Utiliser les outils numériques dans son cours de classe inversée : un exemple de Centralesupelec

Franck Richecoeur est maitre de conférence à l’école Centrale Paris. Il enseigne un cours d’aérodynamique bien rôdé qui a 7 ans d’existence et qui a donné lieu à la publication d’un livre.
Ses élèves sont en 3e année de formation d’ingénieur et de niveau de master 2. Son expérience de classe inversée s’est déroulée avec un effectif de 45 élèves la première année et de 70 la seconde année (2015-2016). Le volume horaire de ce cours est de 24 heures réparties sur 2 mois et divisé entre 12 heures CM et 12 heures TD. L’objectif initial du cours est d’établir et utiliser les outils analytiques et numériques permettant de calculer les forces de portance et de trainée qui s’exercent sur une voilure simple à faible nombre de Mach ». Il s’agit donc d’un cours où il y a à transmettre des notions mathématiques, des résultats d’expériences et des méthodes de résolution.
Sa motivation première part du constat de la difficulté à s’adresser à un public de plus en plus hétérogène. En 10 ans, il a constaté la diversification du public de l’école Centrale avec des prérequis différents. De plus, il se retrouvait avec des TD à 50 élèves. Il a également constaté l’apathie générale pendant l’heure et demi d’amphi. Il fallait donc trouver un moyen d’impliquer d’avantage les élèves. De plus, le changement d’approche pédagogique a eu une modification sur la méthode d’évaluation. Il est apparu que l’examen sur table ne faisait plus sens dans la mesure où on demandait aux étudiants de faire des équations à la main alors qu’on veut leur faire dimensionner des choses à un niveau macroscopique. Il apparait à l’enseignant que l’outil informatique donne de meilleurs résultats pour la résolution des équations. L’enseignant s’est donné comme contrainte de faire différemment tout en gardant les mêmes heures et la même quantité de travail pour les élèves.
Pour remplacer le CM, l’enseignant produit 5 vidéos hebdomadaires de 10 minutes chacune de type diaporama commenté avec une webcam. Il note que de segmenter son cours en briques de 10 minutes est intéressant pour concentrer son discours à l’essentiel.
Au départ, sceptique sur l’intérêt d’inclure la webcam dans les vidéos, il a fini par se rendre compte que le diaporama sonorisé seul est monotone, mais que voir l’enseignant maintient l’attention de l’élève. La qualité « artisanale » de la vidéo n’a pas tant d’importance, car elle n’a pas d’impact sur la compréhension du contenu.
Il met également en ligne :
• Des questionnaires de 10 à 12 questions pour accompagner chaque vidéo
• Le Livre associé au cours (= polycopié édité)
• Le PDF des diaporamas illustré
• Une dizaine d’exercices avec correction

Activité des étudiants :

On passe d’1h30 de CM en présentiel à un travail à distance composé de 50 minutes de vidéo à visionner et à commenter (5*1O min), suivi de 40 minutes pour répondre à des questionnaires en ligne et valider la compréhension de l’essentiel des vidéos. Les QCM n’ont pas été perçus comme un outil de « flicage », mais plus comme une aide pédagogique pour guider l’étudiant et lui faire retenir l’essentiel.

On conserve les 1h30 de Travaux Dirigés en présence, mais en demi-groupe (25 au lieu de 50 élèves).

L’évaluation se compose des questionnaires en ligne rempli par les élèves qui sont corrigés lors des séances de TD. Il met également en place un devoir maison donné au bout de la 3e séance et qui est une série de petits exercices d’application de ce qui est vu dans les vidéos. Pour terminer, il demande aux étudiants de réaliser « une contribution pédagogique ». Cette contribution pédagogique pour les élèves à partir d’exemples de la vie réelle et de les convertir en matériel pédagogique à partir des éléments théoriques vus dans les cours. Elle vise à développer un meilleur transfert des connaissances que les exercices applicatifs en privilégiant des compétences supérieures d’analyse et de création de matériel pédagogique. De plus, il cherche à constituer une banque collaborative de contribution sous la forme d’un wiki.

Exemple de réalisation des élèves : des productions qui expliquent l’aerodynamisme des automobiles de F1, une application Android pour calculer des propriétés aerodynamique,…

Pour l’enseignant :

L’enseignant conserve ses 3 heures en salle de cours en dédoublant les groupes de TD.
Il réalise et donne les vidéos aux étudiants une semaine à l’avance.
Pour la correction des questionnaires en ligne, il utilise des outils Google et récupère les résultats sous la forme d’un tableur. Il regarde rapidement les erreurs qu’il reprend lors des séances en TD.
Le devoir maison lui semble plus facile à corriger qu’un examen sur table car il est mieux rédigé par les élèves.
Les contributions pédagogiques sont les productions les plus significatives, leur variété ainsi que leur qualité rend l’évaluation plus motivante.

Le changement le plus significatif pour l’enseignant est celui de la relation à l’élève avec plus de questions posées en TD, une meilleure connaissance des groupes et une meilleure qualité globale de la participation des élèves. Il note que le fait d’avoir vu les vidéos à l’avance et parfois à plusieurs décomplexe les élèves qui posent plus de questions. Pour garder un rapport efficace avec les élèves, il lui semble qu’un effectif de 50 élèves est idéal. Au-delà, il y a moins de chance de pouvoir suivre les élèves individuellement et il risque de créer un « peloton de queue » .
L’évaluation lui semble globalement plus riche avec une qualité au moins équivalente sur l’acquisition des connaissances mais une qualité supérieure sur le transfert des connaissances avec le passage des examens sur table aux contributions pédagogiques.
Les différents types de ressources mis à disposition ont selon lui offert une bonne complémentarité. Les élèves utilisent le polycopié de cours en relation avec les vidéos qui ont remplacé le CM. Les vidéos ont semblé claires aux étudiants. Il note aussi l’intérêt du support vidéo pour que chaque élève puisse trouver son temps et sa place dans le dispositif.
L’enseignant met en garde sur la quantité de travail que représente le passage d’un cours entier en classe inversé. Il peut être plus avisé d’y aller de manière progressive.

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