INRP, CNRS,Université Lyon 2, ENS-LSH, ENS-Lyon

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1 INRP, CNRS,Université Lyon 2, ENS-LSH, ENS-Lyon
Améliorer l’évaluation pour améliorer l’apprentissage : analyses et outils concrets Marie Coulaud / Jacques Vince INRP, CNRS,Université Lyon 2, ENS-LSH, ENS-Lyon Travail issu d’une recherche en lycée Parcours thématique À quoi peuvent servir les recherches sur l'enseignement et l'apprentissage ? Quelques exemples en physique-chimie Journées nationales de l’UdPPC 2007 Samedi 27 octobre 2007

2 Évaluation : de quoi parle-t-on ?
Évaluation des élèves par les enseignants Évaluation qui permet de faire le point sur l’apprentissage des élèves (sommative) ET qui donne des informations permettant d’améliorer cet apprentissage (formative) Passer rapidement. Objectif = situer notre travail et nommer les types d’évaluation concernés (pour éviter les questions)

3 Que veut-on évaluer ? Leur travail ?
Leur capacité à refaire un exercice ? Leur connaissance du cours ? Leur apprentissage ?  La compréhension par les élèves des notions/concepts enseignés et l’acquisition des compétences transversales. Préciser que cela soulève des questions mais qu’on les réserve pour après. En fait on évalue un peu tout ça à la fois mais en être vraiment conscient et sans être toujours capable de discriminer chacun de ses objets d'évaluation.

4 Dans quel but ? Faire un état des lieux de la compréhension des élèves à un instant donné (et donc étudier l’évolution de cette compréhension au cours de l’apprentissage). Fournir des informations à l’élève pour l’aider à se situer : quel chemin lui reste-t-il à parcourir ? Fournir des informations à l’enseignant : sur l’apprentissage de chacun permettant une rétroaction individualisée ; sur l’apprentissage de la classe permettant une rétroaction d'adaptation à la classe. Diapo importante car bien en résonance avec les grilles de compétence qui sont un des outils possible pour atteindre au mieux ces différents buts.

5 Des fonctions institutionnelles … et des contraintes
Instructions officielles : obligation d’évaluer les élèves. Communication à travers cette évaluation : avec l’équipe pédagogique (conseil de classe) ; avec les parents et les autres institutions (bulletin et dossier) ; avec les élèves (notes, annotations, bulletin…). Peu de temps à consacrer à cette évaluation. Remarque : en pratique, l’institution met peu l’accent sur l’aspect formatif de l’évaluation

6 Sous quelle forme ? Alternatives possibles, mais on parle ici de l'évaluation « classique » : Évaluation écrite. Temps limité. Tous les élèves de la classe doivent répondre aux mêmes questions. Chaque copie est corrigée par l’enseignant et rendue notée et annotée à l’élève. Maintenant qu’on connaît ce qu’on veut évaluer, on peut se demander comment on va l’évaluer. Cependant, les contraintes institutionnelles incitent les enseignants à aller vers la forme « classique » de l’évaluation (pour tous les avantages qu’elle présente). Il est important d’être conscient que ce mode d’évaluation a aussi des inconvénients. AVANTAGES (qui tendent à disculper le prof qui pratique inévitablement ces évaluations) : Gain de temps Équité Traçabilité / Archivage INCONVENIENTS : Difficulté de l’écrit (lecture / écriture) Pas de possibilité de demander des précisions Pas aussi individuelle qu’un entretien oral Pas aussi suivie que le port-folio

7 Analyse du processus d’évaluation
du point de vue de l’enseignant ; du point de vue de l’élève.

8 activités faites en classe
DU COTE DE L'ENSEIGNANT DU COTE DE L'ELEVE DS, Test  Exercices Questions choix de l’ordre de résolution Évaluation : jugement de l’adéquation entre un comportement observé et un comportement attendu lecture Interprétation de la question Idée de ce qui a été fait Cours activités faites en classe Idée de ce qui a été fait en classe Autres connaissances (scolaires ou non) Réponse correcte attendue adéquation Contrat / Exigences Idée de réponse Copie  Réponses écrites écriture Idée de sa performance sur le test et lui renvoie une image de lui-même Correction, jugement Note, appréciation Rétroaction sur l’enseignement Apprentissage

9 Quelle utilisation de la recherche ?
Comment produire des outils d’évaluation s'intégrant aux modalités "classiques" en utilisant les travaux de recherche en didactique et en sciences de l’éducation ? Analyse des différences entre les pratiques des enseignants et les pratiques des chercheurs Utilisation des travaux sur les conceptions Utilisation des hypothèses d’apprentissage : modélisation, registres de représentation… Étudier la cohérence des réponses pour évaluer la compréhension Indiquer que ce travail correspond à un travail de thèse. Conceptions : « Ensemble de connaissances ou de procédures hypothétiques que le chercheur attribue à l’élève dans le but de rendre compte des conduites de l’élève dans un ensemble de situations données » (Tiberghien et Vince, 2005) Principales conceptions des élèves en mécanique : mouvement  force dans le sens du mouvement ; force « interne » ; aspect non interactif des forces Conséquence pour l’évaluation : poser des questions incitant l’élève à utiliser ces conceptions pour évaluer son apprentissage Modélisation : La construction du sens des concepts en physique (et donc en mécanique) nécessite des liens entre d’un côté ce qui relève du monde des objets et des évènements (observables dans la situation matérielle) et de l’autre ce qui relève du monde du modèle (Tiberghien, 1994) Reprise de cette « hypothèse » pour l’évaluation : La capacité de l’élève à passer d’un monde à l’autre est un indicateur de sa compréhension. Registres : « La coordination de plusieurs registres de représentation sémiotiques apparaît fondamentale pour une appréhension conceptuelle des objets : il faut que l’objet ne soit pas confondu avec ses représentations et qu’il soit reconnu dans chacune de ses représentations possibles » (Duval, 1993) Reprise de cette « hypothèse » pour l’évaluation : La capacité de l’élève à manipuler les concepts sous différents registres et à passer d’un registre à l’autre est un indicateur de sa compréhension. Cohérence : L’élève peut mettre en place des comportements incohérents du point de vue de l’observateur selon les situations mises en jeu dans les questions auxquelles il doit répondre. Conséquence pour l’évaluation : pour évaluer les connaissances d’un élève relatives à un concept, il est nécessaire de poser plusieurs questions mettant en jeu ce concept.

10 Développement d’outils d’évaluation
Analyse des connaissances à évaluer Le programme officiel Le cours de l’enseignant Prise en compte des contraintes Moment de l’évaluation Durée de l’évaluation Programme à respecter Étude des exercices existants Autres sources : Internet, manuels scolaires… Tests développés dans le cadre de recherches Hypothèses d’apprentissage (Comment apprend-on ?)  Outils d’évaluation Découpage du programme en notions/concepts : cohérence inter et intra Modélisation : passer de l’observable au modèle et inversement Registres de représentation (forme d’expression de la notion / du concept) : le passage d'un registre à un autre peut être un obstacle Conceptions : erreurs fréquentes à tester En blanc : ce que l’enseignant fait lorsqu’il construit un devoir (indiquer que beaucoup de tests de recherche existent, certains sont diffusés dans des revues comme le BUP, mais qu’ils sont en général peu connus des enseignants) En marron : ce que le chercheur fait (l’enseignant le fait de façon explicite : quelle question poser et comment la poser pour évaluer tel ou tel point ?)

11 L’évaluation de la compréhension des concepts de mécanique en classe de seconde
Évoquer rapidement le site Pégase. Références – Site Pégase : – Coulaud, M. (2005). Évaluer la compréhension des concepts de mécanique chez des élèves de seconde : développement d’outils pour les enseignants. Thèse non publiée en sciences de l’éducation, Université Lyon 2.

12 Les travaux de recherche
Travaux sur l’apprentissage de la mécanique en didactique de la physique Productions de tests et analyse associée (par exemple Force Concept Inventory, Halloun et Hestenes (1985)) Millar et Hames (2001) Diagnosing pupils’ understanding : développement d’outils « diagnostiques » pour les enseignants Dumas-Carré et Goffard (1993) ProPhy : développement de problèmes pour la mécanique Passer très vite sur cette diapo et préciser qu'un enseignant seul dans son coin peut difficilement faire ce travail biblio : c'est tout l'intérêt de faire dialoguer recherche et enseignement pour que l'enseignement puisse bénéficier de ce travail par une présentation succincte et opératoire…

13 Un exemple de notion à tester
Ce qu’on veut tester : « Les forces qui s’exercent sur un système se compensent si et seulement si le système est immobile ou est en mouvement rectiligne uniforme (c’est-à-dire si sa vitesse ne varie pas et si sa direction ne change pas). » Quatre formes possibles : Immobile ou m. r. u. donc les forces se compensent. Ni immobile ni m. r. u. donc les forces ne se compensent pas. Les forces se compensent donc immobile ou m. r. u. Les forces ne se compensent pas donc ni immobile ni m. r. u. Aller vite

14 Un exemple : énoncé Préciser que la forme de cette exercice est spéciale mais qu’on va en voir les intérêts : permet de tester la cohérence entre les concepts, la cohérence entre les situations, certaines conceptions, le passage de l’observable au modèle, la mise en place de différents registres de représentation (pour la liste et la compensation des forces). --> Forme « fermée » nécessaire pour répondre à la contrainte de temps + facilité dans la correction + évite (ou ne permet pas) d’évaluer la capacité de l’élève à formuler sa réponse.

15 Un exemple : méthodologie
Choix pour cet exercice : passage du mouvement à la compensation (ou non) des forces. Utilisation de l’hypothèse sur les registres de représentation : expression des forces et de leur compensation sous forme « langue naturelle » et sous forme vectorielle. Mesure de la cohérence inter-situations : proposition des mêmes questions pour différentes situations matérielles  utilisation de situations proposées dans les tests existants. Hypothèse qui sous-tend le 2e point : un élève ne va pas forcément donner la même réponse selon le registre demandé. Demander plusieurs registres permet de tester la cohérence et la capacité de passer d'un registre à l'autre : c'est aussi probablement un indicateur de sa compréhension, indicateur souvent négligé.

16 Un exemple : but Juste signaler qu’informations présentes sur le site. Garder la diapo en cas de questions.

17 Un exemple : analyse de l’énoncé
À partir d'une situation du champ expérimental, on demande aux élèves de : décrire le mouvement avec les termes du modèle ; faire la liste des forces qui s'exercent sur un système donné ; utiliser les lois de la mécanique pour dire si les forces qui s'exercent sur le système se compensent. Trois situations afin d'observer l'influence de la situation sur les réponses de l'élève : Situation 1 (immobilité) : principale difficulté = dire que l'homme exerce une force sur la caisse (puisque celle-ci ne bouge pas). Situation 2 (mise en mouvement) : difficulté = caractérisation du mouvement. Situation 3 (m. r. u. ) : permet de vérifier que l'élève sait que les forces se compensent dans le cas d'un mouvement rectiligne uniforme.

18 Un exemple : difficultés a priori (1)
Première ligne : description du mouvement mauvaise visualisation de la situation ; non-connaissance de la signification des termes (du modèle) pour décrire un mouvement. Deuxième ligne : liste des forces non-connaissance du modèle des interactions ; confusion Terre et sol ; raisonnement = force implique mouvement / pas de mouvement implique pas de force.

19 Un exemple : difficultés a priori (2)
Troisième ligne : compensation des forces erreur dans la réponse sur le mouvement ; non connaissance des lois de la mécanique ; raisonnement = nombre de forces impair implique les forces ne peuvent pas se compenser ; raisonnement = mouvement donc les forces ne se compensent pas.

20 Un exemple : difficultés a priori (3)
Quatrième ligne : schéma des forces erreur dans la réponse sur la liste des forces ou sur la compensation ; non-prise en compte de la compensation ; non-prise en compte d’une ou plusieurs forces ; non-connaissance des caractéristiques d’une ou plusieurs forces ; raisonnement du type "mouvement donc résultante dans le sens du mouvement". Importance d’avoir en tête les difficultés a priori des élèves lors de la rédaction de l’exercice --> Qu’est-ce qu’on veut tester ?

21 Un exemple : réponse d’une élève
Élève ayant répondu pour la 1re colonne : La caisse est immobile. Force exercée par la Terre sur la caisse, force exercée par le sol sur la caisse, force exercée par l’homme sur la caisse. Les forces se compensent. Schéma des forces :

22 Un exemple : interview de l’élève
A : Là j’ai mis toutes les forces qu’il y a là et donc je les ai fait toutes de même longueur. Comme les forces elles se compensent, elles devaient être de même longueur mais le problème c’est [...] non mais comme là normalement quand les forces elles se compensent, elles se compensent avec une autre force de sens opposé et là ben elle en a pas » I : Alors il faut nécessairement deux forces pour qu’elles se compensent ou c’est possible avec trois ? A : Ben non je pense qu’il en faut deux I : Il en faut deux pour qu’elles se compensent. Si t’en as quatre c’est possible ? A : Ben oui I : Et si t’en as cinq ? A : Ben non enfin faut qu’on puisse faire des paires.

23 Conclusions temporaires…
Évaluation écrite : limite dans la mesure de la compréhension de l’élève (étapes du raisonnement, obstacles qui n'ont pas été levés, etc.) Importance d’avoir conscience de cette limite MAIS aussi de se donner les moyens d'accéder plus finement à cette compréhension des difficultés de l'élève (même compétence testée sur plusieurs questions, changement de registre…). L'enseignant ne peut pas toujours accéder, en observant la production de l'élève, aux étapes du raisonnement ou aux obstacles qui n'ont pas été levés. Il a intérêt à avoir conscience des limites de l’évaluation, tout en se donnant au mieux les moyens d'accéder à cette compréhension des difficultés de l'élève (même compétence testée sur plusieurs questions, changement de registre…). « Les contrôles ça devient un petit peu mécanique : on fait des exercices en cours, on a les mêmes en contrôle et on réécrit. Alors que là, ça nous obligeait à réfléchir et à plus appliquer bêtement ce qu’on avait appris en cours. »

24 Pour s'entraîner… Liste des compétences testées
Exercice 2 Un palet ayant été lancé par un joueur de hockey sur glace glisse sur la patinoire avec un mouvement rectiligne dans le référentiel terrestre. Il ralentit légèrement. On a représenté le palet par son centre P et la force exercée par la Terre sur le palet (FT/P). Complétez ce schéma en indiquant toutes les forces qui s'exercent sur le système palet (On indiquera le sens du mouvement du palet). On négligera l'action de l'air sur le palet. P FT/P Liste des compétences testées Choix du "poids" de l'exercice par rapport aux autres dans le devoir Estimation du temps nécessaire à un élève pour faire l'exercice "Fabrication" d'un barème On n'a pas le temps il me semble de faire faire ceci mais de lister les tâches qu'il serait raisonnable de prendre en charge à chaque fois que l'on propose un exo de ce genre me semble important. De plus, l'idée est de montrer que sur un petit exo comme ça, nous l'avons souvent testé en stage, le nombre de points attribués et les barèmes proposés sont très disparates… L'autre possibilité est de commencé par cet exemple dès le début de l'exposé. Ceci permet d'introduire ce qui se passe cote prof puis après propositions de qques productions d'élèves de développer le coté élève.

25 Exercice 2 : Forme de l’exercice
Énoncé présentant successivement la situation, des indications sur le schéma et ce qu’on demande à l’élève. Une seule étape mais complexe : faire le schéma des forces avec indication du sens du mouvement. Représentation de la situation : mobile soumis à son poids et à la force exercée par la glace (dont frottements), les forces se compensent verticalement mais ne se compensent pas horizontalement. Remarques : On a indiqué « toutes les forces » pour insister sur le fait que le schéma doit être complet. On a demandé le sens du mouvement pour avoir une indication du plan dans lequel l’élève a représenté les forces et pour pouvoir valider l’orientation de la force exercée par la glace ou de la force de frottements.

26 Compétences testées (exercice 2)
Savoir faire un schéma des forces en indiquant tous les éléments nécessaires à sa compréhension. Savoir représenter la force exercée par le sol sur un objet en mouvement en tenant compte du sens du mouvement. Savoir que si un objet n’est soumis qu’à son poids et à la force exercée par le support sur lequel il se déplace et qu’il ralentit alors on tiendra compte des frottements dans la représentation de la force exercée par le support sur l’objet. Utiliser les lois de la mécanique pour représenter les forces qui s’exercent sur un système dont on connaît le mouvement. Connaître les lois de la mécanique. sens du mouvement

27 Quelques réponses d'élèves
Julien Claire Anne Arthur

28 Au sujet du barème… A-t-on pensé à prendre en compte pour le barème la force dans la direction du mouvement et si oui comment ? Comment tenir compte des forces "en trop" ? Comment tenir compte de l'absence éventuelle du sens du mouvement ? Quelle importance dans cet exercice pour la compensation verticale ? … On peut éventuellement distribuer les productions de 4 élèves pour illustrer tous ces points.

29 Des outils pour rendre compte de l’évaluation afin d'aider les élèves
Référence Vince J., Coince D., Coulaud M., Déchelette H., Tiberghien A. (2007). Un outil de diagnostic et d’évaluation pour aider l’élève en physique-chimie. Bulletin de l’Union des Physiciens, 893,

30 Explicitation et évaluation des compétences "locales"
Activités Exercices 1 2 3 4 5 6 Calculer la force d’attraction gravitationnelle qui s’exerce entre deux corps à répartition sphérique de masse, et représenter cette force. Cas du poids en différents points de la surface de la Terre. X Connaître et savoir utiliser l’expression, la direction et le sens des deux forces résultant de l’interaction gravitationnelle entre deux objets de masse mA et mB. Connaître et savoir utiliser l’expression du poids d’un objet sur la Terre (ou sur un astre quelconque). Savoir que le poids d’un objet sur Terre (ou sur un astre) est assimilé à la force gravitationnelle exercée par la Terre (ou par l’astre) sur cet objet. Prévoir qualitativement comment est modifié le mouvement d’un projectile lorsqu’on modifie la direction du lancement ou la valeur de la vitesse initiale. non maîtrisé partiellement maîtrisé X Les compétences sont listées en cours d'apprentissage … puis les mêmes sont évaluées individuellement

31 Évaluation de compétences transversales
DUPONT Kenza DS1 DS2 DS3 DS4 DS5 DS6 Capacité à extraire de l’information pertinente de l’énoncé 2 1 Connaissance du « cours » Mise en forme : rédaction, présentation, orthographe Notations correctes, complètes ou fidèles à celles de l'énoncé - Rigueur du vocabulaire utilisé Enchaînement logique – Justification Calcul littéral (établir une expression littérale, la séparer de l’AN...) Calcul numérique Chiffres significatifs Unités (présence, choix correct, conversions correctes, homogénéité des expressions...) Maîtrise du sens des concepts Pour l'élève, une efficacité formative accrue Pour l'enseignant, une façon de mieux connaître l'élève et ses évolution, indépendamment du thème d'étude Pour l'ensemble de la classe, une façon d'expliciter des exigences générales en construction

32 Quelques résultats d’expérimentation
Sur trois classes une 1re S et deux TS 98 élèves 18 se jugent plutôt bons ; 62 se jugent plutôt moyens ; 18 se jugent plutôt en difficultés.

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37 Sur les 4 inutiles, 2 se jugent moyens et 2 se jugent bons
78% des répondants "très utile" se jugent moyens (21/27) ; 4 se jugent en difficultés, 2 se jugent bons

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39 45% du total mais 67% de ceux qui ont jugé la grille très utile

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41 70% 60% 32% 32% 22% 12%

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44 Conclusion L'évaluation est une tache qui mobilise énormément les enseignants et les élèves. C'est une tache d'une grande complexité, qui joue surtout un rôle sommatif en pratique. L'enseignant est peu formé à évaluer, il peut difficilement bénéficier des recherches sur le sujet ou des recherches connexes. L'enseignant a intérêt à expliciter : en détail pour l'élève les compétences qu'il va évaluer ; pour lui-même ses hypothèses d'apprentissage et une certaine analyse du savoir en jeu.

45 Conclusion La grille d'évaluation que nous proposons est un des dispositifs permettant de redonner à l'évaluation un rôle formatif sans alourdir les modalités classiques de l'évaluation. Il semble profiter plutôt aux élèves "moyens" et "motivés" (à confirmer). Il est très perfectible et personnalisable…