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Les tablettes pour apprendre les mathématiques

samedi, Déc 02 2017
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Les tablettes pour apprendre les mathématiques

Au cours des dernières années, différentes études en sciences de l’éducation ont montré que les nouvelles technologies peuvent faciliter l’apprentissage des élèves à besoins spécifiques. Les mathématiques semblent être une des disciplines pour lesquelles l’emploi de la tablette donne des résultats fructueux, tant pour les élèves autistes que pour les élèves atteints de déficience intellectuelle.

Par Camelia-Mihaela Dascalu, Dr. en Sciences du langage, de l’Université Paris 3-Sorbonne-Nouvelle

Le but de toutes ces recherches reste la généralisation des acquis, autrement dit que les élèves soient également capables d’appliquer des principes mathématiques par des moyens variés, en passant notamment du support informatique au support papier.

Introduction

La déficience intellectuelle est un trouble cognitif (développemental) se caractérisant par un QI inférieur à 50, des difficultés d’orientation dans l’espace et dans le temps, une mémoire insuffisante, des troubles de la pensée, un mauvais lien entre les situations, un retard voire l’absence du langage. Les personnes atteintes ne peuvent pas accéder à une véritable autonomie (Edyburn, 2006 ; Miller et al., 2013). L’autisme est un trouble neuro-développemental qui affecte la communication sociale et le comportement (DSM V, APA, 2013).

Les apprentissages mathématiques dans le cas des élèves souffrant de troubles développementaux (autisme, déficience) impliquent certaines adaptations, par exemple en termes de supports d’apprentissage. À ce titre, la tablette semble présenter un certain nombre d’avantages (O’Malley et al., 2014 ; Barnett & Cleary, 2015 ; Zhang et al., 2015). 

Les avantages de ce support informatique résident non seulement dans sa mobilité et sa flexibilité, son potentiel d’interactivité, mais également dans la multitude d’applications qu’il est possible d’installer ou de créer, d’ajuster ou d’adapter, en fonction des objectifs et du public visés. En effet, nous allons le voir, cet outil d’apprentissage permet à ces élèves à besoins éducatifs particuliers, un réglage facile et un usage des accessoires sonores et gestuels, qui facilitent l’intégration des consignes. Il leur offre également une structure et une variété visuelles adaptées à leurs besoins. 

Nous allons préciser à travers deux études le rôle possible de la tablette dans les apprentissages mathématiques, individuellement et dans une classe, suivant différents niveaux d’enseignement (école maternelle et collège).

Deux questions sont à la base de notre recherche :

1.  Est-ce que des applications de mathématiques sur la tablette pourraient être utiles pour des élèves autistes et déficients intellectuels ?

2. Quels pourraient être les avantages et les limites d’usage de telles applications en mathématiques pour ces élèves à besoins spécifiques ?

Différentes modélisations vidéo pour l’apprentissage des mathématiques

L’objectif pédagogique dans l’enseignement des mathématiques présuppose l’apprentissage des compétences de base, telles que la reconnaissance des numéros, l’addition simple, la soustraction, la multiplication, la division, la résolution de problèmes, la connaissance de l’argent et les unités de temps. Pour atteindre cet objectif, deux types d’intervention avec la tablette tactile, qui utilisent des programmes ayant intégré la vidéo, peuvent être envisagés :

  • la modélisation vidéo [Video Modeling (VM) ou Video Package Modeling (VPM)] : le participant visualise l’intégralité d’une vidéo présentant le déroulement idéal d’une tâche indiquée. Il est ensuite mis dans la situation d’imiter le comportement visualisé afin d’effectuer la tâche demandée ;
  • l’auto-modélisation (Video Self-Modeling/VSM) : le participant est filmé et visualise sa propre performance, ce qui lui permet de déceler ses erreurs et d’ajuster son comportement.

Ces deux approches ont fait l’objet de quelques études chez les jeunes enfants ainsi que chez les adolescents atteints de troubles développementaux (comme l’autisme et la déficience).

La modélisation vidéo pour l’apprentissage des mathématiques

Une étude de cas, menée à l’Université de Monash, Melbourne, en Australie (Jowett et al., 2012), nous présente une intervention éducative effectuée auprès d’un enfant autiste de 5 ans.

L’intervention a consisté dans une modélisation vidéo fondée sur un ensemble de modèles, Video Package Modeling(VPM), afin d’enseigner à l’enfant les compétences de base en calcul, soit l’identification et l’écriture des chiffres arabes entre 1 et 7, ainsi que la compréhension de la quantité que représentait chaque chiffre utilisé.

L’apprentissage de chaque chiffre à faire intégrer par l’élève a donné suite à une seule tâche à accomplir pour chaque étape de l’étude : une étape d’apprentissage de base, des phases d’intervention, de généralisation et de post-intervention.

L’étude a d’abord été réalisée dans le cadre privé, pendant les séances de base et les séances d’intervention, avec une modélisation sur la tablette. Par la suite, la généralisation des acquis s’est faite à l’école. Par contre, les étapes de post-intervention similaires aux étapes de base ont eu lieu à la maison.

La généralisation des acquis (sans la tablette) a eu lieu dans le cadre scolaire et en présence des vingt autres élèves de la classe.

Les chercheurs ont utilisé comme matériel : une tablette pour les clips vidéo de modélisation ; trois boîtes de comptage pour chaque numéro (utilisées pour le codage et pour la notation des chiffres écrits selon les critères de marquage utilisés) ; les cartes de quantité utilisées pour évaluer la compréhension par l’enfant (des images d’oiseaux rouges empruntées au dessin animé préféré de l’enfant).

Dans les premières sessions, l’enfant n’était pas capable de répéter l’écriture exacte des numéros écrits, mais il suivait les points des chiffres. Après la visualisation de la première vidéo, l’enfant a commencé à augmenter sa capacité d’identification et d’écriture. Grâce à cette technique d’usage d’un ensemble de modélisations vidéo, présentées progressivement, ses performances ont évolué pour arriver à un pourcentage de réussite à 100% (par exemple dans l’écriture des chiffres 1-4), pendant les phases de post-intervention.

Ce type d’intervention met en évidence l’importance de l’attention et de la motivation dans l’accomplissement d’une tâche. Ces aspects sont fortement investis chez ces enfants, et particulièrement mis en évidence chez l’enfant étudié, grâce à plusieurs éléments : l’usage de la tablette pour travailler, la personnalisation du contenu de l’application utilisée, le choix du dessin animé préféré intégré dans l’exercice à résoudre, l’emploi de la vidéo comme modélisation, l’usage de son nom dans les instructions de l’application, ainsi que la généralisation d’un travail individuel lors de ses interventions dans la classe. 

Les résultats des épreuves de généralisation ont montré une relation étroite entre l’apprentissage et la performance. Cette étude est en effet la première à étudier l’expérimentation d’un apprentissage des mathématiques, grâce à un ensemble de modélisations vidéo (Package Video Modeling), qui utilise des procédures progressives d’apprentissage intégrées dès le début de l’expérimentation. 
Cette procédure reste intéressante puisqu’elle augmente l’acquisition des compétences mathématiques avec une détérioration minimale dans le temps. Un aspect à prendre en compte est le facteur de dépendance envers la tablette. Dans ce sens, l’absence d’une diminution de la performance après le retrait de l’intervention de la modélisation vidéo, dans les séances de suivi, ont suggéré que la disparition progressive de l’usage de la tablette a réussi à éviter la dépendance (Jowett et al., 2012).

Auto-modélisation vidéo chez des adolescents avec autisme et déficience intellectuelle

Dans une autre étude, Burton et Anderson (2013) de l’Université de Brigham Young, aux États-Unis, ont employé une technique de base multiple (par séquences) pour étudier les éventuels effets de l’auto-modélisation vidéo sur l’acquisition des compétences mathématiques chez quatre élèves à besoins spécifiques (âgés de 13 à 15 ans, dont trois élèves autistes et un élève déficient intellectuel). Ces élèves ont été recrutés dans le cadre d’une classe spécialisée faisant partie d’un collège situé dans la banlieue d’une ville de l’ouest des États-Unis. 

Avant l’intervention, les élèves ont pu se familiariser avec l’emploi de la tablette et avec le matériel utilisé dans l’apprentissage des mathématiques.

L’exercice exigeait d’estimer le montant qu’ils devaient utiliser pour acheter un article quelconque et la monnaie qu’ils devraient recevoir en retour. Le but de cette étude était d’aider ces jeunes à acquérir un comportement compatible avec la vie quotidienne. 

La recherche a contenu plusieurs étapes : de base, d’intervention et de post-intervention, ainsi qu’une étape non expérimentale supplémentaire. Pendant l’étape de base, à travers cinq sessions de trente minutes chaque, un éducateur et un enseignant ont travaillé un à un avec les élèves et leur ont fait lire les problèmes de mathématiques et les conseils à suivre. L’étape expérimentale, qui a eu lieu entre la phase de base et celle d’intervention, a été caractérisée par le développement d’une auto-modélisation vidéo de 3-5 minutes.

Il a été demandé à chaque participant de résoudre cinq problèmes de mathématiques qui ont donné cinq vidéos d’auto-modélisation. La procédure de l’intervention a été mise en place deux fois par jour, quatre jours par semaine. Les adolescents ont visualisé sur la tablette des vidéos d’eux-mêmes, en train de résoudre des problèmes mathématiques et ils ont résolu les cinq problèmes sur support papier. Si dans la phase d’expérimentation, l’éducateur était intervenu afin d’aider les élèves à bien résoudre les exercices modèles, dans la phase d’intervention, l’auto-modélisation vidéo a été mise en place sans aucune assistance. 

La phase post-intervention à son tour a englobé six étapes. Dans ce cadre, une méthode d’affaiblissement graduel a servi à réduire le nombre de modèles vidéo fournis à l’étudiant au fil du temps. Cela a été accompli en demandant aux participants de résoudre un nouveau problème sans un modèle vidéo, tout en retirant progressivement le modèle pour les problèmes déjà finalisés. Les résultats ont montré que le pourcentage de réponses correctes présupposerait une relation fonctionnelle entre l’auto-modélisation vidéo et le calcul des mathématiques pour les quatre participants pendant la phase d’intervention et après. De plus, la capacité des participants à transférer l’apprentissage à un nouveau stimulus a été justifiée lors des cinq premières phases post-intervention. 

En conclusion, les travaux effectués sur l’apprentissage des mathématiques à l’aide de la modélisation ou l’auto-modélisation vidéo ont mis en évidence plusieurs aspects :

  • l’importance d’un support visuel informatique, qui se présente comme un miroir et qui offre le modèle d’un apprentissage visuel ;
  • l’importance d’un apprentissage par imitation ;
  • l’importance de la personnalisation et du réveil de la motivation chez l’élève (le choix du matériel, l’implication du nom de l’apprenti ou l’auto-modélisation pour observer ses propres erreurs) ;
  • la saisie de l’outil informatique comme stratégie d’apprentissage ayant comme objectif le transfert de l’apprentissage sur un autre support.

Ces éléments nous permettent ainsi de répondre positivement aux questions de recherche formulées au début de cet article, concernant l’utilité possible de la tablette en tant qu’outil adéquat d’apprentissage mathématique. Cependant, des possibles limites sont à noter : la dépendance éventuelle de l’élève à l’égard de l’outil informatique et le risque de la non-généralisation des acquis, lorsque les apprentissages ne sont pas effectués selon un programme bien établi. 
Ces résultats encouragent, en effet, la création d’applications variées pour tablette tactile, ainsi que l’usage de ces outils informatiques à titre individuel ou collectif pour renforcer l’apprentissage des mathématiques chez des élèves ayant un handicap cognitif.

Camelia-Mihaela Dascalu, Dr. en Sciences du langage, de l’Université Paris 3-Sorbonne-Nouvelle

Article publié sur le site : https://www.reseau-canope.fr/agence-des-usages/les-tablettes-pour-apprendre-les-mathematiques.html

Date de publication : 2017

Recommandations

L’essentiel de ces études se rapportant à des expérimentations d’apprentissage peut être résumé à travers quelques conseils pédagogiques pour l’encadrement des élèves avec autisme et déficience intellectuelle : 

  • offrir le recours au support informatique ;
  • observer si l’élève accepte bien ce support et peut en tirer profit ;
  • personnaliser la mise en place d’une application ;
  • permettre à l’élève d’effectuer les exercices les plus difficiles avec la tablette ;
  • proposer un apprentissage plus difficile à travers la tablette et, une fois l’exercice acquis, le généraliser sur un support papier.

Bibliographie

  • American Psychiatric Association (2013), Diagnostic and statistical manual of mental disorders (DSM-5®), American Psychiatric Pub.
  • Barnett J. E. H. & Cleary S. (2015), “Review of evidence-based mathematics interventions for students with autism spectrum disorders”, Education and training in autism and developmental disabilities, 50(2), p. 172-186.
  • Burton C. E., Anderson D. H., Prater M. A. & Dyches T. T. (2013), “Video self-modeling on an iPad to teach functional math skills to adolescents with autism and intellectual disability”, Focus on Autism and Other Developmental Disabilities, 28(2), p. 67-77.
  • Edyburn D.L. (2006), “Assistive technology and mild disabilities”, Special Education Technology Practice, 8(4), p. 18-28.
  • Jowett E. L., Moore D. W. & Anderson A. (2012), “Using an iPad-based video modeling package to teach numeracy skills to a child with an autism spectrum disorder”, Developmental Neurorehabilitation, 15(4), p. 304-312.
  • Miller B. T., Krockover G. H. & Doughty T. (2013), “Using iPads to teach inquiry science to students with a moderate to severe intellectual disability: A pilot study”, Journal of Research in Science Teaching, 50(8), p. 887-911.
  • O’Malley P., Lewis M. E. B., Donehower C. & Stone D. (2014), “Effectiveness of Using iPads to Increase Academic Task Completion by Students with Autism”, Universal Journal of Educational Research, 2(1), p. 90-97.
  • Zhang M., Trussell R. P., Gallegos B. & Asam R. R. (2015), “Using math apps for improving student learning: An exploratory study in an inclusive fourth grade classroom”, TechTrends, 59(2), p. 32-39.

Voir aussi

Article publié sur le site : https://www.reseau-canope.fr/agence-des-usages/les-tablettes-pour-apprendre-les-mathematiques.html

Dernière modification le samedi, 02 décembre 2017
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https://www.reseau-canope.fr/actualites/actualite/lagence-des-usages-pour-integrer-le-numerique-dans-sa-pratique.html