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Cahiers de laboratoire électroniques : un outil pour l’enseignement des sciences

30 septembre 2016 par Matthieu Cisel Veille 292 visites 0 commentaire

Un article repris de https://numpedago.hypotheses.org/54

Un article repris du blog "Numérique pédagogique" de Mathieu Cisel

FlaskCher ami lecteur, je m’intéresse ces temps-ci (dans le cadre de mon post-doctorat) à la question de la démarche scientifique et des outils utilisés dans le cadre de son enseignement. Pour cette raison, je me suis penché sur la question des « cahiers de laboratoire électroniques » et de leur applications pédagogiques. Comme d’habitude, un petit état de l’art sur les solutions existantes et sur leurs utilisations s’est imposé, état de l’art que je me propose de partager ici. Soulignons qu’il est loin d’être exhaustif, et qu’il ne correspond qu’à quelques jours de recherche. (Et comme souvent, je me nounoie un peu après, c’est l’écriture académique qui veut ça, pardonnez-moi).

Le carnet (ou cahier) de laboratoire électronique (CLE), traduction du sigle anglais Electronic Lab Notebook (ELN), est utilisé de manière croissante dans la recherche académique, dans la R&D du secteur privé, et dans une moindre mesure dans l’enseignement supérieur depuis près d’une quinzaine d’années. Un CLE est un avant tout un outil de gestion de contenu, dans une certaine mesure de gestion de données, dont les fonctionnalités dépendent du contexte dans lequel il est utilisé. Lorsqu’il a vocation à faciliter l’archivage de données issues d’instruments de mesure, comme dans un laboratoire de biologie, il peut être par exemple directement connecté sur des appareils de recherche. Lorsque l’accent est mis sur la propriété intellectuelle, comme ce peut être le cas dans l’industrie ou dans la recherche, les questions d’archivage, de sécurité des données et d’horodatage sont centrales. Enfin, des fonctionnalités d’interaction enseignant/élève peuvent être rajoutées lorsque le carnet de laboratoire a vocation à être utilisé dans un contexte d’enseignement. La recherche sur les CLE étant virtuellement inexistante, c’est sous l’angle du recensement et de la description des outils existants que nous nous proposons d’aborder ici la question.

Le monde des CLE est essentiellement divisé entre des solutions privées développées sur mesure, estampillées comme constituant un CLE (Rubacha, Rattan, & Hosselet, 2011), et des adaptations de Content Management Systems (CMS) grand public, voire de Learning and Content Management Systems (LCMS).[1] Un certain nombre de solutions en Open Source ont été développées : l’Open Wetware[2], utilisé notamment par le CNRS, est par exemple un wiki privé basé sur le logiciel Mediawiki, mais des expériences menées avec Evernote ont été rapportées (Walsh & Cho, 2012).

Nous nous proposons maintenant de nous pencher plus avant sur la question des CLE dans le contexte de l’éducation et de l’enseignement. Les problématiques de sécurité des données récoltées et de propriété intellectuelle sont moins aigues dans le domaine de l’éducation que dans celui de l’industrie pharmaceutique. En revanche, la question du devenir des données des utilisateurs du CLE est incontournable, de sorte qu’aux Etats-Unis, les expérimentations réalisées se basent souvent sur des outils validés par la FERPA (Family Educational Right and Privacy Act). La question est incontournable en France, pays où le problème du devenir des données des élèves est particulièrement sensible.

Si certaines entreprises annoncent avoir adaptées des CLE utilisés dans l’industrie spécifiquement pour le contexte de l’enseignement supérieur[3] (Hall & Vardar-Ulu, 2014), les expériences pédagogiques identifiées en ligne lors de la réalisation de l’état de l’art se basent sur des CMS (Johnston, Kant, Gysbers, Hancock, & Denyer, 2014) grand public comme WordPress[4], ou sur des LCMS comme Moodle[5], combinés éventuellement avec des outils comme MySQL lorsque la gestion de données devient une problématique de taille.

Le choix d’un CMS ou d’un LCMS dépend avant tout de l’importance donnée à la notation des productions d’élèves. Un certain nombre de CMS peuvent être adaptés de sorte à permettre les interactions entre élèves ou entre enseignants et élèves. Par exemple, le plug-in de WordPress Whisper Comments peut être utilisé en guise de messagerie privée enseignant/élèves, et le plug-in Multisites pour adapter l’outil à une classe, et non seulement à un individu. On notera qu’au sein des CMS, des outils de blogging spécifiques aux enfants ont été développés, les adaptations en termes d’ergonomie pourraient s’avérer édifiantes dans le contexte de la conception d’un carnet de laboratoire.

L’approche CMS peut montrer ses limites dès lors que l’on souhaite effectuer une gestion avancée des interactions avec les élèves. Même s’il est parfois possible de remplacer certaines des fonctionnalités absentes des CMS et de leurs plugins éventuels par différentes formes d’outils qui se développent en ligne, nous déconseillons cette pratique, qui imposerait aux enseignant de maîtriser des instruments supplémentaires.

Nous avons par la suite fait un tour d’horizon de LMS et de LCMS afin d’évaluer leur potentiel en tant que substitut de CLE. L’un des principaux critères d’évaluation consiste en la capacité de l’élève à créer et à diffuser des contenus (critère qui fonde la distinction entre LMS et LCMS). Nous nous sommes en particulier penchés sur les LCMS utilisés dans le primaire et le secondaire, ce qui correspond au K-12 dans le contexte étatsunien, Tâchons de dégager les forces et les faiblesses des quelques exemples que nous avons identifiés, afin de dessiner les contours de ce que pourrait représenter un LCMS adapté à la construction d’un CLE. Pour ce faire, nous avons testé directement les fonctionnalités, en créant un compte dès que la possibilité était offerte, ou en parcourant des vidéos tutoriels décrivant ces fonctionnalités lorsque ce n’était pas le cas.

Aujourd’hui, je ne vous parlerai que du Knowledge Forum (KF), qui présente l’intérêt d’avoir été spécifiquement construit dans une optique de construction d’un savoir nouveau par les élèves. Les exemples fournis en ligne reposent régulièrement sur des cours de sciences expérimentales organisés à l’école primaire. Le logiciel a été utilisé dans le contexte de l’enseignement supérieur et dans le monde de l’entreprise, mais il est connu avant tout pour son utilisation dans de nombreuses écoles primaires au Canada. Il est développé depuis 1986, mais n’a pas connu de modification majeure depuis 2008, date à laquelle la version 4.8 a été diffusée, ce qui peut expliquer le caractère quelque peu daté de son interface.

L’outil est présenté comme constituant un LMS, bien que les fonctionnalités de création de contenu soient particulièrement développées (le terme LCMS serait dont plus adapté), et malgré le fait que la gestion de la notation des élèves ne soient pas assurées. Les développeurs du logiciel sont les fondateurs et plus ardents promoteurs de la théorie du Knowledge Building (Bereiter & Others, 1997). Parmi les fonctionnalités notables[6], notons le « scaffold », qui permet à l’auteur d’une contribution de ranger celle-ci dans une catégorie prédéterminée par l’équipe enseignante : proposition d’une hypothèse, expérimentation, remise en cause d’une hypothèse, une fonctionnalité à certains égards similaire au template des CLE.

Pour le coup, je vais travailler plusieurs années sur les questions de CLE, aussi en entendrez-vous parler beaucoup dans les mois qui viennent, et pas qu’un peu !

[1] On trouvera sur Wikipedia une liste de carnets de laboratoire electroniques : https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_CLE_software_packages

[2] http://openwetware.org/wiki/Lab_Notebook.

[3] http://www.labarchives.com/classroom-edition/

[4] Rob et al. (2015) An Open Source, Collaborative Electronic Notebook for Undergraduate Laboratory Classes http://www.coursesource.org/courses/an-open-source-collaborative-electronic-notebook-for-undergraduate-laboratory-classes#tabs-0-content=1

[5] http://www.profweb.ca/publications/recits/un-carnet-de-laboratoire-electronique-cle-avec-moodle

[6] On trouvera à cette adresse l’ensemble des tutoriels présentant le détail des fonctionnalités du KF.

[7] On trouvera à cette adresse une liste de LMS utilisés dans le contexte scolaire https://www.noodle.com/articles/top-25-learning-management-systems-lms-for-education

[8] https://www.edmodo.com/home#/group?id=22102189

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