Atelier 2. Les dispositifs Stage «Hippocampe» et Atelier «Math en Jeans»

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1 Atelier 2 Les dispositifs Stage «Hippocampe» et Atelier «Math en Jeans» Sandrine VERNHET Enseignante, Lycée Raymond Savignac de Villefranche de Rouergue 4 Sébastien LACAM Enseignant, Lycée La Découverte de Decazeville 5 La lecture de ce document peut se faire en imaginant que les dispositifs présentés sont transposables à d autres disciplines que les mathématiques, y compris des disciplines non scientifiques. Le Stage Hippocampe Lancés à Marseille, les stages Hippocampe ont été mis en place dans l académie de Toulouse depuis 2011 a l initiative de Xavier Bressaud 6, enseignant-chercheur de l Institut de Mathématiques de Toulouse. Les élèves se rendent sur le campus de l Université Toulouse III-Paul Sabatier sous la responsabilité de leur professeur. Le stage est organisé conjointement par l IREM (Institut de Recherche sur l Enseignement des Mathématiques), par l IMT (Institut de Mathématiques de Toulouse) et par l IRIT (Institut de Recherche en Informatique de Toulouse). Qu est-ce qu un stage Hippocampe? Un stage Hippocampe consiste ainsi à accueillir une classe de lycéens pendant trois jours consécutifs, à l Université Toulouse III-Paul Sabatier, pour une initiation à la recherche en mathématiques. Les élèves sont encadrés par un chercheur en mathématiques et des étudiants doctorants. Le premier jour, le professeur responsable du stage présente le thème du stage, exposant l état de la recherche dans le domaine, des résultats théoriques aux applications pratiques, et précise ce qu il attend des élèves durant ces trois jours. Pour cela, il propose plusieurs pistes de recherche. Les thèmes peuvent être plus ou moins éloignés du programme scolaire mais, dans tous les cas, ils mobiliseront des connaissances déjà acquises par les élèves. Ils peuvent être issus de questions liées à la physique, à l informatique, aux sciences humaines, à la biologie, etc. Exemples de thèmes travaillés par nos élèves de première scientifique : la compression de données, les moteurs de recherche sur Internet. 4 Contact : Sebastien.vernhet096@orange.fr 5 Contact : Sébastien.Lacam@ac-toulouse.fr 6 Pour en savoir plus, consulter l article de Xavier Bressaud et le bilan d'expériences menées en 2011 :

2 Les élèves se répartissent par groupes puis, aidés par les doctorants, posent des questions, élaborent des hypothèses, expérimentent, discutent, débattent et communiquent, comme le font quotidiennement les chercheurs dans leur activité. À la fin de la deuxième journée, ils commencent à formaliser un peu leur travail en le présentant oralement à leurs camarades et devant les responsables du stage. C est l occasion de mettre l accent sur les points qu ils n ont pas complètement assimilés avant d aborder la dernière étape, celle de l élaboration des posters. Le troisième jour est consacré à la réalisation des posters et à leur présentation devant d autres chercheurs et doctorants lors d une séance de posters. Les prolongements Au retour du stage, les élèves écrivent un compte-rendu dans lequel ils présentent le travail effectué lors du stage, leurs impressions Ils présentent leurs posters devant les classes de terminale scientifique du lycée (les participants de l année précédente). Quels sont les objectifs de ce stage? L idée est claire : faire toucher du doigt la démarche de recherche, et une «autre» façon de faire des maths : partir d un problème concret, le modéliser (c est-à-dire chercher un «modèle mathématique» permettant d approcher le problème concret), puis voir les moyens de résoudre le problème de maths ainsi posé. Participer à la diffusion de la culture et de l esprit scientifique, lutter contre la désaffection des élèves pour les filières scientifiques (qui ne semble pas refléter une désaffection pour les sciences). Découvrir l Université. L'Atelier «Math en Jeans» 7 «Math en Jeans», qu'est-ce que c'est? «Math en Jeans» est avant tout une association nationale qui existe depuis 25 ans dont le siège est à l institut Henri Poincaré à Paris. «Math en Jeans» est un acronyme : Méthode d Apprentissage des Théories mathématiques en Jumelant des Établissements pour une Approche Nouvelle du Savoir. Chaque atelier «Math en Jeans» est accompagné par un chercheur en mathématiques. C est lui qui propose les sujets de recherches sur lesquels les élèves vont réfléchir durant toute une année scolaire. Il stimule la réflexion, le questionnement des élèves. Les sujets ont souvent pour support des thèmes de recherches en cours. Ils peuvent toucher de nombreux domaines. Le chercheur peut proposer directement une problématique aux élèves, sinon il peut les placer dans une certaine situation et les élèves se posent leurs propres questions. Dans tous les cas, les élèves mènent leurs propres explorations. C'est une véritable situation de recherche dans laquelle ni les élèves, ni les enseignants ne savent à l'avance ce qui sera découvert. Les élèves découvrent que dans la recherche toute réponse amène de nouvelles questions. Les ateliers sont composés d'élèves volontaires. Tout atelier est jumelé avec un atelier d un autre établissement. Le jumelage consiste à proposer les mêmes sujets aux deux groupes 7

3 accompagnés par le même chercheur. Durant l année scolaire, deux ou trois séminaires sont organisés. Ces séminaires ont lieu entre octobre et avril de l'année scolaire, avant le congrès début avril. Chaque jumelage organise ces propres séminaires, l'objectif étant au final la réalisation d'une production commune aux deux groupes qui sera présentée lors du congrès. Des ateliers jumelés se rencontrent pour confronter les idées proposées et pour définir de nouvelles pistes à explorer. «Math en Jeans» ce n est pas une compétition! Les élèves qui participent à de tels ateliers ne sont pas sélectionnés. Le but n est pas de viser l excellence. Il s agit avant tout d un travail collaboratif, le but étant aussi de prendre du plaisir à chercher. Toutes les productions sont valorisées. Dès le mois d avril en général, les élèves chercheurs participent pendant trois jours à un congrès lors duquel ils présenteront leurs découvertes et s intéresseront aux travaux des autres groupes. C est une occasion pour les élèves de présenter leurs résultats, d expliquer, d argumenter, de corriger, etc. Lors du congrès les élèves peuvent assister à de véritables conférences (à leur niveau) présentées par des chercheurs en mathématiques. Au retour du congrès, les élèves rédigent des articles qui rendent compte de leurs recherches. Ces articles sont ensuite visés par un véritable comité scientifique dans lequel participent M. Audin, J.-P. Bourguignon, J.-P. Delahaye, E. Gys, J.- P. Kahane et M.-F. Roy. En 2013, un congrès «Math en Jeans» organisé à l Université Toulouse III-Paul Sabatier a accueilli plus de 400 élèves chercheurs du Sud-Ouest de la France. En 2014, ce sont des universités d Angers, de Bordeaux, de Lille, de Lyon, de Nancy, de Perpignan, de Versailles, de Varsovie, de Berlin et d Abu Dhabi qui organiseront de tels rassemblements. Qu'est-ce que «Math en Jeans» apporte de plus à l enseignement des mathématiques? Enseignement «classique» des mathématiques C est souvent l enseignant qui pose des questions. Il y a toujours une réponse à la question posée. L enseignant connait la réponse. Un exercice vient souvent comme application d outils mathématiques qui viennent juste d être apportés par le cours. «Math en Jeans» & «Hippocampe» Les élèves se posent leurs propres questions. Les élèves et l enseignant ne peuvent pas toujours répondre aux questions. L enseignant ne sait pas toujours à l avance ce qui sera découvert. Les élèves devront mobiliser des outils parmi tous les outils mathématiques dont ils disposent. Comment les dispositifs Stage «Hippocampe» et Atelier «Math en Jeans» s inscrivent-ils dans la liaison Lycée/Université? Visite des infrastructures de l'université ; Rencontre avec des chercheurs par le biais d une initiation à la recherche ; Valorisation des formations scientifiques, naissance d ambitions en sciences ; Découverte des formations proposées à l université ; Meilleure connaissance de l université par les enseignants ; Multiplication des contacts entre enseignants du secondaire et enseignants du supérieur.

4 Et dans l académie de Toulouse? La manifestation «stage Hippocampe» a permis d organiser 18 stages réunissant environ 500 élèves pour l année Pour «Math en JEAN», l académie de Toulouse a comptabilisé à elle seule 20 ateliers impliquant 200 élèves dans 19 établissements scolaires (collèges et lycées) en Pour nos deux lycées, une 20aine d élèves participe au stage hippocampe et à l atelier math en JEAN. L'organisation et la réalisation du congrès Math en JEAN à l Université Paul Sabatier a mobilisé de nombreux enseignants-chercheurs animés par l envie de transmettre aux lycéens leur passion des sciences et de promouvoir les formations de l'université. En effet, les nombreux lycéens concernés par Math en Jeans sont pour la plupart susceptibles de s'engager dans des études de mathématiques. La création d'une nouvelle spécialité en terminale scientifique, Informatique et Sciences du Numérique (ISN), a été aussi l'occasion de se rapprocher d'enseignants-chercheurs du laboratoire IRIT (Institut de Recherche en Informatique de Toulouse) qui se sont investis dans l'encadrement d'ateliers et dans la préparation du Congrès. Ces deux évènements, hippocampe et Math en JEAN, résultent de la volonté de la communauté mathématique toulousaine de collaborer entre chercheurs et enseignants pour promouvoir les sciences dans l intérêt des jeunes. Depuis 1 an, une équipe s est constituée pour organiser, animer des ateliers scientifiques mais aussi pour poser les jalons du congrès Math en JEAN, cette rencontre scientifique qui s est tenue pour la première fois à Toulouse en avril Cette nouvelle dynamique rapprochant l université et les établissements scolaires est plus globale ; elle intègre la Cité, en passant par la recherche, centre vivant, moteur, de l Université. Le souhait de tous est que cette dynamique dépasse largement le cadre des mathématiques ou celui d actions isolées. De nombreuses initiatives fleurissent autour de nous : Journées jeunes Talents Mathématiques, Laboratoires Tous Chercheurs, ouverture des mathématiques vers l informatique, Parcours Spéciaux, Quai des savoirs etc. Ces quelques témoignages des élèves du lycée la découverte à Decazeville montrent les intérêts qu ils trouvent à faire des mathématiques dans un contexte de recherche et donc d expériences concrètes : Kévin «Les différences entre le cours traditionnel et cet atelier sont considérables, nous travaillons en petit groupe sur un thème que nous avons choisi et en choisissant nous-mêmes quelle piste explorer dans nos recherches.» Laurie «Il n'y a jamais vraiment de but final car lorsqu'on a trouvé un résultat... d'autres questions se posent. C'est un peu comme une boucle. On ne sait jamais si on trouvera une réponse, il ne faut pas forcément s'attendre à un résultat» Liza «Dans cet atelier, on développe notre esprit logique, notre connaissance en mathématiques, on apprend à être totalement autonome, à entreprendre des travaux et projets que nous devons finir, et à s'exprimer à l'oral en expliquant nos idées.» Rémi «J'ai décidé de participer à l'atelier Math en JEAN car c'est intéressant de se mettre dans la peau d'un chercheur!» Bilel «Je m imaginais l'atelier comme un cours traditionnel de maths, tous assis sur une chaise avec une feuille, un stylo et une calculatrice. Au contraire, l atelier est fondamentalement différent : nous évoluons en autonomie et les problèmes que l on se pose ont une application concrète. Ce mode de travail me convient mais je pense qu il doit être couplé à des cours de maths traditionnel dans le but d avoir la culture scientifique nécessaire au travail de recherche. Je souhaitais être ingénieur mais

5 dorénavant la recherche m attire beaucoup plus, et pas forcément dans le domaine des mathématiques. Dans l atelier, nous avons appris à réfléchir en équipe, se partager le travail et débattre en société.» Une évaluation des compétences mobilisées et développées dans ces dispositifs. Évaluation valorisante pour l élève fondée sur l approche par compétence Utilisation de l Espace Numérique de Travail (ENT), du Webclasseur orientation de l ONISEP pour identifier les compétences mobilisées et apprendre à s autoévaluer ; Sensibilisation des élèves aux compétences développées à l université.