L'APPRENTISSAGE PAR PROBLÈMES ET PAR PROJETS. Département de génie électrique et de génie informatique

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1 L'APPRENTISSAGE PAR PROBLÈMES ET PAR PROJETS EN INGÉNIERIE (APPI) Présentation résumée Faculté de génie, Université de Sherbrooke Mars2008 Daniel Dalle ing. Noël Boutin ing. Philippe Mabilleau ing Université de Sherbrooke - Baccalauréat en génie électrique Baccalauréat en génie informatique Intégralement redéfinis en 2001 : approche par compétences Apprentissage Actif: Apprentissage par Problèmes et par Projets APPI : Apprentissage par Problèmes et par Projets en Ingénierie Unités d apprentissage par Problèmes (APP): Construction et intégration des connaissances PROJETS: essentiellement pour les compétences de conception Accrédités par le BCAPI (Bureau Canadien d Accréditation des Programmes en Ingénierie) 2008 Université de Sherbrooke Université de Sherbrooke - 1

2 Compétences terminales des programmes Compétences scientifiques Compétences en conception Compétences professionnelles Compétences personnelles Université de Sherbrooke - 3 Une compétence, c est Une compétence c est Déclaratives Quoi Schémas opératoires Organisées en Un système de connaissances permettant de type Procédurales Conditionnelles Comment Pourquoi Identification par Résolution de Actions efficaces Problèmes 2008 Université de Sherbrooke Université de Sherbrooke - 2

3 Les problèmes et les projets sont complémentaires Apprentissage par Problèmes Apprentissage individuel Apprentissage collaboratif Problèmes authentiques durée limitée principalement individuelle Développe des compétences en ingénierie Apprentissage par Projets Travail d équipe Apprentissage coopératif Projets majeurs de durée relativement longue Une part de l évaluation est pour l équipe, une partie d évaluation par les pairs Vise particulièrement des compétences de conception 2008 Université de Sherbrooke - 5 Structure type d une session Chaque session est organisée sur un thème Semaines # 1, 2 Unité APP No 1 3, 4 Unité APP No 2 5, 6 Unité APP No 3 7, 8 Unité APP No 4 9 Unité APP No 5 10, 11 Unité APP No 6 12, 13 Unité APP No 7 Projet 14, 15 finale 2008 Université de Sherbrooke Université de Sherbrooke - 3

4 Les phases de l APP Bilan personnel Rétro-actionti 4- Bilans 1 Tutorat Ouverture Activer, valider connaissances antérieures, Hypothèses solution, Objectifs apprentissage. Étudiant 3 Tutorat Validation Synthèse Transfert Métacognition 2 Acquisition et personnelle construction de planifiée connaissances, Apprentissage collaboratif 2008 Université de Sherbrooke - 7 Un problème d APP Provoque l intérêt Requiert des prises de décision Est suffisamment complexe Est partiellement fondé sur des connaissances antérieures Englobe les objectifs d apprentissage Est authentique 2008 Université de Sherbrooke Université de Sherbrooke - 4

5 En pratique: horaire type - unité de 2 semaines Semaine 1 Lundi Mardi Mercredi Jeudi Vendredi Tutorat Séminaire Formation procédurale Formation Laboratoire Rétroaction Travail collaboratif Revue de projets Travail avec support Semaine 2 Formation procédurale Validation de la solution Tutorat Formative Projets Consultation Travail en laboratoire sommative 2008 Université de Sherbrooke - 9 Le tutorat d ouverture Lecture individuelle formulation initiale du problème Lecture systématique indices et mots clefs - reformulation Interaction avec le tuteur validation des connaissances antérieures identification des hypothèses et pistes de solution Identification des connaissances nouvelles à acquérir Priorisation des hypothèses de solution Revue des connaissances nouvelles Retour en groupe sur l unité antérieure avec l intendant Rôles: scribe (notes), secrétaire (au tableau), intendant 2008 Université de Sherbrooke Université de Sherbrooke - 5

6 Le procédural (2 occurrences par unité) Le formateur propose un ensemble d exercices à réaliser en groupe collaboratif Les exercices visent à rendre opérationnelles les connaissances dans des contextes choisis pour cibler des connaissances spécifiques Exercices planifiés et minutés Les solutions sont apportées par le groupe et validées par le formateur Il n y a pas de corrigé distribué 2008 Université de Sherbrooke - 11 Le laboratoire (2 occurrences par unité) Développe des connaissances opérationnelles pratiques requises Comprend des exercices pratiques choisis Est réalisé individuellement ou en petite équipe Permet de valider une solution pratique de la problématique s il y a lieu 2008 Université de Sherbrooke Université de Sherbrooke - 6

7 Le tutorat de clôture Le scribe rappelle la formulation et les hypothèses de solution Le tuteur questionne, confronte et valide les connaissances acquises On valide son schéma de concept On valide les connaissances conceptuelles, on décontextualise Bilan en groupe sur les apprentissages réalisés et les stratégies d apprentissage 2008 Université de Sherbrooke - 13 L évaluation Formes multiples -Examens théoriques - Examens pratiques - Rapports de solution et livrables Une évaluation formative pour autoévaluation Une évaluation sommative Plusieurs éléments de compétences sont évalués distinctement et doivent être démontrés à un niveau déterminé Une validation supplémentaire peut être exigée après la fin de la session pour quelques éléments de compétence non démontrés 2008 Université de Sherbrooke Université de Sherbrooke - 7

8 Fin de la présentation Annexes 2008 Université de Sherbrooke - 15 Une compétence, c est Un système de connaissances déclaratives (le quoi) ainsi i que conditionnelles i (le quand et le pourquoi) et procédurales (le comment), organisées en schémas opératoires, qui permettent, à l intérieur d une famille de situations, non seulement l identification de problèmes, mais également leur résolution par une action efficace. Toute compétence intègre plusieurs connaissances. Adapté de [GILLET 1991] 2008 Université de Sherbrooke Université de Sherbrooke - 8

9 Les schémas de concept Pour identifier les concept important et les liens sur un sujet Ils sont suggérés comme outil (personnel) pour: Résumer et organiser ses connaissances Permettre un processus métacognitif: est-ce je maîtrise bien les nouvelles connaissances? Être soumis à un tuteur pour une rétroaction formative Procurer une synthèse pratique Université de Sherbrooke - 17 L APP (problèmes) décrite par un schéma de concept Étudiant (Apprenant) Groupe collaboratif (pairs) Stimule Ressource Responsable de ses Apprentissage Construit et organise Agit comme guide, expert, évaluateur Équipe de formateurs Évalue En partie fondé sur Connaissances antérieures Problème APP Analyse Exige Détermine objectifs d apprentissage Nouvelles connaissances Construites par le moyen Mène à Valide et décontextualise Solution Valide Auto-évalue validation (instructeur et pairs) metacognition Valide Tutorat d ouverture Mène à Activités d apprentissage (personnelles et collaboratives) Mène à Tutorat de cloture Formative Mène à sommative 2008 Université de Sherbrooke Université de Sherbrooke - 9

10 Terminologie des activités à l'horaire d une unité APP (résumé) Premier tutorat: rencontre en petit groupe avec un tuteur pour valider les connaissances antérieures, définir la problématique et déterminer les objectifs d'apprentissage; Second tutorat: rencontre en petit groupe avec le tuteur pour valider la solution et les connaissances nouvelles, faire un bilan des apprentissages et des stratégies d'études utilisées; Formation procédurale: rencontre collaborative de pratique de résolution de problèmes sous la supervision d'un formateur; Formation en laboratoire: atelier de formation pratique en laboratoire sous la supervision de formateurs; Travail collaboratif: rencontre facultative, sous la supervision d'un formateur, pour lever des difficultés éventuelles rencontrées lors de la résolution de la problématique; Validation de la solution: sous la supervision d'un formateur, mise en œuvre et validation de la solution à la problématique; Revue de projet: rencontre de suivi du projet de session avec le superviseur; Travail avec support: sous supervision technique, rencontre de travail au laboratoire pour la réalisation du projet d'équipe; Rétroaction: rencontre systématique du coordonnateur de la session avec les représentants étudiants des groupes de tutorat (intendants); formative: auto-évaluation des compétences visées par l'unité à l'aide d'un outil mis à la disposition des étudiants; Période de consultation: ti rencontre facultative ti pour lever des difficultés d apprentissage subsistant t encore à la fin de l unité, suite au second tutorat et à l évaluation formative; sommative: activités formelles et individuelles d'évaluation des compétences visées par l'unité. Elles peuvent être de forme théorique et pratique Université de Sherbrooke - 19 Quelques références (1) [DALLE 2002] Dalle D., Denis G., Lachiver G., Hivon R., Boutin N., Bourque S., "L apprentissage par problème et par projets en ingénierie, i i nouveaux programmes de génie électrique et de génie informatique, document d information",, 31 pages, novembre [DALLE 2003] Dalle D., Lachiver G., "L intégration des formations par problèmes et par projets dans les programmes de génie électrique et de génie informatique: un défi pour les étudiants et pour les professeurs", communication au 20e Congrès international de l AIPU, Sherbrooke, Canada, mai [DUCH 2001] Barbara J. Duch, Susan E. Groh, and Deborah E. Allen, The power of problem-based learning : a practical "how to" for teaching undergraduate courses in any discipline, 1st ed., Sterling, Va. : Stylus Pub., 2001, 274 p. ISBN [GUILBERT 1997] Louise Guilbert, Lise Ouellet, «de cas, apprentissage par problèmes», Collection Formules pédagogiques, Presses de l'université du Québec, Sainte-Foy, 1997, 136 p, ISBN [GILLET 1991] Gillet P. «Construire la formation», ESF éditeur, Paris p Université de Sherbrooke Université de Sherbrooke - 10

11 Quelques références (2) [HUBA 2000] M.E. Huba and J.E. Freed, Learner-Centered Assessment on College Campus, Allyn and Bacon, 2000, ISBN [KOLMOS 2004] Anette Kolmos, Flemming K. Fink and Lone Krogh (eds.), The Aalborg PBL model -- progress, diversity and challenges, Aalborg : Aalborg University Press, 2004, 402 p. : ill. ; ISBN [LACHIVER 2002] Lachiver G., D. Dalle D., Competency-Based and Project-Based Program in Computer Engineering at the Université de Sherbrooke, Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering, Winnipeg, Canada, May 16-17, [LACHIVER 2002b] Lachiver G., Dalle D., Boutin N., Clavet A., Michaud F., Dirand J-M., Competency- and Project-Based Programs in Electrical & Computer Engineering at the Université de Sherbrooke, IEEE Canadian Review, No 41, Summer [LACHIVER 2004] Lachiver G., Dalle D., Boutin N., Clavet A., Mabilleau P., Cherkaoui S., Gonzalez-Rubio R., Hivon R., The Computer Engineering Program at Université de Sherbrooke, Canadian Conference on Computer an Software Engineering Education, C3SEE 2004, Calgary, Alberta, Canada, March Université de Sherbrooke - 21 Quelques références (3) [LE BOTERF 2002] Le Boterf, G. Développer la compétence des professionnels, Éditions d'organisation, Paris 2002 ISBN [LINGE2006] Linge, N.; Parsons, D., Problem-based learning as an effective tool for teaching computer network design, IEEE Trans. Educ., vol. 49, no. 1, pp. 5-10, February [SCHÖN 2001] Donald Schön, The crisis of Professional Knowledge and the Pursuit of an Epistemology of Practice, chap 13, pp , from Competence in the Learning Society edited by John Raven & John Stephenson, Peter Lang publisher, ISBN Université de Sherbrooke Université de Sherbrooke - 11

12 Documentation Documentation disponible sur l intranet à l adresse Information générale sur l APP Documentation rédigée par le professeur Noël Boutin pour le guide de l étudiant en première session, Information générale sur l APP Autres documents sur les schémas, l APP, les compétences et l évaluation 2008 Université de Sherbrooke Université de Sherbrooke - 12