La vidéo comme support d’enseignement 

Les instructions officielles de 2015

L’enseignement de la géométrie à l’école primaire résulte des instructions officielles. Il va permettre à l’enfant d’appréhender l’espace et de se construire, de contribuer à son développement.

Cycle 1

Dans les instructions officielles de 2015, la géométrie en cycle 1 se retrouve sous l’item suivant : « Explorer des formes, des grandeurs, des suites organisées ».
Les élèves de PS, MS et GS construisent alors des connaissances et des repères sur quelques formes et grandeurs. C’est le début de la géométrie ; « une première approche de la géométrie et de la mesure qui seront envisagées aux cycles 2 et 3 ». « L’approche des formes planes, des objets de l’espace, des grandeurs, se fait par la manipulation et la coordination d’actions sur des objets. » On enseigne une approche « soutenue par le langage » qui va permettre de décrire ces objets et ces actions et favoriser l’identification des premières caractéristiques descriptives.
Concernant les attendus de fin de cycle, on att end des élèves de maternelle qu’ils soient capables de :
– Savoir nommer quelques formes planes et reconnaître quelques solides
– Reproduire, dessiner, des formes planes
– Classer ou ranger des objets selon un critère
– Reproduire un assemblage à partir d’un modèle

Cycle 2

Dès la fin du cycle 1, on peut voir que, dans les programmes de 2015, « Espace et Géométrie » sont regroupés pour former un seul et même domaine de compétences. Les programmes mettent alors en avant le travail des chercheurs : faire le lien entre connaissances spatiales et connaissances géométrique, pour résoudre des problèmes.
En effet, au cycle 2, les élèves « acquièrent à la fois des connaissances spatiales comme l’orientation et le repérage dans l’espace et des connaissances géométriques sur les solides et sur les figures planes. »
Selon les programmes, « la résolution de problèmes est au centre de l’activité mathématique des élèves, développant leurs capacités à chercher, raisonner et communiquer.
Les notions de géométrie plane et les connaissances sur les figures usuelles s’acquièrent à partir de résolutions de problèmes (reproductions de figures, activités de tri et de classement, description de figures, reconnaissance de figures à partir de la description, tracés en suivant un parcours de construction simple). Les concepts généraux de géométrie (droites, points, segments, angles droits) sont présentés à partir de tels problèmes.
Ces connaissances géométriques contribuent à la construction des concepts fondamentaux d’alignement, de distance, d’égalité de longueurs, de parallélisme, de perpendicularité, de symétrie. »
Concernant le vocabulaire, il doit être introduit par le professeur lors des situations d’actions ou de manipulations pour donner sens aux élèves, qui seront progressivement amenés à l’utiliser.
En résumé, à la fin du cycle 2, on attend des élèves qu’ils soient capables de :
– (Se) repérer et (se) déplacer en utilisant des repères et des représentations
– Reconnaitre, nommer, décrire, reproduire quelques solides
– Reconnaitre, nommer, décrire, reproduire, construire quelques figures géométriques
– Reconnaître et utiliser les notions d’alignement, d’angle droit, d’égalité des longueurs, de milieu, de symétrie

Cycle 3

Le cycle 3 est une étape importante dans l’approche des concepts géométriques. En effet, l’objectif principal de l’enseignement de la géométrie au cycle 3, est de permettre aux élèves de CM1, CM2 et 6ème , de passer progressivement d’une reconnaissance perceptive des objets à une étude fondée sur le recours aux instruments de tracé et de mesure.
Comme l’indiquent les programmes, « les activités géométriques pratiquées au cycle 3 s’inscrivent dans la continuité de celles du cycle 2. Cependant, elles s’en distinguent par une part plus grande accordée au raisonnement et à l’argumentation qui complètent la perception et l’usage des instruments. »
En effet, les élèves sont davantage mis dans des situations d’actions et d’argumentation : « Les activités permettent aux élèves de passer progressivement d’une géométrie où les objets (carré, droite, cube, etc.) et leurs propriétés sont contrôlés par la perception, à une géométrie où ils le sont par le recours à des instruments, par l’explication de propriétés pour aller ensuite vers une géométrie où la validation ne s’appuie que sur le raisonnement et l’argumentation.

Les TICE au service de la pédagogie

Que sont les TICE ?

Les technologies de l’information et de la communication (TIC) se sont très fortement développées ces dernières années : téléphones, ordinateurs, tablettes, imprimantes, accès internet, le Cloud, etc. Ces outils font désormais partie intégrante de la société dans laquelle nous vivons et sont utilisés au quotidien. Face à cette croissance, le système éducatif s’est adapté à la nouvelle génération d’élèves et a choisi de développer l’utilisation de ces outils dans les pratiques de classe.
Ainsi, pour les distinguer des TIC, un E est rajouté pour signifier l’enseignement ou bien l’éducation. Les technologies de l’information et de la communication pour l’enseignement, plus connues sous l’acronyme des TICE, font alors référence aux outils numériques pouvant être utilisés dans le cadre de l’éducation et de l’enseignement, parmi lesquels l’ordinateur occupe une place privilégiée (Armand Lietart, 2015). Ces outils et services sont nombreux et variés : on retrouve les logiciels, les ENT (environnements numériques de travail), les TBI (tableau blanc interactif), les tablettes tactiles et leurs applications, les réseaux sociaux, les serious games, les enregistreurs audio, les smartphones, etc… Plus précisément, les TICE regroupent « un ensemble d’outils conçus et utilisés pour produire, traiter, entreposer, échanger, classer, retrouver et lire des documents numériques à des fins d’enseignement et d’apprentissage » (Encyclopédie libre Wikipédia).

L’usage des TICE à l’école

Les usages du numérique dans le quotidien des élèves

Les technologies prennent une part de plus en plus importante dans notre société (Thierry Karsenti et Julien Bugmann, 2017). Le rapport de Jean Michel Fourgous (2012) déclare qu’en 1995 on comptait 150 000 internautes en France alors qu’aujourd’hui, selon Médiamétrie, on en dénombre plus de 52,1 millions. On constate alors une grande évolution. L’étude de Médiamétrie (une société anonyme spécialisée dans la mesure d’audience et les études marketing des médias audiovisuels et interactifs en France) prend en compte les individus à partir de 2 ans et présente ainsi, pour 2018, les résultats suivants : en moyenne, 42,5 millions d’internautes se sont connectés à Internet chaque jour (soit 67,9% de la population française).
De plus, un internaute sur dix utilise les trois écrans (ordinateur, mobile et tablette) quotidiennement pour surfer sur le web.
L’école fait face aujourd’hui à la génération Z : une génération d’élèves qui a grandi avec le numérique et les réseaux sociaux, et qui est connectée en permanence. Comme l’expliquent Jonathan Bergmann et Aaron Sams (2014), « les élèves actuels ont grandi avec tout un ensemble de ressources numériques (connexion internet, YouTube, réseaux sociaux, etc) et échangent entre eux grâce à celles-ci (Facebook, Twitter, e-mails, SMS, partages internet, etc.). » Même si cette utilisation se développe davantage à l’adolescence, les enfants scolarisés en école élémentaire ont tout de même l’habitude d’utiliser les écrans et notamment de visionner ou de produire des vidéos.

L’intégration des TICE à l’Ecole

« Depuis longtemps, les innovations technologiques ont intéressé l’Ecole et les enseignants parce qu’elles offrent de nouvelles possibilités qui promettent souvent de favoriser l’enseignement ou les apprentissages » (Rémi Thibert, 2014). En effet, depuis plusieurs années, l’usage des technologies numériques est préconisé dans l’enseignement, et notamment dans l’enseignement des mathématiques.
En 2012, Vincent Peillon, ministre de l’éducation nationale de l’époque, présente une nouvelle stratégie : intégrer l’usage du numérique pour instruire, éduquer, émanciper et former les enfants à devenir des citoyens de demain. Ainsi, en 2013, est mise en place la loi de refondation de l’école de la République du 8 juillet 2013, dont l’objectif est de développer le numérique éducatif pour faire entrer l’école dans le 21 ème siècle, soit dans l’ère du numérique.
En effet, le Ministère de l’Education Nationale indique que « face à des enfants qui évoluent depuis leur naissance dans une société irriguée par le numérique, notre manière d’apprendre et d’enseigner, et le contenu des enseignements doivent être profondément repensés ». On cherche alors à favoriser le développement de l’utilisation des nouvelles technologies de manière à inscrire le numérique au cœur des enseignements.
L’ambition de cette loi est de modifier les pratiques pédagogiques en rappelant que le numérique « permet d’améliorer l’efficacité des apprentissages en développant des pratiques pédagogiques plus adaptées aux rythmes et aux besoins de l’enfant, plus interactives et attractives, en encourageant la collaboration entre élèves et le travail en autonomie ou encore en offrant des possibilités nouvelles pour les élèves en situation de handicap ».

L’intégration des TICE dans les pratiques pédagogiques

« Les intérêts du numérique ne se font qu’au travers des usages qui en sont faits » (Thierry Karsenti, 2018). Comme l’explique Thomas Russel (Fourgous, 2010) : « Ce n’est pas la technologie elle-même mais l’application de la technologie qui a le potentiel d’affecter l’apprentissage ». Aujourd’hui, les TICE doivent être un ensemble de moyens mis au service de l’enseignement et de l’apprentissage et non plus être un objet d’enseignement et d’apprentissage (T.Karsenti, 2012). C’est-à-dire que l’intégration des TICE ne se restreint pas juste à enseigner les composants et l’utilisation de l’outil : « L’intégration pédagogique des TIC, c’est l’usage des TIC par l’enseignant ou les élèves dans le but de développer des compétences ou de favoriser les apprentissages. » (2018)
Les TICE ne sont pas forcément pertinentes dans une situation d’enseignementapprentissage. Il faut qu’elles apportent une valeur ajoutée (T.Karsenti, 2012). En effet, dans une conférence, l’auteur évoque les points négatifs des TICE, qui peuvent être pris en compte comme une sorte de défi à relever : les TICE peuvent être source de distraction, chronophages, ou ne pas motiver les élèves et les rendre passifs. Il faut alors les intégrer efficacement dans les pratiques pédagogiques pour en apprécier les effets positifs (motivation, amélioration des résultats scolaires, etc.).
Une étude de Christian Barette (2009) démontre que l’efficacité des TICE est avérée lorsque « les approches pédagogiques sont appropriées aux objectifs des programmes d’études ».

Comment intégrer les TICE dans les pratiques pédagogiques ?

Il faut accompagner les élèves et les engager dans l’activité (Thierry Karsenti, 2018). Dans un premier temps, il est préférable de s’assurer de la compréhension des élèves face à l’usage de l’outil. Même si les TICE font partie de notre environnement quotidien, et font, pour la plupart du temps, l’objet d’un apprentissage non scolaire (André Tricot, 2016), elles font également l’objet d’un apprentissage scolaire.
Pour Thierry Karsenti (2018), il faut que les TICE permettent de développer l’autonomie des apprenants, qu’elles leur apprennent à collaborer, à résoudre des problèmes. Il faut impliquer les élèves, leur présenter les objectifs et leur demander de produire.

L’exemple d’une nouvelle approche favorisant les apprentissages avec l’intégration du numérique : la classe inversée

Le dispositif de la classe inversée

La classe inversée, ou pédagogie inversée, fait référence à la classe traditionnelle. C’est-àdire qu’elle est supposée être l’inverse de celle-ci. Comme l’explique Héloïse Dufour (2014), présidente de l’association Inversons la classe, la classe inversée est définie comme une inversion spatiale et temporelle par rapport à la classe traditionnelle. Le réseau Canopé précise qu’il s’agit d’une inversion de la chronologie et des lieux des apprentissages. En effet, habituellement, les élèves écoutent le cours en classe, écrivent la leçon et font des exercices à la maison. Dans le cadre d’une classe inversée, on réorganise les activités : ce qui était fait en classe est désormais fait à la maison, et ce qui était auparavant fait à la maison est désormais fait en classe. En résumé, la classe inversée consiste à déplacer la partie magistrale de l’apprentissage à la maison pour, ainsi, consacrer le temps de classe à réaliser des exercices et mises en application. En effet, comme le précisent Jonathan Bergmann et Aaron Sams (2014), « le temps scolaire se trouve libéré des exposés magistraux et des démonstrations aux tableaux. ». On privilégiera alors une pédagogie active lors des temps de classe. C’est d’ailleurs ce qui, selon Isabelle Nizet et Florian Meyer (2016), favorise l’apprentissage en engageant l’élève dans un processus actif. En effet, le dispositif va alors permettre « des activités de réflexion, de conceptualisation, de problématisation et de mobilisation de connaissances, et peut permettre un apprentissage en profondeur et un suivi pédagogique adéquat à des moments cruciaux de l’apprentissage tels que la mobilisation de connaissances en situation ou le transfert. ». L’enseignant va alors pouvoir être le témoin direct des apprentissages des élèves et de leurs difficultés et va ainsi pouvoir différencier et proposer des situations de remédiation sur le moment même, en classe directement.
Il est important de rappeler qu’il n’existe pas un seul dispositif de classe inversée, comme le précisent Isabelle Nizet et Florian Meyer (2016), mais bien une « infinité de dispositifs résultant des choix de l’enseignant. » Ainsi, la nature des apprentissages, l’étape du processus d’apprentissage qu’il veut privilégier, les types d’activités mises en place et ses choix de supports sont propres à l’enseignant. Par exemple, l’usage de supports numériques n’est pas une obligation. Le numérique est seulement un atout, un avantage, mais l’enseignant peut très bien utiliser des supports papiers.
Dans le cadre de l’école primaire, les travaux écrits à faire à la maison sont interdits. En effet, Patrick Rayou (2010) explique que pour les élèves en difficultés, cela peut être compliqué. Les familles « ne sont pas égales dans la façon dont elles accompagnent leur enfant dans ses devoirs ». Ainsi, un élève en difficulté peut se retrouver seul face à son exercice et cela peut alors être discriminant pour certains élèves ; ce qui n’est pas synonyme de ce qui est préconisé par les instructions officielles, autrement dit « favoriser la réussite de TOUS les élèves ».
Cependant, un enseignant est autorisé à donner un travail oral ou des leçons à apprendre.
Ainsi, les élèves de primaire devant être principalement actifs en classe, la pédagogie inversée semble être une pédagogie intéressante à mettre en place.
L’objectif de la classe inversée est de se recentrer sur l’apprentissage de l’élève, comme le précise Héloïse Dufour (2014). Le but est alors de développer son autonomie en passant davantage de temps avec lui sur les situations d’actions, les tâches les plus complexes de l’apprentissage.
La classe inversée, ou pédagogie inversée s’est fortement développée ces dernières années suite à la médiatisation de l’expérience de Salman Khan, conduite depuis 2006. La Khan Academy a alors contribué à populariser le concept de la classe inversée avec ses vidéos pluridisciplinaires sur YouTube.
Contrairement à ce que l’on pourrait penser, la classe inversée n’est pas une innovation pédagogique : elle existe depuis longtemps. On pourrait le croire, étant donnée la médiatisation de la Khan Academy mais, selon Ghislain Dominé (2014), les premières expériences de la classe inversée sont dues au développement des réseaux informatiques au sein des universités américaines, au début des années 1990. Ainsi, ce n’est pas la pédagogie en elle-même qui est considérée comme une innovation pédagogique mais plutôt l’intégration des outils et ressources numériques, qui révolutionnent les méthodes d’apprentissage.
Quels sont les avantages à utiliser le numérique dans le cadre d’une pédagogie inversée ?
Tout d’abord, utiliser les outils numériques en classe c’est s’adapter à la nouvelle génération. Les élèves ont l’habitude d’utiliser le numérique, de regarder des vidéos et donc cela permet de se lier au quotidien des élèves, à leurs pratiques.
Selon M. Epstein et S. Bouccara (2015), cela permet également aux élèves absents d’être impliqués dans la construction du cours. Un élève absent peut voir le cours sur internet et avoir un rôle lors de la prochaine séance, même s’il a été absent les cours précédents.
De plus, Jonathan Bergmann et Aaron Sams (2014), évoque un atout considérable : mettre le cours en ligne peut permettre aux familles d’en prendre connaissance pour aider leurs enfants ou bien pour s’enrichir eux-mêmes. Ainsi, cela participe à la réduction les inégalités des environnements familiaux et permet à certaines familles de pouvoir aider leurs enfants.

Les origines de la classe inversée : la pédagogie coopérative

Comme indiqué précédemment, l’objectif de la classe inversée est de favoriser une pédagogie active en classe. Elle permet alors une pédagogie coopérative ; c’est-à-dire que les élèves s’entraident, échangent entre eux pour résoudre les problèmes posés ou pour construire le cours. On parle alors ici de socio-constructivisme. La construction des savoirs s’effectue alors par les représentations personnelles de chacun et par ce que les autres apportent comme interactions. En écoutant les arguments de chacun, l’élève remet alors en question ses propres représentations, les compare et ensemble, le groupe reconstruit un nouveau savoir. Piaget, favorable à la pédagogie active, souligne l’importance de l’action de l’élève (au sens de la résolution de problèmes) ainsi que l’importance du processus de « déséquilibresré équilibrations » (accompagnée d’une réorganisation des connaissances) dans lequel les conceptions de l’élève jouent un rôle déterminant, et enfin, l’importance des situations de conflits socio-cognitifs entre élèves travaillant ensemble. La pédagogie coopérative peut alors permettre de faciliter les apprentissages.
Jonathan Bergmann et Aaron Sams (2014) indique que le dispositif de classe inversée intensifie les interactions entre élèves et permet alors une meilleure cohésion du groupe ainsi qu’une meilleure compréhension des notions pour les élèves les plus en difficultés. En effet, les élèves partent d’un même niveau de connaissances, avec des représentations différentes et vont devoir discuter entre eux, et argumenter avec un langage qui leur est propre et qui va ainsi faciliter la compréhension des autres membres du groupe.

Méthodologie

Population et terrain de l’expérimentation

Les participants

Pour répondre à ma problématique, j’ai mené des expérimentations en cycle 2 et cycle 3. Dans un premier temps, lors de mon stage filé, dans une classe de CM1 puis dans un second temps lors du deuxième stage massé, dans une classe de CE2-CM1.
De septembre 2017 à avril 2018, j’ai effectué l’ensemble de mon stage filé ainsi que mes deux premières semaines de stage massé dans une classe de CM1, à l’école Jean Monnet à La Bazoge (Sarthe), composée de 24 élèves. Ensuite, en février-mars 2018, j’ai poursuivi mes expérimentations auprès des 27 élèves de la classe de CE2-CM1, à l’école Fernand Vivet de Mézières sur Ponthouin (Sarthe).

Les environnements de classe

CM1 – Stage filé

La classe dispose de 7 ordinateurs et de 6 tablettes numériques. Tout au long de l’année, le blog de l’école est également utilisé : un blog passerelle sur lequel sont déposés des contenus d’enseignement utilisés dans une séance ou bien des compléments, des productions d’élèves.
Dans le cadre du mémoire, l’utilisation du blog a permis de mettre en place une pédagogie inversée, en y postant des supports vidéo. Quant aux tablettes numériques, outils pratiques et facilement manipulables par des enfants de 10-11 ans, elles ont permis la création de vidéos par les élèves.

CE2-CM1 – Stage massé

La classe dispose de 3 ordinateurs fixes et d’une classe mobile avec ordinateurs portables.
L’école était composée de seulement 3 classes et elle ne disposait pas de blog ou d’ENT. Les tablettes numériques étaient encore au stade de la commande, ce qui fait que je n’ai pas pu procéder de la même façon qu’avec les CM1 du stage filé, et j’ai dû m’adapter aux outils disponibles. Concernant la disposition de la salle, celle-ci est différente de celle rencontrée en stage filé car les élèves ne sont pas installés en ligne mais disposés en ilots, ce qui favorise les interactions.

Protocole d’expérimentation

Choix de la méthodologie

Pour faire face au besoin d’images mentales, et pour aider les élèves dans leurs processus d’apprentissages des concepts géométriques, j’ai choisi de tester les effets du support vidéo : à la fois comme support d’enseignement puis comme support de création.
Le support vidéo comme support d’enseignement pour vérifier l’hypothèse selon laquelle les élèves comprendraient mieux comment tracer ou reproduire des formes géométriques grâce à la vidéo. Et le support vidéo comme support de création pour vérifier l’hypothèse selon laquelle la création de tutoriels vidéo motiverait les élèves et impliquerait davantage ceux en difficultés.
Pour répondre à ma problématique, j’ai mis en place 4 séquences de façon à pouvoir tester plusieurs méthodes et vérifier mes hypothèses : trois séquences lors du stage filé (en CM1) sur les notions de perpendiculaires et parallèles puis sur les triangles particuliers, et une séquence lors du deuxième stage massé (CE2-CM1) sur les carrés.
Au travers de ces séquences, j’ai pu évaluer les effets du dispositif de la classe inversée, de la segmentation vidéo, comparer les effets de la vidéo et du document papier sur les apprentissages en cherchant à savoir si le numérique présentait réellement un avantage, mais aussi évaluer les effets de la création d’un tutoriel vidéo sur les apprentissages des élèves.
Pour choisir comment j’allais mettre en place mes séquences et expérimentations, je me suis inspirée des recommandations de Thierry Karsenti concernant l’usage des technologies pour l’enseignement ou l’apprentissage des mathématiques (2016), et plus précisément des recommandations suivantes :
– Utiliser des technologies ou des logiciels qui participent à la réussite scolaire
– Trouver un équilibre entre les moments avec et sans les technologies
– Développer l’autonomie des élèves dans l’usage des technologies pour résoudre des problèmes mathématiques.
– Les technologies sont particulièrement efficaces auprès des élèves qui ont des besoins spéciaux.
– Tirer profit des technologies que les apprenants utilisent si souvent déjà.
– Mathématiques et classe inversée.
– Utiliser les technologies pour amener les élèves à apprendre de façon individuelle.
– Amener les élèves à utiliser des vidéos pour comprendre les mathématiques.
– Innover dans les façons d’évaluer les mathématiques avec les technologies.

Table des matières
Introduction 
Cadre théorique
I- L’apprentissage des concepts géométriques à l’école primaire
II- Les TICE au service de la pédagogie
III- La vidéo pour l’apprentissage de la géométrie
Problématique et hypothèses de recherche 
Méthodologie 
I- Population et terrain de l’expérimentation
II- Protocole d’expérimentation
Résultats
I- La vidéo comme support d’enseignement
II- Le séquençage
III- Le dispositif de classe inversée
IV- La vidéo comme support de création
V- Les évaluations
VI- Synthèse des résultats
Discussions 
I- Les limites des expérimentations et améliorations possibles
II- Réponses aux hypothèses
III- Les modélisations possibles du support vidéo en géométrie
IV- Le prolongement possible des modélisations du support vidéo en géométrie
Conclusion 
Bibliographie 
Annexes

Télécharger le rapport complet