Fredéric.Geoffroy@epfl.ch, Maria-Chiara.Pettenati@epfl.ch, Omar.Aboukhaled@epfl.ch & Christine.Vanoirbeek@epfl.ch, Laboratoire d'Inforamtique Théorique, EPFL et Alain.Drotz@epfl.ch, Laboratoire de Mécanique des Fluides, EPFL
Cet article illustre l'expérience du LMF-DGM dans l'utilisation des NTIC (Nouvelles Technologies de l'Information et de la Communication) pour l'enseignement de la Mécanique des Fluides. Le but de cette expérience est d'explorer les capacités offertes par le Web en tant qu'outil éducatif, de définir une méthodologie d'utilisation adaptée à ce contexte et d'estimer l'investissement global de l'enseignant
Le projet MF-Medit (Multimedia Environment for Distributed Interactive Teaching) est issu d'une collaboration interdépartementale à l'EPFL (Laboratoire de Mécanique des Fluides - LMF, du département de Génie Mécanique et le Laboratoire d'Informatique THéorique - LITH, du département d'Informatique).
Démarré en octobre 1996, il avait pour objectif de fournir aux enseignants du LMF les outils appropriés pour la création d'un cours interactif sur le Web basé sur un matériel pédagogique de qualité reconnue dans le domaine de la mécanique des fluides (livre du Prof. I.L. Ryhming). Il s'est articulé autour de la volonté des partenaires de proposer un concept pédagogique novateur visant à intégrer à bon escient le potentiel offert par les NTIC (Nouvelles Technologie de l'Information et de la Communication).
Sur la base d'une réflexion, alliant les compétences du LITH en matière de gestion de documents et technologie Web ainsi que les souhaits du LMF de capitaliser et rentabiliser à terme leur expérience d'enseignement, le projet s'est orienté vers la conception et la réalisation d'un environnement auteur présentant les caractéristiques suivantes:
La première expérimentation pratique a eu lieu au LMF avec le cours de Dynamique des Gaz dispensé par le Dr. A. Drotz (chargé de cours) avec 40 étudiants de troisième année du département de génie mécanique. Le noyau du site MF-Medit est constitué par une version électronique du livre du Prof. I.L. Ryhming «Dynamique des Gaz» (éd. PPUR). Présenter une version électronique d'un livre ne présente pas un intérêt majeur en soit mais est néanmoins pleinement justifié, car cela constitue un document de référence permanent pour l'ensemble des autres services adjacents sur le site MF-Medit (garantissant, par exemple, la pérennité des liens).
Pour cette première expérience, le support Web a été considéré comme un outil complémentaire destiné à renforcer l'enseignement classique (cours ex-cathedra et séances d'exercices). Durant ce semestre, les étudiants pouvaient utiliser le site de façon libre (à domicile ou dans les salles à disposition de l'EPFL), mais aussi de façon plus systématique une à deux heures par semaine pour les séances d'exercices. Le Dr. A. Drotz a utilisé un certain nombre de services disponibles sur la plate-forme Medit, pour proposer un enseignement qui utilise à bon escient les ressources technologiques facilement accessibles via le Web, afin d'en faire un outil cognitif qui accroît l'efficacité du processus d'apprentissage.
L'ensemble des 12 chapitres du cours (voir la figure 1) a été publié sur le site et constitue pour l'étudiant un document plus riche que ses propres notes de cours. Trente exercices, en plus des exercices relatifs au cours du Prof. Ryhming, ont également été mis à disposition (figure 2). La plate-forme Medit étant complémentaire à l'enseignement classique, le cours est donné normalement et les étudiants sont invités à consulter ce cours en ligne pour des compléments d'information qui ne peuvent être donnés en classe pour des raisons de temps ou à cause de leur complexité. Pour les exercices, l'usage effectué est quelque peu différent: les séances d'exercices se sont déroulées dans une salle informatique (un étudiant par machine). Les exercices, en classe et à domicile, qui ont été proposés aux étudiants sont présentés sous forme hypertexte de façon à permettre une navigation aisée entre les différentes parties significatives du contenu. De plus les étudiants ont accès à la version en ligne du livre du Prof. Ryhming, dont le dernier chapitre reprend l'essentiel du cours de Dynamique des Gaz, mais avec une approche propre à son auteur.
| fig.1: exemple du cours de Dynamique des Gaz. L'outil Medit propose une table des matières (créée automatiquement) comme outil de navigation, mais aussi une fonction de recherche par mots-clé (search) |
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| fig. 2: exemple d'exercice avec une structure logique d'aide à la résolution |
En ce qui concerne les documents de cours proprement dits, ils ont été crée en LATEX grâce au logiciel Scientific Word (Mac et PC), les illustrations l'ont été avec divers outils graphiques familiers, et insérées dans Medit en utilisant les outils auteurs appropriés au cours et aux exercices. Tous les outils auteurs proposés sont basés sur les mêmes principes afin d'en faciliter l'usage: ils permettent le chargement puis la conversion automatique au format HTML du document de base. Une fois sur le serveur le document peut être enrichi si besoin (images, vidéos, liens, etc.), puis le contenu est facilement structuré grâce à des fonctionnalités propres à chaque service (table des matières pour les chapitres, découpage en parties logiques pour les exercices). Enfin le professeur décide de publier ou non le document final pour les étudiants.
Dans le contexte de cette première expérience, seule une partie des outils offerts par la plate-forme Medit a été utilisée. Dans la prochaine phase de cette expérience, d'autres outils déjà opérationnels ou en fin de développement seront expérimentés par le LMF. Un des premiers outils à être mis en place pour l'année 1999/2000 sera la publication de «transparents multimédias» pour réaliser le cours ex-cathedra avec Medit. Cette manière d'enseigner permettra de tendre un pont entre le cours classique et l'enseignement avec les NTIC, pour jouer pleinement la carte de la complémentarité. Il faut enfin signaler l'utilisation prochaine de deux nouveaux services (qui n'ont pu être utilisés cette année) que sont «l'espace privé de l'étudiant» et la «vue thématique» du cours. L'espace privé (voir figure 3) est, comme son nom l'indique, un lieu réservé à chaque étudiant lui permettant d'éditer de manière simple et visuelle ses propres notes ou résumés de cours adaptés à sa sensibilité d'apprentissage (visuel, global, séquentiel, etc.), à partir des documents du professeur (cours, transparents). Mais il pourra aussi enrichir cet espace de liens externes. Enfin la vue thématique permettra de créer une approche différente du cours, non linéaire, qui s'adapte mieux au support Web. La vue linéaire de la table des matières est substituée par une arborescence à plusieurs niveaux de profondeur possible.
| fig.3: exemple d'utilisation de l'espace privé |
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Évaluation pédagogique
Afin d'évaluer l'impact pédagogique, une collaboration a été amorcée avec la Chaire de Pédagogie et Didactique de l'EPFL (Prof. M. Goldschmid) et celle de l'Université de Fribourg (Prof. J.-L. Gurtner). Cette collaboration a abouti à l'élaboration de quatre séries de questionnaires d'évaluation pédagogique, trois ayant été soumis et analysés au cours du semestre, le quatrième étant soumis à la fin du semestre, et les premiers résultats sont en train d'être publiés.
La première évaluation (dont les résultats sont consignés dans un rapport de la CPD - EPFL) avait pour but de sonder l'accueil réservé par les étudiants à l'utilisation de ces nouvelles méthodes. Les résultats ont mis en évidence leur curiosité et leur intérêt . Deux observations essentielles ont émergé: d'un côté, ils ont reconnu que l'outil proposé répondait à certaines de leurs attentes (amélioration de l'apprentissage, disponibilité d'information sur demande), par ailleurs, certains ont émis quelques craintes quant à l'utilisation de ces techniques (surcharge de travail, bouleversement des habitudes de travail, etc).
La deuxième évaluation visait à cerner dans quelle mesure le manque de maîtrise d'outils informatiques pouvait être pénalisant pour certains étudiants. Les résultats ont prouvé que globalement les étudiants, par ailleurs déjà familiarisés à l'usage d'Internet, n'ont pas éprouvé de difficultés majeures sur ce point.
La troisième évaluation avait un double objectif; l'un visant à tester l'utilisabilité de l'interface de Medit, l'autre visant à cerner l'apport spécifique de Medit dans la phase d'apprentissage autonome de l'étudiant (travail individuel, révision pour examen). Les résultats de cette évaluation sont tout à fait encourageants ainsi que le démontrent les statistiques (voir figures 4 & 5).
| fig. 4: utilisabilité de l'interface |
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| fig. 5: apport spécifique de Medit |
La quatrième évaluation vise à estimer l'apport d'un outil tel que Medit dans le processus d'apprentissage, comparativement aux méthodes actuellement utilisées. Cette évaluation a été effectuée à la fin du semestre d'été 99, dont voici un premier résultat (voir figure 6). Les résultats sont en train d'être traités par la chaire de pédagogie de Fribourg, et seront publiés prochainement.
| fig. 6: apport d'un outil tel que Medit dans le processus d'apprentissage |
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Une collaboration formelle a été établie avec l'INSA de Rouen dans le domaine de l'utilisation des NTIC pour l'éducation et le partage des ressources pédagogiques. L'INSA développe le projet SEMUSDI (SErveur MUltimédia pour les Sciences de l'Ingénieur: http://madsemusdipc3.insa-rouen.fr/) qui offre un environnement pour le recensement et la mise à disposition de fragments de cours (appelés «briques») et permettant à des enseignants de bâtir leur cours en réutilisant des «briques» disponibles. Une passerelle a été mise en place par les partenaires, donnant la possibilité aux utilisateurs de MF-Medit qui le souhaitent, d'extraire du contenu ou d'alimenter cette base.
Une importante synergie existe entre le projet MF-Medit et le projet Classroom 2000 (financé par le FNRS dans le cadre du programme prioritaire IUK - http://classroom2000.epfl.ch , voir article dans ce numéro). Mené à l'échelon national, ce projet a des objectifs concernant l'utilisation des NTIC dans un environnement de classe virtuelle (d'un intérêt particulier pour la postformation, la formation en entreprise, etc.), et l'utilisation de techniques de vidéoconférence et la validation pédagogique. La coexistence de ces deux projets est extrêmement bénéfique; elle nous permet d'offrir des outils existants à un plus grand nombre d'utilisateurs mais surtout d'améliorer la plate-forme existante en fonction de l'expérience des utilisateurs et de la composante pédagogique apportée par les partenaires du projet Classroom 2000.
A l'intérieur de l'EPFL, plusieurs réunions ont eu lieu entre les participants du projet MF-Medit et du projet PMMI (Précis Multimédia pour les Mathématiques de l'Ingénieur). Ces discussions ont mis en évidence l'intérêt d'une éventuelle collaboration profitable aux deux équipes. Pour nos collègues mathématiciens, l'utilisation de la plate-forme Medit pourrait répondre à certaines de leurs attentes en termes d'objectifs pédagogiques et, par ailleurs, les compétences du LITH en matière de structuration de documents pourraient apporter une contribution intéressante quant à l'élaboration de la matière encyclopédique. Pour le LMF (ou tout autre utilisateur de la plate-forme Medit), la possibilité de fournir un accès contextuel à un matériel encyclopédique dans le domaine des mathématiques, apporterait sans conteste une valeur ajoutée aux fonctionnalités offertes par la plate-forme Medit.
Finalement, un certain nombre d'actions ont été entreprises au sein de l'EPFL dans le but de sensibiliser de potentiels utilisateurs à l'emploi de ces nouvelles technologies (voir article EPFL en ligne dans ce numéro) et d'alimenter un débat constructif quant à l'élaboration de la plate-forme. Dans ce sens, trois ateliers ont été organisés en 1999, avec le concours de la chaire de pédagogie de l'EPFL, dans le but de permettre à des enseignants de l'EPFL de mieux connaître les potentialités des NTIC et d'expérimenter la plate-forme Medit.
L'expérience menée dans le cadre du projet MF-MEDIT a donné lieu à la réalisation d'un environnement exploitable en situation réelle, suscitant à la fois l'intérêt et les remarques critiques des utilisateurs. La dynamique créée autour de ce projet est, selon nous, imputable à plusieurs raisons.
La conception du système développé est articulée autour d'une réflexion fondamentale, constituant un défi pour les partenaires du projet, à savoir comment apporter de manière concrète des réponses à un certain nombre de questions ouvertes: quel peut être l'apport des NTIC dans le domaine de l'éducation, comment s'intègrent-elles dans un cadre d'enseignement existant, comment peuvent-elles à terme l'influencer et quels sont les bénéfices que l'on peut espérer en retirer?
L'alliance de compétences complémentaires existantes au sein de l'EPFL (l'expérience d'enseignement dans le domaine de la mécanique des fluides et celle d'informaticiens spécialisés dans la gestion de documents électroniques) a constitué les bases d'une solide collaboration. Elle a permis un dialogue constructif quant à l'utilisation pertinente des moyens informatiques dans le domaine éducatif: les uns prenant conscience des limites des outils existants, les autres mettant à profit les suggestions émises pour la conception et la réalisation de solutions originales basées sur une technologie actuelle pour laquelle ils ont développé un savoir-faire depuis plusieurs années.
La possibilité de conduire des expériences pédagogiques dans le cadre d'un environnement extensible et évolutif constitue un autre atout de la plate-forme MEDIT. De par sa conception, elle vise d'une part à faciliter l'exploitation et la réutilisation de matériel pédagogique issus de logiciels existants et, d'autre part, permet la définition et l'intégration de services non disponibles dans le cadre de logiciels commerciaux. Elle se prête également à l'exploration de scenarii pédagogiques variés dont l'intérêt a été perçu par les partenaires «officiels» du projet mais également par les utilisateurs externes déjà mentionnés.
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