Innovation Pédagogique et transition

Témoignage : Cinq idées pour enseigner à distance autrement

2021-01-12T06:34:49Z

Comment échapper à un des syndromes classiques du distanciel, les webcams des étudiants fermées ? Author provided

La crise de la Covid-19 a imposé l'enseignement à distance à tous, non sans douleur. À l'Université, nos étudiants sont presque exclusivement en distanciel depuis bientôt un an ! Ces confinements successifs ont eu de lourdes conséquences. Il y a d'abord eu les soucis techniques, la mauvaise connexion réseau, le matériel informatique insuffisant, la difficulté à s'isoler des autres.

Puis, très vite, on a découvert d'autres difficultés plus profondes, des étudiants confinés dans de petites chambres au wifi intermittent, d'autres rencontrant des difficultés économiques et sociales qui s'ajoutent aux problèmes psychologiques.

Du côté des enseignants, nous avons tous dû nous adapter et modifier notre façon d'enseigner pour pallier tant bien que mal les contraintes du distanciel. À l'Université Paris-Saclay, nous avons testé plusieurs pratiques et outils nouveaux, nous les avons expérimentés avec nos étudiants, nous les avons partagés entre nous. En voici cinq, cinq astuces simples à mettre en œuvre, qui nous ont permis, au moins en partie, d'améliorer notre quotidien d'enseignants confinés.

Utiliser les plates-formes autrement

Durant les premiers confinements, nous avons souvent dû faire au plus simple, en proposant aux étudiants en guise de cours des diaporamas commentés au micro. Mais nous avons vite senti les limites de ce format, la lassitude qu'il occasionne chez nos étudiants, quelle que soit la plate-forme utilisée : Zoom, Collaborate, Teams, Meet, etc.

C'est là que nous avons découvert le logiciel OBS. Utilisé au départ par les YouTubers pour rendre leurs vidéos plus vivantes, ce logiciel libre permet à l'orateur d'alterner très simplement différentes scènes, montrant tantôt son visage plein écran, tantôt un cahier sur lequel il écrit, tantôt son visage à côté d'un diaporama, tantôt une vidéo.

Grâce à OBS, son ordinateur, et un smartphone, on peut réinventer le tableau noir.

Dans un tuto de cinq minutes, nous montrons comment prendre cet outil en main et devenir son propre « réalisateur télé », à peu de frais. Les cours deviennent étonnamment plus vivants, qu'on les délivre en direct ou qu'on les enregistre à l'avance.

Cela permet aussi d'utiliser une deuxième webcam, ou, à défaut, un smartphone, pour filmer une feuille de papier sur laquelle on peut écrire et dessiner en direct. À l'usage, cette nouvelle façon de gérer différentes vues permet de repenser la dynamique de ses séances de cours.

Encourager l'échange

Quel prof n'a pas connu ce moment glaçant où il se retrouve seul, face à sa caméra, les webcams et micros des étudiants restant fermés ? Nous avons expérimenté plusieurs solutions pour améliorer la situation.

« Répondez sur le chat » est une première façon efficace de créer un dialogue.
La variante « Dessinez la réponse sur le tableau partagé » met à profit cet outil présent sur de nombreuses plates-formes.
On peut aussi lancer à intervalles réguliers des sondages auprès des élèves, questions à choix multiple, cartes ou images à cliquer, questions ouvertes… Les solutions intégrées aux plates-formes sont nombreuses, nous utilisons également Wooclap et Google Form.

Autre remède possible : les « brise-glace » (« ice-breakers » en anglais), petits jeux informels pour créer une ambiance conviviale et bienveillante et pousser les étudiants à ouvrir leurs webcams quand c'est possible pour eux. On peut proposer des petits jeux où l'étudiant répond VRAI/FAUX en ouvrant/fermant sa webcam. Ou bien le défi du « fond d'écran virtuel le plus original » sur un thème imposé. Nous avons imaginé une vingtaine de ces « ice-breakers » qui peuvent occasionner des pauses ludiques au milieu de contenus plus austères.

Quelques ice-breakers : pointer où on veut partir en vacances/ramener un objet jaune en moins d'une minute/répondre à une question avec ses pouces/dessiner ensemble sur un thème.

Enfin, le travail en petits groupes permet, lui aussi, d'échapper à un enseignement entièrement descendant et créer du même coup du lien entre étudiants. Pour cela, nous utilisons la plate-forme gratuite Discord. Issue du monde du jeu vidéo, elle permet d'alterner des séquences en classe entière ou en petits groupes, tout le monde navigue d'un lieu à l'autre de façon fluide, chacun peut partager des documents ou son écran, même hors des heures de cours. Là encore, quelques minutes suffisent pour s'y initier.

Forcer les étudiants à se lever

Nos étudiants sont coincés face à leur écran toute la journée. Pour y échapper, on peut proposer des activités qui engagent le corps. Plusieurs d'entre nous ont par exemple développé des activités expérimentales à distance où nos étudiants doivent mener des mesures avec leurs smartphones.

Pour que les étudiants quittent leur écran, on peut leur demander de faire une mesure avec leur smartphone. A. Khazina, La Physique Autrement

Nous avons aussi conçu des travaux pratiques pour le lycée avec l'Éducation nationale. Au-delà de leur intérêt scientifique, ces activités amènent les élèves à s'extraire du tout virtuel, à se lever et devoir concevoir ou expérimenter eux-mêmes.

Hors du champ scientifique, on peut imaginer des activités similaires pour les rendus. Au lieu de réclamer à nos élèves un compte-rendu écrit ou une diapo, pourquoi ne pas leur demander une vidéo ou une maquette, bref n'importe quoi qui les force à se détacher un instant des écrans ? Les outils de montage gratuits (comme Youcut sur Android, VSDC sur Windows ou iMovie sur Mac) leur permettront de concevoir ces vidéos en quelques minutes.

Permettre aux étudiants d'échapper au quotidien

Le confinement est monotone, toujours la même routine et le même décor, à la façon du film Un jour sans fin. Pour y échapper, nous avons développé des pédagogies basées sur la fiction. Dans ces enseignements, nous proposons aux étudiants de vivre dans un univers fictif où ils jouent un rôle tout comme leurs enseignants. Par exemple, ils doivent secourir un vaisseau spatial à distance. À eux de créer, imaginer, bricoler, mesurer, depuis chez eux mais en équipes.

Le distanciel est ici un atout : plus besoin de grands décors ou de costumes, un simple fond virtuel ou un mail avec en-tête suffisent à faire croire que c'est la NASA qui les contacte.

Morgane Parisi, La Physique Autrement et le COMPAS.

Nous avons aussi expérimenté des escape games en ligne, comme celui où il faut empêcher la fac de geler suite à une fuite d'azote liquide. Un outil simple et efficace, genial.ly, permet de concevoir de tels jeux, notamment grâce aux tutos de la très active communauté pédagogique S'Cape.

Partager entre collègues

Les étudiants ne sont pas les seules victimes du distanciel. Les enseignants, eux aussi, vivent une situation difficile et solitaire. Instaurer des moments d'échange réguliers entre collègues peut aider à se sentir moins seul.

À l'Institut Villebon-Georges Charpak, nous avons instauré des « cafés zoom » hebdomadaires permettant à chacun de venir échanger sur ses problèmes ou ses trouvailles pédagogiques, une sorte de salle des profs virtuelle. Au-delà, des workshops ont été menés entre collègues, pour s'entraîner ensemble aux outils déjà cités. La forme sert le fond : quoi de plus démonstratif que de former à de nouvelles méthodes d'enseignement à distance justement en le faisant à distance !

Ces cinq propositions présentent de nombreuses limites. Elles ne résolvent probablement pas les problèmes de fond du distanciel. Surtout, leur efficacité globale demanderait à être évaluée avec un protocole sérieux. En attendant, elles ont vraiment amélioré notre vécu d'enseignants et enseignantes, et c'est déjà ça.

Julien Bobroff a reçu des financements publics de l'Université Paris-Saclay, de sa Fondation et de son IDEX, du CNRS et de l'ANR.

Frédéric Bouquet a reçu des financements publics de l'Université Paris-Saclay, de sa Fondation et de son IDEX, du CNRS et de l'ANR.

Jeanne Parmentier est ingénieure de recherche à l'Institut Villebon - Georges Charpak. Celui-ci est un Groupement d'intérêt public qui reçoit des financements de l'Université Paris Saclay, de l'Université de Paris, de l'Université d'Evry-Val-d'Essonne, de l'Ecole normale supérieure Paris-Saclay, d'écoles du groupement ParisTech et de la fondation ParisTech. Il a également reçu un financement IDEFI par l'ANR de 2012 à 2020."

Témoignage : Enseigner les sciences expérimentales à l'heure de la distanciation sociale

2020-05-21T08:05:00Z

Grâce à ses capteurs, le smartphone peut être un instrument de mesure. A. Kolli, La Physique Autrement, CC BY-NC-SA

À l'annonce du confinement, les professeurs du secondaire et du supérieur ont dû passer du cadre de la classe à celui de l'enseignement à distance. Avec des plateformes comme eCollab, Zoom, Discord, chacun a réinventé son cours avec les moyens du bord en seulement quelques jours. Mais les travaux pratiques, dits « TP », ont souvent dû être abandonnés. Sans salle dédiée, sans éprouvette ni oscilloscope accessible, il n'y avait plus de place pour les expériences.

Pour pallier ce manque, certains se sont tournés vers des simulations numériques ou vers l'analyse de données déjà disponibles. Mais qui connaît les sciences expérimentales sait bien qu'une simulation ou une simple analyse ne remplacent pas la paillasse et la réalité des « manipes ». Les sciences doivent aider à comprendre les phénomènes quotidiens qui nous entourent, et les expériences « en vrai » en sont un pilier indispensable !

Depuis plusieurs années, nous-mêmes, enseignants-chercheurs en physique, avons entrepris une réflexion pour développer de nouvelles formes de travaux pratiques, misant sur une plus grande autonomie des étudiants. À l'Université de Bordeaux ou à Paris-Saclay, nous avons demandé à nos étudiants de créer leur propre TP, et, parfois même, de le mener en autonomie, à l'aide de smartphones ou de cartes Arduino.

Voilà pourquoi, aussitôt le confinement annoncé, nous avons saisi l'opportunité de tester ces TP en autonomie. Nous avons ainsi, durant ces deux mois confinés, adapté et maintenu nos enseignements expérimentaux, sans pour autant perdre au niveau de la qualité des contenus.

Ces tests « grandeur nature » nous ont convaincus qu'il est possible, qu'on soit professeur en collège, lycée ou dans le supérieur, de mener des enseignements expérimentaux à distance. Nous avons même observé des aspects très positifs à ces nouvelles approches, qui modifient le rapport qu'entretiennent nos étudiants avec la science et avec leurs enseignants.

Séance de TP en visioconférence à l'Université de Bordeaux pendant le confinement : étudiants et professeurs mesurent ensemble un pendule avec leurs smartphones. Ulysse Delabre, Author provided

Ces nouvelles formes d'enseignement nous semblent de formidables opportunités, notamment en vue de l'année à venir où les règles de distanciation risquent de se prolonger. Mais elles supposent une certaine préparation en amont.

Smartphone et panier à salade

À quoi ressemble un TP à distance sans les appareils de laboratoire ? On peut tout à fait effectuer des mesures scientifiques avec un simple mètre mesureur, une balance de cuisine, ou un appareil photo. Mais il y a un outil de choix, que possèdent 98% des 18-24 ans : le smartphone. Véritable couteau suisse technologique, il contient une multitude de capteurs très performants, pour certains même bien meilleurs que les capteurs utilisés en classe.

En plus d'enregistrer une image ou un son, le smartphone permet de mesurer l'accélération, le champ magnétique, la vitesse de rotation, le spectre audio, et même, pour certains modèles, la pression ou l'intensité lumineuse. Des applications gratuites comme Phyphox (disponible en français sur toutes les plateformes) permettent de mesurer, d'analyser ou de transférer des données en quelques secondes. À partir de là, tout est question d'imagination et de bricolage.

Mode d'emploi Pendule - Smartphone Physics Challenge.

Vous souhaitez mesurer la période et l'amortissement d'un pendule ? Suspendez votre téléphone à un fil et mesurez son accélération. Vous cherchez à mesurer la variation de l'intensité lumineuse en fonction de son éloignement par rapport à la source ? Placez alors une lampe contre un mur, puis mesurez sa luminosité en reculant progressivement votre smartphone.

Vous vous intéressez à l'accélération centripète ? Placez votre smartphone dans un panier à salade, et lancez simultanément l'accéléromètre et le gyroscope : vous obtiendrez en direct une très belle mesure où l'accélération varie comme le carré de la vitesse de rotation.

Les expériences à mener n'ont de limite que l'imagination des étudiants et de leurs professeurs. Par exemple, nous avons créé un « smartphone physics challenge » où nous nous sommes amusés à mener et documenter toutes les façons de mesurer la hauteur d'un bâtiment. Nous en avons trouvé 61 !

Trois des 61 façons de mesurer la hauteur d'un bâtiment avec son smartphone. La Physique autrement, Author provided

Les usages ne se limitent pas à la physique. En chimie ou en biologie aussi, il est possible de mener des expériences simples et précises chez soi, par exemple en transformant son smartphone en microscope avec une goutte d'eau (et ainsi de voir des cellules) ou en le transformant en spectrophotomètre.

Une pédagogie à reconstruire

Les enseignants le savent bien, les outils, même les plus innovants, ne suffisent pas. La pédagogie doit, elle aussi, être repensée. Voici deux exemples concrets où nous avons adapté notre façon d'enseigner pendant le confinement en physique.

À l'Université Paris-Saclay, nous avons demandé à la centaine d'étudiants inscrits en troisième année de licence de Physique fondamentale de mener une étude physique de leur choix en autonomie. L'accent était mis sur la démarche expérimentale, plus que sur les résultats, afin de minimiser les problèmes liés à des conditions de confinement difficiles. Des séances d'échanges avec les enseignants furent régulièrement organisées.

De l'étude de la fusée à vinaigre aux modes acoustiques des instruments de musique, de la mesure du rayon de la terre à la physique de la nappe qu'on tire sans faire bouger les couverts, les sujets choisis étaient très variés. Les projets furent menés en binôme de façon à éviter un travail trop solitaire que favorise le confinement. Pour valoriser l'investissement des étudiants, un jury extérieur remit des prix virtuels lors d'une cérémonie en visioconférence.

À l'université de Bordeaux, dès l'annonce du confinement, nous avons mis en place une plateforme dédiée aux TP à distance, proposant plusieurs expériences à réaliser pour les étudiants et les enseignants dans différents domaines, mécanique, acoustique, optique, thermodynamique, physique des fluides … En plus des protocoles, des conférences et des vidéos proposés, nous avons organisé une fois par semaine une session expérimentale collective en visioconférence, les « manipes confinées ».

Estimer la masse de la Terre à partir des oscillations d'un pendule et d'un smartphone, mesurer la vitesse du son par résonance… pendant une heure, les participants mesurent chez eux, en même temps, le même phénomène avec les moyens du bord (ficelle, abat-jour, câble d'alimentation, …). Puis vient une étape de mise en commun des données. Les résultats issus de l'ensemble des mesures sont alors discutés.

Ouvertes au début à quelques étudiants motivés, les dernières sessions ont vite rassemblé des professeurs de lycée, des étudiants de licence, ou de simples curieux. Les plus motivés continuent depuis par eux-mêmes les expériences chez eux.

Un exemple de TP à faire chez soi : mesurer la fréquence sonore d'une guitare en fonction de la longueur de la corde. La Physique autrement, Author provided

D'autres que nous ont également développé ces approches pendant le confinement. De nombreux professeurs de lycée en ont témoigné sur Twitter : l'une a proposé à ses élèves de seconde de mesurer la gravité par la chute des corps. Un autre, toujours en seconde, s'est appuyé sur l'une de nos « conférences confinées » pour faire mesurer à ses élèves la vitesse du son entre deux smartphones. Un autre, encore, a proposé la mesure de la masse par la pression.

Les retours des élèves sont variés, certains ravis de ces expériences à faire chez soi qui changent de la routine des cours à distance, d'autres plus déroutés par l'outil.

Des TP finalement plus intéressants

Ces nouveaux types de TP ne sont pas juste des solutions de secours en temps de crise sanitaire. Ils présentent un véritable intérêt pédagogique, car ils renouvellent en profondeur le rapport à l'expérience et à la discipline.

D'abord, le professeur n'est plus derrière les apprenants pour contrôler chacun de leurs gestes. Les étudiants ont donc moins peur de faire des erreurs, d'autant qu'il n'y a plus de matériel coûteux qu'on aurait peur d'endommager. Au vu des enquêtes que nous avons menées, une majorité semble prendre un vrai plaisir à cette liberté et cette autonomie.

Autre intérêt : l'expérience n'étant plus isolée dans une salle de travaux pratiques, la physique n'apparaît plus comme une science abstraite qui ne se déploierait qu'en laboratoire avec du matériel très spécifique. Au contraire, elle s'empare du quotidien et redevient bien réelle.

Les qualités scolaires mises en jeu, elles aussi, sont modifiées. Une place est laissée à l'imagination, au bricolage, à la créativité… comme on peut le retrouver aussi dans notre propre monde de la recherche. Certains profils d'élèves peuvent ainsi se révéler dans cette approche moins académique.

Enfin, ces expériences distanciées permettent d'expérimenter des formes originales de partage typiques de la science participative. En travaillant tous ensemble sur une plateforme numérique, on peut mener des mesures collaboratives.

Chacun va par exemple mesurer un pendule chez lui. Puis toutes les mesures sont réunies en direct pendant le cours sur une seule et unique courbe. Elles dessinent ensemble une loi en inverse de la racine de la longueur, indépendante de la masse choisie par chacun des élèves. On y voit aussi les incertitudes, la dispersion, etc. On y observe ainsi en direct l'universalité de la science, démontrée à l'échelle de la classe ou de l'amphi.

Une rentrée 2020 à préparer dès cet été

À la rentrée prochaine, des mesures de distanciation risquent de bouleverser l'organisation pratique des enseignements. Les TP pourraient en être les premières victimes… Notre message est simple : les enseignements expérimentaux à la maison décrits ici pourraient servir de « plan B ». Mais ce ne sont pas juste des « sous-manipes » de substitution. Cela pourrait être une occasion unique de revisiter notre façon d'enseigner nos disciplines scientifiques, y instiller un peu de créativité, de liberté et de plaisir.

Mais il faut s'y préparer. Il y a un enjeu évident de formation. L'éducation nationale ou les universités ne pourront pas réagir à temps à grande échelle, les délais sont trop courts. Disons-le crûment : les enseignants doivent s'auto-former dès cet été s'ils veulent tenter l'aventure à la rentrée.

Rassurons-les, l'apprentissage est vraiment simple et même ludique. Plusieurs s'y sont mis au début du confinement et ont pu monter des activités pédagogiques en quelques jours seulement. Si vous-mêmes êtes intéressés, nous avons développé plusieurs outils pour vous aider à franchir le pas : des premiers défis pour apprendre phyphox, des fiches recettes de TP , des challenges, un MOOC, un livre, et plein d'autres ressources regroupées sur Le site de La Physique autrement et sur Smartphonique.fr.

En complément, les réseaux sociaux, notamment Twitter, permettent d'échanger avec un réseau de professeurs et d'experts d'une grande réactivité et d'une belle bienveillance. Alors si vous êtes tentés, c'est le moment : à vos smartphones !

Julien Bobroff a reçu des financements publics de l'Université Paris-Saclay, de sa Fondation et de son IDEX, du CNRS et de l'ANR.

Frédéric Bouquet a reçu des financements publics de l'Université Paris-Saclay, de sa Fondation et de son IDEX, du CNRS et de l'ANR.

Ulysse Delabre a reçu des financements du Ministère de la Recherche et de l'Enseignement Supérieur, de la Région Nouvelle Aquitaine et de l'IDEX-Université de Bordeaux pour le projet Smartphonique : Enseigner les sciences avec un smartphone.
Il est l'auteur de l'ouvrage "Smartphonique : Expériences de Physique avec un smartphone", Ed. Dunod.