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Méthode active d’enseignement de la physique en grand auditoire avec support audiovisuel disponible sur internet Introduction Le présent projet pédagogique s’inscrit dans le contexte de l’enseignement de la physique en première année d’études d’ingénieur à la Faculté des Sciences appliquées de l’ULB ainsi qu’à l’Ecole Interfacultaire de Bioingénieurs de l’ULB. Il concerne donc chaque année un nombre d’étudiants avoisinant les 450. La physique est une discipline particulièrement exigeante en première année car elle mobilise inévitablement chez l’étudiant plusieurs compétences de nature différente. Elle exige effectivement l’utilisation de l’outil mathématique pour la résolution de problèmes basés sur des concepts souvent abstraits, difficiles à appréhender et à identifier. Autrement dit, l’étudiant doit pouvoir articuler intuition et rigueur. Cette double compétence est essentielle à l’ingénieur, c’est pourquoi le cours de physique de première année en école d’ingénieur revêt une importance particulière. Au cours de leurs études secondaires les élèves ne sont pas formés à la résolution de problème en physique car les cours de mathématiques et de physique y sont dissociés. Si l’élève peut résoudre un problème de mathématiques basé sur un concept mathématique donné, bien souvent, il ne peut pas pour autant identifier et appliquer le même concept dans le cadre de la résolution d’un problème pratique contextualisé. Il est donc essentiel en étude ...
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Français
Méthode active d’enseignement de la physique en grand auditoire
avec support audiovisuel disponible sur internet
Introduction
Le présent projet pédagogique s’inscrit dans le contexte de l’enseignement de la physique en
première année d’études d’ingénieur à la Faculté des Sciences appliquées de l’ULB ainsi qu’à
l’Ecole Interfacultaire de Bioingénieurs de l’ULB. Il concerne donc chaque année un nombre
d’étudiants avoisinant les 450.
La physique est une discipline particulièrement exigeante en première année car elle mobilise
inévitablement chez l’étudiant plusieurs compétences de nature différente.
Elle exige
effectivement l’utilisation de l’outil mathématique pour la résolution de problèmes basés sur
des concepts souvent abstraits, difficiles à appréhender et à identifier. Autrement dit,
l’étudiant doit pouvoir articuler intuition et rigueur. Cette double compétence est essentielle à
l’ingénieur, c’est pourquoi le cours de physique de première année en école d’ingénieur revêt
une importance particulière.
Au cours de leurs études secondaires les élèves ne sont pas formés à la résolution de problème
en physique car les cours de mathématiques et de physique y sont dissociés. Si l’élève peut
résoudre un problème de mathématiques basé sur un concept mathématique donné, bien
souvent, il ne peut pas pour autant identifier et appliquer le même concept dans le cadre de la
résolution d’un problème pratique contextualisé. Il est donc essentiel en étude d’ingénieur de
travailler les compétences propres à la résolution de problèmes dès la première année.
Or, le format de cours traditionnel à l’université n’est pas propice au développement de ces
compétences. Les étudiants sont très nombreux dans les salles de cours, ce qui réduit
fortement le contact avec le professeur et engendre ainsi chez eux une attitude passive. De
même, les cours sont consacrés traditionnellement à la théorie et ne sont illustrés que de façon
différée au travers de séances de travaux pratiques dispensées par des assistants et des chargés
d’exercices dont les messages ne sont pas toujours en bonne concordance avec ceux du
professeur, ce qui engendre une difficulté à faire des liens entre théorie et pratique, et par là,
conduit à une baisse de motivation
avec toute les conséquences que cela peut entraîner sur le
plan de la réussite.
Le dispositif pédagogique
L’objectif de mon projet pédagogique était de remédier à cette situation en mettant sur pied
une méthode d’enseignement innovante inspirée des méthodes actives – telles que
l’apprentissage par projets – développées en Belgique depuis une dizaine d’années au niveau
universitaire. Ma démarche a consisté à supprimer les cours magistraux et à les remplacer par
des séances de résolution de problèmes en grand auditoire ; la préparation des étudiants aux
concepts théoriques nécessaires à la résolution de ces problèmes se faisant grâce à une version
audiovisuelle du cours disponible sur internet.
Les nouvelles connaissances sont donc abordées par l’étudiant de façon autonome, ce qui
présente un certains nombres d’avantages dont celui du respect du rythme de l’étudiant. La
version audiovisuelle étant disponible sur internet, elle permet effectivement à l’étudiant de
suivre le cours à son rythme aux horaires qui lui conviennent le mieux. Si quelque chose n’est
pas compris immédiatement l’étudiant a tout le loisir de faire une pause ou même de revenir
en arrière. De plus, il peut visionner le cours autant de fois qu’il le désire.
La séance de cours proprement dite (100 minutes) débute par une « restructuration », d’une
durée moyenne de l’ordre de 20 minutes, au cours de laquelle je revois sous forme de
synthèse la matière vue de façon autonome pour la séance. J’en profite pour présenter la
matière sous d’autres perspectives et pour attirer l’attention des étudiants sur les difficultés et
les pièges éventuels.
La restructuration est suivie de la séance de résolution de problèmes (~80 minutes). Cette
séance est conçue de façon à mobiliser le plus efficacement possible les nouvelles
connaissances acquises de façon autonome par les étudiants. A cette fin, je veille d’une part à
ce que les étudiants résolvent des problèmes au sens strict du terme (et non simplement des
exercices), c'est-à-dire que je propose des situations non connues pour lesquelles une méthode
est à acquérir. D’autre part, je veille à ce que la séance soit la plus interactive possible en
demandant aux étudiants de me proposer les éléments de réponse. De la sorte, les étudiants
maintiennent un haut niveau d’attention.
La forme des problèmes proposés peut se limiter par exemple à une question fermée de type
vrai ou faux dont la réponse est fournie sous forme d’un « vote » à main levée. Des problèmes
plus longs exigeant des développements sont bien sûr également proposés. Durant le temps de
réflexion je peux me déplacer parmi les étudiants pour prendre connaissance de leur réaction
devant la difficulté. Les solutions des problèmes sont véritablement construites par les
étudiants à qui les éléments de réponse sont demandés. Je restructure les réponses des
étudiants en insistant particulièrement sur les aspects méthodologiques. En particulier, je
profite des mauvaises réponses pour souligner les difficultés, les « pièges » et les aspects
délicats de la matière.
Intérêt de la méthode
L’appréciation des étudiants
Plusieurs évaluations de la méthode dans sa version préliminaire (cours audiovisuel limité aux
diapositives powerpoint synchronisées sur une bande son, le tout limité à un module de cours)
ont été faites dont une a été réalisée et traitée par un conseiller pédagogique indépendant
(2005, Alain Lamé, CAP-ULB). Globalement, les premières évaluations de la méthode
montrent une réaction très positive de la part des étudiants. Le taux d’adhésion des étudiants à
la méthode est très bon ; ils l’apprécient beaucoup pour son caractère « actif » et semblent
prendre bien conscience de son intérêt pédagogique. Le taux de présence au cours a
significativement augmenté. Depuis novembre 2008, la méthode a été étendue à la totalité du
cours et le cours audiovisuel consiste depuis lors en des prises de vue de l’enseignant
présentant ses diapositives powerpoint animées par méthode d’incrustation d’images
(technique des présentateurs de bulletin météo télévisés).
Le développement des compétences
Cette méthode d’enseignement a permis d’axer l’apprentissage sur la résolution de problèmes
ce qui est particulièrement bien adapté à une école d’ingénieurs dont on attend naturellement
qu’elle développe les compétences de ses étudiants et non pas seulement leurs connaissances.
Les résultats de la méthode en termes de réussite et de niveau d’exigence atteint montre un
progrès certain.
Le contrat pédagogique
Cette méthode d’enseignement permet de préciser le « contrat pédagogique » que le cours
implique entre l’enseignant et les étudiants. La résolution interactive des problèmes (parmi
lesquels se trouvent des questions d’examens des années précédentes) permet d’informer
précisément l’étudiant quant au niveau d’exigence de maîtrise de la matière. Ainsi, au fil du
temps, le « contrat pédagogique » se précise et les étudiants abordent la préparation à
l’examen en sachant précisément ce qui sera exigé d’eux. Ceci renforce l’efficacité de leur
étude par rapport à ce que peut offrir le schéma classique du cours magistral suivit de séances
d’exercices et de laboratoires données par des assistants. De même, la méthode permet au
professeur de mieux connaître ses étudiants, ce qui lui permet d’adapter son cours à leurs
difficultés.
Le rythme d’étude
La méthode impose un rythme d’étude à l’étudiant car celui-ci doit prendre connaissance de la
matière avant le cours s’il veut pouvoir le suivre. De ce point de vue, la méthode offre un
véritable accompagnement de l’étudiant et permet ainsi une transition souple et progressive
entre les études secondaires et les études universitaires. De plus, la matière est vue deux fois
pendant l’année : une fois de façon autonome et une fois au cours sous forme de synthèses et
au travers d’illustrations par résolution de problèmes. L’étudiant arrive ainsi à la période
d’examen avec un bon « recul » sur la matière et l’efficacité de la préparation à l’examen s’en
trouve bien entendu fortement renforcée. Je me permets de répéter ici que, d’autre part,
l’apprentissage autonome offert par les versions audiovisuelles du cours offre à l’étudiant la
possibilité d’avancer dans la matière à son propre rythme. Ceci constitue un des points forts
de la méthode dans la mesure où peu d’étudiants ont la vivacité d’esprit nécessaire au suivi
efficace d’un cours magistral de physique en 1
ère
année.
Technique audiovisuelle
La version audiovisuelle est réalisée par la technique d’incrustation d’images. Je suis filmé
sur fond vert et mon image est incrustée dans les diapositives powerpoint animées, ce qui me
permet de pointer les éléments dont je parle au fur et à mesure qu’ils apparaissent à l’écran.
Un exemple de film est disponible en mode streaming à l’URL donné ci-dessous. Cette
technique a pu être mise au point à l’aide d’un budget de l’ordre de 2000 €. Les trois images
ci-dessous illustrent d’elles-mêmes la technique.
Exemple de cours audiovisuel :
http://www.ulb.ac.be/polytech/spg/PHYS-H-100/Videos/Conjecture%20Maxwell.wmv
