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UNIVERSITÉ DE SHERBROOKE Faculté d’éducation Conception d’un dispositif numériq

UNIVERSITÉ DE SHERBROOKE Faculté d’éducation Conception d’un dispositif numérique d’apprentissage (DNA) en électricité pour des élèves de la deuxième année du deuxième cycle du secondaire par Bobby Cooney Essai présenté à la Faculté d’éducation en vue de l’obtention du grade Maître en éducation (M.Éd.) Maîtrise en enseignement au secondaire Juin 2016 © Bobby Cooney, 2016 UNIVERSITÉ DE SHERBROOKE Faculté d’éducation Conception d’un dispositif numérique d’apprentissage (DNA) en électricité pour des élèves de la deuxième année du deuxième cycle du secondaire Bobby Cooney a été évalué par un jury composé des personnes suivantes : __________________________ Directrice de recherche (Sawsen Lakhal) __________________________ Évaluatrice externe (Françoise Breton) Essai accepté le ________06 juin 2016_________ REMERCIEMENTS D’abord, je tiens à remercier ma directrice, madame Sawsen Lakhal, professeure au département de pédagogie à la faculté de l’éducation de l’Université de Sherbrooke, qui a accepté de diriger cet essai et qui a offert son temps, son énergie et sa passion inconditionnelle. Sa rigueur et son sens critique hors pair m’ont inspiré, motivé et guidé tout au long de ce projet comme un phare guide un navire à destination au travers d’une tempête. Je remercie aussi les enseignantes et les enseignants de l’école secondaire du Coteau à Mascouche qui ont pris de leur temps pour expérimenter le dispositif numérique d’apprentissage et pour répondre au questionnaire que nous leur avons soumis. Je tiens à remercier particulièrement ma conjointe Valérie Thibaudeau qui a compris que la maîtrise ressemble éventuellement plus à une épreuve d’endurance que d’intelligence. Son éternel soutien et ses encouragements bien ciblés ont su me garder sur le chemin de la rédaction. Merci aussi pour les délicieux sandwichs livrés directement à mon poste de travail! De plus, je dois remercier Charlotte et Félix Mercier. Vous avez été ma source de détermination quotidienne. Oui, nous pouvons regarder un film vendredi, j’ai fini ma rédaction! Finalement, il m’importe d’exprimer ma gratitude envers mes parents, James et Suzanne Cooney. Ils sont pour moi un exemple incomparable de détermination, de compréhension et d’entraide. Les valeurs qu’ils m’ont transmises ont ouvert la voie vers l'achèvement de cette maîtrise. SOMMAIRE Cet essai s’oriente sur la conception d’un dispositif numérique d’apprentissage (DNA) agissant comme outil pédagogique complémentaire à ce qui est déjà vu en classe et en laboratoire de science en quatrième secondaire lorsque les enseignantes et les enseignants abordent les concepts vus en électricité. Il vise à améliorer les apprentissages faits en matière d’électricité des élèves en science de quatrième secondaire à l’école du Coteau à Mascouche. L’idée d’élaborer un tel outil découle d’observations concrètes et récurrentes. En effet, depuis mon embauche à l’école du Coteau en 2014, les enseignantes, les enseignants de science et moi-même avons remarqué que les élèves de quatrième secondaire en science éprouvent des difficultés quand les concepts concernant l’électricité sont abordés en classe et en laboratoire. Cette situation semble mener à une démotivation marquée chez certains de nos élèves. Le cadre de référence a permis de circonscrire les concepts importants de cet essai. Nous avons retenu l’option de développer notre DNA sur la plateforme Moodle puisque cette dernière est de plus en plus présente dans notre commission scolaire. Les enseignantes est les enseignants y ont donc facilement accès et des formations Moodle sont régulièrement offertes dans nos écoles. Afin d’éviter une conception artisanale de notre DNA, nous nous sommes penchés sur différents modèles systémiques. Nous nous sommes ainsi appuyés sur le modèle ADDIE (Analyse-Design-Développement-Implantation- Évaluation) (Lebrun, 2007) pour la conception et le développement de notre DNA. Le type d’essai que nous avons retenu est basé sur une démarche de recherche- développement liée à la conception d’un dispositif d’apprentissage (Loiselle, 2001). Nous avons pu compter sur la collaboration de quatre enseignantes et enseignants du département de science à l’école secondaire du Coteau afin de valider notre DNA avant son implantation future auprès des élèves. 5 Les résultats obtenus auprès de ces enseignantes et enseignants démontrent qu’en ayant respecté le modèle ADDIE dans la conception de notre DNA, ce dernier s’avère être un outil pédagogique différent de ce qui est déjà mis en place. Jusqu’à présent, les enseignantes et les enseignants offraient des cours magistraux pour expliquer les différents concepts concernant l’électricité. Par la suite, les élèves devaient mettre en pratique ce qu’ils avaient appris en laboratoire. Notre DNA vient donc appuyer cet enseignement en permettant une révision des notions vues tant en classe qu’en laboratoire et en permettant aussi à l’élève d’identifier ses erreurs conceptuelles en vérifiant s’il maîtrise bien les notions souhaitées. Ainsi, notre DNA présente sans équivoque le potentiel d’améliorer les apprentissages faits par nos élèves concernant l’électricité. Enfin, nous proposons d’apporter les modifications suggérées par les enseignantes et les enseignants sondés et de procéder ensuite à l’implantation de notre DNA auprès des élèves de science de quatrième secondaire afin de mesurer concrètement la portée qu’aura notre DNA. 6 TABLE DES MATIÈRES REMERCIEMENTS ........................................................................................................ 3 SOMMAIRE ...................................................................................................................... 4 TABLE DES MATIÈRES ................................................................................................ 6 LISTE DES FIGURES ..................................................................................................... 9 LISTE DES TABLEAUX ............................................................................................... 10 LISTE DES ABRÉVIATIONS, DES SIGLES ET DES ACRONYMES................... 11 INTRODUCTION ........................................................................................................... 12 PREMIER CHAPITRE .................................................................................................. 14 PROBLÉMATIQUE DE RECHERCHE ..................................................................... 14 1.1 Concepts clés en matière d’électricité ......................................................................... 17 1.2 Erreurs communes commises concernant les concepts clés en électricité et stratégies d’enseignement efficaces .................................................................................................. 18 1.3 TIC au service des apprentissages .............................................................................. 21 1.4 Objectif général de recherche ..................................................................................... 24 DEUXIÈME CHAPITRE .............................................................................................. 25 CADRE DE RÉFÉRENCE ............................................................................................ 25 2.1 Dispositif numérique d’apprentissage ......................................................................... 25 2.1.1 Environnement numérique d’apprentissage (ENA) et dispositif numérique d’apprentissage (DNA) ................................................................................................. 26 2.1.2 Ingénierie pédagogique et design pédagogique ................................................... 28 2.1.3 Modèles et théories qui serviront de cadre d’analyse et de conception du dispositif numérique d’apprentissage ............................................................................ 29 7 2.2 Théories d’apprentissage ............................................................................................ 37 2.2.1 Approche constructiviste ...................................................................................... 38 2.4 Réussite scolaire .......................................................................................................... 43 2.5 Objectifs spécifiques de l’essai ................................................................................... 44 TROISIÈME CHAPITRE ............................................................................................. 45 MÉTHODOLOGIE ........................................................................................................ 45 3.1 Type d’essai ................................................................................................................ 45 3.2 Production du matériel pédagogique .......................................................................... 48 3.2.1 L’analyse .............................................................................................................. 48 3.2.2 Le design .............................................................................................................. 48 3.2.3 Le développement ................................................................................................ 52 3.2.4 L’implantation ...................................................................................................... 58 3.2.5 L’évaluation ......................................................................................................... 59 3.3 Méthode de collecte de données ................................................................................. 59 3.4 Déroulement de la cueillette des données ................................................................... 59 3.5 Analyse des données ................................................................................................... 60 3.6 Considérations déontologiques ................................................................................... 60 3.7 Portée pratique ............................................................................................................ 61 QUATRIÈME CHAPITRE ........................................................................................... 62 PRÉSENTATION ET INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS .............................. 62 4.1 Présentation des résultats ............................................................................................ 62 4.1.1 Introduction du DNA ........................................................................................... 62 4.1.2 Stratégies et activités d’apprentissages ................................................................ 63 8 4.1.3 Choix de la plateforme ......................................................................................... 65 4.1.4 Ressources technopédagogiques .......................................................................... 66 4.1.5 Appréciation générale du DNA ............................................................................ 67 4.1.6 Commentaires recueillis ....................................................................................... 69 4.2 Interprétation des résultats .......................................................................................... 71 4.2.1 Introduction du DNA ........................................................................................... 71 4.2.2 Stratégies et activités d’apprentissage .................................................................. 72 4.2.3 Choix de la plateforme ......................................................................................... 73 4.2.4 Ressources technopédagogiques .......................................................................... 73 4.2.5 Appréciation générale du DNA ............................................................................ 74 4.2.6 Commentaires recueillis ....................................................................................... 74 4.3 Modifications à apporter au DNA ............................................................................... 75 CONCLUSION ............................................................................................................... 76 RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES ...................................................................... 78 ANNEXE A PLAN DE COURS SOMMAIRE SUR LE SUJET DE L’ÉLECTRICITÉ ........................................................................................................... 83 ANNEXE B SAÉ PROPOSÉE PAR NOTRE COMMISSION SCOLAIRE CONCERNANT L’ÉLECTRICITÉ ............................................................................. 84 9 LISTE DES FIGURES Figure 1 Science et technologie: les parcours de formation générale et générale appliquée au deuxième cycle du secondaire (Lafleur, Maltais et Ross, 2009) ........................................................................................................................ 14 Figure 2 Le modèle ADDIE selon Gustafson et Branch (Basque, 2010) (traduction libre) ........................................................................................................................ 30 Figure 3 Triangle pédagogique selon Houssaye (1992) ............................................... 31 Figure 4 Pedagogical Content Knowledge (PCK) (Campo, 2012) .............................. 34 Figure 5 Technological Pedagogical And Content Knowledge (TPACK) (Koehler et Mishra, 2007) ................................................................................................. 36 Figure 6 Capture d'écran de notre DNA sur laquelle nous constatons les consignes et les liens internet proposés à l'élève ...................................................................... 53 Figure 7 Capture d'écran présentant la page sur laquelle arrive l'élève lorsqu'il clique sur un lien en particulier dans notre DNA ........................................................... 54 Figure 8 Capture d'écran de notre DNA présentant l'une des 6 erreurs communes que l'élève commet en quatrième secondaire et la correction à apporter .............. 55 Figure 9 Capture d'écran de notre DNA illustrant un exemple de question à rétroaction instantanée que nous proposons à l'élève ....................................................... 56 Figure 10 Capture d'écran de notre DNA illustrant la section "forum" où l'élève peut demander de l'aide à l'enseignante, l'enseignant ou encore aux autres élèves 57 10 LISTE DES TABLEAUX Tableau 1 Étapes de conception d'un dispositif d'apprentissage ..................................... 47 Tableau 2 Contenus incorporés dans notre DNA en respect au programme de formation ........................................................................................................................ 52 Tableau 3 Résultats concernant l'introduction du DNA, la clientèle visée et l'approche pédagogique privilégiée ................................................................................. 63 Tableau 4 Résultats concernant la stratégie d'apprentissage, les activités d'apprentissage et les contenus du DNA ................................................................................. 64 Tableau 5 Résultats concernant le choix de la plateforme Moodle pour soutenir notre DNA ............................................................................................................... 66 Tableau 6 Résultats concernant les ressources technopédagogiques retenues dans notre DNA ............................................................................................................... 67 Tableau 7 Résultats concernant l'appréciation générale qu'ont les enseignantes et les enseignants envers notre DNA ....................................................................... 68 11 LISTE DES ABRÉVIATIONS, DES SIGLES ET DES ACRONYMES ADDIE Analyse, design, développement, implantation et évaluation DNA Dispositif numérique d’apprentissage ENA Environnement numérique uploads/Philosophie/ cooney-bobby-med-2016.pdf