mercredi 16 avril 2014

Exerciseur, Animation et Simulation



       I.            Les exerciseurs
1.      Définition d’un exerciseur
·         Un exerciseur est un didacticiel comprenant essentiellement des directives, des énoncés ou questions, des réponses attendues, des ressources de référence, un mécanisme de correction ou d’évaluation et un mécanisme de rétroaction.
·         L’exerciseur, auquel on ajoute parfois des dimensions de jeu et de simulation, est le modèle le plus simple de la machine à enseigner. Il appartient à la tradition des questionnaires, tests ou examens dits objectifs, c’est-à-dire dont la correction est objective, puisque, quel que soit le correcteur (le professeur, l’apprenant lui-même ou un logiciel), le résultat ne variera pas (Bernard et Fontaine 1982, p. 3).
2.      Usage d’un exerciseur
Les exerciseurs sont surtout utilisés pour exercer et renforcer des connaissances supposées déjà enseignées par ailleurs facilité d’usage qui rend leur utilisation possible avec des enfants très jeunes, car leur interface est généralement simple et intuitive et ne nécessite pas un apprentissage préalable.
Certains exerciseurs sont également sensibles à la performance des élèves et peuvent adapter le niveau de difficulté des exercices proposés à la progression des apprenants. Les questions posées aux élèves sont principalement de deux types (Alessi et Trollip, 2001): d’une part, des questions à réponses choisies (vrai-faux, choix multiple, appareillement), et d’autre part, des questions à réponses construites exigeant des réponses courtes et bien ciblées (des mots ou des phrases à compléter). Des exerciseurs comportent des activités que le système peut évaluer de manière automatique, offrant ainsi une rétroaction (feedback) immédiate à l’élève.
3.      Avantage des exerciseurs
·         Un exerciseur offre la possibilité de renouveler, presque à l’infini, les exercices proposés (surtout dans le cas des mathématiques), à la différence des cahiers d’exercices traditionnels. Un exerciseur bien conçu est capable non seulement d’identifier les erreurs commises par les élèves, mais aussi de fournir une rétroaction plus ou moins précise.
·         Automatisme: Acquisition d’automatismes relativement aux connaissances de base. Un exerciseur rend possibles des séquences illimitées de « drill and practice », ce qui est excellent pour l’acquisition de connaissances qui passent par la mémorisation brute, ou qui doivent devenir des automatismes. Dans ce cadre, un apprenant peut s’entraîner et s’auto évaluer avec profit en fonction d’objectifs de formation qui doivent être définis au préalable et, bien entendu, lui être communiqués.
·         Individualisation: L’utilisation d’un exerciseur permet à chaque apprenant de travailler à son rythme.
·         Économie de temps de classe: Les exercices peuvent être faits en dehors des séances en présentiel. Ainsi, on peut récupérer du temps de classe pour la réalisation d’activités d’apprentissage de niveau supérieur
·         Léger gain de motivation: Un exerciseur introduit de la variété dans les outils de travail fournis à l’apprenant et, par conséquent, peut accroître quelque peu sa motivation.
·         Feedback immédiat: Quand un apprenant travaille avec des exercices imprimés, qu’il remet à un correcteur pour évaluation, il y a habituellement un délai entre la fin de l’exercice et la réception de la correction.

4.      Limite d’un exerciseur
·         Le potentiel pédagogique de ce type de ressource est faible, sa puissance comme instrument d’apprentissage est restreinte.
·         Orienter l'exercice sur une méthodologie plutôt que sur un résultat.
·         Démarche scientifique limité.
5.      Exemple d’exerciseur utilisé dans enseignement et l’apprentissage des mathématiques.
·         Lilimath comprend des petites mais nombreuses activités aux objectifs clairement définis et introduit progressivement les concepts mathématiques ardus (proportionnalité, nombres relatifs, lieux géométriques, ...) pour tous les niveaux du collège (et du lycée aussi ) !
·         Mathenpoche est composé de centaines d’exercices de mathématiques : activités de découverte, de démonstration, exercices d’application, travaux de synthèse… Il est développé par des professeurs de mathématiques et diffusé par l’association Sésamath.
·         L’environnement WIMS : J'ai eu à utiliser le logiciel éducatif en ligne WIMS  dans l'enseignement des mathématiques en quatrième année à l'Ecole normale supérieure  de l'université de yaoundé1. J'ai trouvé l'environnement WIMS très intéressant et  cela ma permis d'accroitre le niveau des apprenants et d'améliorer mes pratique pédagogique et d'évaluation. Il est important de relever que WIMS (Web Interactive Multipurpose Server) est un logiciel éducatif en ligne, sous licence libre, au code source ouvert, disposant d’une banque d’exercices interactifs et à données aléatoires.  WIMS est accessible par Internet et offre la possibilité aux enseignants de créer ses propres exercices interactifs directement en ligne. Ce logiciel favorise l’apprentissage dans plusieurs disciplines à  savoir : les mathématiques, la biologie, la physique, la chimie, l’informatique et les langues.
 Le logiciel WIMS  offre plusieurs avantages tant aux enseignants qu’aux élèves.
 En effet :                                                                                          
  • WIMS offre la possibilité aux enseignants de créer des classes virtuelles, c’est-à-dire un lieu privé du serveur dans lequel l’enseignant gère les activités avec les élèves ;
  • WIMS permet aux enseignants de créer des feuilles de travail virtuelles dans lesquelles ils regroupent un certain nombre d'exercices du serveur à faire dans une classe. Quand l’enseignant met un exercice dans une feuille de travail, il détermine aussi le nombre de points que chaque élève  doit obtenir sur cet exercice.
  • Dans WIMS l’enseignant organise facilement des examens car les feuilles de travail faites en cours d'année servent de base aux examens.
  • Le logiciel corrige les exercices et donne les notes. Chaque fois que l’élève fait un exercice, il/elle obtient un certain nombre de points. Cette note est enregistrée par le serveur et l'enseignant peut consulter le progrès de chaque élève, globalement ou individuellement, dans son ensemble ou exercice par exercice.
  • La création des cours et des exercices sont très puissantes dans WIMS; donc l'enseignant peut créer ses propres exercices interactifs, des compléments de cours, des guides d'activité et les insérer ensuite dans les feuilles de travail.
  • Il est également très facile pour l’enseignant de reprendre un exercice déjà existant dans WIMS et de l'adapter.
    II.            Les animations

1.      Définition d’animation
Bétrancourt & Tversky in Rebetez, (2004) définissent l’animation comme « toute application qui génère une série d’images, de sorte que chaque image apparaisse comme une altération de la précédente et où la séquence des images est déterminée soit par le concepteur de l’animation, soit par l’utilisateur »
2.      Usage d’animation
·         Attirer l’attention : l’animation est purement décorative (effets spéciaux de transition, symboles animés, etc.). Elles peuvent aider l’utilisateur à apprécier un texte en le rendant plus attractif, mais peuvent aussi le distraire de la tâche (Rebetez, 2004).
·         Représenter quelque chose : accompagnant ou non un texte, l’animation est utilisée pour démontrer ou expliquer un concept, une règle ou une procédure.

3.      Avantage des animations
·         Les animations permettent de représenter des phénomènes qui se déroulent habituellement dans des échelles de temps et d'espace inaccessibles à la perception humaine (phénomènes météorologiques,  mouvement des planètes, évolutions géologiques) ou qui sont difficiles à observer en fonctionnement (dispositifs mécaniques, systèmes biologiques).  En outre, la plupart des animations comprennent des dispositifs qui permettent de ralentir, de stopper et de circuler  dans l'animation (Bétrancourt, 2003).
·         La rétention du phénomène observé.
·         Apparition des micro-étapes des processus.
·         Permet une vision plus riche, à la fois globale et détaillée.

4.      Limite des animations
·         le flux rend l’information fuyante et changeante
·         surcharge cognitive, difficultés d’attention, de mémorisation et de traitement à l’utilisateur,
·         difficultés conceptuelles: comprendre l'enchaînement causal des états à partir de changements temporels.

5.      Exemple de logiciel d’animation dans enseignement et l’apprentissage
·         Geogebra est un logiciel dynamique de mathématiques réunissant géométrie, algèbre et calcul. Vous pouvez élaborer des constructions comprenant des points, des vecteurs, des segments, des droites, des coniques et même des courbes représentatives de fonctions et modifier tout cela interactivement. Par ailleurs, les équations et coordonnées peuvent être entrées directement. GeoGebra est capable de travailler avec des variables numériques ou vectorielles ainsi qu'avec des points, peut trouver les dérivées et intégrales de fonctions et propose des commandes comme Racine ou Extremum. Geogebra est également utilisable en ligne.
·         Geometrix est un logiciel de construction et de démonstration capable de guider et de corriger l'élève en temps réel. L'élève raisonne sur la figure qu'il a lui-même construite. Plusieurs fenêtres s'ouvrent : une pour la figure, une pour les conditions, une pour les propriétés et une pour les conclusions. Il dispose de toutes les fonctionnalités propres aux logiciels de géométrie dynamique. Le site offre 250 exercices de construction et de démonstration.
  • Le logiciel SOLSTICE a pour principal objectif de conjuguer l’acquisition de notions fondamentales de mécanique et l’initiation à l’orbitographie dans l’enseignement secondaire. Ce logiciel permet de simuler les mouvements orbitaux de satellites de la Terre ainsi que le lancement d’une fusée Ariane 5.
 III.            Les simulations

1.      Définition des simulations
La simulation est une reproduction artificielle d'un phénomène réel. Dans le cas où elle est exécutée par un programme informatique sur un ordinateur on parle de simulation numérique. (Edutech).
J.P. GEMY31 définit la simulation dans un article publié dans l’Encyclopédia Universalis
(2002) comme suit : « La simulation est l’expérimentation sur un modèle. C’est une procédure de
recherche scientifique qui consiste à réaliser une reproduction artificielle (modèle) du phénomène que l’on désire étudier, à observer le comportement de cette reproduction lorsque l’on fait varier expérimentalement les actions que l’on peut exercer sur celle-ci, et à en induire ce qui se passerait dans la réalité sous l’influence d’actions analogues. »

2.      Usage des simulations
On peut distinguer trois grandes tendances:
·         Les simulations conceptuelles, dont le but est d’apprendre des concepts, mettent en scène des relations théoriques (modèles scientifiques).
·         Les simulations procédurales, dont le but est de développer des habiletés pratiques, (simulation de vol ou de chirurgie).
·         Les jeux de rôles, (peuvent être textuels) qui cherchent un apprentissage par immersion, et combinent concepts, procédures et intuition.

    3.    Avantages des simulations
L’utilisation des simulations apporte des changements à différents niveaux. Évidemment, les rôles de l’élève et de l’enseignant se trouvent modifiés, mais le contexte dans lequel les simulations sont utilisées est aussi influencé ; on cherche à intégrer les simulations dans le processus d’apprentissage de façon à ce qu’elles ne soient pas simplement accessoires et superflues.
Pour l'apprenant:
L’apprenant est le premier utilisateur des simulations ; celles-ci ne peuvent donc que modifier son comportement, sa façon d’apprendre et son intérêt envers ses apprentissages.
·         La simulation rend l’apprenant actif
·         La simulation permet une rétroaction instantanée
·         La simulation multiplie les formes de représentation et permet d’établir des liens entre celles-ci.
Les simulations sont donc très intéressantes puisqu’elles se présentent sous plusieurs formes très visuelles ; les représentations peuvent être des graphiques, des formules, des symboles (exemple : des circuits électriques), des dessins (exemple : des tortues dans Logo). Plusieurs logiciels de simulations permettent d’obtenir plus d’une représentation d’un concept à la fois et d’établir des liens entre ces représentations en représentant simultanément graphiques, formules, symboles et images.
Pour l'enseignant
·         La simulation donne plus de temps pour individualiser l’enseignement;
·         La simulation permet de «voir» la pensée de l’élève
·         L’enseignant devient un guide

      4. Exemple de  logiciel de simulation
·         Cabri, Scilab, Matlab (pour des simulations en mathématiques et physique)
·         Modellus et Stella pour les modèles scientifiques
·         Fablusi (pour des simulations de jeux de rôles)

Référence  bibliographiques
·         Bétrancourt, M. (2003). Outil cognitif ou gadget ? Psychoscope 8/2003  vol 24. Journal Suisse des psychologues FPS.

·         Pezio, N. (2003). Influence du format de présentation sur l’apprentissage : contribution de la présentation séquentielle et ce l’interactivité. Mémoire de DESS. TECFA, Faculté de Psychologie et Sciences de l’Éducation, Unige.
·         Rebetez, C. (2004). Sous quelles conditions l’animation améliore-t-elle l’apprentissage ? Mémoire de DESS. TECFA, Faculté de Psychologie et Sciences de l’Éducation, Unige.

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