Atout du numérique dans la pédagogie inversée 

Pédagogie inversée

Définition

La pédagogie (ou classe) inversée, aussi appelée “flipped-room” a pour but d’inverser les enseignements fournis lors d’une pédagogie dite classique, en proposant des activités simples à la maison (visionnage de vidéos, copiage, exercices simples) et d’autres plus complexes en classe (activités documentaires, tâches complexes…), de manière à être accompagné par l’enseignant lors de ces activités complexes. Ces dernières années, cette pédagogie semble être l’une de ces pédagogies efficaces évoquée précédemment.

La Khan Academy

L’idée de la classe inversée a émergé pendant la fin des années 1990, mais a notamment été démocratisée par Salman Khan, éducateur américain. En 2004, il tente de tutorer sa cousine en lui fournissant des explications sur ses cours de mathématiques, par écrit et par vidéo sur internet. Il développe par la suite la Khan Academy, un site doublé d’une chaine YouTube, sur lesquels il publie des capsules vidéo à destination d’élèves.
En 2011, il participe à une conférence TED (Technology, Entertainment and Design), où il présente son travail. Cette conférence, très relayée dans les médias, participe à ouvrir le système français au principe de pédagogie inversée.
Pour Salman Khan, qui se base sur la Théorie de la maîtrise, ses vidéos permettent de remobiliser le cours, de voir à nouveau une démonstration voire une correction d’exercice.

Atout du numérique dans la pédagogie inversée

Si l’on s’en tient à sa première définition simpliste, la classe inversée n’est qu’une forme d’enseignement traditionnel où la transmission magistrale est effectuée en vidéo. C’est en cela que la classe inversée tient son nom. Cela dit les différences avec une classe classique sont observées : une beaucoup plus forte différenciation des activités est mise en place (Devauchelle, B. 2019). Les activités sont plus variées et on y retrouve donc certains éléments de l’école active.
Bien que la pédagogie inversée ait d’abord été décrite comme l’utilisation de vidéos comme enseignement direct et magistral à la maison par l’élève, suivi de l’accompagnement par l’enseignant lors des différentes activités en classe, beaucoup de pédagogues comme Lebrun et Lecoq sont revenus sur ces définitions réductrices. Cela dit, un point semble faire consensus dans les écrits concernant la pédagogie inversée : la critique du modèle magistral. Cette pédagogie basée sur « l’enseignant parle, les élèves écoutent » est critiquée de manière sous-jacente mais systématique.
De plus les vidéos utilisées comme « enseignement traditionnel » sont beaucoup plus variées qu’un enseignant qui parle et écrit au tableau : discours, animation, illustration. Autant de choses permettant une meilleure compréhension des notions transmises à l’élève. John Dewey, Célestin Freinet et Ovide Decroly insistent sur l’importance de la mise en activité des élèves en opposition à l’enseignement magistral. C’est également l’un des points-clés de la pédagogie inversée : l’élève n’est plus passif face à un cours dit magistral, uniquement scripteur. La mise en œuvre de la pédagogie inversée peut alors être bénéfique si la capsule vidéo est utilisée en parallèle d’un autre exercice.
L’utilisation de ces vidéos par l’élève doit toujours être tout autre qu’une simple écoute : prise de notes, texte à trous, quiz ou encore réalisation de schémas permettant à l’élève de rentrer dans la thématique. Ainsi les devoirs ne sont plus donnés comme une continuité du travail en classe mais c’est bien le travail en classe qui est une continuité du travail en dehors de celle-ci (à la maison, à l’école en dehors des cours…). Cela permet une prise de recul de la part de l’enseignant comme des élèves sur la cohérence de leur travail.
Il faut ainsi mettre l’accent sur l’inversion pédagogique et non pas la pédagogie de l’inversion : on ne modifie l’acte pédagogique mais on change sa temporalité. Ici, on tente d’utiliser l’accès au numérique comme enrichissement et non comme frein à l’apprentissage. Mais on peut alors légitimement se poser la question : pourquoi ne pas utiliser le livre comme ressource ? Il se trouve que celui-ci est indépendant de celui qui l’enseigne, et donc inadapté sur certains points. Ainsi, il est plus courant de créer ses propres ressources en classe inversée, qu’elles soient sous forme de vidéos ou écrites, et de les utiliser comme il l’entend.

Réduire la charge cognitive

Cette théorie, grâce notamment, en France, à André Tricot, met en lumière le fait qu’il faut réduire la charge extrinsèque voir la charge intrinsèque lorsque c’est possible de manière à mobiliser plus de charge essentielle pour l’apprentissage en lui-même. En effet, la charge cognitive liée à la réalisation de la tâche et celle liée à l’apprentissage entrent en concurrence, et on peut alors rentrer dans une situation de surcharge cognitive (figure 1). Cela rendrait l’une de ces deux étapes, voire même les deux, inefficace, et irait donc à l’encontre des objectifs d’apprentissage fixés pour l’apprenant. On réduit ainsi la charge cognitive de la mémoire de travail en limitant la quantité d’informations que l’élève doit traiter, et on optimise la mémoire à long terme en permettant à l’élève de faire du lien entre les informations et en favorisant l’apprentissage des informations à retenir.

Pour quels élèves ?

André Tricot explique, lors de sa conférence Charge cognitive et apprentissage, que la plupart des méthodes d’enseignement (classe inversée, enseignement explicite, classe puzzle, pour en citer quelques exemples) mènent très souvent à une amélioration des résultats des élèves les plus en difficultés avant l’usage de la méthode, mais qu’à l’inverse, les élèves ayant des facilités au début se voient souvent régresser. Il faut alors revenir sur les pistes de différenciation que nous avons pu aborder plus haut, de manière à stimuler tous les élèves, même ceux présentant le plus de facilités.

La place de la vidéo dans l’apprentissage

D’après les études de Gervais, Karsenti, Lepage et Ngoulayé, qui mènent des études sur l’effet de l’utilisation des TICE (Technologies de l’information et de la communication pour l’enseignement), les élèves mémorisent environ 10% de ce qu’on leur fournit à l’écrit, 20% de l’enseignement oral, 30% de ce qu’ils voient et 50% de ce qu’ils lisent et entendent. Ainsi, au vu de ces résultats, l’outil vidéo semble être un outil ayant un apport non négligeable concernant l’apprentissage. L’usage de vidéos pédagogiques comme support augmenterait la motivation chez les apprenants, mais également leur autonomie, et améliorerait leur expérience d’apprentissage (Karsenti et al.). En d’autres termes, la vidéo comme support permet d’améliorer l’apprentissage d’un élève dans le court terme (meilleure apprentissage) mais aussi dans le long terme puisque que cela lui permettrait d’apprendre à apprendre. L’article de Séraphin Alava publié sur le réseau Canopée précise : « l’usage raisonné de la vidéo en classe en situation de visionnement améliore la capacité des élèves à visualiser un phénomène et à mémoriser les différentes phases des situations d’apprentissage ».
De même, les travaux de Anderson, Reder et Simon, (Ammar, 2019), mènent à prouver que l’usage de supports vidéo, en complément à d’autres supports, améliore les résultats des élèves en langue et en mathématiques.
Ces deux études ont cependant été menées en faisant visionner les différentes capsules vidéo en classe et non à la maison. On peut donc se questionner quant à ces effets lorsque la vidéo est visionnée à la maison. C’est en effet l’une des limites de l’usage de vidéo comme support pédagogique : la capsule n’est pas forcément regardée, et les devoirs resteront toujours une « boite noire ».

Cadrage des capsules vidéo

Le fait d’utiliser une capsule vidéo peut permettre une réduction de la charge extrinsèque si la vidéo est construite selon certains points. Par exemple la vidéo doit être structurée, les différents points ne doivent pas être amenés d’un seul bloc mais de manière séquentielle, et, visuellement, seules les informations indispensables doivent être présentes. De même, utiliser des outils visuels comme des schémas ou des couleurs peuvent réduire la charge cognitive extrinsèque.
La charge intrinsèque en revanche est plus compliquée à réduire. Elle vient notamment de la difficulté, de la complexité de la tâche demandée. Ici l’usage d’une capsule vidéo doit être lié à une tâche demandée : la première tâche est de visionner la vidéo, d’essayer de la comprendre, mais il doit également y avoir une deuxième tâche en parallèle, comme une prise de notes, un texte à trous ou un questionnaire. Afin de réduire cette charge intrinsèque, on peut séquencer cette tâche en sous tâches. De plus, la théorie de la charge cognitive recommande d’adapter la difficulté des deux tâches : si la capsule est complexe, elle doit faire l’objet d’une tâche plus simple en parallèle (texte à trous plutôt que prise de notes libre par exemple), et inversement. Cet équilibre a pour but d’investir l’élève dans la tâche, sans le décourager. En effet, une tâche trop simple peut mener à un désintérêt, quand une tâche menant à une surcharge cognitive découragera l’élève. Malgré les limites exprimées par Connac, les capsules vidéo utilisées appartiendront à un modèle déductif, où l’élève reçoit du savoir puis le mets en œuvre dans des exercices. Ces vidéos seront donc visionnées en amont de la séance d’activité en classe.

Problématique et hypothèses

J’ai, pour l’instant, basé ma pratique pédagogique sur le modèle de la classe inversée, en utilisant comme outils des capsules vidéo. La combinaison de tous ces éléments, ainsi que mon expérience m’ont conduit à m’interroger sur l’efficacité de cet outil, en termes d’apprentissage comme en termes de différenciation. Le travail déjà présenté ici montre l’importance de l’effort dans l’apprentissage et l’utilité de différencier les apprentissages pour amener un enfant à devenir autonome et lui donner les clés lui permettant de penser par lui-même. Ainsi, tout cela m’a amené à me questionner sur l’importance de l’outil et du support utilisé, et évidemment sur la manière dont ces derniers sont utilisés.
En effet, est-ce que, plutôt que de favoriser l’apprentissage en proposant des outils variés et accessibles aux apprenants, l’usage de capsules vidéo n’augmente-t-il pas la charge cognitive ?
C’est sur ce sujet que je vais m’interroger, en essayant de répondre à la problématique suivante :
En quoi l’utilisation de capsules vidéo dans le cadre de la pédagogie inversée a un effet sur la charge cognitive durant l’apprentissage comparativement à l’utilisation d’un document écrit ?
Ce mémoire a pour but de tester deux hypothèses dans le cadre de l’utilisation d’une capsule vidéo plutôt que d’un document écrit, et ce en rapport direct avec la théorie de la charge cognitive.
– La première hypothèse concerne la motivation, l’attention et l’engagement : l’élève sera plus motivé par l’utilisation d’une vidéo, et son attention sera focalisée sur les informations contenues dans la vidéo, et ainsi il s’engagera plus facilement dans la tâche (ici compléter un texte à trous à l’aide d’un document) si le document d’appui est une vidéo et non un texte. L’attention de l’élève est accrue car la charge cognitive de ce dernier est diminuée du fait de l’utilisation d’une vidéo.
– La deuxième hypothèse concerne l’apprentissage : si la première hypothèse est vérifiée, l’apprentissage des notions par l’élève en sera facilité. Les vidéos mènent donc ainsi à un apprentissage plus efficace.

Méthode

L’objectif de cette étude est de déterminer s’il existe une influence du support utilisé dans le cadre de la pédagogie inversée, à savoir l’outil vidéo ou un document texte, sur la charge cognitive et l’apprentissage des informations données par ces supports.

Participants

L’étude a été menée dans un lycée d’enseignement général et technologique français en sciences physiques et chimiques. Ce lycée présente une population issue d’un milieu social hétérogène : certains élèves sont plus favorisés que d’autres. Il n’est pas classé REP (Réseau d’éducation prioritaire) ou REP+. C’est un lycée de zone urbaine. L’étude a été menée dans deux classes de seconde générale et technologique, sur un effectif total de 66 élèves. Les individus sont âgés en moyenne de 15 ans. Les deux classes sont assez différentes du fait de leur niveau et leur implication en sciences physiques et chimiques. La classe 1 possède un bon niveau en sciences en général, et se montre très impliquée en classe. La classe 2 en revanche a globalement plus de difficultés mais les élèves restent volontaires. Certaines caractéristiques de la population sont résumées dans le tableau suivant.

Matériel

Création de capsule vidéo

Pour mener cette étude, différents outils, notamment numériques, sont nécessaires. Tout d’abord, pour créer les vidéos utilisées, j’ai utilisé une tablette IPad, permettant une prise de notes à l’aide d’un stylet. Sur une application de prise de notes (ici Procreate, mais d’autres applications gratuites sont disponibles), je note les informations que je souhaite transmettre aux élèves. Cette prise de note est enregistrée grâce à l’outil accessible dans le centre de contrôle de la tablette. Le son est également disponible pendant l’enregistrement. Cela me permet de faire des commentaires audios durant mon explication écrite. Après enregistrement de la vidéo, j’utilise un logiciel de montage gratuit disponible sur ma tablette (IMovie). Cela me permet de retirer les longues pauses et de pouvoir fournir une vidéo rythmée aux élèves.
Ensuite, les vidéos sont postées sur un compte YouTube dédié à l’enseignement, de manière à simplifier son accessibilité aux élèves : la majorité des élèves savent parfaitement naviguer sur cette plateforme. De plus, cela permet également à d’autres personnes (élèves à la recherche d’informations ou enseignants à la recherche de contenus) d’utiliser les vidéos librement. Pour accéder aux vidéo, les liens sont transformés en QR code, à l’aide du site Unitag. Ces mêmes liens sont également raccourcis, toujours de manière à faciliter l’accès à la vidéo au cas où le QR code ne fonctionnerait pas. De plus, il est demandé aux élèves de télécharger une application sur leur smartphone (application QR code par exemple), de manière à pouvoir accéder facilement à la vidéo, mais cette fonctionnalité n’étant disponible que sur téléphone et pas sur ordinateur, cela me semble utile de fournir le lien de la vidéo aux élèves.

Questionnaires et évaluation

L’étude s’appuie sur deux questionnaires. J’ai choisi d’utiliser des outils qui permettent de sauvegarder les données et d’en faire plus facilement une synthèse qu’avec des questionnaires papier. Le premier QCM est donc donné aux élèves sur la plateforme Google Forms, qui a l’avantage d’être intuitive. Les deux classes ont été habituées pendant toute l’année à utiliser cette plateforme. Le deuxième questionnaire est proposé via l’application Kahoot ! qui fonctionne à l’aide d’un code : les élèves téléchargent l’application sur leur smartphone, rentrent le code affiché au tableau et répondent aux questions projetées via leur téléphone.
Pour cette étude, les élèves doivent donc tous avoir accès à Internet via téléphone ou ordinateur. Il est cependant possible de prévoir une clé USB avec le questionnaire et la vidéo pour certains élèves ayant difficilement accès à Internet.
Enfin, une évaluation sommative classique (annexe 5) est proposée aux élèves en fin de séquence.

Contexte

L’étude menée pour cet écrit s’est déroulée dans un contexte particulier. En effet, la pandémie de Covid-19 ayant touché la France au milieu de la séquence, le lycée a été fermé et la population confinée. Ainsi, si les séances 1, 2 et 3 (cf. tableau 2 p.16) ont pu être menées en classe, selon le déroulement prévu, les séances 4,5 et 6, ont été menées à distance avec les deux classes.
Les outils de communication ont été mis en place comme la création d’un Padlet (Site permettant un partage de ressource avec les élèves) tandis que d’autres déjà utilisés tout le long de l’année ont continué de servir pour communiquer des informations aux élèves. Ainsi, dans un but de continuité pédagogique, les cours ont été postés à la fois sur Pronote, le logiciel utilisé par la majorité des lycées français pour communiquer avec les élèves, et sur le Padlet créé. Les élèves avaient également accès à mon mail professionnel de manière à pouvoir envoyer et recevoir plus simplement certains documents. La majorité des activités ont dû être réalisées individuellement, avec moins de questions de la part des élèves que d’habitude. J’ai conseillé aux élèves de s’entraider à distance en travaillant par exemple en binôme, ce qui a été fait pour certains mais pas pour d’autres.
La séance 5 étant, à l’origine, expérimentale, la manipulation a dû être remplacée par une vidéo protégée d’un code secret (les élèves devaient réaliser les calculs avant de pouvoir manipuler).
Enfin, concernant l’évaluation bilan de fin de séquence, j’ai dû la présenter sous forme de devoir à la maison, ce qui modifie donc la manière de travailler des élèves : temps illimité (bien qu’une durée ait été conseillée), accès au cours et aux corrections d’exercices… Ainsi, ces résultats risquent d’être moins représentatifs.

Procédure

Méthodologie

La méthodologie utilisée lors de cette étude est une méthodologie expérimentale, malgré le nombre limité d’individus de l’étude. Ici le but est donc de tester des hypothèses par l’expérimentation en observant une ou plusieurs variables sur un groupe d’individus choisis.
Ainsi certains paramètres doivent être invariants. Théoriquement seuls les paramètres étudiés doivent varier. L’étude traite cependant d’élèves, venant en classe avec leur propre expérience et vécu. Cela sera donc une limite de cette méthodologie tout comme le nombre limité d’individus. Pour pallier cela, l’expérience doit être reproductible et le chercheur doit limiter au mieux sa subjectivité. Les observations dégagées durant cette expérience doivent également être reproductibles pour s’avérer concluantes. La méthode utilisée reste cependant similaire à beaucoup de travaux de recherche et peut donc être considérée comme valable.
L’étude menée est une étude de cohorte, statistique prospective. Le paramètre susceptible de modifier la charge cognitive et l’apprentissage des individus est le support de transmission de ces informations, à savoir un support vidéo ou un support texte. Cette étude a été menée à partir du 8 mars 2020 jusqu’au 30 mars 2020. L’étude a eu lieu pendant la séquence « compter les entités dans un échantillon de matière » du bulletin officiel de physique chimie de seconde générale et technologique. Cette séquence a été choisie car elle ne nécessite pas de prérequis du collège : les prérequis ont été travaillés avant cette séquence, durant l’année scolaire en cours. On peut donc considérer que chaque élève part donc avec la même base de connaissances.

Validation de la première hypothèse

Comme il a été dit plus haut, pour mener cette étude, deux questionnaires ont été fournis aux élèves : le premier est un questionnaire visant à évaluer la satisfaction, la motivation des élèves face à leur support (vidéo ou texte), ainsi que la facilité à réaliser la tâche demandée (compléter un texte à trous), et ce à l’aide d’une douzaine de questions. Ce questionnaire est créé et accessible via la plateforme Google Forms. Le questionnaire est le même pour les deux classes mais les questions ont été reformulées en fonction de l’utilisation d’une vidéo ou d’un texte pour chacune des classes. Ce questionnaire me permettra de valider ou non la première hypothèse.

Validation de la deuxième hypothèse

Le deuxième questionnaire est un questionnaire de sept questions disciplinaires auxquelles les élèves répondent cette fois-ci en classe et non à la maison comme le premier questionnaire. Il a pour but cette fois d’évaluer les compétences et connaissances disciplinaires acquises par l’élève lors du visionnage de la vidéo ou de la lecture du texte. Chaque question est associée à une compétence disciplinaire du bulletin officiel. Enfin pour vérifier si l’apprentissage a été facilité par la vidéo comparativement au texte, les élèves sont soumis à une évaluation de fin de séquence et les exercices portant sur cette séquence serviront comme points d’appui pour cette étude. Ces deux derniers outils me permettront donc de valider la deuxième hypothèse.

Apprentissage : deuxième hypothèse

L’évaluation de l’avancement dans l’acquisition des compétences et notamment des connaissances de la séquence s’est faite grâce à deux outils : un quizz via le site Kahoot ! et un devoir à la maison dont une partie est destinée à l’évaluation de cette séquence.

Résultat du quizz Kahoot !

Les résultats de cette partie ont été collectés par le site Kahoot ! et traité via un tableur Excel. Le quizz est formé de 7 questions portant sur les notions abordées dans les capsules vidéo et les fiches. Ce quizz a été réalisé au retour en classe après la lecture des vidéos ou des fiches. Le tableau ci-dessous résume les questions et le pourcentage d’élèves ayant répondu à chaque réponse. La bonne réponse est celle colorée en vert, les autres réponses (en rouge) étant fausses.

Table des matières
1. Introduction 
2. Etat de l’art 
2.1 Apprendre
2.2 Différencier
2.3 Pédagogie inversée
2.3.1. Définition
2.3.2. La Khan Academy
2.3.3. Atout du numérique dans la pédagogie inversée
2.3.4. Limite de la classe inversée
2.4 Charge cognitive et importance de l’effort
2.4.1. Théorie de la charge cognitive
2.4.2. Réduire la charge cognitive
2.4.3. Pour quels élèves ?
2.4.4. La place de la vidéo dans l’apprentissage
2.4.5. Cadrage des capsules vidéo
3. Problématique et hypothèses 
4. Méthode 
4.1 Participants
4.2 Matériel
4.2.1. Création de capsule vidéo
4.2.2. Questionnaires et évaluation
4.2.3. Contexte
4.3 Procédure
4.3.1. Méthodologie
4.3.2. Déroulement de la séquence
4.3.3. Validation de la première hypothèse
4.3.4. Validation de la deuxième hypothèse
5. Résultats 
5.1 Motivation et attention : première hypothèse
5.2 Apprentissage : deuxième hypothèse
5.2.1. Résultat du quizz Kahoot !
5.2.2. Résultats de l’évaluation
6. Discussion 
6.1 Résumé
6.2 Analyse des résultats
6.2.1. Charge cognitive et motivation : première hypothèse
6.2.2. Apprentissage : deuxième hypothèse
6.3 Limites et perspectives
7. Conclusion 
8. Bibliographie 
9. Annexes

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