LE MULTIMÉDIA ET L’ENSEIGNEMENT DE LA PHYSIQUE
Nordine MELOUA
Dpt. de Physique, E.N.S.E.T., Oran
MOTS-CLÉS : EAO - INTERACTIVITÉ - MULTIMÉDIA - LOGICIEL ÉDUCATIF – DIDACTIQUE
RÉSUMÉ : Les préoccupations de l'École devraient être dirigées vers la promotion et l'optimisation de l'utilisation des technologies nouvelles dans l'enseignement. Les principes traditionnels sont ainsi remis en question, et doivent donc souvent faire face à de nouvelles conceptions dans l'enseignement de la physique. Comment concevoir et traduire tout un cours d’Électricité associé à une manipulation sous forme d'un produit multimédia interactif ? L'application présentée porte sur le thème de l'Électricité, en l'occurrence " Le Cadre mobile ", appuyé par un module de manipulation, niveau DEUG 1e
Année.
SUMMARY : School concerns must be supervised towards the promotion and optimatization of the use of new technologies in the education. So the usual principles are in the balance again, and have to confront with new conceptions in physics teaching. How to concieve and plane a whole Electricity course associated with a laboratory manipulation to an interactive multimedia product ? The presented application deals with the ammeter and voltmeter subject dedicated to first year university level.
1. INTRODUCTION
La situation actuelle dans les systèmes éducatifs a été largement débattue en termes de développement de théories psychopédagogiques. Les systèmes tuteurs intelligents (ITS), après les expériences plus ou moins bénéfiques de l'Enseignement Assisté par Ordinateur (EAO), sont supposés représenter la meilleure stratégie dans l'acquisition et l'apprentissage des connaissances. Afin de personnaliser l'enseignement en soutien ou en approfondissement, et pour permettre à chacun d'apprendre à son rythme, le multimédia par l'intermédiaire des systèmes-auteurs récents, pourrait constituer dans un environnement particulier une solution pédagogique conçue pour répondre aux besoins de la formation. Le domaine de recherche étant l'amélioration de la production du logiciel éducatif en regard des techniques et outils informatiques, le multimédia interactif est choisi en tant que moyen didactique pour investir le domaine de la physique, discipline constituant un terrain privilégié en raison de la nature des concepts véhiculés et qui peuvent être facilement modélisés, permettant ainsi une activité dynamique et interactive de la part de l'apprenant. D'autres exemples de cours tels que le Pont de Wheatstone, les Cellules solaires et le Transformateur, se basant sur le même principe, sont aussi programmés en ateliers de démonstration/production.
Le multimédia, grâce aux nombreux apports dus aux agréments graphiques et sonores d’une part, et à un grand degré d’interactivité d’autre part, a déjà fait son entrée comme outil d’enseignement, et les sciences physiques en constituent un terrain privilégié, compte tenu de certaines répercussions avantageuses de l’Enseignement Assisté par Ordinateur dans le passé. Les innovations tendent à donner plus de souplesse : on s’attache à faire en sorte que chaque apprenant puisse travailler au rythme qui lui convient, et développer ses capacités au maximum sans être gêné par des restrictions artificielles. En dehors des autres types d’applications, le projet multimédia investit et intéresse le domaine éducatif en procurant un enseignement adapté, avec la puissance de l’hypertexte et les animations, le tout parfaitement orchestré suivant une interface graphique conviviale. Une des préoccupations dans le cadre de développement de telles applications consiste à montrer la complémentarité du multimédia et de la pédagogie classique, pour améliorer la formation en ciblant des compétences particulières à développer (acquisition, mémorisation). Dans un cours de type multimédia, l’apprenant devient plus actif dans le sens où il interagit à l’aide d’une interface conviviale, et où son intellect est sollicité en permanence alors que les aides audiovisuelles le confinent dans un rôle passif. Ce cours est utilisé comme une nouvelle approche dans l’enseignement de la physique, avec comme objectif particulier l’amélioration de l’apprentissage de certaines notions de l’Électricité. On se propose entre autres d’expliciter les démarches, tant sur le plan pédagogique que technique, de toute application de ce genre.
2. LE MULTIMÉDIA AU SERVICE DE L’ENSEIGNEMENT DE LA PHYSIQUE
En se référant aux principes fondamentaux du multimédia (assemblage et intégration sur un même document d’éléments de nature différente tels que images graphiques et/ou animées, sons, textes,
fichiers EXE, données diverses et possibilité pour l’utilisateur de naviguer à sa guise d’une information à une autre), on peut dire que le choix est laissé libre à l’étudiant d’activer dans son cours par le biais d’une navigation aisée (boutons de renvoi, zones et mot sensibles, hypertexte), l’enseignant tenant le rôle de conseiller. Par son caractère attrayant et expérimental, la physique se prête parfaitement au jeu du multimédia. Ainsi les faits scientifiques peuvent être enseignés de manière « frappante » grâce à l’introduction d’une interface graphique conviviale, et même expérimentalement à l’aide de capteurs appropriés (simulation en temps réel). Le degré d’abstraction des concepts étant moindre, les modèles sont montrés sur un écran d’ordinateur ; ceci offre deux possibilités intéressantes : la visualisation devient dynamique et interactive.
Les principaux atouts des logiciels multimédia sont :
- la facilité d’emploi par les enseignants à développer leurs projets
- la diversification des applications (cours, exercices, travaux pratiques, démonstrations) - la convivialité en mode auteur et mode élève
- la productivité importante de cours
Le nombre d’applications en utilisation individuelle ou en groupe, ne cesse de s’accroître, entraînant ainsi des centres d’échanges intéressants sur le plan pédagogique. L’apprenant se retrouve alors impliqué dans un émotionnel environnement d’apprentissage auto-dirigé, le poussant sans cesse à prendre une attitude physicienne. Le philosophe Platon ne disait-il pas déjà : « Évitez la contrainte et laissez les leçons prendre la forme du jeu ». Par exemple, un élève de Terminale une fois satisfait de son CD sur la Mécanique, ira échanger ses connaissances avec son camarade de classe qui lui prêtera à son tour un autre CD traitant des fondements de l’Électricité, démarches pouvant être effectuées en l’absence de leur professeur. À un autre niveau, un étudiant de tronc commun en sciences exactes, tiendra un exposé assisté par ordinateur sur l’expérience de Millikan, et ceci devant un groupe d’amis. L’utilisateur peut donc à tout moment contrôler l’exécution d’une application. En l’obligeant à réagir et interagir, on supprime la passivité induite par d’autres types de formation, et le gain en efficacité est ainsi indéniable. De plus, la recherche documentaire, considérée comme étant le trou noir d’un bon nombre d’étudiants de l’enseignement supérieur, est largement favorisée par ce type d’actions.
3. ÉTUDE D’UN PROJET MULTIMÉDIA
3.1 Conception
Comment concevoir un cours d’électricité par exemple sous l’approche multimédia, avec un environnement comprenant un ordinateur PC compatible doté des auxiliaires convenables et une interface graphique Windows ?
Un tel projet est à résoudre avec un certain nombre de conditions définies au préalable : - maîtrise de l’outil informatique
- maîtrise des fonctionnalités du logiciel générateur d’applications
- transcription de l’idée en scénario en fonction du type d’apprenant, du thème choisi, des attributs de chaque écran, du degré d'interactivité...
- élaboration d’un organigramme du projet
- étude de la compatibilité de conversion d’images et de sons, de résolution vidéo vis-à-vis du nombre de couleurs
- étude de la portabilité de l’application ou du problème de l’utilisation sur d’autres machines que celle de leur auteur
- étude de la faisabilité du projet : problème de diffusion, après l’étape de la validation.
3.2 Réalisation
De façon plus concrète, le thème réalisé traite d’un sujet se basant sur un cours de mesure électrique, en l’occurrence le « Cadre mobile ». Ce cours, destiné à des étudiants de première année universitaire, filières scientifiques, a été développé avec un logiciel de présentation interactive assistée par ordinateur (PREIAO). La version est présentée avec fond musical pour windows 95 (32 bits), mais peut néanmoins être fournie pour windows 3.1x. La démarche de réalisation de cette application comprend les étapes suivantes :
- choix de la durée totale du cours : environ 60 minutes - nombre de diapositives : 40
- structuration du cours : menu principal et menus secondaires
- recueil des données : numérisation des objets graphiques, choix des fichiers sons, effets, background, préparation des objets communs (boutons, arrière-plan, titre, sous-titres)
- réalisation du module titre en animation AVI - choix des fichiers sons au format WAV et MID
- réalisation et intégration de deux modules de simulation programmés en Turbo-Pascal : Manipca.exe et Manipcv.exe correspondant aux deux manipulations de l’ampèremètre et du voltmètre
- réalisation des pages-écrans, avec effets de transition - mise en place des chaînages permettant l’interactivité - vérification des durées d’affichage
- compilation en fichier *.exe - évaluation
3.3 Évaluation
Afin de recueillir les premières remarques, cette application a été présentée à un échantillon constitué d’une trentaine d’élèves de l’ENSET d’Oran. Ces élèves, issus de spécialités différentes mais tous appartenant au tronc commun, ont émis, soit à titre individuel soit en groupe, les observations suivantes :
- c’est nouveau et changeant
- l’écran riche en couleurs apparaît mieux que le tableau noir - le fond musical est bien adapté aux différents chapitres du cours - la structure du cours est parfaite : on peut suivre sans problèmes
- possibilité d’accompagner la présentation avec un commentaire en langue arabe (version en cours de développement) ?
- les modules de manipulation ne peuvent remplacer l’aspect manuel de l’expérience (TP) - le cours contient beaucoup d’informations
- animation absente par exemple au niveau du déplacement de l’aiguille du cadre gradué - possibilité de visionner le cours en groupe entier dans une grande salle (data show) ?
Par ailleurs, les « électriciens » ont été attirés par l’aspect technique, à savoir les formules, l’entrée des données et leur interprétation dans les deux modules de manipulation de l’ampèremètre et du voltmètre. Tandis que les « mécaniciens » et les « génie-civil » ont été séduits par la clarté des schémas et la partie annexes (normes, en particulier) au lieu des explications fournies par le texte et les relations dans les pages-écran. Il est vrai qu’en dehors du problème de la langue (la version Windows et celle du logiciel de développement ne pouvant pas l’autoriser), le cours sur le « Cadre mobile » a énormément intéressé la quasi totalité des élèves dont quelques-uns ont souligné la généralisation de cette étude ou l’extension à d’autres disciplines. D’autres, plus ou moins expérimentés avec l’ordinateur, ont soulevé un certain nombre de questions d’ordre technique comme par exemple : la nature du langage de développement employé, la durée totale de réalisation de ce type d’application ou d’une application particulière, la possibilité d’inclure une voix (commentaire), la manière d’importer les images (numérisation ou scanner). Une étude statistique est en cours d'élaboration.
4. CONCLUSIONS
Le multimédia interactif peut-il remplacer l’enseignant ? À cette question, on peut répondre que quelques que soient les débats théoriques, les méthodes d’auto-formation telles que le multimédia sont très favorablement accueillies par les apprenants qui peuvent se créer ainsi un parcours personnalisé de physicien. En autorisant une diffusion massive de l’information associée à une certaine vitesse d’apprentissage adaptée aux besoins et capacités de compréhension de l’utilisateur, le multimédia interactif vis-à-vis de la physique est prêt à fournir de plus en plus une formation active permettant aux apprenants de proportionner leurs connaissances basées sur des faits scientifiques.
BIBLIOGRAPHIE
Actes Calisce’91, International Conference on Computer Aided Learning and Instruction in Science
and Engineering ), EPFL, Suisse, 1991.
BIREAUD A., Les méthodes pédagogiques dans l’enseignement supérieur, Les Éditions d’Organisation, 1990.
BORK A., Learning in the 21th century : Interactive Multimedia Technology, University of California, 1991.
