Colloque HUMANE, Dijon, le 16-12-2020. Géraldine Boivin-Delpieu : co-conception d'un outil numérique pour l'enseignement et l'apprentissage de l'astronomie au cycle 3
Colloque HUMANE, Dijon, le 16-12-2020. Géraldine Boivin-Delpieu : co-conception d'un outil numérique pour l'enseignement et l'apprentissage de l'astronomie au cycle 3
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Un dispositif d'autoformation aux connaissances technopédagogiques : une rech...Université de Sherbrooke
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Colloque HUMANE, Dijon, le 16-12-2020. Géraldine Boivin-Delpieu : co-conception d'un outil numérique pour l'enseignement et l'apprentissage de l'astronomie au cycle 3
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