Synthèse des contributions pour le thème 2 : « Conception, usage d’outils technologiques »

Les quatre équipes qui participent aux discussions de ce thème développent leurs recherches autour de différents aspects concernant les outils technologiques pour l’enseignement des mathématiques, que ce soit leur conception, leurs usages ou l’impact de ces usages sur le système didactique. Trois équipes, Aplusix, Casyopée et 3Dgeom, sont impliquées dans la conception de logiciels de mêmes noms, tandis que l’équipe CROME étudie les usages de TI-Navigator, un réseau de calculatrices.

Ordre de présentations suggéré : les équipes « développeuses » d’un côté, l’équipe CROME de l’autre

1. Comment s’articule la conception d’un outil technologique avec ses usages ?

Dans le cas des trois équipes qui développent leurs outils technologiques, la conception et le développement de l’outil se réalisent en collaboration plus ou moins étroite entre les informaticiens, les didacticiens et les enseignants.

Les enseignants, considérés comme usagers principaux d’outils technologiques par les 3 équipes « développeuses », contribuent au développement des logiciels grâce aux retours après l’utilisation dans leurs classes, à titre expérimental ou non, sur les améliorations de certaines fonctionnalités, voire des ajouts de nouvelles fonctionnalités. Les enseignants peuvent parfois être associés aux prises de décisions principales sur le futur logiciel en amont de son développement, ce qui est le cas du logiciel 3D-geom.net.

L’équipe Aplusix propose, au lieu de distinguer concepteurs et utilisateurs, de distinguer développeurs qui sont des chercheurs en informatique, didacticiens qui peuvent être considérés à la fois comme concepteurs lorsqu’ils participent à la prise de décisions concernant les principaux choix du développement du logiciel ou de certains de ses aspects, et comme utilisateurs lorsqu’ils analysent le logiciel « comme objet d’étude didactique en vue de son intégration dans l’enseignement comme élément de situations d’apprentissage ».

L’équipe CROME considère que les élèves sont également des usagers de la technologie, en concevant « la classe comme une communauté de pratique » qui se constitue autour de l’usage d’un outil technologique.

Le point qui nous paraît intéressant à approfondir lors des journées est celui des communautés d’usagers (enseignants, didacticiens) ou de pratique (élèves) : comment se constituent-elles ? quels rôles ont-elles à jouer dans les différentes phases du développement d’un outil technologique pour l’apprentissage des mathématiques ?

2. Quels impacts de l’usage d’outils technologiques sur le système didactique ?

L’ensemble des réponses des équipes permet de relever les points suivants :

Quant au pôle « Ã©lève », les équipes reconnaissent l’impact sur la motivation grâce notamment aux rétroactions sur la validité du travail produit, ce qui est un aspect important en particulier dans le cas des élèves en difficulté ou en échec scolaire (équipes Aplusix, 3Dgeom). Certains dispositifs semblent favoriser les interactions et échanges entre élèves menant à une construction collective de notions mathématiques (calculatrices en réseau, mode de vidéoprojection).

En ce qui concerne le pôle « enseignant », il semble que si d’un côté, la technologie peut faciliter l’organisation du travail de l’enseignant et la mise en place de la différentiation, par exemple en lui fournissant des exercices tout prêts à proposer aux élèves (Aplusix), de l’autre côté, elle peut modifier « en profondeur la gestion de la classe » par son impact sur les orchestrations (équipe CROME).

Au niveau du pôle « savoir », les équipes soulignent un impact de l’utilisation de la technologie sur les activités mathématiques qui peuvent être centrées davantage sur le travail mathématique (raisonnement, conjectures, validation, démonstration), la technicité étant prise en charge par l’environnement (équipe 3Dgeom). L’usage d’outils technologiques permet également de re-visiter les connaissances traditionnelles dans de nouveaux contextes ce qui contribue à la construction du sens de ces connaissances « par des moyens d’action et de contrôle dans ces contextes » (équipe Casyopée). Enfin, de nouvelles techniques se développent parfois dans l’interaction avec un environnement informatisé, dont certaines n’ont pas d’équivalent dans l’environnement usuel de papier-crayon (ex. recherche d’une fenêtre graphique adaptée à l’étude en cours avec Casyopée)

Concernant l’axe « Ã©lève-enseignant », les équipes remarquent les changements dans le comportement des élèves qui « sont autonomes dans la résolution de problèmes » ce qui leur permet d’avancer à leur rythme et « l’enseignant est plus disponible pour travailler avec les élèves en difficulté » (équipe Aplusix). La gestion de la classe se trouve profondément modifiée par l’intégration de la technologie qui nécessite de la part de l’enseignant un accompagnement de la genèse instrumentale chez l’élève, et par conséquence, une organisation particulière de la classe, appelée orchestration instrumentale (équipe CROME). 

Par rapport à l’axe « Ã©lève-savoir », mise à part des impacts certains sur les apprentissages attestés par des études expérimentales menées par les équipes, l’équipe Aplusix souligne les progrès observés chez les élèves utilisant leur logiciel au niveau de la rigueur dus aux contraintes de l’interface du logiciel. L’équipe CROME met en avant la contribution certaine du TI Navigator à l’analyse par l’élève de sa propre action et à la prise de distance par rapport à sa propre activité qui sont des facteurs d’apprentissage.

Concernant l’axe « enseignant-savoir », l’équipe Aplusix apporte le témoignage de « l’impact sur le rapport des enseignants à la notion d’équivalence entre les équations ». En effet, le logiciel Aplusix considère les équations x² = -2 et x² = -5 comme équivalentes ce qui a été difficile à accepter par de nombreux enseignants et a nécessité quelques échanges entre eux et les concepteurs sur la notion d’équivalence entre les équations.

Il est bien évidemment impossible d’aborder tous ces aspects lors des échanges des équipes pendant les deux journées mathématiques. Compte tenu à la fois de la thématique des journées et des préoccupations des équipes participant à ce thème, nous suggérons de centrer les discussions sur l’enseignant : l’évolution de ses pratiques et les nouvelles compétences exigées par l’intégration de la technologie dans les classes de mathématiques.