CONCILIER TRAVAUX PRATIQUES DE CHIMIE
ET ENSEIGNEMENT À DISTANCE À L'AIDE DE RESSOURCES
MULTIMEDIAS : LE PROGRAMME TESS, UN ENSEIGNEMENT
MIXTE, EN PRÉSENTIEL ET À DISTANCE
Cédric D'HAM
L.I.D.S.E.T., Université Joseph Fourier, Grenoble
MOTS-CLÉS : DÉMARCHE EXPÉRIMENTALE - ENSEIGNEMENT PAR PROBLÈME – TÉLÉ-ENSEIGNEMENT
RÉSUMÉ : Dans le cadre d'un enseignement scientifique de 1er cycle universitaire effectué principalement à distance, l'activité de travaux pratiques soulève de nombreux problèmes. Le choix de faire réaliser les séances de travaux pratiques dans le cadre d'un enseignement problématisé mixte (en présentiel et à distance), peut nous permettre de réduire le temps passé à l'université par les étudiants.
SUMMARY : In the context of distant-learning education in science, labwork activities raise a lot of problems. We chose to make the students work in a combined way : from a distance, and in the laboratories of the university. Sessions based on problem solving with an active prior preparation should reduce the time spent by the students in the university for the experimentations.
1. PRÉSENTATION DU DISPOSITIF TESS :
TÉLÉ-ENSEIGNEMENT SCIENTIFIQUE SUPÉRIEUR
1.1 Présentation générale
Le Télé-Enseignement Scientifique Supérieur (TESS) de l'université Joseph Fourier (Grenoble I) est une formation scientifique de première année universitaire, dispensée à distance grâce au support des TICE (Technologies de l'Information et de la Communication pour l'Enseignement). TESS est une formation modulable, ce qui permet d'ajuster les programmes de contenus à un public d'origines multiples : adultes souhaitant réactualiser leurs connaissances scientifiques avant une reprise d'étude, étudiants ayant besoin de modules de soutien dans le cadre d'une scolarité atypique (sportifs de haut niveau, étudiants handicapés ou hospitalisés) …
L'offre actuelle consiste en un ensemble de dix modules (mathématiques, physique, chimie) de niveau premier cycle universitaire en distribution sur CD-ROM. Aidés par un conseiller en formation, les étudiants construisent leur parcours pédagogique. Un enseignant accompagne la progression des étudiants dans leur apprentissage, via une plate-forme d'enseignement accessible sur internet.
1.2 Les modules de TESS
Afin de permettre une réutilisation plus aisée des ressources crées dans le cadre des modules de TESS, tous les contenus sont découpés en petites unités appelées Ressources Pédagogiques Multimédias (RPM). Chaque RPM fait référence à une notion d'apprentissage ainsi qu'à une activité. Le tableau 1 détaille le type de contenu de chaque RPM en fonction du type d'activité qui est proposée à l'étudiant :
Activité Contenu
Cours Texte (informations, notions formelles), images, animations Simulation Applets
Observation Photos, vidéos
Exercice Texte (exercices corrigés, problèmes),images, animations Evaluation Texte (devoirs), QCM
Travaux Pratiques Texte, images, animations
Tableau 1 : formats des données contenues dans les différentes RPM.
Les RPM sont fournies à l'étudiant sur un CD-ROM, à l'intérieur duquel la navigation se fait grâce à un sommaire. Cependant, l'enseignant qui organise la progression de l'étudiant peut modifier l'ordre de distribution des RPM sur la plate-forme d'enseignement afin de suivre le scénario pédagogique qu'il a choisi de mettre en œuvre (figure 1).
Figure 1 : deux modes de distribution des ressources pédagogiques multimédias aux étudiants
2. DES TRAVAUX PRATIQUES À DISTANCE ?
Les activités de Travaux Pratiques sont considérées comme étant fondamentales dans l'apprentissage des sciences (Barlet 1999). Cependant ce type d'enseignement est difficilement compatible avec la notion de distance. Plusieurs alternatives sont possibles ; le tableau 2 regroupe différentes solutions envisageables ainsi que certains aspects qui posent problème dans de tels cas.
Type de matériel utilisé pour la manipulation
Problèmes induits
Des mallettes contenant du matériel adapté (micro-matériel) envoyées aux étudiants.
Problèmes de sécurité ; limitations dues au matériel pour le choix des manipulations.
Du matériel envoyé sur place, avec un enseignant pour encadrer les TP.
Infrastructure très lourde ; problème de la localisation éclatée du public étudiant.
Des montages télécommandés à distance via internet.
Offre actuellement limitée ; mise en place très coûteuse.
Des simulations sur ordinateur. Perte de certaines dimensions de l'apprentissage liées aux TP : manipulation du matériel, aspect sécurité, organisation et utilisation du temps.
Tableau 2 : des solutions pour traiter l'activité de travaux pratiques à distance
Parmi toutes les possibilités données dans le tableau 2, la solution qui consiste à faire réaliser les TP à partir de simulations sur ordinateur semble actuellement très en vogue pour l'enseignement à distance. Cependant, outre les problèmes qui sont notés dans le tableau, il peut y avoir une autre limitation fondamentale à la mise en place de telles pratiques : si un des objectifs du TP est de sensibiliser les étudiants à la pratique d'une démarche expérimentale, l'activité de confrontation entre modèle
RPM
Modules sur CD-ROM = RPM organisées
Travail déconnecté autonome
Scénario pédagogique modulable
Distribution des tâches dans le temps : plate-forme
Travail connecté accompagné
expérimental et modèle simulé, théorique ou mathématique, est essentielle (Guillon 1995). Les simulations étant, pour la plupart, établies à partir de modélisations mathématiques, les données auxquelles l'étudiant a accès n'ont pas de caractère expérimental, et l'activité de confrontation perd, alors, tout son sens.
Dans le cas des travaux pratiques de TESS, nous avons choisi de mettre en place un enseignement mixte (en présentiel et à distance), articulé de la façon suivante : préparation active du protocole de TP à distance / expérimentation en présentiel / traitement des données expérimentales à distance. Le fait de demander aux étudiants de se déplacer dans le cadre d'un enseignement à distance peut sembler contraignant. Cependant, il s'avère que ces périodes de regroupement sont très profitables pour les apprenants car elles participent à la dimension sociale de l'enseignement. Ceci est d'autant plus important que cette dimension sociale est une caractéristique forte des séances de travaux pratiques. D'autre part, afin de ne pas pénaliser les étudiants qui sont dans l'impossibilité de se déplacer, il existe la possibilité de leur fournir un jeu de données expérimentales qui viendraient en substitut des données normalement acquises lors de la manipulation.
3. LE MODULE DE TRAVAUX PRATIQUES DE CHIMIE TESS
3.1 Hypothèses de travail
Nous avons conçu les TP de TESS en prenant comme point de départ une activité de résolution de problème. Aucun TP ne comporte de description de protocole opératoire. Le problème doit donc être résolu par la mise en place d'une démarche expérimentale dont la première étape est la production du protocole à partir d'hypothèses formulées par l'étudiant. De plus, nous souhaitons que les étudiants travaillent dans un cadre socio-constructiviste par l'échange de leurs protocoles et par comparaison des résultats expérimentaux obtenus. Le choix de ces cadres de travail est lié aux hypothèses suivantes : - une préparation active du TP, telle que la production du protocole de manipulation, doit permettre de réduire le temps passé en présentiel lors de la manipulation ;
- une activité de résolution de problème, ainsi que des échanges fréquents entre les étudiants doivent permettre de donner du sens aux manipulations et éviter l'effet d'atomisation des actions des étudiants, comme cela a été décrit pour les TP "classiques" (Séré, 1997).
3.2 Description des ressources pédagogiques d'un TP
Le module de travaux pratiques de chimie de TESS est composé de TP indépendants qui sont conçus sur une structure commune. Cette structure comporte quatre phases de travail actif pour l'apprenant : (1) conception du protocole de manipulation ; (2) manipulation et récupération des données expérimentales ; (3) interprétation des données ; (4) écriture du compte-rendu. Ces différentes phases sont reprises dans la figure 2 qui représente l'écran permettant à l'étudiant de naviguer dans le TP. Pour effectuer la phase 1, l'étudiant est aidé de deux RPM : une RPM, de type "cours", rassemble la plupart des notions théoriques nécessaires à la compréhension du TP. Il faut noter que ces notions sont décontextualisées du reste du TP, ceci afin de respecter la démarche expérimentale de l'étudiant.
La deuxième RPM, de type "TP", est une aide à la conception du protocole. Elle comprend une description détaillée du matériel fourni, des précisions sur l'énoncé du problème, des conseils et des questions pour aider l'étudiant dans sa réflexion.
Figure 2 : retranscription de l'écran de navigation d'un TP (les parties de texte soulignées sont des liens hypertextes vers des RPM)
Dans la phase 2, il est éventuellement fourni un jeu de données expérimentales à l'étudiant, dans le cas où celui-ci ne peut pas se déplacer pour faire la manipulation en présentiel.
La phase 3 comprend une RPM de type "TP" qui accompagne l'étudiant dans le traitement de ses données expérimentales. Cette aide est, comme la précédente, conçue sur la base de précisions, de conseils et de questions. Une autre RPM est fournie pour la phase 3 : cette ressource, de type "simulation" est un logiciel d'ajustement de courbes. Ce logiciel est utilisé par les étudiants afin de confronter leurs données expérimentales aux données d'un modèle prédéfini à paramétrer ou d'un modèle à inventer.
Pour plus de précisions sur la forme des TP : http://www.ujf-grenoble.fr/tess rubrique "Démos".
4. PROPOSITION D'UNE MÉTHODOLOGIE D'ÉVALUATION DU MODULE DE TP
L'ouverture des premiers TP de TESS se fera à la rentrée 2001. Afin de tester leur adéquation au public apprenant, nous envisageons de travailler sur les productions des étudiants (protocoles expérimentaux, compte-rendus, échanges de courriers avec l'enseignant) et sur les statistiques de connexion aux différentes RPM du TP. L'affectation des différentes parties de ce corpus de données à des champs conceptuels représentatifs de la démarche expérimentale (figure 3) devrait nous permettre d'évaluer la nature du travail des étudiants, et l'adéquation des documents d'aide qui leur sont fournis.
phase 1 phase 2 phase 3 phase 4 Consulter la partie théorique
Concevoir votre protocole de manipulation
Faire valider votre protocole par un tuteur
Manipulation à l'Université Joseph Fourier
Consulter une manipulation enregistrée Interpréter vos données
expérimentales
Utiliser un logiciel d'ajustement de courbes
Envoyer votre compte-rendu à un tuteur
ou
Connaissances de référence
Connaissances acquises
Problématique :
connaissances à acquérir
Problème
Test théorique / test expérimental Hypothèses - construction du protocole expérimental
Figure 3 : Différents espaces conceptuels auxquels référencer les productions des étudiants
BIBLIOGRAPHIE
BARLET R., RIVIERA-HUIZAR A., Plaidoyer pour la réhabilitation et pour l'autonomie de l'enseignement expérimental en chimie en premier cycle universitaire, L'actualité chimique, octobre 1999, 21-36.
GUILLON A., Démarches scientifiques en travaux pratiques de physique de DEUG à l'université de Cergy-Pontoise, Didaskalia, 1995, 7, 113-127.
SÉRÉ M.-G., BENEY M., Le fonctionnement intellectuel d'étudiants réalisant des expériences : observation de séances en premier cycle universitaire scientifique, Didaskalia, 1997, 11, 75-102.
