Apports et évaluations des interactions sur tablettes numériques dans le cadre de l'apprentissage de la géométrie dans l'espace

Contributions and assessments of interactions on digital tablets in the context of 3D geometry learning

• Auteur / Autrice : David Bertolo
• Direction : Benoît Martin, Robin Vivian
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 24/11/2014
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale IAEM Lorraine - Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques de Lorraine
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Conception, Optimisation et Modélisation des Systèmes (Metz)
• Jury : Président / Présidente : Marc Demeuse
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurence Nigay
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gery Casiez, Emmanuel Dubois

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pédagogie

Étude et enseignement

Géométrie dans l'espace

Tablettes numériques

Mots clés libres

Apprentissage de la géométrie dans l'espace

Démarches pédagogiques

Tablettes numériques

Enseignement primaire

Résumé

Les terminaux mobiles multipoints se sont très largement démocratisés durant ces dernières années. De plus en plus d’établissements scolaires expérimentent l’introduction des tablettes numériques dans les classes en espérant y trouver des apports pédagogiques. Cependant, les « stores » dédiés à ces nouveaux périphériques ne proposent quasiment aucune application concernant l’apprentissage de la géométrie dans l’espace à l’école primaire et au collège. La difficulté principale de ce type d’application réside dans la nécessité de manipuler un espace tridimensionnel à partir d’un périphérique qui est bidimensionnel. Les jeunes élèves en pleine structuration de l’espace en sont d’ailleurs souvent incapables avec les logiciels classiques des stations de bureau. Dans ce mémoire, nous nous focalisons sur l’utilisation des nouvelles technologies apportées par les tablettes numériques. Notre objectif est multiple, permettre aux élèves de 9 à 15 ans de manipuler, observer, modifier des scènes 3D et mesurer les apports pédagogiques d’une démarche non pas techno-centrée mais anthropo-centrée. En nous basant sur une approche centrée sur l’utilisateur, nous avons d’abord proposé une grammaire d’interactions adaptée à de jeunes apprenants. Nous avons ensuite évalué l’acceptabilité, la facilité d’utilisation et d’apprentissage de nos interactions. Enfin, nous avons étudié in situ l’apport pédagogique de l’introduction de tablettes numériques équipées d’une application basée sur notre grammaire. Nous constatons qu’en utilisant un ensemble d’interactions adapté, les élèves manipulent, observent et modifient des scènes 3D de manière intuitive. De plus, l’utilisation d’une telle application lors de l’apprentissage de la géométrie dans l’espace a montré un apport significatif dans des classes de CM1 principalement en termes de mise en relation des perspectives et d’investigation dans les patrons

Since a few years multi-touch mobile devices are becoming increasingly common. More and more schools are testing them with their pupils in the hope of bringing pedagogic benefits. However, very few applications in the context of 3D geometry learning can be found on the different stores. Manipulating a 3D scene with a 2D device is the main difficulty of such applications. Young students, learning structuration of space, are unable to do that with classical software used on desktop computer. Through this thesis, we focus on allowing students aged 9 to 15 to manipulate, observe and modify 3D scenes by using new technologies brought by the digital tablets. By using a user-centred approach, we have proposed a grammar of interactions adapted to young learners. Then, we have evaluated acceptability, ease to use and ease to learn of our interactions. Finally, we have studied in situ the pedagogic benefits brought by the use of tablets with an app based on our grammar. Our results shows that students are able to manipulate, observe and modify 3D scenes when they use an adapted set of interactions. Moreover, in the context of 3D geometry learning a significant contribution had been observed in two classes when students used such an application