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Améliorer l’évaluation pour améliorer l’apprentissage : analyses et outils concrets

Marie Coulaud / Jacques Vince

INRP, CNRS,Université Lyon 2, ENS-LSH, ENS-Lyon

Parcours thématique À quoi peuvent servir les recherches sur l'enseignement et l'apprentissage ? Quelques exemples en physique-chimie

Journées nationales de l’UdPPC 2007Samedi 27 octobre 2007

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Évaluation : de quoi parle-t-on ?

• Évaluation des élèves par les enseignants• Évaluation qui permet de faire le point sur

l’apprentissage des élèves (sommative) ET qui donne des informations permettant d’améliorer cet apprentissage (formative)

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Que veut-on évaluer ?

• Leur travail ? • Leur capacité à refaire un exercice ?• Leur connaissance du cours ?• Leur apprentissage ?

La compréhension par les élèves des notions/concepts enseignés et l’acquisition des compétences transversales.

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Dans quel but ?

• Faire un état des lieux de la compréhension des élèves à un instant donné (et donc étudier l’évolution de cette compréhension au cours de l’apprentissage).

• Fournir des informations à l’élève pour l’aider à se situer : quel chemin lui reste-t-il à parcourir ?

• Fournir des informations à l’enseignant :– sur l’apprentissage de chacun permettant une

rétroaction individualisée ;– sur l’apprentissage de la classe permettant une

rétroaction d'adaptation à la classe.

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Des fonctions institutionnelles … et des contraintes

• Instructions officielles : obligation d’évaluer les élèves.

• Communication à travers cette évaluation :– avec l’équipe pédagogique (conseil de classe) ;– avec les parents et les autres institutions (bulletin

et dossier) ;– avec les élèves (notes, annotations, bulletin…).

• Peu de temps à consacrer à cette évaluation.

• Remarque : en pratique, l’institution met peu l’accent sur l’aspect formatif de l’évaluation

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Sous quelle forme ?

• Alternatives possibles, mais on parle ici de l'évaluation « classique » :– Évaluation écrite.– Temps limité.– Tous les élèves de la classe doivent répondre aux

mêmes questions.– Chaque copie est corrigée par l’enseignant et

rendue notée et annotée à l’élève.

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Analyse du processus d’évaluation

• du point de vue de l’enseignant ;

• du point de vue de l’élève.

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adéquation écriture

DU COTE DE L'ENSEIGNANT DU COTE DE

L'ELEVEDS, Test

Exercices

Questions Interprétation de la questionlecture

Réponse correcte attendue

Idée de ce qui a été fait

en classe

Idée de réponse

Correction, jugement

Autres connaissances (scolaires ou non)

Idée de ce qui a été fait

choix de l’ordre de résolution

Idée de sa performance sur le test et lui renvoie une image de lui-même

Apprentissage

Évaluation : jugement de l’adéquation entre un comportement observé et un comportement attendu

Cours

activités faites en

classe

Contrat / Exigences

Copie

Réponses écrites

Note, appréciation

Rétroaction sur l’enseignement

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Quelle utilisation de la recherche ?

Comment produire des outils d’évaluation

s'intégrant aux modalités "classiques" en utilisant

les travaux de recherche en didactique et en

sciences de l’éducation ?

• Analyse des différences entre les pratiques des enseignants et les pratiques des chercheurs

• Utilisation des travaux sur les conceptions• Utilisation des hypothèses d’apprentissage :

modélisation, registres de représentation…• Étudier la cohérence des réponses pour évaluer la

compréhension

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Développement d’outils d’évaluation

Analyse des connaissances à

évaluer Le programme

officiel Le cours de

l’enseignant

Prise en compte des contraintes

Moment de l’évaluation

Durée de l’évaluation

Programme à respecter

Hypothèses d’apprentissage (Comment apprend-on ?) Outils d’évaluation

Découpage du programme en notions/concepts : cohérence inter et intra Modélisation : passer de l’observable au modèle et inversement Registres de représentation (forme d’expression de la notion / du concept) : le

passage d'un registre à un autre peut être un obstacle Conceptions : erreurs fréquentes à tester

Étude des exercices existants

Autres sources : Internet, manuels scolaires…

Tests développés dans le cadre de recherches

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L’évaluation de la compréhension des concepts de mécanique en classe de seconde

Références– Site Pégase : http://pegase.inrp.fr– Coulaud, M. (2005). Évaluer la compréhension des concepts de mécanique chez des élèves de seconde : développement d’outils pour les enseignants. Thèse non publiée en sciences de l’éducation, Université Lyon 2.

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Les travaux de recherche

• Travaux sur l’apprentissage de la mécanique en

didactique de la physique

– Productions de tests et analyse associée (par

exemple Force Concept Inventory, Halloun et

Hestenes (1985))

– Millar et Hames (2001) Diagnosing pupils’

understanding : développement d’outils

« diagnostiques » pour les enseignants

– Dumas-Carré et Goffard (1993) ProPhy :

développement de problèmes pour la mécanique

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Un exemple de notion à tester

• Ce qu’on veut tester :« Les forces qui s’exercent sur un système se compensent si et

seulement si le système est immobile ou est en mouvement

rectiligne uniforme (c’est-à-dire si sa vitesse ne varie pas et si

sa direction ne change pas). »

• Quatre formes possibles :– Immobile ou m. r. u. donc les forces se compensent.– Ni immobile ni m. r. u. donc les forces ne se compensent pas.– Les forces se compensent donc immobile ou m. r. u.– Les forces ne se compensent pas donc ni immobile ni m. r. u.

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Un exemple : énoncé

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Un exemple : méthodologie

• Choix pour cet exercice : passage du mouvement à

la compensation (ou non) des forces.

• Utilisation de l’hypothèse sur les registres de

représentation : expression des forces et de leur

compensation sous forme « langue naturelle » et

sous forme vectorielle.

• Mesure de la cohérence inter-situations : proposition

des mêmes questions pour différentes situations

matérielles utilisation de situations proposées

dans les tests existants.

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Un exemple : but

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Un exemple : analyse de l’énoncé

• À partir d'une situation du champ expérimental, on demande aux élèves de :– décrire le mouvement avec les termes du modèle ;– faire la liste des forces qui s'exercent sur un système donné ;– utiliser les lois de la mécanique pour dire si les forces qui

s'exercent sur le système se compensent.

• Trois situations afin d'observer l'influence de la situation sur les réponses de l'élève :– Situation 1 (immobilité) : principale difficulté = dire que l'homme

exerce une force sur la caisse (puisque celle-ci ne bouge pas).– Situation 2 (mise en mouvement) : difficulté = caractérisation du

mouvement.– Situation 3 (m. r. u. ) : permet de vérifier que l'élève sait que les

forces se compensent dans le cas d'un mouvement rectiligne uniforme.

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Un exemple : difficultés a priori (1)

• Première ligne : description du mouvement– mauvaise visualisation de la situation ;– non-connaissance de la signification des termes

(du modèle) pour décrire un mouvement.

• Deuxième ligne : liste des forces– non-connaissance du modèle des interactions ;– confusion Terre et sol ;– raisonnement = force implique mouvement / pas

de mouvement implique pas de force.

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Un exemple : difficultés a priori (2)

• Troisième ligne : compensation des forces– erreur dans la réponse sur le mouvement ;– non connaissance des lois de la mécanique ;– raisonnement = nombre de forces impair implique

les forces ne peuvent pas se compenser ;– raisonnement = mouvement donc les forces ne se

compensent pas.

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Un exemple : difficultés a priori (3)

• Quatrième ligne : schéma des forces– erreur dans la réponse sur la liste des forces ou

sur la compensation ;– non-prise en compte de la compensation ;– non-prise en compte d’une ou plusieurs forces ;– non-connaissance des caractéristiques d’une ou

plusieurs forces ;– raisonnement du type "mouvement donc

résultante dans le sens du mouvement".

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Un exemple : réponse d’une élève

• Élève ayant répondu pour la 1re colonne :– La caisse est immobile.– Force exercée par la Terre sur la caisse, force

exercée par le sol sur la caisse, force exercée par l’homme sur la caisse.

– Les forces se compensent.– Schéma des forces :

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Un exemple : interview de l’élèveA : Là j’ai mis toutes les forces qu’il y a là et donc je les ai fait toutes de

même longueur. Comme les forces elles se compensent, elles devaient

être de même longueur mais le problème c’est [...] non mais comme là

normalement quand les forces elles se compensent, elles se compensent

avec une autre force de sens opposé et là ben elle en a pas »

I : Alors il faut nécessairement deux forces pour qu’elles se compensent ou

c’est possible avec trois ?

A : Ben non je pense qu’il en faut deux

I : Il en faut deux pour qu’elles se compensent. Si t’en as quatre c’est

possible ?

A : Ben oui

I : Et si t’en as cinq ?

A : Ben non enfin faut qu’on puisse faire des paires.

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Conclusions temporaires…

• Évaluation écrite : limite dans la mesure de la compréhension de l’élève (étapes du raisonnement, obstacles qui n'ont pas été levés, etc.)

• Importance d’avoir conscience de cette limite MAIS aussi de se donner les moyens d'accéder plus finement à cette compréhension des difficultés de l'élève (même compétence testée sur plusieurs questions, changement de registre…).

« Les contrôles ça devient un petit peu mécanique : on fait des exercices en cours, on a les mêmes en contrôle et on réécrit. Alors que là, ça nous obligeait à réfléchir et à plus appliquer bêtement ce qu’on avait appris en cours. »

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Pour s'entraîner…

• Liste des compétences testées• Choix du "poids" de l'exercice par rapport

aux autres dans le devoir• Estimation du temps nécessaire à un élève

pour faire l'exercice• "Fabrication" d'un barème

Exercice 2Un palet ayant été lancé par un joueur de hockey sur glace glisse sur la patinoire avec un mouvement rectiligne dans le référentiel terrestre. Il ralentit légèrement. On a représenté le palet par son centre P et la force exercée par la Terre sur le palet (FT/P).

Complétez ce schéma en indiquant toutes les forces qui s'exercent sur le système palet (On indiquera le sens du mouvement du palet). On négligera l'action de l'air sur le palet.        

P

FT/P

25

Exercice 2 : Forme de l’exercice

• Énoncé présentant successivement la situation, des indications sur le schéma et ce qu’on demande à l’élève.

• Une seule étape mais complexe : faire le schéma des forces avec indication du sens du mouvement.

• Représentation de la situation : mobile soumis à son poids et à la force exercée par la glace (dont frottements), les forces se compensent verticalement mais ne se compensent pas horizontalement. – Remarques :

• On a indiqué « toutes les forces » pour insister sur le fait que le schéma doit être complet.

• On a demandé le sens du mouvement pour avoir une indication du plan dans lequel l’élève a représenté les forces et pour pouvoir valider l’orientation de la force exercée par la glace ou de la force de frottements.

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Compétences testées (exercice 2)- Savoir faire un schéma des forces en indiquant tous les

éléments nécessaires à sa compréhension.- Savoir représenter la force exercée par le sol sur un objet

en mouvement en tenant compte du sens du mouvement.- Savoir que si un objet n’est soumis qu’à son poids et à la

force exercée par le support sur lequel il se déplace et qu’il ralentit alors on tiendra compte des frottements dans la représentation de la force exercée par le support sur l’objet.

- Utiliser les lois de la mécanique pour représenter les forces qui s’exercent sur un système dont on connaît le mouvement.

- Connaître les lois de la mécanique.

P

FT/P

FG/P

sens du mouvement

27

Quelques réponses d'élèves

Julien Claire

Anne Arthur

28

Au sujet du barème…

• A-t-on pensé à prendre en compte pour le barème la force dans la direction du mouvement et si oui comment ?

• Comment tenir compte des forces "en trop" ?• Comment tenir compte de l'absence éventuelle

du sens du mouvement ?• Quelle importance dans cet exercice pour la

compensation verticale ?

…

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Des outils pour rendre compte de l’évaluation afin d'aider les élèves

RéférenceVince J., Coince D., Coulaud M., Déchelette H., Tiberghien A. (2007). Un outil de diagnostic et d’évaluation pour aider l’élève en physique-chimie. Bulletin de l’Union des Physiciens, 893, 427-442.

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Explicitation et évaluation des compétences "locales"

Activités Exercices

1 2 3 4 1 2 3 4 5 6

Calculer la force d’attraction gravitationnelle qui s’exerce entre deux corps à répartition sphérique de masse, et représenter cette force. Cas du poids en différents points de la surface de la Terre.

X X X

Connaître et savoir utiliser l’expression, la direction et le sens des deux forces résultant de l’interaction gravitationnelle entre deux objets de masse mA et mB.

X X X X X

Connaître et savoir utiliser l’expression du poids d’un objet sur la Terre (ou sur un astre quelconque).

X X X

Savoir que le poids d’un objet sur Terre (ou sur un astre) est assimilé à la force gravitationnelle exercée par la Terre (ou par l’astre) sur cet objet.

X X X

Prévoir qualitativement comment est modifié le mouvement d’un projectile lorsqu’on modifie la direction du lancement ou la valeur de la vitesse initiale.

X

non maîtrisé

partiellement maîtrisé

maîtrisé

X

X

X

X

X

Les compétences sont listées en cours d'apprentissage

… puis les mêmes sont évaluées individuellement

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Évaluation de compétences transversales

• Pour l'élève, une efficacité formative accrue

• Pour l'enseignant, une façon de mieux connaître

l'élève et ses évolution, indépendamment du thème

d'étude

• Pour l'ensemble de la classe, une façon d'expliciter

des exigences générales en construction

DUPONT Kenza DS1 DS2 DS3 DS4 DS5 DS6

Capacité à extraire de l’information pertinente de l’énoncé 2 2 2 1 1 2Connaissance du « cours » 0 0 1 1 2 2Mise en forme : rédaction, présentation, orthographe 2 2 2 2 1 2Notations correctes, complètes ou fidèles à celles de l'énoncé 1 1 0 1 - 2Rigueur du vocabulaire utilisé 0 1 1 0 1 1Enchaînement logique – Justification 1 0 0 1 0 1Calcul littéral (établir une expression littérale, la séparer de l’AN...) 0 0 1 2 2 2Calcul numérique 0 1 1 0 0 1Chiffres significatifs 2 2 1 - 2 1Unités (présence, choix correct, conversions correctes,

homogénéité des expressions...)0 0 0 1 1 1

Maîtrise du sens des concepts 1 0 0 1 1 1

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Quelques résultats d’expérimentation

• Sur trois classesune 1re S et deux TS

• 98 élèves– 18 se jugent plutôt bons ;– 62 se jugent plutôt moyens ;– 18 se jugent plutôt en difficultés.

37

De manière générale, jugez-vous la grille de compétences :

0

5

10

15

20

25

30

inutile parfois utile très utile 

• Sur les 4 inutiles, 2 se jugent moyens et 2 se jugent bons• 78% des répondants "très utile" se jugent moyens (21/27) ;

4 se jugent en difficultés, 2 se jugent bons

38

Est-ce que parfois vous n'étiez pas d'accord avec la façon dont étaient remplies ces grilles ?

0

5

10

15

20

25

30

oui non

39

Utilisez-vous les grilles de compétences :

0

5

10

15

20

25

30

lors de laremise dudevoir :

durant lesrévisons pour

un devoir :

autre jamais.

45% du total mais 67% de ceux qui ont jugé la grille très utile

40

Avez-vous comparé les différentes grilles distribuées ?

0

5

10

15

20

25

30

oui non

41

Pensez-vous que ces grilles vous permettent :

0

5

10

15

20

25

30

deprogresser

de prendreconscience

de votreévolution

de modifiervos

méthodes

d'être plusmotivé

de mieuxapprécier laqualité de

vos réponsesau devoir

d’être plusattentifs auxpoints malévalués.

32%

60%

32%

12%22%

70%

42

Pensez vous que votre note devrait être modulée en fonction des résultats de votre grille ?

0

5

10

15

20

25

30

oui non

43

Pensez-vous que finalement cette grille est une aide pour vous ?

0

5

10

15

20

25

30

35

oui non NR

44

Conclusion

• L'évaluation est une tache qui mobilise énormément les enseignants et les élèves.• C'est une tache d'une grande complexité, qui joue surtout un rôle sommatif en pratique.• L'enseignant est peu formé à évaluer, il peut difficilement bénéficier des recherches sur le sujet ou des recherches connexes.• L'enseignant a intérêt à expliciter :

– en détail pour l'élève les compétences qu'il va évaluer ;– pour lui-même ses hypothèses d'apprentissage et une certaine analyse du savoir en jeu.

45

Conclusion

• La grille d'évaluation que nous proposons est un des dispositifs permettant de redonner à l'évaluation un rôle formatif sans alourdir les modalités classiques de l'évaluation.• Il semble profiter plutôt aux élèves "moyens" et "motivés" (à confirmer).• Il est très perfectible et personnalisable…