CENTRE NATIONAL DE DOCUMENTATION PÉDAGOGIQUE RAPPORT D ÉTUDE MATHADOR Comment l application «Mathador» peut-elle être utilisée en classe? Rapport d étude menée en partenariat avec le CRDP de l Académie de Besançon JANVIER 2014
Direction recherche et développement sur les usages du numérique éducatif (DRDUNE) CNDP Responsable du projet : Jean-Michel Perron, directeur DRDUNE CNDP Conception et organisation de l étude : Roxane Saint-Bauzel et Eric Chaumet Conception matérielle et animation de l étude : Karine Aillerie et Élodie Marrié Auteurs du rapport : Roxane Saint-Bauzel et Élodie Marrié Direction artistique : Samuel Baluret Création graphique : Isabelle Guicheteau Mise en pages : Isabelle Soléra Remerciements : Les auteurs souhaitent remercier chaleureusement l ensemble des participants à cette étude, qui ont permis de nourrir la réflexion autour de l application Mathador, et de l utilisation de ressources numériques en classe de façon plus générale. Impression : CNDP CNDP, janvier 2014
ommaire 05 INTRODUCTION 05 Contexte de l intervention 06 Présentation succincte de l application 08 MÉTHODOLOGIE 08 Participants 08 Procédure 10 PRINCIPAUX RÉSULTATS DE L ÉTUDE 10 Attitudes et préconisations d améliorations à propos de l application 10 Prise en main du jeu 11 Vocabulaire utilisé 11 Eléments ergonomiques 12 Gestion et expression des temps de réponse 12 Sélections des éléments de jeu (signes opératoires et chiffres) 13 Résultats et corrections 14 Utilisations possibles de l application en situation d enseignement 15 CONCLUSION
Introduction Contexte de l intervention L étude présentée dans ce rapport a été menée au cours du Salon Européen de l Education qui s est tenu du 21 au 24 novembre 2013, Parc des Expositions Porte de Versailles à Paris. Elle a été conduite lors du deuxième après-midi du Salon, dans un espace destiné à la réalisation d études situé sur le stand du Ministère de l Education Nationale-CNDP-SCE- REN, le «Lab CNDP». Au cours de cette étude, l équipe de la Direction de Recherche et de Développement des Usages du Numérique Educatif (DRDUNE) avait pour mission de mener des expérimentations avec des enseignants et des professionnels de l éducation, pour recueillir leurs avis sur une application pour tablette tactile en cours de développement intitulée Mathador, et inspirée d un jeu-plateau du même nom. Cette application est un jeu sérieux de mathématiques, c est-à-dire un jeu ayant un but pédagogique avec un esprit ludique. Il s adresse principalement à des élèves de cycle 3 c est-à-dire fin de primaire/ début collège (6 ème /5 ème ). Développée par le Centre Régional de Documentation Pédagogique de l Académie de Besançon, cette application devait être présentée à des professionnels de l éducation dans le cadre de notre étude, afin de répondre à plusieurs interrogations quant à son utilisation effective en classe par des enseignants (professeurs des écoles et professeurs de mathématiques de collège). 05 L objectif de l étude était double : d une part, recueillir le point de vue des enseignants quant aux forces et faiblesses de l application ; et d autre part, développer l utilité perçue de l application par les enseignants d un point de vue pratique, en définissant à la fois des pistes pédagogiques d exploitation et les données nécessaires pour analyser la progression des élèves.
Présentation succincte de l application Développée actuellement sur Ipad, l application Mathador propose trois modes de jeu différents : le mode «solo», le mode «flash» et le mode «plato». La principale distinction entre ces modes de jeu est le nombre de joueurs. Dans le premier mode, comme son nom l indique, un seul joueur est mobilisé. Les deux autres modes de jeu accueillent deux à quatre joueurs. Dans chaque mode de jeu, deux types de situation à résoudre sont possibles : une situation de calcul et une situation de problème. Dans une partie complète, l élève doit résoudre en moyenne sept calculs et trois problèmes, chaque exercice étant proposé de façon aléatoire. L évolution à travers les différents niveaux se fait à la suite de la réussite aux situations proposées. 06 Figure 1. Exemple d écran d une situation de calcul Dans la situation dite de calcul, l élève a le choix entre trois niveaux de difficulté croissants, allant du niveau «classique» au niveau «expert». L élève doit lancer virtuellement deux dés rouges qui détermineront un nombre à atteindre, et cinq dés jaunes qui devront être utilisés pour atteindre ce nombre, et ceci en quatre calculs maximum. Par exemple, si la somme des deux dés rouges est le nombre 11, et que les chiffres des dés jaunes sont : 2, 1, 4, 8 et 2, l élève devra combiner ces cinq chiffres en utilisant les quatre signes opératoires afin d obtenir le nombre 11, et ne posant que quatre opérations au total (Cf. figure 1 ci-contre). Selon les niveaux de difficulté, l élève a des contraintes qui viennent s ajouter à cette situation initiale, comme par exemple l obligation d utiliser certains signes dans ses calculs. Dans la situation dite de problème, l élève doit résoudre des problèmes de type «ouvert», par exemple un carré magique.
Mathador permet d aborder de façon ludique certaines parties du programme de collège et de cycle 3. De manière plus précise, des liens sont possibles avec les règles de priorités dans les calculs. Une démarche scientifique est mise en place par l élève à travers les différents calculs qu il propose pour atteindre le score. Par cette technique d approche, il travaille sur les diverses décompositions d un nombre, mais aussi sur le sens des opérations et les ordres de grandeur. 07
Méthodologie Participants La sélection des enseignants a été réalisée conformément au public cible de l application (cycle de consolidation et classe de 5 ème ), tout en prenant en compte une hétérogénéité relative dans le profil des usagers, entre les enseignants ayant l habitude d utiliser des tablettes tactiles et ceux qui ne sont pas familiers de l objet. Douze enseignants ont répondu positivement à l appel à participation, ce qui nous a permis de réaliser deux expérimentations, avec six personnes réparties aléatoirement par expérimentation. 8 6 4 2 0 Tous les jours Une à deux fois par semaine Une à deux fois par mois Jamais 08 Figure 2. Répartition des participants en fonction de leur fréquence d utilisation de tablettes en classe. Etaient présents six hommes et six femmes âgés en moyenne de 45 ans, avec une expérience moyenne d enseignement de 18 ans, et venant de six académies différentes (Bordeaux, Besançon, Dijon, Nancy-Metz, Lille et Poitiers). Concernant les fréquences d utilisation de la tablette en classe, trois enseignants ont déclaré l utiliser tous les jours, un enseignant une à deux fois par semaine, un enseignant une à deux fois par mois et sept ont déclaré ne pas l utiliser (Cf. Figure 2 ci-contre). Il est intéressant de noter qu un enseignant connaissait le jeu de société Mathador et l utilisait en classe, qu un autre connaissait la version en ligne du jeu, et que deux autres enseignants ont déclaré connaitre Mathador de nom. Les huit enseignants restants ne connaissaient pas le jeu. Procédure La procédure a été la même pour les deux expérimentations constituant l étude. Le contexte de passation de ces expérimentations n a pas toujours été optimal, du fait de l environnement sonore parfois perturbant du Salon de l Education et de l intérêt que les protagonistes pouvaient porter à l observation d une étude en cours. Cependant, les enseignants se sont adaptés à ces conditions. Ils étaient accueillis autour d une table centrale. Après que les enseignants aient complété l autorisation de captation, un tour de table était fait pour que chacun puisse se présenter. Puis des binômes ont été constitués, et les enseignants ont été invités à préalablement naviguer de façon libre dans l application et à tester les différents modes de jeu pendant environ trente minutes. A ce moment de découverte de l application a fait suite un focus group (FG) lors duquel chaque enseignant était invité à s exprimer.
Un focus group (FG), appelé aussi «groupe de discussion», est une méthode de recherche qualitative consistant à regrouper plusieurs personnes en même temps afin d échanger sur des thématiques précises. Cette méthode permet de récolter un certain nombre d informations telles que les motivations, les attentes ou les satisfactions des personnes vis-à-vis d un objet spécifique, ici d une application, mais également de répondre à des problématiques qui peuvent émerger pendant sa conception, comme ses possibles usages. Cette méthodologie est apparue pertinente dans notre étude pour déterminer rapidement les points forts et les points faibles de l application identifiés par les enseignants, ainsi que pour définir l intégration pédagogique de l application au sein de la classe. L intérêt pédagogique de la possible exploitation des résultats de l élève dans les différents modes de jeu a également été abordé lors du FG. Enfin, les enseignants ont complété un questionnaire dont l administration était complémentaire à la participation au FG. Ce questionnaire avait pour objectif non seulement de préciser les données recueillies pendant le FG par des réponses individuelles, mais aussi de récolter des informations quant à l ergonomie de l application, comme son graphisme par exemple, thématique qui n était pas abordée lors du FG. La complétion du questionnaire durait en moyenne quinze minutes. 09
Principaux résultats de l étude Attitudes et préconisations d améliorations à propos de l application Le fonctionnement du jeu est déclaré globalement intuitif, même si la plupart des enseignants précise qu il demande un temps d adaptation. La possibilité de jouer en équipe a été mise en avant, ainsi que la variété des épreuves proposées et la progression entre les différents niveaux, jugées suffisantes par la moitié des enseignants. De manière générale, l application a été jugée comme étant graphiquement attrayante par la quasi-totalité des participants de notre étude. La moitié des enseignants ont déclaré que l application pourrait davantage s adapter au niveau des élèves, sept enseignants déclarant l adaptation actuelle insuffisante, et trois seulement la trouvant suffisante. La prise en compte des remarques et des préconisations suivantes, mettant en évidence les forces et les faiblesses de l application, devrait permettre de répondre à ce besoin d adaptation. PRISE EN MAIN DU JEU 10 De manière globale, les enseignants ont tous apprécié la prise en main facile de l application. Cependant, pour une prise en main facilitée, les enseignants auraient souhaité que soient précisés, pour chaque niveau de jeu, les niveaux des élèves ciblés. Par exemple, le niveau 1 s adresse principalement à des enfants de primaire. Les enseignants ont souligné qu une connaissance préalable des règles du jeu pourrait être un avantage pour une prise en main rapide. Ainsi, l ajout d un écran exposant simplement quelques concepts du jeu, et précisant les niveaux des élèves concernés par les niveaux du jeu, semblerait être un avantage. La façon de lancer les dés a soulevé l enthousiasme des enseignants : «secouer la tablette, c est trop bien ça». Cependant, certains enseignants ont dit qu ils avaient peur de l utilisation que leurs élèves feraient avec la tablette après avoir lu cette consigne. Pouvoir «bloquer» cette fonctionnalité, remplacer par un simple bouton par exemple, pourrait être envisagé si des utilisations inappropriées du matériel étaient constatées avec des élèves. Les enseignants ont noté que la consigne aux différents jeux n était affichée que dans un sens, l orientation ne suivant pas le joueur qui avait pris la main : «il y a qu un enfant qui voit, au niveau de l ergonomie, c est gênant». Autrement dit, la consigne n est pas «en miroir». L application gagnerait à pouvoir présenter les consignes devant chacun des joueurs par exemple, notamment lorsqu ils sont quatre, ou à concevoir une consigne «mobile» que les élèves pourraient se «faire glisser» dans différents sens de lecture.
VOCABULAIRE UTILISÉ Certains mots utilisés dans l application ont interpellé les enseignants. En effet, le terme «Passer» n a pas directement été compris par quelques enseignants ; ils ont dû le sélectionner pour saisir qu il permettait de passer un calcul et non le niveau complet. Si cet effet était également observé lors d utilisations avec des élèves, le terme gagnerait à être remplacé. Le terme «Raté» a été jugé comme trop agressif, et les enseignants ont proposé de leur remplacer par «Recommence». La volonté de créer un jeu accessible et qui reste motivant va dans le sens de cette remarque, et la proposition des enseignants permettra sans aucun doute d augmenter la satisfaction et la motivation des élèves utilisant l application. ELÉMENTS ERGONOMIQUES Le fait que le bouton «Menu» ne soit pas présent sur toutes les pages a également gêné certains enseignants, les obligeant ainsi à commencer une partie de jeu pour pouvoir revenir au menu principal. Les boutons de navigation gagneront à être testés avec des élèves pour étudier la façon intuitive dont ces derniers les utilisent. Cela devrait permettre de pallier les problèmes de navigation que l on peut rencontrer pendant l utilisation de l application. 11 Concernant les éléments écrits utilisés de manière générale dans l application, elles ont été jugées «trop petites pour les enfants d élémentaire» et trop nombreuses. Là encore, l application gagnerait sans doute à être testée par des élèves de ce niveau-là, afin de vérifier que les typographies choisies ne sont pas optimales pour les plus jeunes élèves à qui s adresse l application. D un point de vue pratique, les enseignants ont été gênés de devoir prendre, en plus de la tablette, un papier et un crayon pour réfléchir sur les calculs intermédiaires et les problèmes : «dommage qu on ne puisse pas écrire dessus», «c est surprenant». Certains d entre eux ont suggéré la possibilité d accéder à un bloc-notes ou à une ardoise numérique intégrés dans l application, fonctionnalités qui gagneraient à être ajoutées dans les prochains développements.
GESTION ET EXPRESSION DES TEMPS DE RÉPONSE La présence de deux chronomètres, un pour la saisie du résultat et un pour la complétion d un niveau, a perturbé certains enseignants, qui auraient préféré n avoir qu un seul chronomètre. Ils indiquent que seul le chronomètre indiquant la progression dans le niveau est nécessaire, car ils jugent celui de la saisie de résultat sans grand intérêt pédagogique. S il est observé par la suite que les élèves sont également perturbés par ces deux chronomètres, il sera sans doute judicieux de ne garder que celui indiquant la progression dans le niveau. Un enseignant a fait remarquer qu insérer une image de chronomètre à côté de la barre du temps permettrait à l élève de comprendre directement l utilité de la barre. En effet, dans les niveaux de jeu les plus faciles, le temps défile lentement ; l enseignant avait donc pensé qu il s agissait de son évolution dans le jeu et non du temps qu il lui restait pour terminer le niveau. La fonction de la barre de temps gagnera donc soit à être précisée lors de la prise en main, dans les consignes par exemple, soit à prendre une forme différente (chronomètre, sablier ). 12 Il a été proposé d avoir la possibilité de régler le temps qui est laissé au joueur pour saisir son résultat, notamment dans les modes multi-joueurs. En effet, pour certaines saisies, «c est trop rapide». Certains enseignants ont précisé que l expression du temps en seconde peut être déroutante pour de jeunes élèves : «l indication en seconde n est pas parlante pour les élèves». L expression en minute serait selon eux plus parlante. L expression du temps en minutes ou en secondes, comme le réglage du temps de réponse qu a l élève pour répondre, gagneront donc à être adaptés à chaque niveau scolaire ciblé dans l application, ainsi qu aux différentes activités proposées. SÉLECTIONS DES ÉLÉMENTS DE JEU (SIGNES OPÉRATOIRES ET CHIFFRES) Les enseignants ont apprécié le fait qu après avoir choisi une division ou une soustraction, les chiffres «non utilisables», c est-à-dire que le calcul ne nécessitait pas, soient barrés : «ça c est pas mal». Reprenons l exemple proposé dans la description de l application dans lequel l élève doit atteindre le nombre 11 en utilisant les chiffres 2, 1, 4, 8 et 2. Si l élève choisit de commencer par une division par exemple, puis sélectionne le chiffre 4, le chiffre 8 sera barré automatiquement (car pour obtenir un nombre entier comme demandé, l élève ne doit pas diviser 4 par 8). De cette façon, l élève visualise les chiffres qu il a à sa disposition pour résoudre le problème posé. Il a été souligné que ce barrage de chiffre pourrait être paramétrable. Cela permettrait ainsi, selon le niveau de l élève, de pouvoir modifier ou non la difficulté des calculs.
De plus, dans la version testée, les joueurs pouvaient utiliser les quatre signes opératoires, quel que soit le niveau de difficulté. Des enseignants ont proposé de régler cette utilisation. Par exemple, pour les niveaux les plus simples, l élève n aurait accès qu au signe plus et au signe moins. Il a aussi été souligné que le paramétrage de la valeur des nombres à atteindre pourrait être intéressant. Ces propositions de paramétrages permettraient aux enseignants de s adapter davantage aux publics d élèves avec lesquels ils utilisent l application : cela leur permettrait d ajuster le jeu au niveau de l élève, par exemple lorsque ce dernier a besoin de concentrer son apprentissage sur les additions et les soustractions, ou encore de choisir l ordre de grandeur du score à atteindre selon la leçon abordée en classe. La façon de sélectionner les chiffres a été relevée. Dans la version testée par les enseignants, ils devaient cliquer sur le chiffre voulu et ce dernier se plaçait ensuite directement dans la case de calcul. Il pourrait être intéressant plutôt que de cliquer sur le chiffre de le faire glisser dans la case de calcul. De plus, les résultats obtenus avec les calculs intermédiaires avant d atteindre le score final pourraient être disponibles avec les chiffres encore utilisables et non rester à la fin des lignes de calcul. RÉSULTATS ET CORRECTIONS A propos des résultats, plus de la moitié des enseignants a trouvé que la présentation des résultats n était pas claire. Les enseignants auraient aussi souhaité avoir une présentation de leur progression à travers les différents niveaux. Dans leur classe, cela leur permettrait de visualiser rapidement les progrès de leurs élèves. Afin d améliorer ce point, il a par exemple été suggéré de créer des groupes de joueurs pour que l affichage des résultats soit plus simple et plus rapide. Une courbe de progression individuelle et par groupes pourrait également être ajoutée et présentée à chaque niveau. 13 Onze enseignants sur douze ont vu un intérêt pédagogique dans la récupération des résultats, principalement sous format Excel, PDF, ou sous d autres formats (en ligne, en classant les différents types de problèmes, avec des schémas individuels, des graphiques, des courbes de progression, etc ). La possibilité de pouvoir enregistrer les profils des élèves a également été relevée. Une fonctionnalité permettant de récupérer les résultats et les profils d un cours à l autre gagnerait donc à être rajoutée lors des futures phases de développement. Pour le paramétrage de l aide proposée, elle a été jugée utile pour les enseignants mais trop complexe pour les élèves. Certains enseignants auraient apprécié avoir la possibilité d accéder ou non à la réponse du problème ou du calcul à résoudre ou avoir une aide qui les guide tout au long de la résolution.
Utilisations possibles de l application en situation d enseignement Concernant la possible fréquence d utilisation de l application en classe, sept enseignants déclarent envisager d utiliser l application tous les jours et quatre enseignants déclarent envisager une fréquence un peu moins élevée d une à deux fois par semaine. Un seul enseignant ne s imagine pas pour l instant l utiliser en classe. A propos des utilisations concrètes de l application en classe, les propositions faites par les enseignants ont été nombreuses et diversifiées. Ils imaginent des séances quotidiennes d environ 15 minutes. Plusieurs tablettes pourraient par exemple être connectées entre elles, en réseau, pour permettre aux enfants d être individuellement sur la tablette mais de pouvoir jouer à plusieurs sur un même jeu. La projection de l écran de la tablette sur le tableau de la classe a été une autre proposition d utilisation pour une utilisation collective. Les enseignants soulignent la possibilité d utiliser Mathador en remédiation, en particulier pour des élèves de 5 ème, «ça va leur donner envie de faire des calculs», 14 Ils ont également imaginé utiliser l application au cours d ateliers libres, c est-à-dire des temps de classe pendant lesquels l enfant est autorisé à jouer librement, par exemple après avoir fini un exercice. L application aurait alors un statut de récompense grâce à son côté ludique pour les élèves. Une autre possibilité envisagée est celle de l utilisation en ateliers collectifs, pendant lesquels l enseignant guiderait ses élèves, et où tous les enfants joueraient en même temps. Les ateliers seraient là «pour faire progresser». Après ces ateliers collectifs, un temps de réflexion pourrait être instauré pour que chacun puisse échanger à propos de l application, sur ses questionnements, ses découvertes, etc... Une autre organisation de la classe consisterait à constituer deux groupes d élèves, un groupe travaillant sur un exercice papier, et l autre partie sur la tablette.
Conclusion Les deux expérimentations constituant l étude présentée dans ce rapport ont permis d identifier les forces et les faiblesses de l application Mathador, tant d un point de vue fonctionnel, qu ergonomique ou pédagogique. Elles apportent à l auteur du jeu et aux développeurs des pistes pédagogiques d exploitation de l application, comme par exemple une utilisation en remédiation, ou encore au cours d ateliers libres. Elles ont permis de déterminer quelles données semblent utiles aux enseignants pour analyser les résultats et la progression des élèves. Ainsi, cette étude apporte des premières réponses aux interrogations soulevées par l utilisation effective de Mathador par des enseignants. Dans la poursuite de cette première étude, il pourrait être intéressant de mener des expérimentations auprès d élèves de primaire et de collège, pour permettre une confrontation des points de vue et le recueil des avis des principaux utilisateurs ciblés par l application. De manière générale, l application a été bien acceptée par les enseignants : «le jeu par lui-même est déjà très intéressant». Les expérimentations ont montré que les enseignants étaient très intéressés par l application, volontaires et ravis de participer au projet. Ils ont par ailleurs émis le souhait d être tenu informé de l évolution du projet et de la prochaine mise sur le marché de l application. Il est également intéressant de souligner que la première expérimentation a été interrompue par la venue de jeunes élèves de collège, qui désiraient filmer les enseignants et les interroger pour recueillir leurs avis par rapport à l application. La deuxième expérimentation a été ponctuée des visites du ministre de l éducation, Vincent Peillon, et de la ministre de la réussite scolaire, George Pau-Langevin. Les deux ministres se sont intéressés au projet Mathador, et ont posé des questions aux enseignants. Ces interventions qui nous ont amenés à interrompre momentanément les focus group, soulignent l intérêt que peut susciter une innovation telle que l application Mathador, et plus en avant, des études à propos de nouveaux objets du numérique éducatif. 15
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