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CO-CONCEPTION D'UN OUTIL NUMÉRIQUE
POUR L'ENSEIGNEMENT ET L'APPRENTISSAGE
DE L'ASTRONOMIE AU CYCLE 3
GÉRALDINE BOIVIN-DELPIEU
XX/XX/XXXX
Direc(on du numérique pour l’éduca(on /
[Nom_établissement_porteur_GTnum]
1
Sommaire
1.Origines du projet
2.Objectifs de la
recherche
3.Principes théorico-
méthodologiques
4.Phase1 –Analyse
du problème
5.Phase 2.
Développement de
solutions
XX/XX/XXXX
Direc(on du numérique pour l’éduca(on /
[Nom_établissement_porteur_GTnum]
2
[Logo_partenaires_GTnum_labo_académies]
1. Origines de ce projet …
Contexte institutionnel
Enseignement des sciences basé sur l’investigation
La notion de modèle est intégrée aux programmes actuels
de sciences expérimentales et technologie du cycle 3 de
l’école primaire
« La place, les mouvements de la Terre sont
détaillés tout au long du cycle par l’observation et
la modélisation mais aussi par d’autres approches
telles que les simulations. »
3
Importance d’étudier les activités de modélisation en sciences physiques
La signification du savoir en classe dépend du fonctionnement du savoir de
la discipline enseignée
Tiberghien et al., 2007 ; Boivin-Delpieu, 2015
Des difficultés…
…liées à l’étude de l’astronomie
Les élèves rencontrent de grandes difficultés en
raison des incohérences entre ce qui est
expérimenté et ce qui est enseigné
Kikas, 2006
1. Aux origines de ce projet…
Contexte institutionnel
Enseignement des sciences basé sur l’investigation
La notion de modèle est intégrée aux programmes
actuels de sciences expérimentales et technologie
du cycle 3 de l’école primaire
4
Kallery, 2011
La signification du savoir en classe dépend du
fonctionnement du savoir de la discipline enseignée
Importance d’étudier les activités de modélisation en
sciences physiques
Les difficultés des élèves
Les connaissances pra:ques
Les élèves rencontrent de grandes difficultés
en raison des incohérences entre ce qui est
expérimenté et ce qui est enseigné
Les recherches en EIAH
Face à ces difficultés, le recours à des simula=ons
est suscep=ble de faciliter les appren=ssages.
Svétoslavova et al.,2007
1. Aux origines de ce projet …
Contexte institutionnel
Enseignement des sciences basé sur l’investigation
La notion de modèle est intégrée aux programmes
actuels de sciences expérimentales et technologie
du cycle 3 de l’école primaire
5
(Shelton & Hedley, 2002
2. Objectifs de la recherche
Co-construire des ressources numériques (simulations) pour l’enseignement et l’étude de
l’astronomie, intégrant les résultats de la recherche en didactique, utiles aux praticiens mais aussi
intégrant leurs compétences spécifiques .
(Desgagné & Larouche, 2010)
Double enjeu caractéristique des recherches collaboratives :
Ø d’élaborer un outil innovant au service des pratiques enseignantes
Ø de réifier des modèles théoriques en prenant en compte des contraintes du contexte (Sanchez
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Ø Nécessité de mise en relation des éléments des modèles et théories enseignés et la description d’une situation matérielle
en termes d’objets et d’évènements
3. Organisa+on de la collabora+on :
Principes théorico-méthodologiques retenus : Design-Based-Research
Analyse de problèmes
concrets par un groupe de
chercheurs et de pra5cien
en collabora5on
Développement de solutions
sur la base de principes de
développements antérieurs et
d'innovations technologiques
Essais de la solution en
situation
Perfectionnement de la
solution
Réflexion visant à produire
des principes de
conception et d’améliorer
l’implémentation de la
solution
D’après Amiel Reeves, 2008
5
2
3
4
1
3. Organisation de la collaboration :
Principes théorico-méthodologiques retenus : Design-Based -Research
Analyse de problèmes
concrets par un groupe de
chercheurs et de praticien
en collaboration
Développement de solutions
sur la base de principes de
développements antérieurs et
d'innovations technologiques
Essais de la solution en
situation
Perfec>onnement de la
solu>on
Réflexion visant à produire
des principes de
concep>on et d’améliorer
l’implémenta>on de la
solu>on
D’après Amiel Reeves, 2008
2
3
1
4. DBR- Phase 1: Analyse d’un problème concret
… Vers la formulation du problème à traiter
Décembre 2017
Constitution de l’équipe
Janvier à avril 2018
Collecte des données
Mai à décembre 2018
Co-analyse des séquences
d'enseignement
Avril à Aout 2018
Traitement et analyse
par le CH.
5 praticiens
Dec-2017 Présenta4on
du contexte et du
projet
4. DBR- Phase 1: Analyse d’un problème concret
Décembre 2017
Constitution de l’équipe
2 chercheurs
Perturbation contrôlée (Chevallard, 1998)
Variation de la durée de la journée
au cours des saisons
Mouvements de la Terre dans le
système solaire.
FormaDon des ombres
4.DBR-Phase 1 :
Analyse d’un problème
concret
Etude de la dynamique des savoirs enseignés à travers des activités de modélisation au cycle 3
en sciences : comparaison de situations d’enseignement et d’étude des mouvements de la
Terre avec des objets tangibles et des objets numériques.
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objec6fs visés
- Les principales difficultés rencontrées par les
enseignants lors de l’élabora6on et mise en
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4. DBR-Phase 1 : Analyse d’un problème concret
Phase de co-analyse
Dissymétrie : ‘’le chercheur tient la lanterne ‘’
(Ligozat & Marlot, 2016).
Professeurs des écoles
Principe d’explicitation partagée
(Sensevy, 2011)
Principaux résultats
La fonction attribuée par les professeurs aux objets tangibles et aux
objets numériques est différente
13
4. DBR- Phase 1: Analyse d’un problème concret
… Vers la formulation du problème à traiter
La fonction attribuée par les professeurs aux objets tangibles et aux
objets numériques est différente
Interpréter
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14
4. DBR- Phase 1: Analyse d’un problème concret
… Vers la formulation du problème à traiter
Principaux résultats
La fonction attribuée par les professeurs aux objets tangibles et aux
objets numériques est différente
Les simulations numériques sont principalement
utilisées pour décrire des phénomènes par ailleurs
observables et toujours déjà mis en évidence en
amont avec les élèves
ØRupture chronogénétique
15
4. DBR- Phase 1: Analyse d’un problème concret
… Vers la formulaIon du problème à traiter
Principaux résultats
• La fonction attribuée par les professeurs aux objets tangibles et aux
objets numériques est différente
• Les simulations numériques sont principalement utilisées pour
décrire des phénomènes par ailleurs observables et toujours déjà mis
en évidence en amont avec les élèves
•Les jeux d’apprentissages marqués par une forte
avancée des savoirs impliquent tous le recours à du
matériel tangible.
16
4. DBR- Phase 1: Analyse d’un problème concret
… Vers la formulation du problème à traiter
Principaux résultats
• La fonction attribuée par les professeurs aux objets tangibles et aux objets numériques
est différente
• Les simulations numériques sont principalement utilisées pour décrire des
phénomènes par ailleurs observables et toujours déjà mis en évidence en amont avec
les élèves
• Les jeux d’apprentissages marqués par une forte avancée des savoirs impliquent tous le
recours à du matériel tangible.
• Les jeux d’apprentissage impliquant du matériel tangible ne sont pas
tous marqués par une avancée des savoirs significatives.
ØDIFFICULTÉS LIÉES À L’UTILISATION DU MATÉRIEL
17
4. DBR- Phase 1: Analyse d’un problème concret
… Vers la formulation du problème à traiter
Décembre 2017
Constitution de l’équipe
Janvier à avril 2018
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CH.
Septembre à décembre
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Co-analyse des séquences
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Formulation du
problème à traiter
Comment chercheur et praticiens peuvent-ils lors
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dédiée à l’enseignement et l’étude des
mouvements de la Terre au cycle3 prendre en
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aussi les leviers et les difficultés identifiées lors
de l’analyse conjointe de séances ordinaires ?
4. DBR- Phase 1: Analyse d’un problème concret
… Vers la formulation du problème à traiter
Janvier à Mai 2019
Élaboration de solutions pour surmonter
les difficultés identifiées
Mai à Juillet 2019
Finalisation du cahier des charges
Juillet à février 2019
Élabora7on du prototype
4. DBR- Phase 2 : Développement d’une solution
2 enseignants-
chercheurs
1 astronome
2 intervants de la
DANE
Janvier à Mai 2019
Élaboration de solutions pour surmonter
les difficultés identifiées
Mai à Juillet 2019
Finalisation du cahier des charges
Juillet à février 2019
Élaboration du prototype
Experte en innovaAon
numérique et en ingénierie
digitale 3D
3 praticiens
4. DBR- Phase 2 : Développement d’une solution
Quelques éléments en lien avec le prototype..
3 modes (conformément à la démarche d’apprentissage) :
- Mode 1 : je découvre un phénomène et je m’interroge è Réalité virtuelle pour
permettre de ‘’voyager ‘’ dans le temps et dans l’espace
- Mode 2 : je teste mes idées è Réalité augmentée pour permettre aux élèves
de tester un modèle explicatif en surmontant les difficultés liées à l’utilisation
du matériel et de changements de référentiel
- Mode 3 : je retiens è Réalité virtuelle pour permettre à l’enseignant de
structurer les connaissances
4. DBR- Phase 2 : Développement d’une solution
4. DBR- Phase 2 : Développement d’une solution
4. DBR- Phase 2 : Développement d’une solution
4. DBR- Phase 2 : Développement d’une solution
4. DBR- Phase 2 : Développement d’une solution
4. DBR- Phase 2 : Développement d’une solution
Mode 3 structuration des connaissances
4. DBR- Phase 2 : Développement d’une solution
Merci pour votre attention
Boivin-Delpieu 28

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  • 1. CO-CONCEPTION D'UN OUTIL NUMÉRIQUE POUR L'ENSEIGNEMENT ET L'APPRENTISSAGE DE L'ASTRONOMIE AU CYCLE 3 GÉRALDINE BOIVIN-DELPIEU XX/XX/XXXX Direc(on du numérique pour l’éduca(on / [Nom_établissement_porteur_GTnum] 1
  • 2. Sommaire 1.Origines du projet 2.Objectifs de la recherche 3.Principes théorico- méthodologiques 4.Phase1 –Analyse du problème 5.Phase 2. Développement de solutions XX/XX/XXXX Direc(on du numérique pour l’éduca(on / [Nom_établissement_porteur_GTnum] 2 [Logo_partenaires_GTnum_labo_académies]
  • 3. 1. Origines de ce projet … Contexte institutionnel Enseignement des sciences basé sur l’investigation La notion de modèle est intégrée aux programmes actuels de sciences expérimentales et technologie du cycle 3 de l’école primaire « La place, les mouvements de la Terre sont détaillés tout au long du cycle par l’observation et la modélisation mais aussi par d’autres approches telles que les simulations. » 3
  • 4. Importance d’étudier les activités de modélisation en sciences physiques La signification du savoir en classe dépend du fonctionnement du savoir de la discipline enseignée Tiberghien et al., 2007 ; Boivin-Delpieu, 2015 Des difficultés… …liées à l’étude de l’astronomie Les élèves rencontrent de grandes difficultés en raison des incohérences entre ce qui est expérimenté et ce qui est enseigné Kikas, 2006 1. Aux origines de ce projet… Contexte institutionnel Enseignement des sciences basé sur l’investigation La notion de modèle est intégrée aux programmes actuels de sciences expérimentales et technologie du cycle 3 de l’école primaire 4 Kallery, 2011
  • 5. La signification du savoir en classe dépend du fonctionnement du savoir de la discipline enseignée Importance d’étudier les activités de modélisation en sciences physiques Les difficultés des élèves Les connaissances pra:ques Les élèves rencontrent de grandes difficultés en raison des incohérences entre ce qui est expérimenté et ce qui est enseigné Les recherches en EIAH Face à ces difficultés, le recours à des simula=ons est suscep=ble de faciliter les appren=ssages. Svétoslavova et al.,2007 1. Aux origines de ce projet … Contexte institutionnel Enseignement des sciences basé sur l’investigation La notion de modèle est intégrée aux programmes actuels de sciences expérimentales et technologie du cycle 3 de l’école primaire 5 (Shelton & Hedley, 2002
  • 6. 2. Objectifs de la recherche Co-construire des ressources numériques (simulations) pour l’enseignement et l’étude de l’astronomie, intégrant les résultats de la recherche en didactique, utiles aux praticiens mais aussi intégrant leurs compétences spécifiques . (Desgagné & Larouche, 2010) Double enjeu caractéristique des recherches collaboratives : Ø d’élaborer un outil innovant au service des pratiques enseignantes Ø de réifier des modèles théoriques en prenant en compte des contraintes du contexte (Sanchez et al.) Ø Nécessité de mise en relation des éléments des modèles et théories enseignés et la description d’une situation matérielle en termes d’objets et d’évènements
  • 7. 3. Organisa+on de la collabora+on : Principes théorico-méthodologiques retenus : Design-Based-Research Analyse de problèmes concrets par un groupe de chercheurs et de pra5cien en collabora5on Développement de solutions sur la base de principes de développements antérieurs et d'innovations technologiques Essais de la solution en situation Perfectionnement de la solution Réflexion visant à produire des principes de conception et d’améliorer l’implémentation de la solution D’après Amiel Reeves, 2008 5 2 3 4 1
  • 8. 3. Organisation de la collaboration : Principes théorico-méthodologiques retenus : Design-Based -Research Analyse de problèmes concrets par un groupe de chercheurs et de praticien en collaboration Développement de solutions sur la base de principes de développements antérieurs et d'innovations technologiques Essais de la solution en situation Perfec>onnement de la solu>on Réflexion visant à produire des principes de concep>on et d’améliorer l’implémenta>on de la solu>on D’après Amiel Reeves, 2008 2 3 1
  • 9. 4. DBR- Phase 1: Analyse d’un problème concret … Vers la formulation du problème à traiter Décembre 2017 Constitution de l’équipe Janvier à avril 2018 Collecte des données Mai à décembre 2018 Co-analyse des séquences d'enseignement Avril à Aout 2018 Traitement et analyse par le CH.
  • 10. 5 praticiens Dec-2017 Présenta4on du contexte et du projet 4. DBR- Phase 1: Analyse d’un problème concret Décembre 2017 Constitution de l’équipe 2 chercheurs
  • 11. Perturbation contrôlée (Chevallard, 1998) Variation de la durée de la journée au cours des saisons Mouvements de la Terre dans le système solaire. FormaDon des ombres 4.DBR-Phase 1 : Analyse d’un problème concret Etude de la dynamique des savoirs enseignés à travers des activités de modélisation au cycle 3 en sciences : comparaison de situations d’enseignement et d’étude des mouvements de la Terre avec des objets tangibles et des objets numériques.
  • 12. Document partagé où nous avons analysé : - les principales difficultés des élèves : - Concep6ons courantes - Difficultés liées à la modélisa6on avec le matériel et les simula6ons - Les leviers perme;ant d’a;eindre les objec6fs visés - Les principales difficultés rencontrées par les enseignants lors de l’élabora6on et mise en œuvre 4. DBR-Phase 1 : Analyse d’un problème concret Phase de co-analyse Dissymétrie : ‘’le chercheur tient la lanterne ‘’ (Ligozat & Marlot, 2016). Professeurs des écoles Principe d’explicitation partagée (Sensevy, 2011)
  • 13. Principaux résultats La fonction attribuée par les professeurs aux objets tangibles et aux objets numériques est différente 13 4. DBR- Phase 1: Analyse d’un problème concret … Vers la formulation du problème à traiter
  • 14. La fonction attribuée par les professeurs aux objets tangibles et aux objets numériques est différente Interpréter Décrire 14 4. DBR- Phase 1: Analyse d’un problème concret … Vers la formulation du problème à traiter Principaux résultats
  • 15. La fonction attribuée par les professeurs aux objets tangibles et aux objets numériques est différente Les simulations numériques sont principalement utilisées pour décrire des phénomènes par ailleurs observables et toujours déjà mis en évidence en amont avec les élèves ØRupture chronogénétique 15 4. DBR- Phase 1: Analyse d’un problème concret … Vers la formulaIon du problème à traiter
  • 16. Principaux résultats • La fonction attribuée par les professeurs aux objets tangibles et aux objets numériques est différente • Les simulations numériques sont principalement utilisées pour décrire des phénomènes par ailleurs observables et toujours déjà mis en évidence en amont avec les élèves •Les jeux d’apprentissages marqués par une forte avancée des savoirs impliquent tous le recours à du matériel tangible. 16 4. DBR- Phase 1: Analyse d’un problème concret … Vers la formulation du problème à traiter
  • 17. Principaux résultats • La fonction attribuée par les professeurs aux objets tangibles et aux objets numériques est différente • Les simulations numériques sont principalement utilisées pour décrire des phénomènes par ailleurs observables et toujours déjà mis en évidence en amont avec les élèves • Les jeux d’apprentissages marqués par une forte avancée des savoirs impliquent tous le recours à du matériel tangible. • Les jeux d’apprentissage impliquant du matériel tangible ne sont pas tous marqués par une avancée des savoirs significatives. ØDIFFICULTÉS LIÉES À L’UTILISATION DU MATÉRIEL 17 4. DBR- Phase 1: Analyse d’un problème concret … Vers la formulation du problème à traiter
  • 18. Décembre 2017 Constitution de l’équipe Janvier à avril 2018 Collecte des données Avril à Aout 2018 Traitement et analyse par le CH. Septembre à décembre 2018 Co-analyse des séquences d'enseignement Formulation du problème à traiter Comment chercheur et praticiens peuvent-ils lors de l’élaboration d’une ressource numérique dédiée à l’enseignement et l’étude des mouvements de la Terre au cycle3 prendre en compte à la fois les hypothèses théoriques sur l’apprentissage en sciences physiques mais aussi les leviers et les difficultés identifiées lors de l’analyse conjointe de séances ordinaires ? 4. DBR- Phase 1: Analyse d’un problème concret … Vers la formulation du problème à traiter
  • 19. Janvier à Mai 2019 Élaboration de solutions pour surmonter les difficultés identifiées Mai à Juillet 2019 Finalisation du cahier des charges Juillet à février 2019 Élabora7on du prototype 4. DBR- Phase 2 : Développement d’une solution
  • 20. 2 enseignants- chercheurs 1 astronome 2 intervants de la DANE Janvier à Mai 2019 Élaboration de solutions pour surmonter les difficultés identifiées Mai à Juillet 2019 Finalisation du cahier des charges Juillet à février 2019 Élaboration du prototype Experte en innovaAon numérique et en ingénierie digitale 3D 3 praticiens 4. DBR- Phase 2 : Développement d’une solution
  • 21. Quelques éléments en lien avec le prototype.. 3 modes (conformément à la démarche d’apprentissage) : - Mode 1 : je découvre un phénomène et je m’interroge è Réalité virtuelle pour permettre de ‘’voyager ‘’ dans le temps et dans l’espace - Mode 2 : je teste mes idées è Réalité augmentée pour permettre aux élèves de tester un modèle explicatif en surmontant les difficultés liées à l’utilisation du matériel et de changements de référentiel - Mode 3 : je retiens è Réalité virtuelle pour permettre à l’enseignant de structurer les connaissances 4. DBR- Phase 2 : Développement d’une solution
  • 22. 4. DBR- Phase 2 : Développement d’une solution
  • 23. 4. DBR- Phase 2 : Développement d’une solution
  • 24. 4. DBR- Phase 2 : Développement d’une solution
  • 25. 4. DBR- Phase 2 : Développement d’une solution
  • 26. 4. DBR- Phase 2 : Développement d’une solution
  • 27. Mode 3 structuration des connaissances 4. DBR- Phase 2 : Développement d’une solution
  • 28. Merci pour votre attention Boivin-Delpieu 28