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HAL Id: halshs-01092656 https://halshs.archives-ouvertes.fr/halshs-01092656 Submitted on 13 Dec 2014 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Tâches de programmation avec Scratch à l’école primaire : Observation et analyse du développement des compétences en mathématique Gaëtan Temperman, Caroline Anthoons, Bruno de Lièvre, Joachim de Stercke To cite this version: Gaëtan Temperman, Caroline Anthoons, Bruno de Lièvre, Joachim de Stercke. Tâches de program- mation avec Scratch à l’école primaire : Observation et analyse du développement des compétences en mathématique. Frantice.net, Université de Limoges, 2014, TICE : scolarisation et évolution des pratiques, http://www.frantice.net/document.php?id=1013. halshs-01092656 www.frantice.net frantice.net, numéro 9, novembre 2014 94 Tâches de programmation avec Scratch à l’école primaire : Observation et analyse du développement des compétences en mathématique Programmation tasks with Scratch : Observation and analysis of the progression in mathematics Gaëtan Temperman, Caroline Anthoons, Bruno de Lièvre et Joachim de Stercke Université de Mons, Département des sciences et de la technologie de l’éducation, Service de pédagogie générale et des médias éducatifs Résumé Cette contribution a pour objet d’une part de décrire un dispositif d’apprentissage en mathématique mobilisant le logiciel de programmation « Scratch » développé par le MIT et d’autre part, de rapporter des résultats quant aux effets de cet environnement sur la progression de la maîtrise des compétences des élèves à l’école primaire. Les études empiriques relatives à l’usage du Logo révèlent qu’il ne suffit pas de laisser l’élève livré à lui-même dans un micromonde pour observer des effets positifs sur le développement de ses compétences (Gurtner, 1991). Elles mettent en évidence que le rôle de l’enseignant est primordial à la fois en termes de conception de tâches didactiques et en termes d’encadrement de celles-ci. La scénarisation présentée dans cet article prend en considération cette recommandation. Elle s’appuie sur une dizaine de séquences d’apprentissage basées sur des situations problèmes guidées et pouvant être résolues à l’aide de la programmation de scripts dans Scratch. Si nous observons des gains d’apprentissage élevés dans le domaine des grandeurs, des nombres et de la structuration spatiale, l'impact du dispositif semble plus réduit pour les compétences relatives à la résolution de problèmes et pour le raisonnement logique. Un autre résultat intéressant qui ressort de notre analyse est l'effet du scénario en termes d’équité. Les résultats des apprenants sont en effet plus homogènes au terme de l’apprentissage. Mots-clés : programmation, apprentissage du code, micromonde, constructionnisme, efficacité, équité, didactique de l’informatique et la mathématique Summary This contribution has two goals. On one hand, it aims to describe a learning environment in mathematics mobilizing the programming software “Scratch” developed by the MIT. On the other hand, it intends to bring back results as for the effects of this environment on the learners’ skills at elementary school. Empirical studies on Logo emphasize letting the learner progress freely in a micro- world is not sufficient to observe positive effects on the development of his skills (Gurtner, 1991). These studies highlight the role of the teacher is essential in the design of didactic tasks as well as in their supervision. The pedagogical script presented in this article takes this recommendation in count. It is composed of ten learning scripts based on guided problem situations that can be resolved by programming in Scratch. If our analysis reveals learning gains in the fields of greatness, numbers and geometry, the impact of the pedagogical script seems lower for the problem solving skills and for the logical reasoning. Another interesting result is the effect of the script in terms of equity. The mastering level is indeed more homogenous at the end of learning. Keywords: programmation, code learning, micro-world, constructionnism, efficacy, equity, didactics of informatics and mathematics www.frantice.net frantice.net, numéro 9, novembre 2014 95 I. Introduction. Qui ne connaît pas le langage Logo ? Développé par Papert (1981), ce langage de programmation pour les élèves a connu une diffusion importante dans le monde de l’éducation avec le succès des ordinateurs personnels dans les années 80 et 90. La programmation d’un script avec le langage Logo permettait de dessiner des figures géométriques et d’aborder par la même occasion les notions d’algorithme, de récursivité et de variables. Elle permet la création d’environnements autonomes appelés “micromondes” dans lesquels toutes les actions sont ordonnées et dirigées par des règles établies. Le langage utilisé a un rôle d’artefact dans la mesure où il médiatise l’interaction de l’apprenant avec son environnement. En amenant les élèves à développer ces micromondes, Papert (1981) formule ainsi l’hypothèse que ces tâches de programmation ont un impact positif sur les compétences cognitives des élèves. Les synthèses de Gurtner (1991) révèlent toutefois qu’il ne suffit pas de laisser l’élève livré à lui-même dans ce type d’environnement pour observer des effets sur le développement de ces compétences. Elles tendent plutôt à montrer que le rôle de l’enseignant est primordial à la fois en termes de conception de situations didactiques et d’encadrement de celles-ci. Bruillard (1997) rapporte des travaux de plusieurs auteurs traitant des dispositions à prendre au niveau pédagogique pour espérer un effet positif de l’utilisation de ces logiciels. Dans ce domaine, Carver (1986) constate que l’apprentissage d’aptitudes intellectuelles de haut niveau peut être effectif pour autant que les compétences les composant soient clairement spécifiées et qu’elles fassent l’objet d’un apprentissage direct. Dans ces conditions, le transfert peut être observé. De Corte & al. (1991) cités par Bruillard complètent ces résultats en montrant que si les apprenants obtiennent un niveau de maîtrise suffisant du Logo et des compétences en matière de programmation, le transfert à d’autres situations se produit sans entraînement supplémentaire. Pea, Kurland & Hawkins (1985) abondent dans le même sens en ajoutant que, dans la mesure où les enfants ont effectivement compris l’utilisation du langage de programmation, ils peuvent développer en parallèle des compétences en matière de résolutions de problèmes. Selon Swan (1989), le développement de compétences de résolutions de problèmes passe par une structuration pédagogique des tâches de programmation qui mobilisent différentes stratégies spécifiques chez les apprenants : la formation de sous-buts, le chaînage avant, les essais et erreurs systématiques et l’analogie. Les résultats obtenus indiquent un avantage obtenu du travail avec l’ordinateur par rapport à une situation de manipulation concrète traditionnelle, mais aussi l’apport d’un enseignement explicite par rapport à la découverte libre. Le langage Logo peut ainsi s’avérer efficace pour les élèves qui éprouvent des difficultés, auxquels le langage scolaire ne convient pas, il peut avoir des conséquences bénéfiques sur le comportement en classe (Béziat, 2012). Ces différents constats convergent vers l’idée que le rôle de l’enseignant est primordial dans les situations d’apprentissage utilisant le Logo. Afin de pouvoir espérer constater des effets sur le développement des compétences et le transfert de celles-ci à d’autres situations, il s’agit avant tout de ne pas laisser l’élève livré à lui-même devant l’ordinateur et par conséquent de structurer les tâches qu’il sera amené à réaliser. Actuellement, un engouement important pour des démarches constructionnistes s’est fait jour comme en atteste le développement de nouveaux outils de programmation (Scratch, Lego Mindstorms EV3, Lego We Do, Sphero ...), la mise en place de nombreux projets mis en ligne1 incitant à enseigner le code à l’école (Guillaud, 2014) ainsi que la volonté des politiques d’intégrer l’apprentissage de la programmation dans l’enseignement obligatoire. Cette idée ne fait toutefois pas l’unanimité. Ses détracteurs mettent en avant une perte de temps potentielle pour les apprentissages fondamentaux et l’absence d’indications précises dans les programmes d’études (Touret, 2014). D’un point de vue pédagogique, une solution pragmatique permettant de concilier ces deux points de vue nous semble être envisageable en nous appuyant sur les recommandations décrites ci-dessus et issues des expérimentations avec le langage Logo. Dans un premier temps, cette solution doit s’appuyer sur une scénarisation qui identifie dans un premier temps les compétences mathématiques du programme susceptibles d’être développées à l’aide de l’outil de programmation et les modalités d’évaluation de celles-ci. Dans un deuxième temps, cette structuration conduit à la conception de tâches spécifiques dans l’environnement de programmation, tâches permettant d’exercer et de mettre en œuvre lesdites 1 http://code.org www.frantice.net frantice.net, numéro 9, novembre 2014 96 compétences. Dans le cadre de cette contribution, nous allons décrire un scénario pédagogique développé selon cette approche. Cet article sera également l’occasion de rapporter les principaux résultats en termes d’apprentissage à la suite de la mise en oeuvre de ce scénario dans une classe de 6e primaire de la Fédération Wallonie-Bruxelles (Belgique), obtenus à l’aide d’un plan expérimental de type prétest/posttest. II. Le scénario pédagogique. A. Description de l’environnement de programmation. Notre choix s’est porté sur l’environnement Scratch dans la mesure où celui-ci est utilisé par une communauté de pratique importante qui permet de découvrir et de uploads/Management/ math-matiques-temperman-2014-observer-le-d-veloppement-des-competences-scratch.pdf