Transcript Diaporama - Union des Professeur de Physique et de Chimie

Améliorer l’évaluation pour
améliorer l’apprentissage :
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 l’UdPPC 2007
Samedi 27 octobre 2007
1
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)
2
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.
3
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.
4
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
5
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.
6
Analyse du processus d’évaluation
• du point de vue de l’enseignant ;
• du point de vue de l’élève.
7
DU COTE DE
L'ENSEIGNANT
Évaluation :
jugement de
l’adéquation
entre un
comportement
observé et un
comportement
attendu
Réponse correcte
attendue
adéquation
Correction,
jugement
Idée
de ce
qui a
été
fait
DS, Test

Exercices

Questions
DU COTE DE
L'ELEVE
choix de l’ordre de
résolution
lecture
Cours
activités
faites en
classe
Interprétation de la question
Idée de
ce qui a
été fait
en classe
Autres
connaissances
(scolaires ou
non)
Contrat /
Exigences
Copie

Réponses
écrites
Note, appréciation
Rétroaction sur l’enseignement
Idée de réponse
écriture
Idée de sa performance sur le test et
lui renvoie une image de lui-même
Apprentissage
8
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
9
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
10
L’évaluation de la compréhension
des concepts de mécanique en
classe de seconde
Références
– Site Pégase : http://pegase.inrp.fr
– 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.
11
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
12
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.
13
Un exemple : énoncé
14
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.
15
Un exemple : but
16
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.
17
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.
18
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.
19
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".
20
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 :
21
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.
22
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…).
« 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. »
23
Pour s'entraîner…
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
24
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.
25
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.
FG/P
sens du mouvement
P
FT/P
26
Quelques réponses d'élèves
Claire
Julien
Anne
Arthur
27
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 ?
…
28
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 physiquechimie. Bulletin de l’Union des Physiciens, 893, 427-442.
29
Explicitation et évaluation des compétences "locales"
non
Activités
maîtrisé
1
2
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.
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.
X
X
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.
X
3
partiellement
maîtrisé
maîtrisé
Exercices
4
1
2
3
X
X
X
X
X
X
X
X
XX
X
4
5
6
X
X
X
XX
X
Les compétences sont listées en cours d'apprentissage
… puis les mêmes sont évaluées individuellement
30
Évaluation de compétences transversales
DUPONT Kenza
DS1
DS2
DS3
DS4
DS5
DS6
Capacité à extraire de l’information pertinente de l’énoncé
2
2
2
1
1
2
0
1
1
0
1
1
Calcul numérique
0
1
1
0
0
1
Chiffres significatifs
2
2
1
-
2
1
Unités (présence, choix correct, conversions correctes,
homogénéité des expressions...)
0
0
0
1
1
1
Maîtrise du sens des concepts
1
0
0
1
1
1
• Pour l'élève, une efficacité formative accrue
• Pour l'enseignant, une façon de mieux
0 0connaître
1
1
2
2
Mise en
forme : rédaction,
présentation,
orthographe
2 2
2du 2thème
1
2
l'élève
et ses
évolution,
indépendamment
Notations correctes, complètes ou fidèles à celles de l'énoncé
1 1
0
1
2
d'étude
Connaissance du « cours »
Rigueur du vocabulaire utilisé
• Pour l'ensemble de la classe, une façon
d'expliciter
1 0
0
1
0
1
exigences
générales
endeconstruction
Calculdes
littéral (établir
une expression
littérale, la séparer
l’AN...)
0 0
1
2
2
2
Enchaînement logique – Justification
31
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.
32
De manière générale,
jugez-vous la grille de compétences :
30
25
20
15
10
5
0
inutile
parfois utile
très utile
• 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
37
Est-ce que parfois vous n'étiez pas d'accord avec la
façon dont étaient remplies ces grilles ?
30
25
20
15
10
5
0
oui
non
38
Utilisez-vous les grilles de compétences :
30
25
20
15
10
5
0
lors de la
remise du
devoir :
durant les
révisons pour
un devoir :
autre
jamais.
45% du total mais 67% de ceux qui ont jugé la grille très utile
39
Avez-vous comparé les différentes grilles distribuées ?
30
25
20
15
10
5
0
oui
non
40
Pensez-vous que ces grilles vous permettent :
30
70%
25
60%
20
15
32%
32%
22%
12%
10
5
0
de
progresser
de prendre
conscience
de votre
évolution
de modifier
vos
méthodes
d'être plus
motivé
de mieux
d’être plus
apprécier la attentifs aux
qualité de
points mal
vos réponses
évalués.
au devoir
41
Pensez vous que votre note devrait être modulée en
fonction des résultats de votre grille ?
30
25
20
15
10
5
0
oui
non
42
Pensez-vous que finalement cette grille est une aide pour
vous ?
35
30
25
20
15
10
5
0
oui
non
NR
43
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.
44
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…
45