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1 Améliorer lévaluation pour améliorer lapprentissage : analyses et outils concrets Marie Coulaud / Jacques Vince INRP, CNRS,Université Lyon 2, ENS-LSH,

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

2 2 Évaluation : de quoi parle-t-on ? Évaluation des élèves par les enseignants Évaluation qui permet de faire le point sur lapprentissage des élèves (sommative) ET qui donne des informations permettant daméliorer cet apprentissage (formative)

3 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 lacquisition des compétences transversales.

4 4 Dans quel but ? Faire un état des lieux de la compréhension des élèves à un instant donné (et donc étudier lévolution de cette compréhension au cours de lapprentissage). Fournir des informations à lélève pour laider à se situer : quel chemin lui reste-t-il à parcourir ? Fournir des informations à lenseignant : –sur lapprentissage de chacun permettant une rétroaction individualisée ; –sur lapprentissage de la classe permettant une rétroaction d'adaptation à la classe.

5 5 Des fonctions institutionnelles … et des contraintes Instructions officielles : obligation dévaluer les élèves. Communication à travers cette évaluation : –avec léquipe 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, linstitution met peu laccent sur laspect formatif de lévaluation

6 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 lenseignant et rendue notée et annotée à lélève.

7 7 Analyse du processus dévaluation du point de vue de lenseignant ; du point de vue de lélève.

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

9 9 Quelle utilisation de la recherche ? Comment produire des outils dévaluation s'intégrant aux modalités "classiques" en utilisant les travaux de recherche en didactique et en sciences de léducation ? Analyse des différences entre les pratiques des enseignants et les pratiques des chercheurs Utilisation des travaux sur les conceptions Utilisation des hypothèses dapprentissage : modélisation, registres de représentation… Étudier la cohérence des réponses pour évaluer la compréhension

10 10 Développement doutils dévaluation Analyse des connaissances à évaluer Le programme officiel Le cours de lenseignant Prise en compte des contraintes Moment de lévaluation Durée de lévaluation Programme à respecter Hypothèses dapprentissage (Comment apprend-on ?) Outils dévaluation Découpage du programme en notions/concepts : cohérence inter et intra Modélisation : passer de lobservable au modèle et inversement Registres de représentation (forme dexpression de la notion / du concept) : le passage d'un registre à un autre peut être un obstacle Conceptions : erreurs fréquentes à tester Étude des exercices existants Autres sources : Internet, manuels scolaires… Tests développés dans le cadre de recherches

11 11 Lévaluation de la compréhension des concepts de mécanique en classe de seconde Références – Site Pégase : – Coulaud, M. (2005). Évaluer la compréhension des concepts de mécanique chez des élèves de seconde : développement doutils pour les enseignants. Thèse non publiée en sciences de léducation, Université Lyon 2.

12 12 Les travaux de recherche Travaux sur lapprentissage 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 doutils « diagnostiques » pour les enseignants –Dumas-Carré et Goffard (1993) ProPhy : développement de problèmes pour la mécanique

13 13 Un exemple de notion à tester Ce quon veut tester : « Les forces qui sexercent sur un système se compensent si et seulement si le système est immobile ou est en mouvement rectiligne uniforme (cest-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.

14 14 Un exemple : énoncé

15 15 Un exemple : méthodologie Choix pour cet exercice : passage du mouvement à la compensation (ou non) des forces. Utilisation de lhypothèse 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.

16 16 Un exemple : but

17 17 Un exemple : analyse de lénoncé 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 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 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 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 dune ou plusieurs forces ; –non-connaissance des caractéristiques dune ou plusieurs forces ; –raisonnement du type "mouvement donc résultante dans le sens du mouvement".

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

22 22 Un exemple : interview de lélève A : Là jai mis toutes les forces quil 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 cest [...] 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 quelles se compensent ou cest possible avec trois ? A : Ben non je pense quil en faut deux I : Il en faut deux pour quelles se compensent. Si ten as quatre cest possible ? A : Ben oui I : Et si ten as cinq ? A : Ben non enfin faut quon puisse faire des paires.

23 23 Conclusions temporaires… Évaluation écrite : limite dans la mesure de la compréhension de lélève (étapes du raisonnement, obstacles qui n'ont pas été levés, etc.) Importance davoir 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…). « 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 quon avait appris en cours. »

24 24 Pour s'entraîner… 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 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 (F T/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 F T/P

25 25 Exercice 2 : Forme de lexercice Énoncé présentant successivement la situation, des indications sur le schéma et ce quon demande à lélève. 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 lélève a représenté les forces et pour pouvoir valider lorientation de la force exercée par la glace ou de la force de frottements.

26 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 nest soumis quà son poids et à la force exercée par le support sur lequel il se déplace et quil ralentit alors on tiendra compte des frottements dans la représentation de la force exercée par le support sur lobjet. -Utiliser les lois de la mécanique pour représenter les forces qui sexercent sur un système dont on connaît le mouvement. -Connaître les lois de la mécanique. sens du mouvement

27 27 Quelques réponses d'élèves Julien Claire Anne Arthur

28 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 ? …

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

30 30 Explicitation et évaluation des compétences "locales" ActivitésExercices Calculer la force dattraction gravitationnelle qui sexerce entre deux corps à répartition sphérique de masse, et représenter cette force. Cas du poids en différents points de la surface de la Terre. XXX Connaître et savoir utiliser lexpression, la direction et le sens des deux forces résultant de linteraction gravitationnelle entre deux objets de masse mA et mB. XXXXX Connaître et savoir utiliser lexpression du poids dun objet sur la Terre (ou sur un astre quelconque). XXX Savoir que le poids dun objet sur Terre (ou sur un astre) est assimilé à la force gravitationnelle exercée par la Terre (ou par lastre) sur cet objet. XXX Prévoir qualitativement comment est modifié le mouvement dun projectile lorsquon modifie la direction du lancement ou la valeur de la vitesse initiale. X non maîtrisé partiellement maîtrisé maîtrisé X X X X X Les compétences sont listées en cours d'apprentissage … puis les mêmes sont évaluées individuellement

31 31 Évaluation de compétences transversales 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 DUPONT Kenza DS1DS2DS3DS4DS5DS6 Capacité à extraire de linformation pertinente de lénoncé 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 lAN...) Calcul numérique Chiffres significatifs Unités (présence, choix correct, conversions correctes, homogénéité des expressions...) Maîtrise du sens des concepts

32 32 Quelques résultats dexpérimentation Sur trois classes une 1 re 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 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 39 45% du total mais 67% de ceux qui ont jugé la grille très utile

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

42 42

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44 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 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…


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