EVALUATION D UN OUTIL NUMERIQUE : LA TABLETTE GRAPHIQUE EN ENSEIGNEMENT DIRIGE MEMOIRE DIPLOME INTER-UNIVERSITAIRE UNIVERSITES PARIS V, VI, XI ET XII

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1 Année universitaire MEMOIRE pour l obtention du DIPLOME INTER-UNIVERSITAIRE DE PEDAGOGIE MEDICALE UNIVERSITES PARIS V, VI, XI ET XII EVALUATION D UN OUTIL NUMERIQUE : LA TABLETTE GRAPHIQUE EN ENSEIGNEMENT DIRIGE D ANATOMIE Soutenance le vendredi 14 octobre 2011 DR THOMAS BESSEDE Université Paris Sud

2 TABLE DES MATIERES TABLE DES MATIERES... 2 RESUME... 3 INTRODUCTION... 4 MATERIELS ET METHODES...6 ETUDIANTS... 6 EVALUATION... 6 ANALYSE STATISTIQUE... 7 RESULTATS... 9 DISCUSSION FAISABILITE INTERET DE L ED APPORT DE LA TABLETTE GRAPHIQUE PERSPECTIVES CONCLUSION REFERENCES ANNEXES ANNEXE 1 - QUESTIONNAIRE ANNEXE 2 - DESSINS ANATOMIQUES (TABLEAU NOIR / TABLETTE GRAPHIQUE) Annexe 2A - Coupe thoracique Annexe 2B - Coupe abdominale...18 Annexe 2C - Coupe pelvienne

3 RESUME Introduction : L utilisation du tableau noir est la méthode d enseignement recommandée par la sous-section Anatomie du Conseil National des Universités. Avec l équipement numérique des facultés de Médecine et des étudiants, de nouveaux outils pédagogiques apparaissent et nécessitent d être évalués dans les conditions réelles d enseignement. L objectif était d évaluer l apport, les performances et les limites du dessin numérique en temps réel avec tablette graphique par rapport au dessin au tableau noir durant un enseignement d Anatomie. Méthodes : La promotion de PCEM 2 de la Faculté de Médecine de Bicêtre (Université Paris-Sud 11) était divisée en 2 groupes pour un Enseignement Dirigé (ED) obligatoire portant sur 3 coupes du tronc (T4, T12, par les articulations coxofémorales). Les dessins étaient réalisés au tableau et à la craie pour un groupe, à la tablette graphique pour le second. La capacité à analyser des tomodensitométries à ces trois niveaux de coupe était évaluée trois fois dans chaque groupe : avant, immédiatement après l ED, et 6 semaines plus tard. Les étudiants évaluaient aussi l ED selon 6 critères sur une échelle de 1 à 5. L analyse statistique des notes reçues et données par les étudiants était faite avec un test de Mann-Whitney. Résultats : Le taux de participation était de 96%. Les trois groupes avaient des résultats similaires lors de la première évaluation (18/30). La progression au second test a été plus importante dans le groupe "tablette graphique" que "tableau" (27,7 vs 25,4 ; p<0,0001). Six semaines plus tard, la différence entre les deux groupes ne conservait pas sa significativité (23,3 vs 22,1 ; p=0,09). La satisfaction des étudiants était comparable dans les deux groupes hormis la qualité des dessins qui était jugée inférieure dans le groupe "tablette". L analyse stratifiée selon le niveau des étudiants n a pas montré de différence dans la progression des sous-groupes. Conclusion : L enseignement d Anatomie est possible à la tablette graphique. Il permet d enrichir les explications du dessin et d illustrer les applications cliniques et radiologiques en fin de cours, avec de meilleurs résultats sur un test de lecture tomodensitométrique. Le dessin à la tablette graphique nécessite cependant une préparation spécifique et régulière pour amiéliorer la qualité des dessins. Mots-clés : Tablette graphique, numérique, tableau, craie, anatomie, dessin, coupes. 3

4 INTRODUCTION Selon les facultés de Médecine, l enseignement d anatomie s étend sur 2 ou 3 années et il comprend cours magistraux, enseignements dirigés et séances de dissection sur cadavre. Les supports pédagogiques possibles vont du tableau noir aux reconstruction tridimensionnelles interactives en ligne, en passant par les ouvrages imprimés classiques (polycopiés, livres édités), des présentations Powerpoint, des pièces osseuses à manipuler ou des coupes de sujet anatomique. Les enseignants d Anatomie restent très attachés aux cours magistraux à la craie et au tableau noir dont ils sont peu à peu devenus les seuls utilisateurs dans leurs facultés. La méthode est ainsi "revendiquée" par les anatomistes, elle est travaillée et transmise aux jeunes enseignants au cours de séances de "Planches" durant lesquelles les candidats aux fonctions d Assistant Hospitalo-Universitaire, de Maître de Conférences Universitaire ou de Professeur des Université s entraînent à transmettre un savoir théorique et ses applications cliniques [1]. Si un talent artistique peut aider le candidat, l exercice semble surtout nécessiter un travail et une préparation intenses pour maîtriser les proportions et la construction rigoureuse du dessin anatomique. Le cours obéit au final à un plan strict (schéma introductif, rappel embryologique, proportions, vue générale, zones d intérêt et coupes récapitulatives des structures présentées) qui permet à l étudiant une progression logique dans la présentation et l organisation spatiale et fonctionnelle des organes. Le cours est bien sûr soutenu par un argumentaire oral, le plus précis et le plus vivant possible. Au final, le discours et le dessin simultanés peuvent effectivement, s ils sont maîtrisés, forcer le respect et l attention des étudiants. Ils font des leçons d anatomie un temps fort des études médicales et il n est pas exceptionnel d entendre des collègues cliniciens raconter le souvenir particulier qu ils ont gardé de tel ou tel enseignant d anatomie parmi les nombreux professeurs qu ils ont pu connaître au cours de leurs études médicales. Les outils pédagogiques évoluent régulièrement et le développement des méthodes multimédia offrent des facilités qui peuvent apporter autant de réponses aux nouveaux problèmes ou objectifs des facultés (augmentation des effectifs étudiants, demande d interactivité, de réactivité et de cours en ligne) [2]. Les réponses données aux problèmes organisationnels ne doivent cependant ni altérer la qualité des cours, ni restreindre les acquis des étudiants, ni alourdir la préparation des cours par les enseignants. La tablette graphique et ses logiciels connexes sont 4

5 des outils essentiellement conçus pour le design industriel ou publicitaire. Ils permettent de diminuer le temps de conception des dessins, d en améliorer le rendu et d en faciliter la diffusion sur supports numériques. Dans une similaire démarche d optimisation du temps d enseignement et de diffusion des cours, il est logique de réfléchir à l utilisation de la tablette graphique dans l enseignement d Anatomie [3]. L objectif était d évaluer l évolution des connaissances et la satisfaction des étudiants après un enseignement dirigé sur les coupes anatomiques du tronc en dessinant soit au tableau à la craie, soit à la tablette graphique avec projection sur écran. 5

6 MATERIELS ET METHODES Etudiants Au cours de l année universitaire , le programme d Anatomie du PCEM 2 comprenait l enseignement du thorax au premier semestre et de l abdomen et du petit bassin au second semestre. Les étudiants ont été prévenus de la tenue d un Enseignement Dirigé, en fin d année (6 semaines avant l examen), qui porterait sur les coupes du tronc. Aucune révision particulière n était demandée. Après accord du directeur de l enseignement, la présence à cet ED était incitée par la possibilité d obtenir un point à l examen pour les étudiants justifiant dûment leur présence à l ED. Un certificat de présence individuel mais anonyme (numéroté) qui leur était remis en fin d ED et devait être inséré dans la copie d examen pour obtenir ce point. Il leur était bien précisé que leur performance à la session d ED ne comptait pas dans la note. La promotion de 134 étudiants était divisée en deux groupes de 67 par ordre alphabétique. Les deux groupes ont été respectivement convoqués les 26 et 27 avril 2011 de 17h à 18h30. Evaluation En début et en fin de séance, les étudiants répondaient à un questionnaire ("TEST 1") comportant 30 questions binaires (OUI / NON) regroupées par série de cinq. Ces questions portaient sur 3 coupes tomodensitométriques (T4, T12 et par les articulations coxo-fémorales) qui étaient projetés sur écran. Il y avait donc 10 questions par coupe (Annexe 1). Il s agissait pour l étudiant de déterminer si chacune des structures énumérées était présente à l intérieur d un rectangle rouge tracé sur la coupe. La tomodensitométrie apparaissait normale car elle était celle d un patient de 45 ans pris en charge pour une pathologie située hors des coupes présentées. Le questionnaire durait au total 6 minutes (1 minute et 30 secondes pour chaque série de 5 questions) et défilait automatiquement. Les dessins de la première session (groupe 1) étaient ensuite faits au tableau noir selon les règles classiques du dessin anatomique. Ceux de la deuxième session (groupe 2) étaient faits à la tablette graphique numérique (Bamboo, Vacom) avec le logiciel Adobe Illustrator sur un ordinateur personnel équipé de Windows XP. Le même enseignant (TB) a réalisé chacun des deux cours en donnant des explications les plus similaires possibles. Dans le groupe 2, le temps gagné lors des dessins a 6

7 été mis à profit pour superposer les schémas aux coupes tomodensitométriques (Annexe 2). Le questionnaire était à nouveau soumis en fin d ED ("TEST 2") mais l ordre des coupes et l ordre des items étaient changés afin d éviter que les étudiants ne puissent modifier leurs réponses du 1 er questionnaire. Lors de la projection de ce second questionnaire, les coupes dessinées étaient toujours visibles au tableau ou sur l écran de projection pour chacun des deux groupes. Six semaines plus tard (le 6 juin 2011), le même questionnaire a été soumis aux étudiants ("TEST 3") selon les mêmes modalités avant le début de l épreuve officielle d Anatomie. Les étudiants savaient que leur performance à ce nouveau questionnaire n entrait pas en jeu dans leur note à l examen. Six questions de satisfaction sur l ED d Anatomie leur étaient par ailleurs posées et ils devaient coter sur une échelle de 1 à 5 : a) l intérêt global b) le dynamisme c) la qualité des dessins d) la qualité des explications e) la compréhension f) l apport pédagogique de la séance d enseignement dirigé. Analyse statistique L analyse statistique prévoyait l exclusion des étudiants arrivés en retard à l ED ou n ayant pas répondu à l intégralité d un des 3 tests. Le logiciel Stata/IC 10.0 a été utilisé pour l analyse et le seuil de significativité de 0,05 était retenu. Les résultats étaient présentés en diagrammes de boîte avec le logiciel Graphpad prism. L objectif primaire était le nombre de bonnes réponses aux tests, qui variait de 0 à 30. Un test de normalité de Shapiro-Wilk était réalisé afin de vérifier la distribution des notes et pour ensuite choisir le test permettant de comparer les groupes entre eux. La distribution des notes était normale dans les 2 groupes pour le premier test mais pas pour les deuxème et troisième test. Par conséquence, un test de Mann- Whitney a été choisi pour comparer les deux qui n étaient pas appariés et dont les distributions n étaient pas toujours normales. Pour rechercher des différences, dans chaque groupe, entre les 3 évaluations, un test non paramétrique (test de Friedman) 7

8 a été choisi en raison de la non normalité de la distribution des résultats dans certains cas. Les critères secondaires de l étude étaitent les 6 items de l évaluation de l enseignement par les étudiants. Les six variables ordinales étaient comparées entre les 2 groupes avec des tests de Mann-Whitney. Quelques évaluations étaient incomplètes mais non pas été exclues car elles représentaient moins de 20% de la totalité. Une analyse complémentaire a été réalisée en stratifiant les étudiants selon leurs résultats au premier test selon un score-seuil de 17,5/30 qui correspondait aux médianes des deux groupes du premier test. Des sous-groupes ("bons" et "mauvais") étaient constitués afin de tester l hypothèse qu une des deux méthodes d enseignement pouvait favoriser ou pénaliser l une des catégories d étudiants lors des 2 ème ou 3 ème tests. Les distributions dans ces sous-groupes n étaient pas toujours normales et un test de Mann-Whitney a été utilisé. 8

9 RESULTATS Le taux de participation à l étude a été de 96% avec 128 étudiants sur 134. Cependant, quelques étudiants ont changé leur affectation de groupe et les effectifs étaient de 69 dans le groupe 1 et de 59 dans le groupe 2. Il y a eu 4 exclusions dans le groupe 2 et l analyse a porté sur 124 étudiants. Pour chaque groupe, les notes des étudiants à chaque test sont analysées tableau 1 et représentées Figure 1. Il n y avait pas de différence significative entre les 2 groupes lors du premier test (avant l ED) et les 2 groupes initialement constitués étaient donc comparables. Les résultats étaient significativement meilleurs après l ED dans le groupe d étudiants qui avaient suivi le cours à la tablette graphique (p<0.0001). Cette différence n était plus signficative lors du troisième test 6 semaines plus tard. Tableau & Figure 1. Résultats des étudiants (* Test de Mann-Whitney) Groupe 1 (N=69) Groupe 2 (N=55) Moy. SD Méd. Min Max Moy. SD Méd. Min Max p* Test , ,5 3, NS Test 2 25,4 2, ,7 2, <0,0001 Test 3 22,1 3, ,3 3, ,0942 Premier test Deuxième test Troisième test Note NS (Mann-Whitney) 5 p< (Mann-Whitney) 5 p=0.094 (Mann-Whitney) 0 Tableau noir Tablette graphique 0 Tableau noir Tablette graphique 0 Tableau noir Tablette graphique L analyse par étudiant a confirmé que les résultats étaient significativement différents lors de chaque test pour chacun des 2 groupes (Tableau 2). Tableau 2. Analyse appariée par étudiant à chaque évaluation (Test de Friedman) 9

10 Groupe 1 Groupe 2 Friedman 90, ,9091 Kendall 0,6538 0,8264 P-value <0,0001 <0,0001 Une analyse en stratifiant les étudiants selon leur résultat au premier test a confirmé que la progression était significativement supérieure avec la tablette graphique, quel que soit le niveau initial des étudiants (Figure 3). Figure 3. Stratification par niveau obtenu au premier test Premier test Mauvais, Tableau NS Mauvais. Tablette Bons. Tableau NS Bons, Tablette Deuxième test p< p<0.01 Mauvais. Tableau Mauvais. Tablette Bons. Tableau Bons. Tablette Troisième test Mauvais. Tableau NS Mauvais. Tablette p=0.09 Bons. Tableau Bons. Tablette Les évalutations de l ED par les étudiants sont représentées dans le Tableau 3 et montrent qu hormis la qualité des dessins, il n y a pas de difference significative. Tableau 3. Evaluation de l ED par les étudiants (*Test de Mann-Whitney) Groupe 1 (N=69) Groupe 2 (N=55) Moy. SD Med. Min Max Moy. SD Méd. Min Max p* Intérêt global 4,1 0, ,9 0, NS Dynamisme 3,9 0, ,2 0, NS Qualité des dessins 4,3 0, ,8 0, <0,0001 Qualité des explications 4,1 0, , NS Compréhension 3,8 0, ,9 0, NS Apport pédagogique 3,9 0, ,9 0, NS 10

11 DISCUSSION Faisabilité L étude réalisée montre qu il est possible de réaliser un cours d Anatomie à la tablette graphique dans des conditions et des durées d enseignement normales. Cela nécessite pour l enseignant un entraînement régulier d au moins plusieurs semaines afin de s adapter aux contraintes du logiciel choisi. La maîtrise des règles de construction du dessin anatomique classique est indispensable, tout comme la connaissance des proportions des dessins envisagés. Celles-ci restent identiques quelque soit la technique choisie (tableau noir ou tablette graphique). Il faut éviter, avec la tablette, d ajouter des hésitations dues à la maîtrise de l outil informatique à d éventuelles approximations anatomiques. Une stratégie prudente est donc de commencer les premiers cours à la tablette avec des dessins dont l organisation est la plus facile. Le choix de coupes anatomiques a permis de s affranchir dans un premier temps des contraintes de superposition des plans et des organes, bien qu un des avantages de la tablette soit de pouvoir faire varier la transparence des structures représentées. Cette option facilite les explications mais elle requiert, lors du la construction du dessin, une excellente maîtrise de la fonction "calque" du logiciel Adobe Illustrator. Ainsi, la représentation d un structure continue qui traverse différents plans s avère particulièrement délicate. Par exemple, les rapports entre les branches de la veine cave et l aorte nécessitent des changements de plans subtiles car la veine rénale gauche, pré-aortique, est de même nature que la veine iliaque primitive gauche qui est, elle, rétro-artérielle. Au total, la phase de transition entre le dessin au tableau et à la tablette fait penser à l adaption des chirurgiens qui ont débuté la laparoscopie : que ce soit en chirurgie ouverte ou laparoscopique, l anatomie est la même mais c est le degré de maîtrise de la nouvelle technique qui limite les indications en début d expérience. Intérêt de l ED Les performances des étudiants au premier test ont révélé que leur niveau de base avant les révisions de fin d année est médiocre puisque le score moyen est de 18/30 et qu un score de 15/30 pouvait être obtenu en répondant seulement au hasard à des questions de type binaire. Le mode d évaluation sur des coupes 11

12 tomodensitométriques avait certes peu en commun avec les cours d anatomie au tableau, mais on peut en déduire que l enseignement classique d anatomie ne permet pas à lui seul une lecture des scanners par les étudiants. L enseignement de sémiologie radiologique prend toute son importance au regard des résultats au premier test. La progression en fin d ED est en revanche très encourageante car les scores des étudiants sont passés à 25,4 et 27,7 dans chacun des deux groupes. Les étudiants qui n avaient pas de bénéfice particulier à obtenir une bonne note lors de l ED ont donc nettement bénéficié de cet enseignement à court et moyen terme. La note de satisfaction globale de 4/5 confirme qu un cours de synthèse sur les coupes transversales avec application directe à la lecture de scanners était appréciée, en plus d être utile. Ce constat doit donc encourager les anatomistes à enrichir leurs cours d explications et d illustrations clinico-radiologiques. Le relatif maintien des résultats à 6 semaines (moyenne à 22,5 /30) confirme l utilité à moyen terme de l enseignement dirigé et fait penser que les capacités de raisonnement des étudiants ont autant été sollicitées que leur mémorisation à court terme [4]. Apport de la tablette graphique Le cours à la tablette graphique a permis aux étudiants d obtenir de meilleurs résultats au second test, c est-à-dire lorsque la mémoire à court terme était sollicitée. En effet, la possibilité de superposer les dessins avec des coupes tomodensitométriques favorise une illustration et mise en application immédiate des explications. En comparaison, les cours au tableau restreignent les possibilités d illustrer le propos de l enseignant et les applications évoquées restent abstraites [5]. De plus, le support informatique présente de multiples avantages sur le plan de l organisation de l enseignement : facilité de télé-diffuser le cours dans plusieurs amphithéâtres, possibilité de mise en ligne dans un espace numérique de travail (ENT), possibilité d enregistrement audio-vidéo permettant de re-visionner la construction d un schéma [6]. Il est même désormais possible de diffuser des cours d anatomie sur Smartphones et de permettre aux étudiants "d apprendre en tout lieu" [7]. Tous ces avantages apparaissent donc désormais possibles pour un enseignement d anatomie qui restait jusqu à présent absent des évolutions numériques de l Université [8]. Les scores d évaluation de l enseignement par les étudiants ne s en sont pas trouvés affectés, hormis celui de la qualité des dessins (score de 3,8 à la tablette 12

13 graphique versus 4,3 / 5 au tableau). Cette donnée souligne l importance de l adaptation à technique du dessin informatique qui requiert une préparation régulière ; nous l interprétons comme un résultat de début d expérience qui ne doit pas remettre en question l investissement dans la technique aux vues des autres paramètres d évaluation. En effet, la qualité des dessins à la tablette graphique est encore croissante après quelques mois d utilisation et la maîtrise des nombreuses fonctions informatiques mises à disposition est très progressive. Cependant, ces notes d évaluation des étudiants ont, pour des raisons d organisation, été demandées lors du troisième test, donc 6 semaines après l enseignement. Ce délai constitue une limite pour leur interprétation car d éventuelles différences ont pu être "lissées". Ainsi, le critère "dynamisme" était proche de la significativité et en faveur de la tablette. Signalons toutefois qu il est possible que la tablette graphique mette de côté un côté artisanal, voire artistique du dessin anatomique [9]. Cependant, le fait que l apport de la tablette graphique soit équivalent dans toutes les catégories d étudiants (bons ou mauvais) lève toute critique potentielle quant à une discrimination des étudiants selon leur niveau. Perspectives Compte-tenu des résultats de ce travail préliminaire, la mise en place progressive de la tablette graphique dans les programmes d Anatomie va être poursuivie à l Université Paris-Sud. Les cours magistraux sur l abdomen et le pelvis de la prochaine année universitaire seront réalisées à la tablette graphique et l on prévoit une évaluation de la satisfaction des étudiants qui vont connaître les deux modes de cours dans le cadre de modules intégrés. Cette évaluation sera pérennisée les années suivantes pour suivre l évolution de la qualité des cours et des dessins puisque ce paramètre a pu être mis en doute dans le travail présenté. Le présent travail est en cours de rédaction en Anglais en vue d une soumission à une revue de pédagogie médicale (Anatomical Sciences Education, IF = 2.976). 13

14 CONCLUSION Les cours d Anatomie à la tablette graphique sont faisables dans les conditions et les durées d enseignement habituels. Ils permettent d illustrer immédiatement et richement toutes les applications cliniques et radiologiques qui sont habituellement seulement évoquées en fin de cours magistral. Ils demandent une préparation régulière avec à la fois une adaptation à l outil informatique et une parfaite connaissance des règles du dessin anatomique classique. La satisfaction des étudiants est équivalente et leurs résultats lors d évaluations portant sur les applications de l Anatomie sont meilleures que lors d un enseignement au tableau. 14

15 REFERENCES [1] Trost O, Benkhadra M, Fontaine C. [Long is the road...]. Morphologie 2009;93:1-5. [2] Mitchell BS, Xu Q, Jin L, Patten D, Gouldsborough I. A cross-cultural comparison of anatomy learning: learning styles and strategies. Anat Sci Educ 2009;2: [3] Trelease RB. Anatomical informatics: Millennial perspectives on a newer frontier. Anat Rec 2002;269: [4] Miller SA, Perrotti W, Silverthorn DU, Dalley AF, Rarey KE. From college to clinic: reasoning over memorization is key for understanding anatomy. Anat Rec 2002;269: [5] Rizzolo LJ, Rando WC, O'Brien MK, Garino A, Stewart WB. Effectiveness of a shortened, clinically engaged anatomy course for physician assistant students. Anat Sci Educ 2011;4: [6] Sugand K, Abrahams P, Khurana A. The anatomy of anatomy: a review for its modernization. Anat Sci Educ 2010;3: [7] Trelease RB. Diffusion of innovations: smartphones and wireless anatomy learning resources. Anat Sci Educ 2008;1: [8] Petersson H, Sinkvist D, Wang C, Smedby O. Web-based interactive 3D visualization as a tool for improved anatomy learning. Anat Sci Educ 2009;2:61-8. [9] Riva A, Conti G, Solinas P, Loy F. The evolution of anatomical illustration and wax modelling in Italy from the 16th to early 19th centuries. J Anat 2010;216:

16 ANNEXES Annexe 1 - Questionnaire La fin de l aorte ascendante La veine hémi-azygos L oesophage Le thymus Le nerf phrénique gauche Le canal thoracique Le nerf Pneumogastrique gauche La crosse de l azygos Le début de l aorte descendante L hémi-corps de T4 Le rein droit L artère mésentérique supérieure La veine cave inférieure L artère splénique La surrénale gauche La veine porte La surrénale droite Les piliers du diaphragme Le tronc cœliaque Le canal cholédoque L uretère Droit La prostate L artère iliaque interne droite Le muscle obturateur interne droit Le canal déférent droit L artère obturatrice droite Le nerf honteux droit La veine saphène La vésicule séminale droite Une branche de l ischion droit 16

17 Annexe 2 - Dessins anatomiques (tableau noir / tablette graphique) Annexe 2A - Coupe thoracique Coupe en T4 Coupe des crosses 17

18 Annexe 2B - Coupe abdominale Coupe en T12 Coupe par le tronc cœliaque 18

19 Annexe 2C - Coupe pelvienne Coupe des coxo-fémorales Bassin masculin 19