Am

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Améliorer lévaluation pour améliorer
lapprentissage analyses et outils concrets

• Marie Coulaud / Jacques Vince
• INRP, CNRS,Université Lyon 2, ENS-LSH, ENS-Lyon

Parcours thématique À quoi peuvent servir les
recherches sur l'enseignement et l'apprentissage
? Quelques exemples en physique-chimie Journées
nationales de lUdPPC 2007 Samedi 27 octobre 2007
2
Évaluation de quoi parle-t-on ?

• Évaluation des élèves par les enseignants
• Évaluation qui permet de faire le point sur
  lapprentissage des élèves (sommative) ET qui
  donne des informations permettant daméliorer cet
  apprentissage (formative)

3
Que veut-on évaluer ?

• Leur travail ?
• Leur capacité à refaire un exercice ?
• Leur connaissance du cours ?
• Leur apprentissage ?
• ? La compréhension par les élèves des
  notions/concepts enseignés et lacquisition des
  compétences transversales.

4
Dans quel but ?

• Faire un état des lieux de la compréhension des
  élèves à un instant donné (et donc étudier
  lévolution de cette compréhension au cours de
  lapprentissage).
• Fournir des informations à lélève pour laider à
  se situer quel chemin lui reste-t-il à
  parcourir ?
• Fournir des informations à lenseignant
• sur lapprentissage de chacun permettant une
  rétroaction individualisée
• sur lapprentissage de la classe permettant une
  rétroaction d'adaptation à la classe.

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Des fonctions institutionnelles et des
contraintes

• Instructions officielles obligation dévaluer
  les élèves.
• Communication à travers cette évaluation
• avec léquipe pédagogique (conseil de classe)
• avec les parents et les autres institutions
  (bulletin et dossier)
• avec les élèves (notes, annotations, bulletin).
• Peu de temps à consacrer à cette évaluation.
• Remarque en pratique, linstitution met peu
  laccent sur laspect formatif de lévaluation

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Sous quelle forme ?

• Alternatives possibles, mais on parle ici de
  l'évaluation  classique 
• Évaluation écrite.
• Temps limité.
• Tous les élèves de la classe doivent répondre aux
  mêmes questions.
• Chaque copie est corrigée par lenseignant et
  rendue notée et annotée à lélève.

7
Analyse du processus dévaluation

• du point de vue de lenseignant
• du point de vue de lélève.

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DU COTE DE L'ENSEIGNANT
DU COTE DE L'ELEVE
DS, Test ? Exercices ? Questions
choix de lordre de résolution
Évaluation jugement de ladéquation entre un
comportement observé et un comportement attendu
Interprétation de la question
Idée de ce qui a été fait en classe
Idée de ce qui a été fait
Cours activités faites en classe
Autres connaissances (scolaires ou non)
Réponse correcte attendue
Contrat / Exigences
Idée de réponse
Copie ? Réponses écrites
Idée de sa performance sur le test et lui renvoie
une image de lui-même
Correction, jugement
Note, appréciation
Rétroaction sur lenseignement
Apprentissage
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Quelle utilisation de la recherche ?

• Comment produire des outils dévaluation
  s'intégrant aux modalités "classiques" en
  utilisant les travaux de recherche en didactique
  et en sciences de léducation ?
• Analyse des différences entre les pratiques des
  enseignants et les pratiques des chercheurs
• Utilisation des travaux sur les conceptions
• Utilisation des hypothèses dapprentissage
  modélisation, registres de représentation
• Étudier la cohérence des réponses pour évaluer la
  compréhension

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Développement doutils dévaluation

• Analyse des connaissances à évaluer
• Le programme officiel
• Le cours de lenseignant

• Prise en compte des contraintes
• Moment de lévaluation
• Durée de lévaluation
• Programme à respecter

• Étude des exercices existants
• Autres sources Internet, manuels scolaires
• Tests développés dans le cadre de recherches

• Hypothèses dapprentissage (Comment apprend-on ?)
  ? Outils dévaluation
• Découpage du programme en notions/concepts
  cohérence inter et intra
• Modélisation passer de lobservable au modèle
  et inversement
• Registres de représentation (forme dexpression
  de la notion / du concept) le passage d'un
  registre à un autre peut être un obstacle
• Conceptions erreurs fréquentes à tester

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Lévaluation de la compréhension des concepts de
mécanique en classe de seconde

• Références
• Site Pégase http//pegase.inrp.fr
• Coulaud, M. (2005). Évaluer la compréhension
  des concepts de mécanique chez des élèves de
  seconde développement doutils pour les
  enseignants. Thèse non publiée en sciences de
  léducation, Université Lyon 2.

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Les travaux de recherche

• Travaux sur lapprentissage de la mécanique en
  didactique de la physique
• Productions de tests et analyse associée (par
  exemple Force Concept Inventory, Halloun et
  Hestenes (1985))
• Millar et Hames (2001) Diagnosing pupils
  understanding développement doutils
   diagnostiques  pour les enseignants
• Dumas-Carré et Goffard (1993) ProPhy
  développement de problèmes pour la mécanique

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Un exemple de notion à tester

• Ce quon veut tester
•  Les forces qui sexercent sur un système se
  compensent si et seulement si le système est
  immobile ou est en mouvement rectiligne uniforme
  (cest-à-dire si sa vitesse ne varie pas et si sa
  direction ne change pas). 
• Quatre formes possibles
• Immobile ou m. r. u. donc les forces se
  compensent.
• Ni immobile ni m. r. u. donc les forces ne se
  compensent pas.
• Les forces se compensent donc immobile ou m. r.
  u.
• Les forces ne se compensent pas donc ni immobile
  ni m. r. u.

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Un exemple énoncé
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Un exemple méthodologie

• Choix pour cet exercice passage du mouvement à
  la compensation (ou non) des forces.
• Utilisation de lhypothèse sur les registres de
  représentation expression des forces et de leur
  compensation sous forme  langue naturelle  et
  sous forme vectorielle.
• Mesure de la cohérence inter-situations
  proposition des mêmes questions pour différentes
  situations matérielles ? utilisation de
  situations proposées dans les tests existants.

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Un exemple but
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Un exemple analyse de lénoncé

• À partir d'une situation du champ expérimental,
  on demande aux élèves de
• décrire le mouvement avec les termes du modèle
• faire la liste des forces qui s'exercent sur un
  système donné
• utiliser les lois de la mécanique pour dire si
  les forces qui s'exercent sur le système se
  compensent.
• Trois situations afin d'observer l'influence de
  la situation sur les réponses de l'élève
• Situation 1 (immobilité) principale difficulté
  dire que l'homme exerce une force sur la caisse
  (puisque celle-ci ne bouge pas).
• Situation 2 (mise en mouvement) difficulté
  caractérisation du mouvement.
• Situation 3 (m. r. u. ) permet de vérifier que
  l'élève sait que les forces se compensent dans le
  cas d'un mouvement rectiligne uniforme.

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Un exemple difficultés a priori (1)

• Première ligne description du mouvement
• mauvaise visualisation de la situation
• non-connaissance de la signification des termes
  (du modèle) pour décrire un mouvement.
• Deuxième ligne liste des forces
• non-connaissance du modèle des interactions
• confusion Terre et sol
• raisonnement force implique mouvement / pas de
  mouvement implique pas de force.

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Un exemple difficultés a priori (2)

• Troisième ligne compensation des forces
• erreur dans la réponse sur le mouvement
• non connaissance des lois de la mécanique
• raisonnement nombre de forces impair implique
  les forces ne peuvent pas se compenser
• raisonnement mouvement donc les forces ne se
  compensent pas.

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Un exemple difficultés a priori (3)

• Quatrième ligne schéma des forces
• erreur dans la réponse sur la liste des forces ou
  sur la compensation
• non-prise en compte de la compensation
• non-prise en compte dune ou plusieurs forces
• non-connaissance des caractéristiques dune ou
  plusieurs forces
• raisonnement du type "mouvement donc résultante
  dans le sens du mouvement".

21
Un exemple réponse dune élève

• Élève ayant répondu pour la 1re colonne
• La caisse est immobile.
• Force exercée par la Terre sur la caisse, force
  exercée par le sol sur la caisse, force exercée
  par lhomme sur la caisse.
• Les forces se compensent.
• Schéma des forces

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Un exemple interview de lélève

• A Là jai mis toutes les forces quil y a là et
  donc je les ai fait toutes de même longueur.
  Comme les forces elles se compensent, elles
  devaient être de même longueur mais le problème
  cest ... non mais comme là normalement quand
  les forces elles se compensent, elles se
  compensent avec une autre force de sens opposé et
  là ben elle en a pas 
• I Alors il faut nécessairement deux forces pour
  quelles se compensent ou cest possible avec
  trois ?
• A Ben non je pense quil en faut deux
• I Il en faut deux pour quelles se compensent.
  Si ten as quatre cest possible ?
• A Ben oui
• I Et si ten as cinq ?
• A Ben non enfin faut quon puisse faire des
  paires.

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Conclusions temporaires

• Évaluation écrite limite dans la mesure de la
  compréhension de lélève (étapes du raisonnement,
  obstacles qui n'ont pas été levés, etc.)
• Importance davoir conscience de cette limite
  MAIS aussi de se donner les moyens d'accéder plus
  finement à cette compréhension des difficultés de
  l'élève (même compétence testée sur plusieurs
  questions, changement de registre).

 Les contrôles ça devient un petit peu mécanique
on fait des exercices en cours, on a les mêmes
en contrôle et on réécrit. Alors que là, ça nous
obligeait à réfléchir et à plus appliquer
bêtement ce quon avait appris en cours. 
24
Pour s'entraîner
Exercice 2 Un palet ayant été lancé par un joueur
de hockey sur glace glisse sur la patinoire avec
un mouvement rectiligne dans le référentiel
terrestre. Il ralentit légèrement. On a
représenté le palet par son centre P et la force
exercée par la Terre sur le palet
(FT/P). Complétez ce schéma en indiquant toutes
les forces qui s'exercent sur le système palet
(On indiquera le sens du mouvement du palet). On
négligera l'action de l'air sur le
palet.                
P
FT/P

• Liste des compétences testées
• Choix du "poids" de l'exercice par rapport aux
  autres dans le devoir
• Estimation du temps nécessaire à un élève pour
  faire l'exercice
• "Fabrication" d'un barème

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Exercice 2 Forme de lexercice

• Énoncé présentant successivement la situation,
  des indications sur le schéma et ce quon demande
  à lélève.
• Une seule étape mais complexe faire le schéma
  des forces avec indication du sens du mouvement.
• Représentation de la situation mobile soumis à
  son poids et à la force exercée par la glace
  (dont frottements), les forces se compensent
  verticalement mais ne se compensent pas
  horizontalement.
• Remarques
• On a indiqué  toutes les forces  pour insister
  sur le fait que le schéma doit être complet.
• On a demandé le sens du mouvement pour avoir une
  indication du plan dans lequel lélève a
  représenté les forces et pour pouvoir valider
  lorientation de la force exercée par la glace ou
  de la force de frottements.

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Compétences testées (exercice 2)

• Savoir faire un schéma des forces en indiquant
  tous les éléments nécessaires à sa compréhension.
• Savoir représenter la force exercée par le sol
  sur un objet en mouvement en tenant compte du
  sens du mouvement.
• Savoir que si un objet nest soumis quà son
  poids et à la force exercée par le support sur
  lequel il se déplace et quil ralentit alors on
  tiendra compte des frottements dans la
  représentation de la force exercée par le support
  sur lobjet.
• Utiliser les lois de la mécanique pour
  représenter les forces qui sexercent sur un
  système dont on connaît le mouvement.
• Connaître les lois de la mécanique.

27
Quelques réponses d'élèves
Claire
Julien
Anne
Arthur
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Au sujet du barème

• A-t-on pensé à prendre en compte pour le barème
  la force dans la direction du mouvement et si oui
  comment ?
• Comment tenir compte des forces "en trop" ?
• Comment tenir compte de l'absence éventuelle du
  sens du mouvement ?
• Quelle importance dans cet exercice pour la
  compensation verticale ?

29
Des outils pour rendre compte de lévaluation
afin d'aider les élèves

• Référence
• Vince J., Coince D., Coulaud M., Déchelette H.,
  Tiberghien A. (2007). Un outil de diagnostic et
  dévaluation pour aider lélève en
  physique-chimie. Bulletin de lUnion des
  Physiciens, 893, 427-442.

30
Explicitation et évaluation des compétences
"locales"
Activités Activités Activités Activités Exercices Exercices Exercices Exercices Exercices Exercices
1 2 3 4 1 2 3 4 5 6
Calculer la force dattraction gravitationnelle qui sexerce entre deux corps à répartition sphérique de masse, et représenter cette force. Cas du poids en différents points de la surface de la Terre. X X X
Connaître et savoir utiliser lexpression, la direction et le sens des deux forces résultant de linteraction gravitationnelle entre deux objets de masse mA et mB. X X X X X
Connaître et savoir utiliser lexpression du poids dun objet sur la Terre (ou sur un astre quelconque). X X X
Savoir que le poids dun objet sur Terre (ou sur un astre) est assimilé à la force gravitationnelle exercée par la Terre (ou par lastre) sur cet objet. X X X
Prévoir qualitativement comment est modifié le mouvement dun projectile lorsquon modifie la direction du lancement ou la valeur de la vitesse initiale. X
non maîtrisé partiellement maîtrisé maîtrisé
X
X
X
X
X
Les compétences sont listées en cours
d'apprentissage
puis les mêmes sont évaluées individuellement
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Évaluation de compétences transversales

• Pour l'élève, une efficacité formative accrue
• Pour l'enseignant, une façon de mieux connaître
  l'élève et ses évolution, indépendamment du thème
  d'étude
• Pour l'ensemble de la classe, une façon
  d'expliciter des exigences générales en
  construction

DUPONT Kenza DS1 DS2 DS3 DS4 DS5 DS6
Capacité à extraire de linformation pertinente de lénoncé 2 2 2 1 1 2
Connaissance du  cours  0 0 1 1 2 2
Mise en forme rédaction, présentation, orthographe 2 2 2 2 1 2
Notations correctes, complètes ou fidèles à celles de l'énoncé 1 1 0 1 - 2
Rigueur du vocabulaire utilisé 0 1 1 0 1 1
Enchaînement logique Justification 1 0 0 1 0 1
Calcul littéral (établir une expression littérale, la séparer de lAN...) 0 0 1 2 2 2
Calcul numérique 0 1 1 0 0 1
Chiffres significatifs 2 2 1 - 2 1
Unités (présence, choix correct, conversions correctes, homogénéité des expressions...) 0 0 0 1 1 1
Maîtrise du sens des concepts 1 0 0 1 1 1
32
Quelques résultats dexpérimentation

• Sur trois classes
• une 1re S et deux TS
• 98 élèves
• 18 se jugent plutôt bons
• 62 se jugent plutôt moyens
• 18 se jugent plutôt en difficultés.

33
(No Transcript)
34
(No Transcript)
35
(No Transcript)
36
(No Transcript)
37

• Sur les 4 inutiles, 2 se jugent moyens et 2 se
  jugent bons
• 78 des répondants "très utile" se jugent moyens
  (21/27)
• 4 se jugent en difficultés, 2 se jugent bons

38
(No Transcript)
39
45 du total mais 67 de ceux qui ont jugé la
grille très utile
40
(No Transcript)
41
70
60
32
32
22
12
42
(No Transcript)
43
(No Transcript)
44
Conclusion

• L'évaluation est une tache qui mobilise
  énormément les enseignants et les élèves.
• C'est une tache d'une grande complexité, qui
  joue surtout un rôle sommatif en pratique.
• L'enseignant est peu formé à évaluer, il peut
  difficilement bénéficier des recherches sur le
  sujet ou des recherches connexes.
• L'enseignant a intérêt à expliciter
• en détail pour l'élève les compétences qu'il va
  évaluer
• pour lui-même ses hypothèses d'apprentissage et
  une certaine analyse du savoir en jeu.

45
Conclusion

• La grille d'évaluation que nous proposons est un
  des dispositifs permettant de redonner à
  l'évaluation un rôle formatif sans alourdir les
  modalités classiques de l'évaluation.
• Il semble profiter plutôt aux élèves "moyens" et
  "motivés" (à confirmer).
• Il est très perfectible et personnalisable