176 - Mise en œuvre de l’approche par problèmes dans une école d’ingénieurs : effet cognitifs et conatifs

Bernard Blandin

Philippe Ageorges

Adriana Bacila

Géraldine Poutot

 

Mots-clés : Approche Par Problèmes (APP), Problem-Based Learning (PBL), recherche, école d’ingénieurs, enseignement de la physique

 

Inventée dans le cadre de l’enseignement médical (Barrows, 1986), l’APP (Approche Par Problèmes ou Problem-Based Learning – PBL) s’est par la suite développée en formation d’ingénieurs parce qu’elle semblait permettre d’acquérir des compétences requises  par le métier (Northwood & al., 2003).

Confrontée depuis quelques années au désintérêt croissant des élèves pour les sciences et attentive à leur professionnalisation, notre Ecole d’ingénieurs a décidé en 2010 d’expérimenter l’APP en physique, sous contrôle de notre laboratoire. La question principale qui se posait était celle de l’efficacité de la méthode pour atteindre les objectifs d’apprentissage, question qui fait encore aujourd’hui l’objet de nombreux débats (Du & al., 2009).

Nous avons donc mis en place des outils de comparaison des effets de l’APP et du cours traditionnel : référentiel d’objectifs d’apprentissage commun aux deux modalités d’apprentissage ; devoirs surveillés communs, évalués à l’aide d’une même grille « Rubric » (Allen & Tanner, 2006) ; pré- et post-test des conceptions (Hestenes, 2006). Ce dispositif de suivi était renforcé, au plan qualitatif, par des étudiants d’un Master en sciences de l’éducation partenaire de l’Ecole, qui ont observé les séances d’APP et ont interviewé les élèves. Un mémoire a été soutenu chaque année, l’un portant sur les effets cognitifs de la démarche APP, l’autre sur son impact sur la motivation des élèves.

En 2010-2011, l’expérimentation a concerné le cours de mécanique dans 3 centres de l’Ecole. Environ 250 élèves y ont participé chaque année. La première année, ils ont été répartis en deux groupes, l’un suivant la modalité APP, l’autre le cours traditionnel. Le test des conceptions utilisé en mécanique était le Force Concept Inventory – FCI (Hestenes & al., 1992). En 2011-2012, l’expérimentation a été étendue dans les 3 centres au cours d’électricité et de thermodynamique du premier semestre. Le test utilisé pour l’électricité était le CSEM (Maloney & al., 2001). Aucun test des conceptions en thermodynamique n’avait été identifié à l’époque. La seconde année, seul un centre a poursuivi en parallèle les deux modalités, les deux autres ayant choisi de ne garder que l’APP. Cette expérimentation a été perturbée par des réactions inattendues des élèves : résistance à la démarche APP, refus de passer les tests…

La communication proposée précisera les différences et les ressemblances entre la démarche APP et celle des situations-problèmes et rendra compte des résultats quantitatifs et qualitatifs de cette expérimentation : les objectifs d’apprentissage sont atteints par l’APP comme par le cours traditionnel ; la formation ne change pas les conceptions initiales des élèves, quelle qu’en soit la modalité ; le comportement des élèves s’explique par leurs conceptions du métier d’ingénieur et de l’apprentissage. Ce qui amène, d’une part, l’évolution de la démarche pédagogique expérimentée ; d’autre part, la proposition d’un travail plus général sur les « concepts-seuils (Threshold Concepts) » (Meyer & Land, 2006), c’est-à-dire sur les obstacles épistémiques et la façon de les surmonter.

 

Références bibliographiques :

ALLEN, D. & TANNER, K. (2006) Rubrics: Tools for Making Learning Goals and Evaluation Criteria Explicit for Both Teachers and Learners, in CBE—Life Sciences Education, Vol. 5, p. 197–203

BARROWS, H. S. (1986) A taxonomy of problem-based learning methods, in Medical Education, Vol. 20, n°6, p. 481-486

DU, X. de GRAAF, E. KOLMOS, A. (eds) (2009) Research on PBL Practice in Engineering Education. Rotterdam: Sense Publishers.

HESTENES, D. (2006) Notes for a modeling theory of science, cognition and instruction, in Proceedings of the 2006 GIREP Conference: Modeling in Physics and Physics Education [online] Last access on 2013-02-14 at http://www.girep2006.nl/ (page: plenary speakers).

HESTENES, D. WELLS, M. & SWACKHAMER, G. (1992). Force Concept Inventory in The Physics Teacher n°30, p. 141-151.

MALONEY, D.P. O’KUMA, T.L. HIEGGELKE, C.J. & Van HEUVELEN, A. (2001). Surveying students’ conceptual knowledge of electricity and magnetism in Physics Education Resources, American Journal of Physics Supplement, Vol. 69 n°7, p. 12-23.

MEYER, J.H.F. & LAND, R. (eds) (2006) Overcoming Barriers to Students’ Understanding: Threshold Concepts and Troublesome Knowledge. Oxon and New-York: Routledge.

NORTHWOOD, M.D. NORTHWOOD, D.O. & NORTHWOOD, M.G. (2003) Problem-Based Learning (PBL): From the Health Sciences to Engineering to Value-Added in the Workplace, in Global Journal of Engineering Education, vol. 7 n°2, p. 157-164.