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Publié le 20 octobre 2013 | Physique

Un cours interactif qui prépare le travail en laboratoire

Dans les cours de physique, les animations interactives sont très utiles. Nous en faisons souvent usage. L'élément ludique interpelle les étudiants et rend l'apprentissage participatif. Pourtant, après avoir fait remplir un sondage à ses étudiants, Éric a appris que de telles animations, très appréciées, n'étaient toutefois pas consultées à l'extérieur de la classe. Les étudiants n'en faisaient pas une utilisation continue.

Éric a réalisé que ce qui manquait à de telles ressources, c'était la possibilité pour les enseignants de faire le suivi de chaque étudiant lors de la manipulation des animations interactives et d'offrir une rétroaction à l'étudiant afin de lui permettre de jouer avec des concepts et expérimenter à l'extérieur de la classe tout en ayant un retour immédiat sur ce travail. C'est à ce moment qu'il a eu l'idée de créer un cours qui permettrait tout cela : « Mesures et incertitudes en laboratoire ».

Cette idée est à l'origine d'un pari un peu fou : celui de créer un cours interactif sur un sujet généralement ennuyeux que tous les cours de physique et de chimie au cégep doivent aborder, c'est-à-dire la manipulation d'instruments et la gestion d'incertitudes en laboratoire. C'était ambitieux. Ce cours offrirait non seulement des animations pouvant générer des exercices aléatoires autocorrigés, un environnement participatif ponctué de réponses instantanées et une rétroaction aux étudiants. Il pourrait aussi permettre aux enseignants de modifier le contenu théorique du cours, tout en offrant un outil pédagogique complémentaire aux cours magistraux. Pour faire cela, il a demandé l'aide de Benoît Villeneuve qui a collaboré à la révision scientifique et la structure du contenu théorique du cours.

Mesures et incertitudes en laboratoire

À l'automne 2012, aux cégeps Édouard-Montpetit et Ahuntsic, plus de 400 étudiants et 7 enseignants ont testé le cours « Mesures et incertitudes en laboratoire ». Ce cours fonctionne sur une plateforme d'apprentissage interactive créée par Éric, nommée Modappi. Depuis sa première utilisation à l'automne 2012, le contenu du cours a déjà doublé et sera complet dès la session d'hiver 2014. Sur la plateforme en ligne, deux pages d'accueil sont accessibles : une pour étudiants et une pour enseignants. L'étudiant abonné au cours et à son enseignant, que ce soit chez lui ou ailleurs, a accès à 40 évaluations classées par thèmes qui servent d'introduction à la méthode expérimentale. Chaque évaluation possède un petit nombre de questions et celles comportant des animations interactives génèrent des exercices aléatoires autocorrigés. Chaque groupe de questions est accompagné de théorie sous la forme d'une diapositive introductive à laquelle l'étudiant a toujours accès et qu'il peut consulter à n'importe quel moment lors de l'évaluation. S'il le désire, il peut aussi imprimer cette diapositive. La simulation de la manipulation d'instruments fait aussi partie des évaluations et prépare les étudiants à l'usage réel de ces instruments et à la lecture des mesures, par exemple celle du pied à coulisse, un outil avec lequel les étudiants ont souvent de la difficulté.

Exemple de diapositive introductive pour le cours Mesures et incertitudes en laboratoire

Exemple de diapositive introductive pour le cours « Mesures et incertitudes en laboratoire »

L'étudiant reçoit une rétroaction immédiate à chaque étape de l'évaluation. Il peut aussi refaire les exercices à souhait. La plateforme garde en mémoire les résultats de tous les essais, permettant à l'enseignant de voir quelles questions sont plus ardues ou plus faciles, mais aussi, quels étudiants sont en difficultés. L'étudiant a même accès à la réponse si, après plusieurs tentatives, le cumulatif de ses points est de zéro. Il peut ainsi apprendre  de ses erreurs et refaire  une évaluation afin d'améliorer sa note et concrétiser son apprentissage. Puisque la valeur numérique de chaque variable est toujours générée de façon aléatoire dans les animations, chaque réponse que doit donner l'étudiant, pour chaque essai, est unique.

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Cours clé en main « Mesures et incertitudes en laboratoire »

Cet environnement interactif fait sur mesure est très utile! Non seulement pouvons-nous faire un suivi de l'apprentissage des étudiants, mais nous pouvons ajuster selon nos besoins le contenu théorique des diapositives et modifier les questions avant de soumettre les évaluations aux étudiants. De plus, les étudiants arrivent beaucoup mieux préparés qu'auparavant. Ils arrivent en ayant déjà intégré plusieurs éléments importants du travail en laboratoire et peuvent se concentrer sur la matière et les buts du laboratoire.

Exemple de question avec simulation de manipulation du pied à coulisse

Exemple de question avec simulation de manipulation du pied à coulisse

De nouvelles possibilités

Au Collège Édouard-Montpetit, cela fait plusieurs années que nous cherchons à avoir une « approche programme » en ce qui a trait à la préparation au travail en laboratoire. Avec 3 cours de physique, 2 cours de chimie et des périodes de laboratoires espacées dans chacun de ces cours, les enseignants répètent toujours, chaque session, la matière sur les mesures et la gestion des incertitudes. Puisque les étudiants peuvent faire les évaluations provenant de plusieurs enseignants de physique et de chimie, le cours interactif que nous avons créé pourrait nous permettre, à terme, de développer une approche collaborative entre professeurs de sciences afin d'éviter cette répétition et favoriser une cohérence tout au long du parcours de l'étudiant. Nous n'en sommes qu'aux balbutiements de notre usage de « Mesures et incertitudes en laboratoire », mais l'expérience étudiante et les possibilités pédagogiques sont, à ce jour, nombreuses et positives.

Notre cours a reçu une mention dans le cadre du Prix du ministre de l'Enseignement supérieur 2012-2013 et un OCTAS dans la catégorie « Environnement d'apprentissage ». Il semble y avoir de l'engouement pour un tel outil. Nous pensons que d'autres cours pourraient être créés sur la plateforme utilisée. Nous en sommes maintenant à réfléchir comment la formule utilisée pour « Mesures et incertitudes en laboratoire » pourrait être adaptée à d'autres contenus et à d'autres disciplines.

Auriez-vous des idées de contenus qui pourraient être adaptés sur une telle plateforme?

2 commentaire(s)

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    Nicole Perreault a écrit le 21 octobre 2013 à 17h30

    Bonjour Éric et Benoît, Lorsqu'Éric est venu présenter Modappi à la rencontre REPTIC d'octobre 2013, j'ai été en mesure d'apprécier la qualité de cette belle initiative et son potentiel pédagogique. Je profite de ce récit pour vous féliciter. Dans votre chronique, vous soulignez les avantages du recours à Modappi : meilleur suivi des apprentissages, ajustement des contenus, meilleure préparation des étudiants, etc. J’aimerais savoir si vous avez eu l’opportunité d’évaluer l’impact du recours à Modappi sur la réussite des étudiants (résultats scolaires, motivation, habiletés cognitives particulières). Bravo encore !

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    Eric Laflamme a écrit le 22 octobre 2013 à 16h07

    Bonjour Mme Perreault, Tout d'abord, merci de prendre le temps de nous féliciter et bravo pour votre chronique! Pour répondre à votre question, nous avons observé, en récoltant les statistiques d'une demi-douzaine d'enseignants, que plus de 95% des étudiants complètent les évaluations soumises par leur enseignant. De plus, grâce aux exercices aléatoires autocorrigés, les étudiants peuvent apprendre de leurs erreurs et améliorer les résultats de leurs évaluations. La moyenne des évaluations pour une classe peut alors augmenter de 10 % à 30% entre le premier essai et le meilleur essai! Ainsi, en récoltant les meilleurs essais de leurs étudiants, les enseignants peuvent cibler rapidement les étudiants performants, mais aussi ceux qui sont moins motivés ou en difficulté. D’ailleurs, plus de la moitié des étudiants les plus faibles sur modappi seront aussi les plus faibles à la fin de la session scolaire. Les enseignants qui utilisent modappi peuvent alors, bien avant le premier examen, intervenir auprès de ces étudiants et corriger la situation. J'espère avoir répondu à votre question!

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