Nous travaillons sur l’impact de l’utilisation du numérique dans l’apprentissage des mathématiques et l’utilisation plus spécifique de certains outils numériques.
Rapport du Cnesco
Paru en 2020 et rédigé par André Tricot et Jean François Chesné, le rapport du Cnesco, Numérique et apprentissages scolaires, a pour objectif d’apporter un éclairage sur l’apport du numérique lors des apprentissages scolaires.
Un volet concerne différentes disciplines et les mathématiques sont concernées.
Ci-dessous un extrait qui permet de visualiser les domaines où le numérique semble pertinent dans les apprentissages en mathématiques.
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Rapport du CSP
Paru en 2022 et rédigé par le Conseil Supérieur des Programmes le rapport Avis sur la contribution du numérique à la transmission des savoirs et à l’amélioration des pratiques pédagogiques est très complet. Il traite de tous les aspects de l’utilisation du numérique de l’école au lycée. Là encore une partie est dédiée à l’enseignement des mathématiques (pages 21 à 23).
Concernant notre discipline l’accent est mis sur l’importance prise par les algorithmes et la programmation dans les programmes. Il met également en garde sur une utilisation systématique de procédures essais-erreurs qui peut altérer la mise en place d’un raisonnement.
Enfin le chapitre III. Les incidences du numérique sur les apprentissages, les relations interindividuelles et collectives et la santé concerne tous les enseignants.
Objectifs
L’intégration du numérique dans les pratiques pédagogiques a profondément transformé les modalités d’enseignement et d’apprentissage, offrant de nouvelles opportunités tout en soulevant des défis majeurs. Dans ce contexte, l’évaluation des usages du numérique en éducation devient un enjeu central, tant pour mesurer son efficacité que pour en optimiser les bénéfices. En effet, si les outils numériques (plateformes collaboratives, ressources en ligne, intelligences artificielles, etc.) sont de plus en plus présents dans les salles de classe, leur impact réel sur les apprentissages, la motivation des apprenants ou encore les compétences développées reste souvent difficile à appréhender.
Nous nous sommes donc intéressés aux méthodes d’évaluation du numérique dans un cadre pédagogique, en gardant à l’esprit les finalités possibles de telles évaluations:
- Evaluer l’efficacité de l’utilisation du numérique (amélioration des résultats, engagement des élèves).
- Analyser les pratiques enseignantes (adaptation des méthodes, formation des professeurs)
- Mesurer l’acquisition de compétences numériques (au niveau académique ou au niveau national).
En somme, cette synthèse non exhaustive des méthodes d’analyse vise à éclairer les possibilités existante pour évaluer nos pratiques dans l’utilisation du numérique.
La méthode LoTi (Level of Technology Implementation), développée par Christopher Moersch en 1995, est un cadre d’évaluation conçu pour mesurer l’intégration authentique des technologies dans les pratiques pédagogiques en classe. Elle ne se limite pas à l’utilisation ponctuelle d’outils numériques, mais vise à évaluer dans quelle mesure la technologie sert de levier pour transformer l’enseignement et l’apprentissage.
Les niveaux du cadre LoTi
Le modèle LoTi propose une échelle progressive, composée à l’origine de sept niveaux (de 0 à 6), décrivant l’évolution des pratiques enseignantes en matière d’intégration technologique[1][3] :
- Niveau 0 : Non-utilisation – Aucune utilisation de la technologie en classe.
- Niveau 1 : Prise de conscience – L’enseignant est conscient de la technologie, mais ne l’utilise pas avec les élèves.
- Niveau 2 : Exploration – La technologie est utilisée pour des tâches isolées, sans lien direct avec les objectifs pédagogiques.
- Niveau 3 : Infusion – La technologie est intégrée de manière plus régulière, mais reste centrée sur l’enseignant.
- Niveau 4a : Intégration (mécanique) – La technologie est utilisée pour soutenir l’apprentissage, mais de façon mécanique, sans réelle transformation pédagogique.
- Niveau 4b : Intégration (routinière) – L’intégration devient plus fluide, mais l’innovation pédagogique reste limitée.
- Niveau 5 : Expansion – La technologie est utilisée pour favoriser la collaboration, la créativité et la résolution de problèmes complexes.
- Niveau 6 : Raffinement – L’intégration technologique est optimale, soutenant des pratiques pédagogiques innovantes, centrées sur l’élève et l’apprentissage collaboratif.
Objectifs et utilité du cadre
LoTi a été conçu pour aider les établissements scolaires à évaluer et à piloter l’intégration des technologies, en identifiant les besoins de formation et en accompagnant les enseignants dans leur progression vers des usages plus innovants. L'objectif sous-jacent (mais jamais explicitement avoué) est d'utiliser les nouvelles technologies et le numérique pour aller vers plus d'autonomie de l'apprenant.
Évolution du modèle
Initialement axé sur la technologie, le cadre LoTi a évolué pour devenir le Levels of Teaching Innovation mettant l’accent sur l’innovation pédagogique et l’utilisation dynamique des outils numériques.
Sources
Moersch, C. (1995). Levels of technology implementation (LoTi): A framework for measuring classroom technology use. Learning and Leading With Technology, 23, 40–42
Moersch, C. (2010). LoTi Turns up the Heat!. Learning and Leading With Technology, v37 n5 p20-23 Feb 2010
Le modèle SAMR (Substitution, Augmentation, Modification, Redéfinition), proposé par Ruben Puentedura, permet d'analyser et guider l’intégration des technologies numériques dans l’enseignement. Il permet aux enseignants d’évaluer dans quelle mesure la technologie transforme les pratiques pédagogiques et l’apprentissage des élèves.
Les quatre niveaux du modèle SAMR
| Niveau | Définition | Exemple pédagogique |
|---|---|---|
| Substitution | La technologie remplace un outil traditionnel sans changement fonctionnel. | Utiliser un document powerpoint pour présenter le cours au lieu de l'écrire au tableau. |
| Augmentation | La technologie remplace l’outil traditionnel, mais avec une amélioration fonctionnelle. | Le document Powerpoint contient des liens permettant d'aller sur Geogebra pour montrer le lien entre tangente et croissance de la fonction. |
| Modification | La technologie permet une transformation significative de la tâche. | Le powerpoint permet aux élèves d'accéder à un fichier Geogebra pour qu'ils puissent le modifier et l'envoyer à l'enseignant qui pourra le montrer à la classe. |
| Redéfinition | La technologie permet de créer des tâches auparavant impossibles. | Les élèves collaborent sur un document partagé permettant de créer différents exemples de compréhension de la tangente et publient leurs résultat pour qu'une autre classe puisse comprendre leurs façon de faire. |
Objectifs et utilité du modèle
Comme tout les modèles d'évaluation du numérique, l'objectif est de permettre aux enseignants une introspection sur leurs pratique pédagogique et leur utilisation du numérique. Ce modèle offre une grille de progression simple à comprendre qui peut amener à développer un langage commun pour parler de l'intégration du numérique.
Le modèle ne parle pas spécifiquement de l'activité des apprenants même si la plupart des exemples que l'on peut trouver en ligne donnent comme exemple de "redéfinition" une utilisation du numérique visant l'autonomie des apprenants et le travail collaboratif.
Points clés
- Les deux premiers niveaux (Substitution et Augmentation) relèvent de l’amélioration des pratiques existantes.
- Les deux derniers (Modification et Redéfinition) correspondent à une transformation pédagogique, où la technologie permet de repenser les tâches et d’ouvrir de nouvelles possibilités d’apprentissage.
- Le modèle SAMR n’impose pas d’atteindre systématiquement le niveau le plus élevé : le choix du niveau dépend des objectifs pédagogiques et du contexte.
En résumé, le modèle SAMR est un outil simple et structurant pour guider l’intégration réfléchie et progressive des technologies dans l’enseignement, en visant une réelle valeur ajoutée pour l’apprentissage des élèves.
Sources
Puentedura, R. R. (2003). A matrix model for designing and assessing network-enhanced courses.
Hippasus. Retrieved from http://www.hippasus.com/ resources/matrixmodel/
Le modèle RAT (Replacement, Amplification, Transformation), proposé par Hughes, Thomas et Scharber en 2006, est un cadre d’analyse de l’intégration des technologies en éducation. Plus simple que le modèle SAMR, il y ressemble fortement même s'il ne semble pas y avoir de travil communs entre les auteurs.
Les trois niveaux du modèle RAT
| Niveau | Définition | Exemple pédagogique |
|---|---|---|
| Replacement | La technologie remplace un outil ou une méthode traditionnelle sans modifier la tâche. | Utiliser un traitement de texte à la place du papier pour écrire un essai. |
| Amplification | La technologie amplifie l’efficacité ou la productivité, mais sans transformation profonde. | Utiliser un logiciel pour corriger automatiquement l’orthographe ou partager un document plus vite. |
| Transformation | La technologie transforme la tâche, permettant des activités pédagogiques auparavant impossibles. | Les élèves collaborent en temps réel sur un projet multimédia interactif en ligne. |
Evolution du modèle
Tout comme le modèle SAMR, ce modèle ne prend pas explicitement en compte l'implication des élèves dans les activités numériques proposés. C'est le modèle PICRAT, plus connu, qui permettra de prendre en compte ce paramètre.
Points clés
- Le modèle RAT est un modèle simple pour évaluer son utilisation du numérique et en fait donc un des modèles les plus facile d'utilisation pour s'auto-évaluer.
- Ce modèle est très proche du modèle SAMR précédent.
Source
Hughes, J., Thomas, R., & Scharber, C. (2006). Assessing technology integration: The RAT – Replacement, Amplification, and Transformation – framework.
In Proceedings of SITE 2006: Society for Information Technology & Teacher Education International Conference (pp. 1616–1620). Chesapeake, VA: Association for the Advancement of Computing in Education.
Le modèle TPACK (Technological Pedagogical Content Knowledge), proposé par Punya Mishra et Matthew J. Koehler en 2006, est un cadre conceptuel qui définit les connaissances essentielles qu’un enseignant doit mobiliser pour intégrer efficacement la technologie dans son enseignement. Ce modèle met en avant la complexité de l’enseignement à l’ère numérique, en soulignant que la maîtrise de la technologie seule ne suffit pas : il s’agit de combiner de manière dynamique les savoirs disciplinaires, pédagogiques et technologiques.
Contrairement aux modèles SAMR, RAT, PICRAT qui visent à déterminer le niveau de transformation des pratiques pédagogiques par l'utilisation de la technologie, le modèle TPACK se focalise sur la combinaison des trois savoirs-faire à acquérir pour une utilisation efficace du numérique en classe.
Les composantes du modèle TPACK
Le TPACK repose sur trois domaines principaux de connaissances :
- Content Knowledge (CK) – Connaissances disciplinaires et didactiques : Maîtrise du contenu à enseigner (concepts, théories, méthodes propres à la discipline).
- Pedagogical Knowledge (PK) – Connaissances pédagogiques : Maîtrise des méthodes, stratégies et principes d’enseignement et d’apprentissage, indépendamment de la discipline.
- Technological Knowledge (TK) – Connaissances techniques : Maîtrise des outils technologiques, qu’ils soient traditionnels (tableau, manuel) ou numériques (ordinateurs, applications, plateformes en ligne).
À l’intersection de ces trois domaines, le modèle identifie quatre zones de connaissances hybrides :
- Pedagogical Content Knowledge (PCK) : Savoir comment enseigner un contenu spécifique de façon efficace, en adaptant les méthodes pédagogiques à la discipline.
- Technological Content Knowledge (TCK) : Comprendre comment la technologie peut transformer la représentation et l’enseignement d’un contenu disciplinaire.
- Technological Pedagogical Knowledge (TPK) : Savoir comment les outils technologiques influencent et modifient les pratiques pédagogiques, indépendamment du contenu.
- Technological Pedagogical Content Knowledge (TPACK) : Savoir intégré qui permet de concevoir des situations d’enseignement où la technologie, la pédagogie et le contenu disciplinaire interagissent de façon optimale pour favoriser l’apprentissage.
Schéma du modèle
Le TPACK est souvent représenté sous forme de diagramme de Venn à trois cercles.
Points clés
- Le modèle TPACK met l’accent sur l’articulation dynamique entre technologie, pédagogie et contenu.
- L’objectif est de permettre aux enseignants de faire des choix éclairés pour maximiser l’impact de la technologie sur l’apprentissage, en tenant compte des besoins des élèves, des objectifs disciplinaires et des possibilités offertes par les outils numériques.
Source
Mishra, P., & Koehler, M. J. (2006). Technological pedagogical content knowledge: A framework for integrating technology in teacher knowledge. Teachers College Record, 108(6), 1017-1054.
Ce modèle complète le modèle RAT en ajoutant une dimension sur le niveau d'activité des apprenants.
C'est le modèle que nous avons décidé d'utiliser pour étudier l'impact de l'utilisation du numérique sur l'apprentissage des élèves.
Vous pouvez retrouver plus d'informations sur l'onglet consacré à PIC-RAT.
Sources
Kimmons, R., Graham, C. R., & West, R. E. (2020). The PICRAT model for technology integration in teacher preparation. Contemporary Issues in Technology and Teacher Education, 20(1), 176-198.
De nombreux modèles ont été proposés afin de pouvoir évaluer l'impact du numérique sur les apprentissages.
Certains chercheurs se questionnent sur la création d'un modèle unifié et notamment sur les points communs que recouvrent tout ses modèles.
Sources
Venkatesh, Viswanath, et al. “User Acceptance of Information Technology: Toward a Unified View.” MIS Quarterly, vol. 27, no. 3, 2003, pp. 425–78. JSTOR,
https://doi.org/10.2307/30036540.
Christine Michel, Laëtitia Pierrot. Modélisation de la maturité numérique des enseignants : État de l’art et conception d’un modèle unifié : MUME. 11ème Conférence sur les Environnements Informatiques pour l’Apprentissage Humain, Jun 2023, Brest, France. pp.154-164, 10.5220/0011971800003470.hal-04242008
Le Modèle PICRAT
PICRAT est un modèle d’analyse qui évalue deux dimensions de l’utilisation du numérique en éducation :
- PIC : Passive, Interactive, Creative → Décrit l’usage de l’élève face à la technologie.
- RAT : Remplacement, Augmentation, Transformation → Décrit l’usage du numérique par l’enseignant et son impact sur la pédagogie.
L’acronyme PIC-RAT combine ces deux dimensions pour former une matrice permettant de classer les activités pédagogiques.
La matrice PIC-RAT
La méthode propose une grille d’analyse en 9 cases (3 niveaux pour PI × 3 niveaux pour CR) :
| PIC (Élève) \ RAT(Enseignant) | Remplacement (R) | Augmentation (A) | Transformation (T) |
|---|---|---|---|
| Créative (C) | CR | CA | CT |
| Interactive (I) | IR | IA | IT |
| Passive (P) | PR | PA | PT |
Explications des niveaux :
PI (Élève) :
- Passive (P) : L’élève reçoit l’information sans interaction (ex. : regarder une vidéo, lire un texte).
- Interactive (I) : L’élève interagit avec le contenu (ex. : quiz en ligne, simulation).
- Créative (C) : L’élève produit du contenu (ex. : créer une vidéo, un blog, un programme).
CR (Enseignant) :
- Remplacement (R) : La technologie remplace un outil traditionnel sans changer la pédagogie (ex. : remplacer un manuel par un PDF).
- Augmentation (A) : La technologie permet une meilleure organisation des apprentissages (ex. : plateforme de gestion de classe, feedback automatisé).
- Transformation (T) : La technologie modifie profondément la pédagogie qui ne pourrait pas se faire sans (ex. : apprentissage par projet collaboratif en ligne, classe inversée).
Nos objectifs
Nous avons développé une application qui s’appuie sur le modèle PICRAT.
Cette application :
- aide à classer ses activités.
- est
WIMS
WIMS (Web Interactive Multipurpose Server) est une plateforme en ligne dédiée initialement à l’enseignement et à l’apprentissage interactif des mathématiques mais qui peut aussi être utilisé pour d’autres disciplines. Conçue pour proposer des exercices auto-corrigés, des ressources pédagogiques dynamiques et des outils de suivi, WIMS s’adresse aussi bien aux élèves qu’aux enseignants.
Accessible via un simple navigateur, WIMS propose :
Des exercices interactifs générés automatiquement avec des données aléatoires, assurant une grande variété d’entraînement.
Une base d’exercices conséquente couvrant les programmes de l’élémentaire à l’université.
Un système de correction immédiate, permettant aux utilisateurs de s’auto-évaluer et de progresser à leur rythme.
Des outils de gestion de classe, permettant aux enseignants de suivre les résultats, de créer des feuilles d’exercices personnalisées et d’adapter les contenus aux besoins de chaque élève.
Une approche ouverte et collaborative, favorisant le partage de ressources entre enseignants et l’amélioration continue de la plateforme. Il est ainsi possible de créer ses propres exercices.
WIMS est un projet libre et gratuit, constamment enrichi par une communauté d’enseignants et de développeurs.
Moodle/Éléa
Nous travaillons avec Moodle depuis plusieurs années, que se soit sur la plateforme de l’ENT, accessible directement via un connecteur ou sur nos propres serveurs. A la rentrée 2024, la plateforme Moodle de l’ENT a été remplacé par Éléa.
Développée par le Ministère de l’Éducation nationale, Éléa repose sur la solution open source Moodle. Si on y retrouve tous les outils de Moodle, de nouvelles fonctionnalités ont été ajoutées facilitant la conception des contenus pour l’enseignant, et la création gamifiée.
La présentation des activités et ressources sous forme de « parcours » est un changement majeur. Elles s’enchaînent automatiquement les unes après les autres sauf si éventuellement des restrictions d’accès sont paramétrées, auquel cas l’activité est « sautée ». Cette nouvelle philosophie a obligé les utilisateurs de Moodle à repenser l’organisation de leur contenus en « parcours ».
Nous partageons ici quels articles sur l’usage que nous faisons d’Éléa et comment nous avons gérer cette transformation.
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