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_2007_. Un outil de diagnostic et d'évaluation pour aider l'élève en

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									            Améliorer l’évaluation pour
            améliorer l’apprentissage :
            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 l’UdPPC 2007
                                                     Samedi 27 octobre 2007
                                                                         1
Évaluation : de quoi parle-t-on ?

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




                                                  2
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 l’acquisition
   des compétences transversales.


                                                 3
Dans quel but ?

  • Faire un état des lieux de la compréhension
    des élèves à un instant donné (et donc étudier
    l’évolution de cette compréhension au cours de
    l’apprentissage).
  • Fournir des informations à l’élève pour
    l’aider à se situer : quel chemin lui reste-t-il à
    parcourir ?
  • Fournir des informations à l’enseignant :
    – sur l’apprentissage de chacun permettant une
      rétroaction individualisée ;
    – sur l’apprentissage de la classe permettant une
      rétroaction d'adaptation à la classe.


                                                         4
Des fonctions institutionnelles … et des contraintes


   • Instructions officielles : obligation d’évaluer
     les élèves.
   • Communication à travers cette évaluation :
     – avec l’équipe 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, l’institution met peu
     l’accent sur l’aspect formatif de l’évaluation

                                                               5
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 l’enseignant et
      rendue notée et annotée à l’élève.




                                                          6
Analyse du processus d’évaluation



  • du point de vue de l’enseignant ;

  • du point de vue de l’élève.




                                        7
                       DU COTE DE
                      L'ENSEIGNANT                                 DU COTE DE
                                                                    L'ELEVE
                                     DS, Test               choix de l’ordre de
                                        
                                     Exercices                  résolution
                                                 lecture     Interprétation de la question
Évaluation :                         Questions


jugement de               Idée
                          de ce
                                      Cours             Idée de
                                                        ce qui a
                                                                                         Autres
                                                                                         connaissances
l’adéquation
 Réponse correcte
    attendue
                          qui a
                           été
                           fait
                                     activités
                                     faites en
                                      classe
                                                        été fait
                                                       en classe
                                                                                         (scolaires ou
                                                                                         non)

entre un                             Contrat /
comportement                         Exigences

                                      Copie
                                                                     Idée de réponse
                                        
observé et un
         adéquation
                                     Réponses
                                      écrites
                                                             écriture


comportement
   Correction,                    Note, appréciation
                                                                    Idée de sa performance sur le test et
                                                                     lui renvoie une image de lui-même
    jugement
attendu                   Rétroaction sur l’enseignement                 Apprentissage

                                                                                                      8
Quelle utilisation de la recherche ?

  Comment produire des outils d’évaluation
   s'intégrant aux modalités "classiques" en utilisant
   les travaux de recherche en didactique et en
   sciences de l’éducation ?


  • Analyse des différences entre les pratiques des
    enseignants et les pratiques des chercheurs
  • Utilisation des travaux sur les conceptions
  • Utilisation des hypothèses d’apprentissage :
    modélisation, registres de représentation…
  • Étudier la cohérence des réponses pour évaluer la
    compréhension
                                                         9
Développement d’outils d’évaluation
       Analyse des               Prise en compte des           Étude des exercices
      connaissances à                  contraintes                     existants
            évaluer              Moment de                   Autres sources :
  Le programme                   l’évaluation                 Internet, manuels
   officiel                      Durée de                     scolaires…
  Le cours de                    l’évaluation                Tests développés dans
   l’enseignant                  Programme à                  le cadre de recherches
                                  respecter

             Hypothèses d’apprentissage (Comment apprend-on ?)
                                 Outils d’évaluation
    Découpage du programme en notions/concepts : cohérence inter et intra
    Modélisation : passer de l’observable au modèle et inversement
    Registres de représentation (forme d’expression de la notion / du concept) : le
     passage d'un registre à un autre peut être un obstacle
    Conceptions : erreurs fréquentes à tester

                                                                                        10
L’évaluation 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 d’outils
pour les enseignants. Thèse non publiée en sciences de l’éducation,
Université Lyon 2.
                                                                      11
Les travaux de recherche

  • Travaux sur l’apprentissage 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 d’outils
       « diagnostiques » pour les enseignants
     – Dumas-Carré et Goffard (1993) ProPhy :
       développement de problèmes pour la mécanique


                                                       12
Un exemple de notion à tester
 • Ce qu’on veut tester :
   « Les forces qui s’exercent sur un système se compensent si et
     seulement si le système est immobile ou est en mouvement
     rectiligne uniforme (c’est-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.




                                                                          13
Un exemple : énoncé




                      14
Un exemple : méthodologie

  • Choix pour cet exercice : passage du mouvement à
    la compensation (ou non) des forces.
  • Utilisation de l’hypothèse 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.


                                                            15
Un exemple : but




                   16
Un exemple : analyse de l’énoncé
• 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.
                                                                             17
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.


                                                        18
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.




                                                        19
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 d’une ou plusieurs forces ;
    – non-connaissance des caractéristiques d’une ou
      plusieurs forces ;
    – raisonnement du type "mouvement donc
      résultante dans le sens du mouvement".




                                                          20
Un exemple : réponse d’une 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
      l’homme sur la caisse.
    – Les forces se compensent.
    – Schéma des forces :




                                                            21
Un exemple : interview de l’élève
A : Là j’ai mis toutes les forces qu’il 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 c’est [...] 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 qu’elles se
    compensent ou c’est possible avec trois ?
A : Ben non je pense qu’il en faut deux
I : Il en faut deux pour qu’elles se compensent. Si t’en as quatre c’est
     possible ?
A : Ben oui
I : Et si t’en as cinq ?
A : Ben non enfin faut qu’on puisse faire des paires.
                                                                               22
Conclusions temporaires…

 • Évaluation écrite : limite dans la mesure de la
   compréhension de l’élève (étapes du
   raisonnement, obstacles qui n'ont pas été
   levés, etc.)
 • Importance d’avoir 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 qu’on avait appris en
 cours. »                                                                       23
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    P
 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).                                   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.

 • 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
                                                                            24
Exercice 2 : Forme de l’exercice
 • Énoncé présentant successivement la situation, des
   indications sur le schéma et ce qu’on demande à
   l’élève.
 • 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 l’élève a représenté les forces et pour pouvoir valider
         l’orientation de la force exercée par la glace ou de la force de
         frottements.


                                                                                    25
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 n’est soumis qu’à son poids et à la
      force exercée par le support sur lequel il se déplace et qu’il
      ralentit alors on tiendra compte des frottements dans la
      représentation de la force exercée par le support sur l’objet.
  -   Utiliser les lois de la mécanique pour représenter les forces
      qui s’exercent sur un système dont on connaît le
      mouvement.
  -   Connaître les lois de la mécanique.                       FG/P
                                            sens du mouvement
                                                                P

                                                                    FT/P

                                                                       26
Quelques réponses d'élèves


           Julien            Claire




 Anne               Arthur


                                      27
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 ?
                                               …


                                              28
Des outils pour rendre compte de
l’évaluation afin d'aider les élèves



Référence
Vince J., Coince D., Coulaud M., Déchelette H., Tiberghien A. (2007).
Un outil de diagnostic et d’évaluation pour aider l’élève en physique-
chimie. Bulletin de l’Union des Physiciens, 893, 427-442.

                                                                         29
Explicitation et évaluation des compétences "locales"
                                                                        non            partiellement         maîtrisé
                                                                       Activités
                                                                       maîtrisé              maîtrisé
                                                                                                      Exercices

                                                                   1     2   3     4      1       2     3    4   5      6
  Calculer la force d’attraction gravitationnelle qui s’exerce                            X       X     X        X

      entre deux corps à répartition sphérique de masse, et
      représenter cette force. Cas du poids en différents
      points de la surface de la Terre.
  Connaître et savoir utiliser l’expression, la direction et le          X
                                                                         X                X       X     X    X
     sens des deux forces résultant de l’interaction
     gravitationnelle entre deux objets de masse mA et mB.
  Connaître et savoir utiliser l’expression du poids d’un objet                           X             X        XX
     sur la Terre (ou sur un astre quelconque).

  Savoir que le poids d’un objet sur Terre (ou sur un astre) est         X                XX            X
     assimilé à la force gravitationnelle exercée par la Terre
     (ou par l’astre) sur cet objet.
                                                                                              X
  Prévoir qualitativement comment est modifié le mouvement                                                              X
      d’un projectile lorsqu’on modifie la direction du
      lancement ou la valeur de la vitesse initiale.

  Les compétences sont listées en cours d'apprentissage
  … puis les mêmes sont évaluées individuellement
                                                                                                                            30
Évaluation de compétences transversales

 DUPONT Kenza                                                  DS1   DS2   DS3   DS4   DS5   DS6
   • Pour l'élève, une efficacité formative accrue
 Capacité à extraire de l’information pertinente de l’énoncé   2     2     2     1     1     2
  • Pour l'enseignant, une façon de mieux0connaître2 2
 Connaissance du « cours »                                      0   1  1
       l'élève et ses évolution, indépendamment 2 2 1 2
 Mise en forme : rédaction, présentation, orthographe           2 2 du thème
 Notations correctes, complètes ou fidèles à celles de l'énoncé 1 1 0  1  -  2
       d'étude
 Rigueur du vocabulaire utilisé                                0     1     1     0     1     1
  • Pour l'ensemble de la classe, une façon d'expliciter 1
 Enchaînement logique – Justification                            1 0    0 1 0
       littéral exigences générales en l’AN...)
 Calculdes (établir une expression littérale, la séparer deconstruction 1
                                                                 0 0      2 2 2
 Calcul numérique                                              0     1     1     0     0     1
 Chiffres significatifs                                        2     2     1     -     2     1
 Unités (présence, choix correct, conversions correctes,       0     0     0     1     1     1
     homogénéité des expressions...)
 Maîtrise du sens des concepts                                 1     0     0     1     1     1



                                                                                                   31
Quelques résultats d’expérimentation

  • 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.




                                            32
                     De manière générale,
             jugez-vous la grille de compétences :

30

25

20

15

10

5

0

         inutile           parfois utile         très utile

• 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

                                                               37
     Est-ce que parfois vous n'étiez pas d'accord avec la
           façon dont étaient remplies ces grilles ?

30

25

20

15

10

5

0

              oui                             non



                                                            38
             Utilisez-vous les grilles de compétences :

30


25


20


15


10


 5


 0

      lors de la     durant les          autre            jamais.
     remise du     révisons pour
       devoir :     un devoir :



45% du total mais 67% de ceux qui ont jugé la grille très utile
                                                                    39
     Avez-vous comparé les différentes grilles distribuées ?

30

25

20

15

10

5

0

               oui                               non



                                                               40
            Pensez-vous que ces grilles vous permettent :

30
                                                                             70%
25
                  60%

20


15    32%                        32%
                                                              22%
10                                           12%

5


0
         de       de prendre   de modifier   d'être plus     de mieux     d’être plus
     progresser   conscience      vos          motivé       apprécier la attentifs aux
                    de votre   méthodes                      qualité de   points mal
                   évolution                               vos réponses    évalués.
                                                             au devoir

                                                                                         41
     Pensez vous que votre note devrait être modulée en
           fonction des résultats de votre grille ?

30

25

20

15

10

5

0

             oui                             non




                                                          42
     Pensez-vous que finalement cette grille est une aide pour
                            vous ?

35
30
25
20
15
10
5
0

            oui                   non                    NR



                                                                 43
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.
                                                       44
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…




                                                     45

								
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