent en schèmes d'usage et en schèmes d'actions instrumentées.

À la question du choix de la structure à donner aux modes d'emploi des machines d'essai et appareils de mesure, une précédente recherche (CARTONNET et DUREY, 1996), a montré qu'il est plus efficace d'utiliser une structure procédurale plutôt que déclarative. En effet, nous avons constaté que si on décrit chaque action et qu'on impose leur ordre d'exécution, les étudiants obtiennent plus rapidement la maîtrise des modes opératoires. Mais cela ne permet pas, pour certains d'entre eux, d'aller plus loin. L'histogramme suivant montre la répartition des groupes d'étudiants selon le nombre de mesures correctes qu'ils ont effectuées.

3 2 . . . ' 1 . PCLY

o

=

= =

en ordonnée: nombre de groupe ayant le même nombre de mesures réalisées, en abscisse: nombre de mesures effectuées par le groupe.

Cet histogramme montre que trois types de comportements apparaissent: un groupe obtient une moyenne de 19 mesures, un deuxième groupe une moyenne de 37 mesures et un dernier une moyenne de 106. Un nombre de mesure correct est de l'ordre de 30-35 (8 mesures multipliées par 4 conditions). En référenceà la construction des schèmes d'utilisation pré-cités, nous pensons que ces trois catégories d'étudiants peuvent s'interpréter ainsi: (19 mesures) ceux qui construisent seulement des schèmes d'usage, (37 mesures) ceux qui acquièrent, mais de façon distincte, les schèmes d'usage et la démarche expérimentale, (106 mesures) ceux qui élaborent les schèmes d'actions instrumentées et qui maîtrisent ainsi complètement le système technique d'étude et de mesure.

Étant donné le nombre de groupes, on pourrait penser que l'histogramme finirait par "être gaussien" avec plus de groupes. Mais les compoI1ements sont différents et cohérents par sous-populations (19, 37 et 106 mesures). En effet, l'observation d,:s films vidéos des séances de T.P. permet d'affirmer que seuls les groupes de T.P. ayant une moyenne de 19 mesures ont relu le polycopié donnant le sujet du T.P., i.e. les consignes pour résoudre les problèmes techniques, après avoir commencé les mesures. Les deux autres groupes - de moyenne 37 et 106 mesures - ne relisent jamais le polycopié donnant le sujet de T.P. De la même façon, le paragraphe suivant montre que les comportements en terme de requêtes sont différents.

2.2 À propos de la gestion du passage de l'enseignant auprès des groupes d'étudiants

Nous avons étudié les requêtes des étudiants auprès de l'enseignant afin d'identifier des éléments de diagnostic permettant de rationaliser l'ordre de passage de l'enseignant auprès des groupes d'étudiants. Nous indiquons dans les trois tableaux suivants la répartition temporelle des requêtes et le sujet sur lequel elles portent, pour les trois sous-populations distinguées précédemment.

On observe que la première sous-population, celleà aider pour qu'elle dépasse la seule construction de schème d'usage, se caractérise par le fait qu'elle pose des questions essentiellement sur le matériel, même encore après le début des mesures, et surtout qu'elle ne pose des questions sur la démarche expérimentale qu'après la fin des mesures.

Avant de mesurer Pendant les mesures Après avoir mesuré

Questions sur le matériel 4,70 1,70 0,10

Questions sur la démarche 0,80 1 1,10

expérimentale

Total 5,50 2,70 1,20

TahleaunO] :

rrwyenne des nombres de requêtes adresséesàl'enseignant par sujet et par période pour la sous-population ayant une moyenne de 19 mesures.

Avant de mesurer Pendant les mesures Après avoir mesuré

Questions sur le matériel 2,20 0,90 0

Questions sur la démarche 0,80 2,30 0,50

expérimentale

Total 3 3,20 0,50

Tableau n"2:

moyenne des nombres de requêtes adresséesà l'enseignant par sujet et par période p our la sous-population ayant une moyenne de37 mesures.

Avant de mesurer Pendant les mesures Après avoir mesuré

Questions sur le matériel l,50 2 0

Questions sur la démarche 0 2 0

expérimentale

Total l,50 4 0

Tilhleau n

°3 :

moyenne des nombres de requêtes adresséesàl'enseignant par sujet et par période pour la sous-population ayant /lne moyenne de 106 mesures.

2.3

À

Peut-on constituer les groupes d'étudiants de telle sone qu'une médiation entre eux permetteàchacun l'apprentissage des modes opératoires? Nous indiquons, dans le tableau n04, le pourcentage et la répanition des étudiants relatif à chaque groupe expérimental, par catégorie de maîtrise opératoire de la chaîne de mesure lors d'un test de rappel. La catégorie 1 signifie qu'ils n'ont rien su faire. La catégorie2désigne ceux qui ont mesuré une valeur erronée car ils n'ont pas réglé l'appareil de mesure. La catégorie3indique que les étudiants ont su régler l'appareil et effectuer une mesure correcte. Le tableau indique le niveau des élèves pour chaque dyade ou triade. On observe que le groupe ayant une moyenne de 106 mesures conservent des sujets de niveau 1 au test de rappel. Par

ailleurs, souvent (lOfais sur 15) un seul étudiant, par groupe deTP,atteint le niveau2ou3au test de rappel, les autres restant au niveau 1. Les vidéos permettent d'affirmer que le seul élève qui atteint le niveau2ou3est celui qui a pris la responsabilité d'utiliser l'appareillage pendant la séance de T.P.

TPnO Élève 1 Élève 2 Élève 3

6 1 1 2 3 2 2 7 1 1 3 1 1 1 8 1 1 15 1 1 1 5 2 3 16 2 3 4 2 3 13 1 2 2 2 2 18 1 2 Il 1 2 12 1 1 2 9 1 1 2 14 1 2 10 1 2 17 1 2 19 mesures Niveau 1 2 3 15 étudiants soit 36,6% 73,3% 20 % 67% 37 mesures Niveau 1 2 3 22 étudiants soit 53,6% 36,3% 50 % 137% 106 mesures Niveau 1 2 3 4 étudiants soit 9,8 % 50 % 50% 0% Tableau 4 :

pourcentages d'étudiants de chaque groupe expérimental par catégorie de maîtrise opératoire lors du test de rappel,

répartis selon les groupes issus des moyennes de nombres de mesures effectuées pendant le T.P ..

3. CONCLUSIONS

Cette recherche menée àl'E.N,S. de Cachan, sur une population de 80 étudiants de Licence de Technologie-Mécanique, nous renseigne sur certains, processus en jeu lors de l'apprentissage de modes opératoires. Le support de mode d'emploi - multimédia versus papier - n'a pas d'effet significatif sur cet apprentissage. La gestion du passage de l'enseignant doi t être gérée, plutôt que périodique ou sur appel lié aux pannes. Un indicateur de diagnostic est le nombre, le moment et le sujet des requêtes des étudiants. L'apprentissage des modes opératoires réclame une capacité de

responsabilité en plus des capacités cognitives de construction de schème. Cela ouvre une piste intéressante pour concevoir les enseignements. En effet, cela montre une tension entre concevoir un enseignementàpartir de la raison, d'une analyse des capacités cognitives acquises etàacquérir, et concevoir à panir de la responsabilité, d'une capacitéàprendre la responsabilité d'agir. Le paradigme constructiviste étant actuellement plébiscité, ce résultat interroge sur la mise en œuvre effective d'une action de l'élève pour apprendre. En travaux pratiques, le contenu d'enseignement doit ainsi également se penser en tenne de capacitéàagir.

BIBLIOGRAPHIE

CARTûNNET Y., DUREY A., Une assistance multimédia interactive pour les séances de travaux pratiques? Évaluation,Sciences et Techniques Éducatives,1996, vol. 3,4.