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N°424 - Dossier "Le travail de groupe"

Passer à un apprentissage actif...

Par Nicole Legrand

Que faire lorsque le cours traditionnel “ne passe plus” et qu’il finit par décourager élèves et...enseignant ? Il faut tenter de pratiquer autrement et se lancer dans des situations d’apprentissage qui alternent travail de groupe et cours magistral, devenu alors un moment de réponses attendues et souhaitées par ceux qui auront d’abord cherché des solutions ensemble.

Pédagogiquement, le cours magistral traditionnel ne me satisfait pas et il se révèle catastrophique au moment des contrôles. Les étudiants bavardent, peu d’entre eux cherchent la solution des exercices, ils attendent en général la correction pour la prendre en note. Aucun droit à l’erreur ne leur est accordé dans cette phase d’apprentissage, ce qui explique sans doute leurs réactions. J’ai donc voulu y remédier. Mais attention, il faut « faire le programme », il y a l’examen du BTS au bout des deux années d’études et de plus 40% de nos étudiants poursuivent leurs études après le BTS.

A la rentrée, j’enseigne dans les trois classes du BTS mesures physiques. Je choisis la classe ayant le plus petit effectif les TS1 Pb, pour faire une expérience visant à rendre les élèves acteurs de leur apprentissage pendant les séquences de cours, comme ils le sont pendant les TP.

La classe en début d’année

Les onze étudiants de la classe de TS 1 Pb sont très faibles en math. En revanche, ils ont un bon « sens physique ». L’ambiance est bonne. Je leur enseigne la mécanique, la thermodynamique et la chimie. C’est ma classe principale puisque je les ai sept heures par semaine. L’emploi du temps se prête à l’innovation : deux heures de cours d’affilée le mercredi après-midi, et trois heures de cours consécutives le vendredi matin.
Un premier trimestre me permet de mettre en place un travail de groupe (j’appelle cela « travail d’équipe ») sur les exercices, ce qui nécessite de minimiser le temps consacré au cours magistral. Je m’échine donc à taper l’essentiel de mon cours sur polycopié pour que les étudiants n’aient pas à passer trop de temps à l’écrire. Ceci n’exclut bien sûr pas entièrement le cours magistral mais ils n’ont à prendre des notes que pour approfondir un point, compléter le polycopié ou résoudre un exercice d’application du cours. Il n’existe pas de livre traitant du programme.
Lorsque j’aborde l’enseignement de la statique des solides, en janvier, les étudiants ont l’habitude de passer rapidement d’un travail en équipe (2 ou 3) à un travail en classe entière. Cet apprentissage n’a pas été évident au cours des premières séquences de cours, cela les faisait rire... et c’était l’occasion de s’accorder une sorte de pause non autorisée. De plus, les salles de cours sont des petits amphithéâtres, où les tables sont vissées. Tout est organisé pour que l’information passe du professeur vers le groupe-classe. Ils ont donc pris l’habitude de se grouper par équipe sur deux rangs : lors des séquences de travail en équipe, ceux du rang de devant se retournent pour former l’équipe. Ils sont très peu nombreux et il y a de la place, cela facilite les choses !
En début d’année, je leur ai expliqué cette méthode et ses avantages : on apprend mieux en s’entraidant (d’ailleurs on travaille en équipe dans l’industrie). Les contrôles font partie de ce type d’apprentissage : pour chaque contrôle, chaque étudiant reçoit deux notes : une note personnelle et une note d’équipe. La note d’équipe est la moyenne des notes de chaque étudiant de l’équipe. J’espère ainsi les motiver pour travailler ensemble même en dehors de mes cours. J’ai bien sûr relu quelques articles des Cahiers Pédagogiques.

Un cours difficile

C’est une séquence de cours traditionnellement difficile pour les faibles en math car elle fait appel aux forces, donc aux vecteurs.
Depuis le début de l’année, pour chaque séquence de cours, j’utilise en gros la même trame. Elle est donnée en annexe 1. Je la suis aussi pour la statique du solide.
Les exercices donnés sont moins nombreux, mais ils sont cherchés en équipe puis en groupe-classe. Suit une correction magistrale.
Un contrôle blanc, non noté (mais effectué dans les conditions d’un « vrai contrôle ») a lieu ensuite. Ce sont les étudiants qui « autoévaluent » leur travail, ce qui leur permet de voir les points sur lesquels leurs révisions doivent porter. Puis c’est le contrôle final, noté et qui compte dans la moyenne.

Annexe 1
- Alternance de cours magistral et de travail d’équipe (exercices)
- Contrôle blanc
- Autoévaluation du contrôle blanc par les étudiants
- Contrôle

Je suis fatiguée quand arrive le début de cette séquence de cours. Je n’ai pas fini de taper mon polycopié de cours, seul le début est prêt. Je décide de « laisser venir l’inspiration ». Ce jour-là, cela marche assez bien. Je suis influencée par les travaux d’Alain Durey, chercheur en didactique, physicien et ... sportif, que j’ai rencontré lors d’une université d’été. Pourquoi ne pas partir du ressenti corporel ? (Annexe 2)
Nous travaillons d’abord en interaction professeur groupe-classe. Je demande aux étudiants de se mettre debout, immobiles, et de trouver la condition d’équilibre de leur corps. C’est un grand classique du secondaire, personne ne se lève mais tous savent faire un bilan des forces et citent la condition d’équilibre : « la résultante des forces appliquées doit être nulle ». Et si je lève un pied ? Même réponse. Vérifié par l’expérience. Ma demande se complète : je me mets bien droite et immobile le long d’un mur sans le toucher, je leur demande d’en faire autant (personne ne le fait, ils sont en attente). Que se passe-il si je lève le pied opposé au mur ? Les avis sont partagés. Bien sûr, je tombe : un étudiant se lève et le fait. C’est que la résultante des forces n’est pas nulle, disent-ils ! Pourtant rien n’empêche qu’elle soit nulle. Alors ? Et la rotation du corps, donc la condition d’équilibre sur le moment résultant (vu un peu en terminale, mais sur une roue) ? Personne n’y pense.

Annexe 2 : alternance de cours magistral et de travail de groupe
- Expérience de cours, à partir du corps humain puis début du cours magistral de statique du solide (moment résultant)
- Construction d ’un exercice scolaire à partir d ’un énoncé de la vie courante. Travail par équipe de 3élèves. Présentation orale de chaque équipe.
- Les élèves butent sur la notion de frottement.
Cours magistral sur le frottement. En équipe fin de la construction de 1 ’exercice scolaire (un par équipe) ; résolution de ce problème, présentation orale d ’une équipe et débat de toute la classe sur ce qui n ’est pas résolu.
- Les élèves ne pensent pas à poser toutes les lois de 1’équilibre.
Aide du professeur ; 1’équipe au tableau termine son exercice et répond aux questions des camarades.
Ir
Correction magistrale de 1’exercice.

J’enchaine avec le cours magistral sur le moment résultant, puis nous revenons au cas de l’équilibre impossible le long d’un mur : je ne peux pas faire porter mon poids sur le seul pied restant au sol, à cause du mur, donc le moment résultant ne peut pas être nul, d’où la perte d’équilibre.
Il reste à traiter le cours sur les frottements, mais je ne dis rien aux étudiants car je préfère commencer par un exercice très particulier, que les élèves ont bien aimé :
« Construire un exercice scolaire à partir de l’énoncé suivant : un homme monte sur une échelle, va-t-il tomber ? ».

Travail de groupe

Chaque équipe doit fabriquer un énoncé puis le résoudre(10). Surprise, angoisse... puis enthousiasme ! J’interviens à la demande : mais Madame, Je ne sais pas combien il pèse, cet homme ? Et la masse de l’échelle ? Il faut qu’ils trouvent eux-mêmes leurs données numériques, c’est un excellent travail sur les ordres de grandeur, si méconnus des étudiants ! Et très vite, les équipes butent sur un obstacle.
Passage au travail en groupe-classe : chaque équipe présente son travail, là où il en est. Un « responsable de la communication » par équipe présente ce travail.. Un débat s’instaure dans la classe, une certitude émerge : cela ne peut pas marcher sans frottement. Ces étudiants, faibles en math, ont un bon sens de la physique !
Le cours magistral sur les frottements peut commencer (entre temps j’ai pu terminer de taper mon polycopié de cours). Toute la classe est attentive.
Fin de la construction de l’exercice, par équipe, puis début de recherche de la solution. A la fin de la séance, je leur demande de chercher la solution de leur exercice pour le cours suivant et je les préviens que chaque équipe fera une présentation orale.

Au cours suivant, une équipe est impatiente de prendre la parole. Je demandais qu’un « responsable de la communication » passe au tableau, mais ils insistent pour passer à trois. Ils ont préparé leur présentation, avec chacun son rôle ! Je répète la règle (c’est la même pour toutes les présentations orales... c’est d’ailleurs aussi celle de l’examen final de 2è année portant sur la soutenance de rapport de stage) : toute la classe écoute les orateurs ont le droit de dire et d’écrire ce qu’ils veulent. Les questions ne seront posées par l’auditoire (ici les étudiants de la classe , à l’examen le jury) qu’après la présentation orale. Je ne suis que le « président de séance », dont la tâche unique est de donner la parole à une seule personne à la fois. Je ne réponds à aucune question.
Toute la classe écoute attentivement la présentation orale, puis j’autorise le débat entre l’équipe au tableau et la classe. Les étudiants qui ont planché ne sont pas tout à fait satisfaits de leur solution, ils demandent de l’aide au reste de la classe. Un des étudiants auditeurs n’a pas bien compris du tout et demande des explications. Une fois les débats épuisés, la solution n’est pas tout à fait trouvée, la classe me demande la correction.

Correction magistrale adaptée

Une loi de la physique a été oubliée (paradoxe, celle de la résultante des forces, pourtant maîtrisée ; une connaissance chasse l’autre !). Je reprends l’énoncé de l’exercice fabriqué par l’équipe considérée et je donne la correction, au tableau. Elle est prise en note par la classe. Au cours des débats qui ont précédé j’ai pu noter toutes les représentations erronées des étudiants je peux donc insister sur les points correspondants. L’étudiant qui avait du mal à comprendre me pose des questions. J’explique à nouveau. Cela ne suffit pas. Spontanément un nouveau mini débat s’installe dans la classe, je le régule. L’étudiant comprend mieux les explications un peu maladroites de ses camarades. Tout est clair maintenant.
Il ne reste plus de temps pour faire passer les autres équipes, mais les exercices inventés sont voisins et tous les étudiants sont satisfaits. J’annonce un contrôle blanc pour la prochaine séance. Il porte sur le même type d’exercice.
Il se fait comme un vrai contrôle. Comme d’habitude, j’annonce la durée : 1 h 10 au total dont 10 min de travail en équipe au milieu (je note au tableau la chronologie exacte). Les équipes sont les mêmes pour toute la séquence sur la statique du solide. Pour les phases de travail individuel, les étudiants sont espacés dans la salle ; pour la phase de travail en équipe, ils se regroupent par équipe.
En fin de contrôle blanc, je ne relève pas les copies, donc je ne les corrige pas. Je fais une correction magistrale, que les étudiants notent.

Autoévaluation

Je distribue une grille d’évaluation avec les critères de réussite (voir en annexe 1) de ce type d’exercice. Ils sont explicités en commun et chaque étudiant coche la case « succès » ou « à améliorer », selon son résultat. Pour les motiver à faire ce travail sérieusement, J’ai annoncé que ce travail sera relevé, ainsi que le contrôle blanc, lors de la distribution des sujets du contrôle (qui aura lieu la semaine suivante et sera noté par moi). Je me servirai de cette grille annotée pour ajouter des points pour chaque critère de réussite amélioré, car je ne veux pas seulement noter le résultat final mais aussi les progrès réalisés. Mais je m’aperçois en disant cela qu’il leur suffit de tout cocher en « à améliorer » pour gagner beaucoup de points ! Nous en discutons : ils me suggèrent de retirer des points sur les critères de réussite en régression. Ce que je vais faire. Mais tout ceci ne me satisfait pas pleinement. J’en discuterai avec mon groupe de formation à l’évaluation, lors de la prochaine séance.

Evaluation de la méthode

Avant de nous lancer dans le contrôle final de la séquence, j’ai besoin de savoir où je vais. Je demande à mes étudiants : « Qui vous a aidé et qu’avez vous appris avec cette méthode ? »
Réponses :
- Travailler en équipe m’a permis de savoir calculer un moment de force, je n’avais pas compris.
- Cela m’a permis d’apprendre à projeter les forces sur les axes.
- Quand j’explique à un camarade quelque chose que je sais, je m’aperçois que je n’avais en réalité pas tout bien compris. J’apprends mieux.
- J’apprécie l’ambiance mais je n’ai rien d’autre à dire. (C’est mieux que ce que je craignais, car cet étudiant s’est peu impliqué dans le travail en équipe.)
- Je n’ai rien appris dans le travail en équipe car nous ne sommes que deux et nous ne savions pas faire les exercices. Mais j’ai beaucoup appris de la présentation orale, car j’ai posé beaucoup de questions et, mes camarades m’ont expliqué.

Contrôle final

Entre temps j’ai eu une journée supplémentaire de formation sur l’évaluation. J’ai aussi travaillé avec une collègue. Evaluer les progrès réalisés et donner la possibilité aux étudiants de mieux appréhender les points sur lesquels doivent porter leurs révisions est essentiel.
Mais il ne faut pas négliger le rôle des notes au conseil de classe : la règle est claire, moins de 10/20 sur l’ensemble des matières et l’étudiant redouble ; plus de 10/20 et il passe en 2è année. Encore faut-il que cette note reflète bien sa capacité à suivre en 2è année. Et là, nous savons tous que malgré une apparente rigueur mathématique de la note, rien n’est rigoureux ! Essayons tout de même...

Avant de commencer le contrôle, je discute avec mes étudiants des points suivants

- Droit au joker : si un étudiant est en panne au cours du contrôle, il peut me poser une question. Je lui indique le nombre de points que le joker va lui coûter ; s’il accepte, je lui donne la réponse. Ceci vient en plus des autres dispositions déjà annoncées.

- La note de l’examen final (BTS, en 2è année) est une note de résultat (évaluation sommative). Or la nouvelle notation que j’ai introduite pour les contrôles n’est plus une note type examen. Nous allons profiter du BTS blanc, sorte de partiel de fin de semestre, qui est prévu en commun pour les deux classes, pour réintroduire une note type examen. Au 1" semestre, la note du BTS blanc a compté comme une note de contrôle continu. Il n’en sera pas de même ce semestre. Je ferai la moyenne des notes des contrôles continus. La note finale du semestre sera la moyenne de cette note avec la note du BTS blanc. Une partie des étudiants est d’accord. Après une petite discussion, et grâce à l’aide des étudiants d’accord, il y a un consensus dans la classe.

Déception !

Le contrôle a lieu. J’ai prévu deux exercices, en indiquant les points prévus pour chaque exercice., Le total dépasse 20. Un seul exercice suffirait, mais mes étudiants ont eu l’air de bien marcher, alors j’ai donné un 2è exercice en plus qui nécessite de trouver une astuce pour démarrer. Je suis optimiste, il y a les jokers...

Résultat inattendu : aucun ne s’en sort, ni avec le 1er exercice, ni avec le 2e Pour ces étudiants qui ont du mal en math, j’ai introduit dans le 1er exercice une nouvelle difficulté sans m’en rendre compte : le choix du système d’axes. Si ce choix est malheureux, les calculs restent possibles, mais beaucoup plus difficiles. Le droit au joker n’a rien changé au problème, car ils n’ont pas su poser la question qui aurait pu les débloquer.
Devant la mine très déçue de toute la classe, je transforme la séance en séance d’exercice. Correction magistrale. Un nouveau contrôle sera fait au cours suivant. J’y donne le système d’axes et tout se passe bien.

Bilan

Mettre les étudiants au centre de leur apprentissage est très riche et permet de les motiver et de les mettre au travail. L’ambiance de la classe est très agréable. Et j’ai pris beaucoup de plaisir à exercer mon métier, ce qui est fondamental. Mais il me reste beaucoup à améliorer :

La gestion du temps
La totalité de l’enseignement de la statique du solide a pris 20 h (centre de gravité inclus, dont je n’ai pas parlé), contre 16 h l’an dernier. C’est trop. J’ai pourtant recentré le programme sur les points essentiels, compte tenu du niveau de mes étudiants en math.
Bien sûr, la construction d’un exercice scolaire à partir d’une situation courante, phase très riche pour l’apprentissage des étudiants et pour faire émerger leurs représentations, prend du temps. Cet aspect modélisation d’une situation réelle, si importante dans l’industrie, n’est pas évaluée par l’éducation nationale. Je ne l’ai d’ailleurs utilisée que pour cette séquence de cours. Monique Goffard (10) préconise de l’utiliser fois dans l’année.

La pratique de l’auto-évaluation
L’autoévaluation à partir des critères de réussite décortiqués exercice par exercice et utilisée comme une « carotte » n’est pas très satisfaisante : il vaudrait mieux regrouper les différents critères de réussite en « compétences », beaucoup plus transversales aux différents problèmes de mécanique, voire même de physique (voir l’annexe 2). Ceci permettrait aux étudiants de mieux transférer leurs méthodes de travail d’un type d’exercice à un autre et même d’une matière à une autre (en BTS Mesures Physiques, de la mécanique à la thermodynamique, l’optique, l’électricité... ). Les critères de réussite, tels que je les ai définis, servent alors à expliciter les compétences en question pour l’exercice abordé. Un travail en équipe des professeurs des différentes matières est alors très enrichissant, dans le respect bien sûr des personnalités et méthodes de chaque enseignant. Le bonus sur les progrès réalisés dans la note du contrôle ne serait plus nécessaire. Cela a déjà été expérimenté avec succès.

La gestion de l’hétérogénéité
Ceci est ma grande interrogation. J’ai en partie expérimenté ces méthodes-là dans l’autre classe de 1 ere année, les TS 1 Pa, où j’enseigne la chimie et à la demande des étudiants.
Mais leur information était très partielle et je n’ai pas pris de temps leur expliquer mes objectifs, car je n’ai cours avec eux que deux heures par quinzaine, J’ai du faire face à un blocage d’une grande partie de la classe sur le travail d’équipe, en particulier de la tête de classe ! Cela s’est traduit par un désintérêt et des bavardages. Retour à un enseignement traditionnel et à l’autorité.

J’en ai retenu deux leçons
- D’abord, bien informer les élèves, ne rien imposer de nouveau par la force.
- Ensuite, disposer d’un emploi du temps adapté.

Par contre, avec cette TS1Pa, j’ai aimé (et les étudiants aussi) les contrôles « à handicap » . Le même contrôle est donné pour tous, mais :
- sans question intermédiaire et noté sur 20, pour le degré de difficulté le plus élevé,
- avec quelques questions intermédiaires et noté sur 16, pour le degré de difficulté moyenne,

Annexe 3 : Critères de réussite d’un problème de statique du solide

Critères de réussite
- Savoir trouver le système mécanique
- Savoir faire le bilan des forces extérieures qui s’exercent sur ce système
- Savoir faire un schéma avec ces forces
- Savoir que si les forces sont au nombre de 2, elles sont portées par la même
ligne d’action et sont opposées 4 >
- Savoir que si les forces sont au nombre de 3, elles sont coplanaires et concourantes ou coplanaires et parallèles et en déduire le schéma
- Savoir représenter la réaction du sol, du mur... ou être capable de ne pas s’inquiéter parce qu’on va raisonner algébriquement
- Pas de translation : savoir poser la relation vectorielle : n FEXT 0
- Pas de rotation : savoir poser la relation vectorielle M p,e 0 (2)
- Savoir choisir le point qui simplifie le calcul du moment résultant (plusieurs possibilités)
10 -* ->
- Savoir que M P ext Mp (FI) PAi
- Succès

A améliorer
- Savoir trouver les coordonnées d’un vecteur sur les axes (savoir projeter)
- Savoir calculer les coordonnées du moment d’une force
- Savoir projeter ( 1 ) et (2) sur les axes
- Savoir écrire l’inégalité nécessaire à l’équilibre quand il y a frottement
- Savoir transformer cette inégalité en égalité pour l’équilibre limite
- Penser à vérifier que le nombre d’équations correspond bien au nombre d’inconnues
- Savoir résoudre le système d’équations
- Savoir calculer la norme d’un vecteur (à partir de ses 2 coordonnées ou à partir d’une coordonnée et de l’angle entre la force et un axe si le problème est dans le plan)

Annexe : 4 Compétences exigées
L’an prochain, je vais essayer la méthode suivante :

Les critères de réussite de l’annexe 1 pourraient être regroupés en compétences comme suit, cette liste de compétences étant fournie avec les énoncés des exercices (contrôle blanc et contrôle), puis explicitées par le professeur ou par la classe au moment de la correction :

Compétences exigées
- 1. Etre capable de trouver le système (mécanique, thermodynamique) à étudier, ou les systèmes à étudier successivement ;
- 2. Etre capable de trouver la ou les lois de la physique à appliquer,
- 3. Etre capable d’en faire le traitement
mathématique ;
- 4. Etre capable d’esprit critique en physique :
a. Sur l’homogénéité des formules littérales obtenues
b. Sur les unités
c. Sur les ordres de grandeur

- 5. Etre capable de rédiger les réponses en explicitant la logique physique du raisonnement.

Ceci est un premier jet. Il serait intéressant de pouvoir travailler avec un ou plusieurs collègues, enseignants dans la même classe de préférence, pour s’entraider.

A la fin de la correction du contrôle blanc, les critères de réussite, pour l’exercice considéré, sont reliés aux compétences et chaque étudiant peut se noter en conséquence. Ce qui est très important, c’est aussi que chaque étudiant puisse déterminer les points précis les plus importants qu’il doit personnellement améliorer pour le contrôle noté qui va suivre. Ce ne sont pas forcément les mêmes pour tous. Les classes sont hétérogènes.

Il me reste à étudier comment je vais intégrer ceci avec les contrôles à handicap. Je sens que ceci est au cœur de la gestion de l’hétérogénéité des classes. Une idée pourrait être d’exprimer ces compétences avec un degré de difficulté (exemple : être capable de choisir la ou les lois de la physique à appliquer parmi celles fournies au lieu de Etre capable de trouver la ou les lois de la physique à appliquer). Cette liste de compétences serait alors fournie avec l’énoncé.


Bibliographie

- Cahiers Pédagogiques - n• 356 - Le travail de groupe - 9/1997
- Cahiers Pédagogiques - Série Apprendre, en particulier dans Apprendre, 1998 :
• l’article de Jacqueline TAILLANDIER et Raoul PANTANELLA : « Et si pendant l’interro, on communiquait ?... »
• l’article de Cécile DELANNOY : « Apprendre en s’entraidant »
- DUREY, Alain - Physique pour les sciences du sport - STAPS - Editeur Paris Masson - 1997 -ISBN : 2-225-85536-6
- GOFFARD, Monique - Le problème de physique et sa pédagogie - Editeur Paris : ADAPT 1994 - ISBN : 2-909680-08-8
Commander cet ouvrage
- JOHSUA, Samuel/ DUPIN, Jean-Jacques - Représentations et modélisations -. le "débat scientifique" dans la classe et l’apprentissage de la physique - Editeur Berne : Peter Lang -1989 - ISBN : 3-261-03950-7

Nicole Legrand


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