Il est aujourd’hui facile de se rendre compte que le constat effectué à cette époque par Mark Weiser est en phase de devenir une réalité. Les ordinateurs « classiques » laissent place aux tablettes ou téléphones multifonctions dont bon nombre de personnes ne saurait maintenant se passer. Nous entrons ainsi dans l’ère du tactile, de la 3D, voire de l’objet communiquant. L’enseignement et l'apprentissage peuvent aujourd’hui bénéficier de ces avancées technologiques.

Dans les écoles, il est ainsi possible de rencontrer des dispositifs tels que les tableaux blancs interactifs ou les tablettes tactiles. Ces technologies peuvent permettre aux professeurs de développer de nouvelles façons d’enseigner et aux élèves de nouvelles façons d’apprendre. Des recherches en Interaction Homme-Machine (IHM) se focalisent aujourd’hui sur des dispositifs technologiques émergents pouvant servir d’outil pédagogique : les tables interactives.

Une table interactive : qu’est-ce que c’est ?

Les tables interactives sont très différentes de l’ordinateur classique. En effet, une table interactive renvoie à un espace de travail collaboratif et co-localisé permettant l’intervention de plusieurs utilisateurs en même temps. Aujourd’hui, rares sont les applications et dispositifs technologiques permettant un usage simultané des utilisateurs. Les tables interactives intéressent donc les chercheurs depuis le début des années 1990 en raison de leur grande surface de travail, de leur caractère multi-utilisateurs susceptible d’encourager la collaboration, mais aussi en raison de leur mode d’interaction qui peut être direct (actions physiques directes sur la représentation des objets numériques, ex. : action sur une icône), tactile (avec le doigt), multipoints (avec plusieurs doigts), voire tangibles (avec objets).
Communément, nous distinguons deux types de tables interactives :

• les tables tactiles (ou multitouch) qui représentent la majeure partie des tables interactives. La surface tactile de ces tables permet de détecter la position des doigts et, ainsi, agir au minimum comme un pointeur de souris avec l’ensemble des actions offertes par celle-ci (ex. : le clic, le maintien de clic, le double-clic, etc.) ;
• les tables interactives avec objets tangibles sont fondamentalement différentes des précédentes, surtout en ce qui concerne les interactions qu'elles proposent. En effet, sur ces tables, les interactions sont rendues possibles en utilisant uniquement un (ou des) objet(s) tangible(s) posé(s) sur la table (ex. : des animaux, des figurines, etc.). Les actions sont alors liées à la position de ceux-ci.

Dans la suite de cet article, nous nous intéresserons uniquement aux TIT qui font l’objet de nos recherches. En effet, celles-ci restent encore peu explorées dans les recherches scientifiques mais semblent pourtant démontrer un très grand potentiel pour l’apprentissage en classe.

Les tables interactives avec objets tangibles : un nouvel outil d’apprentissage à l’école ?

D’un côté, les interfaces tangibles permettent de « coupler des informations numériques avec des environnements et des objets de la vie quotidienne » selon la définition donnée par Ishii et Ullmer en 1997 (MIT, Etats-Unis). L’information numérique est ici directement palpable par les mains de l’utilisateur et perceptible par ses sens périphériques. Par exemple, un enfant jouant à un jeu vidéo sur une TIT peut poser un objet tangible chevalier dans un coin de celle-ci. L’objet chevalier devient « interacteur » du monde virtuel. Les divers personnages du jeu vidéo déjà présents pourront alors exploiter les capacités du chevalier.

D’un autre côté, les valeurs pédagogiques de la manipulation d’objets ont, par exemple, été promues par Maria Montessori : « les enfants construisent leur image mentale du monde, par l’action et les réponses motrices ; et, avec la manipulation physique, ils deviennent conscients de la réalité » (citée par Burnett, 1962).

Enfin, des recherches ont montré que les TIT étaient particulièrement adaptées au domaine de l’éducation. Par exemple, Sluis et ses collègues en 2004 (Pays-Bas), avec leur application appelée « Read-it » ont montré que l’utilisation d’une TIT pouvait favoriser l’apprentissage de la lecture. Ils ont en effet mené une expérimentation auprès de 15 élèves âgés de 7 à 9 ans sur leur application s’apparentant à un jeu de Memory.

Cependant, les contraintes matérielles ne leur ont pas permis d’effectuer celle-ci en classe. Plus tard, Xie et ses collègues en 2008 (Canada) ont montré dans une étude exploratoire que des enfants âgés de 7 à 9 ans déclaraient avoir plus de plaisir à résoudre un puzzle avec une TIT que sur un ordinateur. Enfin, Do-Lenh et ses collègues en 2012 (Suisse) ont présenté les résultats d’une étude empirique en classe explorant l’usage d’une TIT sur l’apprentissage et la performance d’élèves dans le cadre d’une tâche collaborative. 61 étudiants (17-20 ans) étaient évalués sur l’exécution et l’apprentissage d’une tâche d’organisation (optimisation de la mise en rayon d’un magasin) réalisée sur TIT et sur papier.

Les résultats obtenus à l’aide d’un pré- puis post-test pour les deux situations (papier et TIT) ont montré que la TIT améliorait la performance des étudiants mais qu’elle n’avait pas d’incidence sur l’apprentissage.

Ces exemples de recherches soutiennent donc l’hypothèse que les TIT pourraient être un outil pertinent en contexte pédagogique. Cependant, si les bénéfices de l’utilisation des TIT pour l’apprentissage sont théoriquement bien établis dans la littérature scientifique, les évaluations de ces dispositifs en classe avec des enfants de tout âge restent, selon Higgins et ses collègues en 2011 (Etats-Unis), insuffisantes.

C’est pourquoi nous avons centré nos recherches sur l’évaluation de l’impact d’une TIT en particulier dans des situations d’utilisation en classes primaires en émettant l’hypothèse, pour nos premières recherches, que le potentiel des TIT favoriserait l'apprentissage des capacités de raisonnement spatial chez les élèves.

Premières études de ces dispositifs en écoles françaises

En proposant de nouveaux supports et contextes d’apprentissage, les TIT permettraient aux élèves d’aborder les apprentissages fondamentaux (apprendre à lire, écrire, dénombrer) de manière complémentaire à l’utilisation classique du papier/crayon, en favorisant par exemple la collaboration ou la motivation.

C’est dans ce cadre que nous avons développé le Jeu des tours pour une TIT.

Le Jeu des tours a été créé par Dominique Valentin, un professeur de mathématiques de l’actuelle Ecole supérieure du professorat et de léducation (ESPE). Ce jeu est une activité utilisée par des professeurs des écoles afin d’appréhender le raisonnement spatial dès le plus jeune âge et la résolution de problèmes sous plusieurs contraintes. Pour cela, les enfants jouent au jeu en plaçant des tours de différentes hauteurs sur une grille. Les contraintes indiquant la façon dont les tours doivent être positionnées sont exprimées par des chiffres indiqués au début et à la fin de chaque ligne et de chaque colonne tout autour de la grille. Chaque chiffre correspond au nombre de tours qu’il faut apercevoir sur chaque colonne (ou ligne) d’un côté de la grille (lire Kubicki et al., 2014 pour de plus amples informations sur le jeu).

Le Jeu des tours développé pour la TIT a été co-conçu avec des enseignants et une conseillère pédagogique. L’ensemble de l’équipe a pu proposer un cahier des charges regroupant les diverses fonctionnalités attendues du jeu (ex. : validation, aide) mais aussi les éléments de conception importants (ex. : comportements lors de la pose d’un objet) au regard de l’expertise de chacun quant à l’utilisation du jeu en classe, et des résultats de premières expérimentations (Kubicki et al., 2015). Nous avons ensuite mené une étude exploratoire en classe afin d’évaluer la capacité de notre TIT à favoriser l’activité d’élèves engagés dans le jeu. Onze élèves de CP, répartis de manière aléatoire en 2 groupes de 4 élèves et un groupe de 3 élèves, ont participé à cette étude.

Chaque groupe a pratiqué en classe la forme traditionnelle du jeu (papier), puis le même jeu sur notre TIT. L’activité des 3 groupes d’élèves dans les deux conditions de pratique du jeu a été filmée par une caméra placée sur un trépied en surplomb des tables de classe ou de la TIT. Le temps sur la tâche (défini dans la littérature comme la quantité de temps que les élèves passent en étant engagés activement dans une tâche d’apprentissage) a été mesuré de manière individuelle dans les deux conditions de pratique du jeu.

Nos résultats issus de l’analyse des vidéos puis de traitements statistiques indiquent une évolution significative du temps sur la tâche des élèves lors de la pratique du jeu sur TIT. La TIT offrirait donc plus d’opportunités aux élèves de s’engager activement dans la tâche mais également d’apprendre.

Deux éléments principaux peuvent être avancés pour expliquer cela.

• D’une part, la TIT pourrait agir comme une affordance (ensemble des potentialités d'usages offertes par un objet) invitant les élèves à l’action. Dans notre étude, la TIT est perçue par les élèves comme un élément de leur environnement d’apprentissage. Cette affordance qui les invite à l’action se traduisant par une augmentation significative de leur temps sur la tâche.

• D’autre part, les conditions de pratique du jeu sur TIT pourraient expliquer ces différences. Notamment, la possibilité de se déplacer librement autour de la table pourrait avoir favorisé les interactions des élèves avec les objets.

La TIT offre des conditions de pratique du jeu plus favorables à l’engagement des élèves dans la tâche. Ce potentiel constitue une opportunité pour les apprentissages scolaires. Pour autant, bien que tous les élèves voient leur temps sur la tâche augmenter dans la situation de jeu sur TIT, il existe des différences interindividuelles significatives. Si la TIT invite les élèves à l’action, tous ne s’y engagent pas dans les mêmes proportions (ex. : un élève leader qui limite le travail des autres élèves).

Ce résultat poserait alors la question de l’équité de participation des élèves face aux technologies introduites en classe. Enfin, nos résultats révèlent que les élèves cherchent à résoudre ensemble le problème lors de la pratique du jeu sur TIT alors qu’ils travaillent de manière individuelle (tour par tour) dans la pratique du jeu papier. La TIT et ses objets favoriseraient donc la coopération entre les élèves.

Conclusion

Si les résultats de cette première étude apparaissent encourageants, la volonté de montrer que ce type de dispositif peut favoriser l’apprentissage des élèves nécessite des études complémentaires : par exemple, l’étude des verbalisations des élèves dans le jeu sur TIT permettant de dégager des évidences empiriques de la coopération dans la résolution du problème posé.

Actuellement, nous travaillons sur ce point et venons de mener une nouvelle étude auprès de 68 élèves de CP dont nous avons enregistré les vidéos mais aussi l’audio. Nos premiers résultats, toujours en cours de traitement, semblent par exemple montrer que la performance des élèves augmente, mais aussi leur niveau d’apprentissage. Des résultats qui semblent donc prometteurs pour les recherches futures quant à l’usage de ces technologies en classe…

* Sébastien KUBICKI - Maître de conférences en informatique à l’Ecole nationale d’ingénieurs de Brest (ENIB)

Article publié sur le site : http://www.cndp.fr/agence-usages-tice/que-dit-la-recherche/utilisation-de-tables-interactives-avec-objets-tangibles-en-ecole-101.htm