Objectifs de l enseignement des mathématiques. Construire une séquence, un cours. Outils. Evaluation

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1 Objectifs de l enseignement des mathématiques. Construire une séquence, un cours. Outils. Evaluation

2 PLAN I. CREATION DE SEQUENCES : DIFFERENTES PHASES POSSIBLES... 3 Phase 1: Lecture des programmes et documents d accompagnements, recherches documentaires... 3 Phase 2: Evaluation diagnostique - Préparation des apprentissages... 3 Phase 3: Activité de découverte- Mise en œuvre d une situation-problème... 4 Phase 4: Reformulation du savoir par les élèves... 7 Phase 5: Démonstration - Admise ou pas... 7 Phase 6: Entraînements de base... 7 Phase 7: Institutionnalisation... 8 Phase 8: Consolidation du savoir au travers de tâches complexes... 9 Phase 9: Entretien des savoirs - Approfondissement sur la durée Récapitulatif II. Création d une séance (pour 55 min de Mathématiques) III. Travail à donner en devoirs (pour continuer à faire des Mathématiques) IV. Suivi des élèves Aide pour les élèves en difficultés : Pour dédramatiser la difficulté des Mathématiques et donner à voir le progrès des élèves... 12

3 I. CREATION DE SEQUENCES : DIFFERENTES PHASES POSSIBLES BO : «Une séquence est constituée en général de plusieurs séances relatives à un même sujet d étude» Phase 1: Lecture des programmes et documents d accompagnements, recherches documentaires A. Lire le programme Prendre en compte les «en-têtes» des programmes pour en retirer les objectifs principaux d enseignement des mathématiques Voir quelles sont les capacités exigibles : o celles du Socle commun o celles du Programme Diviser, cibler tous les objectifs liés à un thème donné (vers une progression spiralée ) B. Penser à intégrer dans sa séquence: les TICE, comme appui à la compréhension, des problèmes intéressants et motivants (type narration de recherche, tâches complexes ), des situations de classe propices au développement de l activité personnelle de l élève, au raisonnement, à l autonomie et à l initiative (travail de groupe, débat en classe sur des productions d élèves, ) BO : «Les modes de gestion des regroupements d élèves, du binôme au groupe-classe, selon les activités et les objectifs visés, favorisent l expression sous toutes ses formes et permettent un accès progressif à l autonomie» C. Faire les liens possibles avec les autres thèmes, champs de données du programme D. Lire également les programmes des autres niveaux pour pouvoir comprendre comment le nouveau savoir se met en place au fil des années. E. Lire les documents d accompagnements (EDUSCOL) F. Recherches documentaires (Livres pédagogiques, IREM, APMEP, Internet ) G. Penser aux thèmes de convergences possibles BO : Importance du mode de pensée statistique dans le regard scientifique sur le monde Développement durable Energie Météorologie et climatologie Santé Sécurité Phase 2: Evaluation diagnostique - Préparation des apprentissages Evaluation diagnostique : Cela ne consiste pas à faire des révisions systématiques

4 L objectif est de connaitre les «savoirs purs, actuels» des élèves Repérer, observer, apprécier les réussites et difficultés des élèves afin de: BO : «Mise en valeur des points forts et repérage des difficultés de chaque élève à partir d évaluations diagnostiques. Repérer les acquis initiaux des élèves» Préparer un apprentissage, un nouveau savoir, adapter, organiser son cours par rapport à la classe Préparer la suite des apprentissages: (peut se faire bien en amont de la phase 2) Préparer les «outils nécessaires» pour mener à bien les activités de découvertes( phase 2) Travailler sur les compétences exigibles au socle de l année en cours ou des années antérieures. BO : «Cet entretien doit être assuré non par des révisions systématiques mais par des activités appropriées, notamment des résolutions de problèmes.» Plusieurs formes possibles: QCM, exercices rapides privilégiant le raisonnement (sans rédaction), brainstorming, Phase 3: Activité de découverte- Mise en œuvre d une situation-problème Proposer un problème qui vise la construction d un nouveau savoir. a. Créer une activité avec: des questions ouvertes, BO : «les situations plus ouvertes [ ] jouent un rôle important» où tous les élèves peuvent entrer dans le sujet (notamment avec des compétences du socle) BO : «Permettre un démarrage possible pour tous les élèves» Permettant d élaborer plusieurs types de démarches possibles BO : «Créer rapidement un problème assez riche pour provoquer des conjectures» «Fournir aux élèves, aussi souvent que possible, des occasions de contrôle de leurs résultats [ ] en prévoyant divers cheminements qui permettent de fructueuses comparaisons» Le but de l activité est de présenter le nouveau savoir comme un outil efficace pour franchir l obstacle BO : Des situations créant un problème dont la solution fait intervenir des «outils», c est-à-dire des techniques ou des notions déjà acquises, afin d aboutir à la découverte ou à l assimilation de notions nouvelles[ ]elles fournissent à leur tour de nouveaux «outils» [ ]

5 Au travers de ces problèmes, les élèves doivent se rendre compte de l insuffisance de leurs conceptions antérieures BO : «identifier les conceptions ou les représentations des élèves, ainsi que les difficultés persistantes (analyse d'obstacles cognitifs et d erreurs)» Bien penser à l analyse à priori de l activité (voir création d une séance) BO : «prendre en compte les objectifs visés et une analyse préalable des savoirs en jeu, ainsi que les acquis et les conceptions initiales des élèves» «élaborer un scénario d enseignement en fonction de l analyse de ces différents éléments.» b. Privilégier le travail de groupe et le débat mathématique en classe (notamment en examinant, critiquant les productions de chaque groupe) BO : «moments de débat interne au groupe d élèves» «confrontation des propositions, débat autour de leur validité, recherche d arguments» «différentes stratégies qui doivent être explicitées et confrontées, sans nécessairement que soit privilégiée l une d entre elles.» c. Penser à intégrer si possible des activités utilisant les TIC qui permettent d établir des conjectures BO : «L utilisation d outils logiciels est particulièrement importante et doit être privilégiée chaque fois qu elle est une aide à l imagination, à la formulation de conjectures ou au calcul»

6 Exemple de situations-problèmes :

7 BO : «Dans le domaine du calcul littéral, les exigences du socle ne portent que sur les expressions du premier degré à une lettre et ne comportent pas les techniques de résolution algébrique ou graphique de l équation du premier degré à une inconnue» «Faire des mathématiques, c est se les approprier par l imagination, la recherche, le tâtonnement et la résolution de problèmes, dans la rigueur de la logique et le plaisir de la découverte.» Phase 4: Reformulation du savoir par les élèves Le professeur demande aux élève de formuler avec leurs propres mots le nouveau savoir: «règle-élève» «Qu avons-nous appris aujourd hui?» BO : Reformulation écrite par les élèves, avec l aide du professeur, des connaissances nouvelles acquises Phase 5: Démonstration - Admise ou pas Faire émettre le doute sur la généralité du résultat puis soit: On admet le résultat et on le précise aux élèves: «Les mathématiciens ont démontré cette propriété mais on l admettra cette année» BO : «l enseignant doit préciser explicitement qu un résultat mathématique qui n est pas démontré est admis.» On démontre la propriété en favorisant le raisonnement (idées clés de la démonstration) Soit, on reporte la démonstration ou la donner sous forme de devoir à la maison Phase 6: Entraînements de base a. Evaluer la compréhension du nouveau savoir sans rédaction imposée: Favoriser le raisonnement, ainsi que l autonomie et l initiative b. Bien distinguer les phases : o de recherche, de raisonnement o de mise en forme, de communication BO : «deux étapes doivent être distinguées : la première, et la plus importante, est la recherche et la production d une preuve ; la seconde, consistant à mettre en forme la preuve, ne doit pas donner lieu à un formalisme prématuré» «important de ménager une grande progressivité dans l apprentissage de la démonstration» «faire une large part au raisonnement, enjeu principal de la formation mathématique au collège» «Dans le cadre du socle commun, qui doit être maîtrisé par tous les élèves, c est la première étape, qui doit être privilégiée, notamment par une valorisation de l argumentation orale» But : Comprendre que bien rédiger est une nécessité pour se faire comprendre des autres élèves (le professeur comprend facilement, c est des autres élèves qu il doit se faire comprendre). BO : «La mise en forme d une preuve gagnent à être travaillées collectivement, avec l aide du professeur, et à être présentées comme une façon convaincante de communiquer un raisonnement aussi bien à l oral que par écrit»

8 Méthode : Choisir diverses productions et les soumettre à la critique via un débat ou travail de groupe et se mettre d accord sur une ou plusieurs bonnes rédactions. BO : «Un moyen efficace pour faire admettre la nécessité d un langage précis, en évitant que cette exigence soit ressentie comme arbitraire par les élèves, est le passage du «faire» au «faire faire» (exercices de figures téléphonées, de description d une méthode de résolution, ) «les mathématiques participent à la maîtrise de la langue, tant à l écrit [ ] qu à l oral, en particulier par le débat mathématique et la pratique de l argumentation» Proposer également des exemples où la propriété ne s applique pas: Travail sur les contre-exemples Phase 7: Institutionnalisation Institutionnaliser la propriété en la décontextualisant lorsque l on «sent» que la notion a pris du sens chez les élèves. BO : «les connaissances doivent être identifiées, nommées et progressivement détachées de leur contexte d apprentissage.» Le but est que le nouveau savoir prend un statut plus général, qui n est plus forcément lié à la situation de découverte, afin que les élèves puissent le mobiliser dans d autres contextes. R. Douady : Le chercheur crée des concepts qui jouent le rôle d outil pour résoudre des problèmes. Lors du passage à la communauté scientifique, le concept est décontextualisé de façon à pouvoir resservir. Il devient alors un objet de savoir et prend place dans un édifice plus large, le savoir scientifique du moment : Dialectique outil-objet. Possibilité d illustrer la propriété, le statut de généralité à l aide des TIC Remarque: Certains chapitres comme les statistiques peuvent être traités en «fil rouge» pendant toute l année en multipliant les occasions d être confronté au nouveau savoir. L institutionnalisation peut se faire ici qu en fin d année!

9 Phase 8: Consolidation du savoir au travers de tâches complexes La tâche complexe est une tâche mobilisant des ressources internes (culture, capacités, connaissances, vécu...) et externes (aides méthodologiques, protocoles, fiches techniques, ressources documentaires...). Les tâches complexes permettent de motiver les élèves et de les former à gérer des situations concrètes de la vie réelle en mobilisant les connaissances, les capacités et les attitudes acquises pour en développer de nouvelles. Elle fait donc partie intégrante de la notion de compétence. Vade-mecum : «[ ] tâche complexe, exercice ou problème qui, posé sous une forme ouverte et mettant en oeuvre une combinaison de plusieurs procédures et mobilisant plusieurs ressources, rend possible la mise en oeuvre de stratégies personnelles diverses et donc pas exclusivement la stratégie experte.» BO : «L évaluation de la maîtrise d une capacité [ ] ne peut pas se limiter à la seule vérification de son fonctionnement dans des exercices techniques. Il faut aussi s assurer que les élèves sont capables de la mobiliser d eux-mêmes, en même temps que d autres capacités, dans des situations où leur usage n est pas explicitement sollicité dans la question posée.» Une tâche complexe ne se réduit pas à l application d une procédure automatique. Chaque élève peut adopter une démarche personnelle de résolution pour réaliser la tâche. Après avoir mis l élève dans une situation réaliste destinée à motiver la recherche, on lui précise ce qu'il doit faire, de façon ouverte, sans détailler, et ce qu'il doit produire, mais sans lui dire comment s'y prendre ni lui donner de procédure 3 niveaux de maitrise (Vademecum B. Rey) : Premier niveau de maîtrise : La simple restitution de savoir dans des exercices d application à l identique. Par exemple être capable, dans une situation simple dans laquelle le contexte d utilisation d un théorème est explicite, d utiliser ce théorème. Second niveau de maîtrise : Réinvestissement de la ressource dans une situation simple mais inédite. Troisième niveau de maîtrise : Savoir choisir et combiner plusieurs ressources autrement dit être capable d identifier des contextes pertinents d utilisation de cette ressource (l utiliser correctement et quand il le faut, ne pas l utiliser quand il ne le faut pas) y compris dans des situations inédites, voire de tâches complexes Proposer des tâches complexes de niveau 2 voire 3. Attention, il n est pas obligé de faire le niveau 2 avant le 3! Ce qui compte, c est de varier les différents niveaux de maitrise dans la durée. Travail progressif sur la mise en forme, la rédaction en mutualisant les diverses productions d élèves

10 Phase 9: Entretien des savoirs - Approfondissement sur la durée Proposer régulièrement, sur la durée des exercices sur le thème en question (Tâches complexes, DM ) - Idée de «retour», de progression spiralée BO : «tout apprentissage se réalise dans la durée, dans des activités variées et que toute acquisition nouvelle doit être reprise, consolidée et enrichie.» Approfondir le sujet suivant le niveau de la classe: Dépasser le Socle qui est nécessaire à tous et arriver au Programme qui est une ambition pour tous Vade-mecum : Deux objectifs de formation : le souhaitable pour tous (le programme), le nécessaire à tous (le Socle commun). Proposer des problèmes plus complexes où la notion se recouvre sur plusieurs champs du programme BO : «l enseignant réalise, avec les élèves, des synthèses plus globales, à l issue d une période d étude et propose des problèmes dont la résolution nécessite l utilisation de plusieurs connaissances.» Varier les différents niveaux de maitrises dans les exercices : Donner du temps à tous les élèves pour acquérir le nouveau savoir BO : «il convient d envisager que c est parfois dans le cadre d un travail ultérieur, en travaillant sur d autres aspects de la notion en jeu ou sur d autres concepts, qu une capacité non maîtrisée à un certain moment pourra être consolidée.»

11 Récapitulatif Phase 1: Lecture des programmes, documents d accompagnements Avant Phase 2: Préparation des apprentissages, évaluation diagnostique Phase 3: Activité de découverte: Situation-problème Phase 4: Reformulation du savoir par l élève Pendant Phase 5: Démonstration admise ou non Phase 6: Entrainement de base (favoriser le raisonnement) Phase 7: Institutionnalisation - Illustration TIC Phase 8: Consolidation du savoir (mise en place progressive de la mise en forme) Phase 9: Entretien des savoirs - Approfondissement sur la durée Juste après Après Sur la durée Remarques: L ordre des phases peut-être modifié Les différentes phases peuvent-être reprises plusieurs fois pour une même séquence Procéder au découpage de la séquence en plusieurs phases à intégrer dans une progression spiralée sur l année II. Création d une séance (pour 55 min de Mathématiques) Quelques conseils: Analyse à priori ou scénario d usage avec: Différentes phases de la séance (correction exercices, activités de découvertes, fin de séance ) Bien distinguer les phases en cours devant les élèves Timing approximatif de chaque phase Rôle du professeur dans chaque phase Etre clair dans les consignes apportées aux élèves Rôle de l élève dans chaque phase: «Travail de l élève à expliciter en classe - métier de l élève» Support et matériels utilisés Ecrire au début toute la simulation du cours peut aider à mieux gérer sa séance Scénario d'usage T0 (Annexe 1) Autre exemple (Annexe 2) La meilleure improvisation est celle que l on a le mieux anticipée Exemples de scénarios d usages (cf. ci-joint) Attention: Il faut être capable de se détacher de la simulation devant une classe et s adapter au rythme des élèves. C EST ESSENTIEL!

12 Déroulement possible d une séance Correction d exercices ou exercices simples pour entretenir un savoir, préparer un apprentissage (niveau socle), calcul mental Présenter ce qui va être fait aujourd hui Reprise des phases vues dans le déroulement d une séquence (aller au moins si possible à la phase 5: entrainements de bases) Fin de séance: Donner le travail à faire et surtout demander aux élèves: «Qu avons-nous appris aujourd hui?» III. Travail à donner en devoirs (pour continuer à faire des Mathématiques) Au collège, on distingue plusieurs types de travaux personnels (BO) : Résolution d exercices d entrainement Etude du cours : Ils doivent accompagner en règle générale toutes les séances de mathématiques Travaux individuels de rédactions : (notamment les fameux «devoirs à la maison») qui peuvent prendre des formes variées : Travaux possibles sur chaque phase vue précédemment. Résolution de problèmes variés développant les capacités de raisonnement (NR, problème ouvert, énigmes, tâches complexes ) Recherche documentaire (exposés, biographie ) Enquête, sondage, constitution d un dossier sur un thème donné. Compte-rendu, synthèse d une séance de travaux dirigés (rédiger une démonstration vue en cours ) Construction d objets géométriques divers La fréquence de ces travaux doit être élevée. Mieux faire «souvent et court» que «rarement et long»! IV. Suivi des élèves Aide pour les élèves en difficultés : Pour dédramatiser la difficulté des Mathématiques et donner à voir le progrès des élèves Quelques conseils pour les élèves en difficultés Penser à interroger tous les élèves dans un cours Repérer ainsi rapidement les élèves en difficultés Etre à l écoute des élèves dans les diverses phases vues précédemment Valoriser leurs réussites et les aider sur les points où ils sont en difficultés par le biais de questions ouvertes (pour ainsi favoriser toujours le raisonnement) Vade-mecum : «à intervenir de façon suffisamment ouverte pour amener l élève à poursuivre son raisonnement»

13 Aider certains élèves dans la capacité C1 (reformuler ) afin de lui permettre de franchir d autres obstacles liés à C2, C3, C4 Travail sur l oral BO : L enseignant guide le travail des élèves et, éventuellement, l aide à reformuler les questions pour s assurer de leur sens. Vade-mecum : Par exemple un élève qui reformule bien la consigne et qui montre qu il comprend ce qui lui est demandé, peut à cette occasion montrer C1. Evaluer les élèves pendant le cours sur les difficultés rencontrées (raisonnement, rédaction, lecture de consigne, appliquer des consignes ) On peut par exemple lors de phase de réflexion interviewer les élèves sur leur démarche personnelle Vade-mecum : «à mener de petites interviews, pour mieux analyser les erreurs commises et la nature des blocages» Proposer des aides personnalisées, aides les TIC, internet Vade-mecum : «à lever certains obstacles, dont l évaluation est différée parce que les élèves ne sont pas encore prêts» Créer des grilles d évaluation et fiches de suivi Favoriser l autoévaluation de l élève (autonomie et initiative)

14 Exemples de grilles d évaluation et fiche de suivi de 5 ème A EVITER : TROP LOURD à gérer - Pas d usines à cases! Fiche de suivi 5 ème

15 Bon exemple permettant de repérer et valoriser les réussites des élèves 1 Les 8 premières colonnes correspondent aux 8 items de la compétence 3 de la grille de référence du socle commun que les professeurs de mathématiques doivent renseigner positivement : D1 : Organisation et gestion de données D2 : Nombres et calculs D3 : Géométrie D4 : Grandeurs et mesures C1, C2, C3, C4 : Les 4 items du domaine «Pratiquer une démarche scientifique et technologique, résoudre des problèmes TIC : Techniques usuelles de l information et de la communication : Lié à la compétence 4 du Socle Commun (B2i) I : Investissement personnel (que l on peut également évaluer en travail de groupe) lié aux compétences 6 et 7 du Socle Commun Une grille plus détaillée pour le professeur dans le cadre d une remédiation 2 1 Issue du document ressource sur le site académique de la Réunion en Mathématiques : ICOSAWEB Légèrement modifiée pour être conforme aux dernières recommandations de la DGESCO. 2 Adaptée par D. MICHEL Collège de Cambuston

16 3 Créée par M. GRONDIN Collège de Montgaillard Un autre bon exemple: 3