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Thèse. Évaluation d’une expérimentation randomisée sur la pensée informatique et les mathématiques en classes de CM1 et CM2, par Manon Chevalier, Grenoble 2022 (36 classes en EP sur 107)

6 juin 2023

Évaluation d’une expérimentation randomisée de la pensée informatique, vecteur d’apprentissage des mathématiques au cycle 3 de l’école élémentaire, en classes de CM1 et CM2

Auteur(s) : CHEVALIER Manon

Date de soutenance : 2022

Thèse délivrée par : Université Grenoble Alpes

Section(s) CNU : section 70 : Sciences de l’éducation

Sous la direction de : Pascal BRESSOUX
Jury de thèse : Erica De Vries ; André Tricot ; Benoît Galand

"L’objectif de cette thèse est d’évaluer les effets de la pratique précoce de la programmation visuelle avec Scratch sur les performances en mathématiques, l’anxiété en mathématiques (Ashcraft & Kirk, 2001 ; Ashcraft & Krause, 2007 ; Ashcraft & Moore, 2009 ; Hembree, 1990), le sentiment de compétence en mathématiques (Harter, 1985) et la motivation autodéterminée en mathématiques (Guay et al., 2010 ; Ryan & Deci, 2000) dans le cadre du projet Expire (Expérimenter la Pensée Informatique pour la Réussite des Elèves, projet e-fran 2017). Ce projet fait écho à la demande internationale d’introduire la pensée informatique dans les programmes scolaires (Bocconi et al., 2016 ; Tang et al., 2019 ; Wing & Stanzione, 2016) afin de doter les élèves des habiletés numériques indispensables à l’insertion dans une société de plus en plus numérique et favoriser leurs apprentissages, particulièrement en mathématiques, en raison de la proximité des processus cognitifs impliqués dans ces deux domaines (Scherer, 2016 ; Shute et al., 2017). La programmation, considérée comme un moyen d’enseigner, évaluer et exposer les étudiants à la pensée informatique, est massivement introduite au sein des programmes de mathématiques au primaire, comme c’est le cas en France (Bocconi et al., 2016).Nous testons les hypothèses que les performances ainsi que les variables conatives citées précédemment seront positivement influencées par l’utilisation de la programmation en classe. Pour cela nous avons mis en oeuvre un ECR auprès de 2472 élèves du bassin grenoblois en CM1 et CM2, recrutés en 2017-2018. Le groupe expérimental, « programmation » réalise des activités de programmation sur trois séquences d’apprentissage mathématiques tandis que le groupe « contrôle » met en oeuvre une pédagogie classique d’apprentissage pour ces mêmes séquences. Des mesures conatives en amont et en aval de l’expérimentation ainsi que des scores de réussite en mathématiques ciblés sur les notions travaillées ont été prises en pré et post-test pour chaque séquence. Des analyses multi-niveaux nous ont permis de rendre compte d’une détérioration des apprentissages au cours des différentes séquences sous l’effet de la pratique expérimentale. Nous n’avons montré aucun effet de cette pratique sur nos variables conatives."

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Participants
L’étude actuelle est basée sur les élèves de CM1 et CM2 dont les enseignants se sont portés volontaires suite à un appel à enseignants auprès de la circonscription de Grenoble. Tous les enseignants qui se sont signalés ont été acceptés pour participer. Ce sont 2 591 élèves de CM1 et CM2 issus de 109 classes de 47 écoles qui ont été recrutés en 2017-2018. L’effet minimum détectable pour ce nombre de classes était de 0,21 pour les séquences en double niveaux (division euclidienne et décomposition additive). Pour la séquence sur les fractions, qui ne concernait que des élèves de cinquième année, l’effet minimum détectable était de 0,29, ce qui reste acceptable.
Les écoles ont été choisies comme unités de randomisation pour l’assignement aux deux conditions : programmation (n écoles=28, n classes=68) et contrôle (n écoles=18, n classes=41). Il était initialement prévu d’expérimenter une activité hors classe auprès d’un sous-groupe du groupe de programmation qui n’a finalement pas été mise en œuvre. Ainsi, un nombre légèrement plus important d’écoles ont participé à la condition de programmation. Un consentement parental signé a été demandé et obtenu pour tous les participants, à l’exception de 68 élèves (2,61%) qui ont été exclus des analyses. Deux enseignants ont abandonné les actions prévues par le design expérimental pour des raisons médicales (un dans chaque condition), ce qui a exclu 51 élèves (1,96%). Notre échantillon final compte donc 2 472 élèves d’âge théorique compris entre 9 à 11 ans (1 235 filles ; 1 172 en CM1 et 1 296 en CM2). Les participants ont été informés que leurs données étaient anonymisées. Parmi les 107 classes recrutées, 36 se trouvaient dans des zones d’éducation prioritaire, c’est-à-dire des zones où l’indice social moyen (calculé sur la base de critères liés aux revenus des familles et au taux de redoublement) donne droit aux écoles à des ressources supplémentaires pour réduire les inégalités de réussite (tableau 2).

Extrait de veille-et-analyses.ens-lyon.fr de mai 2023

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