Apport didactique des outils hypermédias
à l'apprentissage des concepts géologiques

Cas de la filière STU - Module Géologie - 1er et 2e semestre
(Faculté des Sciences II, Ben M'Sik)

Jalila Ghalloudi, Abdelmajid Benbouziane, Hammadi Akrim, Rachid Janati-Idrissi, Mohammed Talbi, Mohammed Elkouali, Michel Corsini

Résumé
La charte nationale marocaine de l'éducation et de la formation a réservé une place importante aux TIC pour la rénovation du système éducatif. Elle place l'apprenant au centre de la réflexion et de l'action pédagogique (Levier 10, Articles 119 et 121). Dans ce contexte, nous avons lancé ce projet de recherche exploratoire, mettant en avant les difficultés d'apprentissage des sciences de la terre. Une alternative de l'approche didactique basée sur l'application des TIC à des fins d'enseignement-apprentissage des sciences de la terre a été adoptée.
Pour fonder la problématique, nous avons élaboré un questionnaire en concertation avec des enseignants de la Géologie, à partir des résultats obtenus par le biais de la technique du groupe nominal « TGN ». Nous avons mené une étude relative à certains concepts géologiques enseignés dans la filière STU afin de mettre en évidence l'impact des difficultés conceptuelles et des représentations sur l'apprentissage de la matière. Nous proposons comme alternative, l'élaboration d'un support hypermédia à partir de « VULCANUS » et de guides numériques de terrain, dont le but est d'améliorer la qualité de l'enseignement apprentissage, de réduire les obstacles d'apprentissage, et restreindre l'écart entre la réalité scientifique et les représentations des étudiants.

Mots clés : Pédagogie, Didactique des Sciences, Filière STU, Module géologie S1-S2, Hypermédia, TIC, Concepts géologiques, TGN.

I- Cadre du travail

   Notre sujet de recherche s'inscrit dans le cadre de l'intégration des nouvelles technologies de l'information et de la communication dans le système éducatif qui est l'une des orientations de la charte nationale de l'éducation et de la formation. Celle-ci a insistée sur l'utilisation des technologies de l'information pour l'éducation en vue d'améliorer la qualité des enseignements proposés par les institutions. Pour intégrer ces outils, nous avons choisi les modules du semestre 2 et 4 de la filière STU. Quel type d'hypermédia ? Pour surmonter quelles difficultés et quels obstacles ?

   L'objectif est de mettre en évidence l'aspect dynamique de la terre et montrer aux étudiants la relation entre cette dynamique et les principaux phénomènes géologiques externes et internes.

   Les difficultés, les obstacles d'apprentissages et les causes d'échec des étudiants sont multiples. La question se pose notamment à propos de l'efficacité des outils didactiques d'apprentissages et d'enseignement classiques (craie, tableau, rétroprojecteur, projecteurs de diapositives...).

II- Approche méthodologique

Mise en évidence des obstacles et du besoin en hypermédias

   Les modules choisis du semestre 2 comprennent des éléments théoriques et pratiques. Nous avons mené, à travers la Technique du Groupe Nominal « TGN » et le questionnaire, une recherche concernant les difficultés rencontrées par les étudiants lors de l'apprentissage des concepts géologiques.

   Ce travail a été effectué au moyen d'une enquête de satisfaction dont les questions ont été étudiées au préalable grâce à la méthode TGN.

1- TGN (Technique du Groupe Nominal)

   « Cette technique a été mise au point par Delbecq et Van de Venet Gustafson en 1968-1975. Issue des études psychosociales de fonctionnement en petit groupe (10-15 personnes) à caractère décisionnel, elle a été d'abord appliquée dans le domaine de la gestion. Cependant, à cause de son caractère opérationnel, son application n'a pas tardé à s'étendre à des pratiques, [...], les sciences sociales, etc. » Lapointe J.-J., 1995.

   Cette technique consiste à rassembler des propositions auprès des participants qui sont un groupe d'étudiants (entre 10 et 15), sur une question nominale qui les concerne, cette question de cette recherche est : Quels sont les difficultés que vous rencontrez lors de l'apprentissage des concepts géologiques ?

   La TGN est caractérisée par l'absence de contrainte dans l'expression et la participation, à cause de son caractère opérationnel. Elle est utilisée dans plusieurs domaines, principalement dans l'analyse des besoins qui est définie par B. Berelson et H. Lasswel comme suit : C'est une technique de recherche pour la description objective, systématique et quantitative du contenu manifestant des communications.

   Les réponses des étudiants sont notées au tableau. Ensuite, ils sont appelés à choisir 9 items et les classer selon le degré d'importance éprouvé et exprimé par des valeurs allant de 9 (la plus importante idée) jusqu'à 1 (l'idée la moins importante).

a- Résultats des énoncés proposés par les étudiants par ordre

Énoncés

Poids

Ordre

4

Problèmes de langue française, termes scientifiques difficiles

79

1

8

Cours trop chargé et temps limité

75

2

5

Absence des sorties de terrain

74

3

1

Manière de l'explication des enseignants

56

4

11

Manque de communication entre enseignants et étudiants

55

5

3

Manque d'équipement dans les salles des TP

54

6

7

Programme ancien

51

7

9

Fraude dans les contrôles continus et mauvaise surveillance, examens difficiles, questions de récitation, absence des contrôles pratiques

49

8

12

Références bibliographiques anciennes dans la bibliothèque

48

9

6

Absence de stages dans l'entreprise

46

10

10

Effectif élevé des étudiants par groupe de TP

39

11

2

Cours faciles mais mal expliqués

32

12

13

Phénomènes géologiques difficiles à comprendre

31

13

b- Interprétations

   Les attentes et les soucis des étudiants sont matérialisés par les réponses en terme de poids ou de notes qu'ils ont donné à chaque énoncé à travers la TGN.

   L'analyse des résultats de la TGN dévoile de multiples difficultés et de problèmes, entre autres :

  • Des difficultés linguistiques posant un énorme problème d'apprentissage dû à l'arabisation suivie le long du cursus d'enseignement primaire et secondaire d'où la difficulté de toutes les matières de comprendre et d'assimiler les cours de géologie dispensés en français dans l'enseignement supérieur ; ceci est matérialisé par le poids élevé (79) de la question n° 4.

  • En terme de pédagogie et de gestion, la relation enseignant-apprenant doit être améliorée en créant une communication entre les deux intervenants afin de réguler l'apprentissage et d'avoir des feed-back positifs des étudiants, qui aura une incidente sur l'amélioration de la qualité d'enseignement-apprentissage.

  • L'absence et le manque des sorties de terrain pose un problème chez les étudiants, ce qui limite considérablement l'assimilation et l'imagination en trois dimensions des concepts et des phénomènes géologiques dans l'espace.

2- Questionnaire

   L'instrument de recueil de données que nous avons adopté est un questionnaire élaboré à partir de la TGN.

   Cette enquête questionnaire permet de soulever les difficultés liées à l'enseignement-apprentissage des Sciences de la Terre.

   L'échantillon qu'on a choisi fait partie d'une population qui correspond à l'ensemble des étudiants du semestre 4. Il est valide car il existe une relation entre l'échantillon et la population. Cette relation réside dans le fait que les étudiants qui constituent l'échantillon ont subi la même formation avec les mêmes moyens didactiques et dans les mêmes conditions que la population.

a- Description du questionnaire

   Le questionnaire est réparti en six parties :

  • Informations générales sur l'étudiant : Cette catégorie de questions consiste à enquêter le répondant sur : le sexe, l'âge, la date de la première inscription, le niveau d'étude actuel et la motivation.

  • Apprentissage des sciences de la Terre : Cette partie vise la qualité de l'apprentissage et les outils didactiques qui favorisent de bonnes conditions pour une meilleure assimilation des concepts géologiques. Elle vise aussi la place des problèmes linguistiques ainsi que celle de l'intégration des outils multimédias et de l'audiovisuel dans l'enseignement de la Géologie.

  • Apprentissage du concept volcan : consiste à déceler le degré d'imagination du concept volcan et les outils qui facilitent son apprentissage.

  • Apprentissage du concept Séisme : consiste à apprécier la qualité de l'apprentissage du concept séisme, de l'apport des documentaires audiovisuels regardés à la télévision et de leur intégration dans le cours.

  • Apprentissage du concept Sédimentation : consiste à apprécier la qualité de l'apprentissage du cycle d'évolution d'une roche, de l'apport des documentaires audiovisuels regardés à la télévision et leur apport s'ils sont intégrés dans le cours, ainsi que l'assimilation de la chronologie et du temps géologique qui dépasse l'échelle humaine.

  • Les outils : consiste à cibler le pourcentage des étudiants qui ont des ordinateurs connectés à Internet ; s'ils fréquentent les Cyber, pour ceux qui ne possèdent pas d'ordinateur ni de connexion chez eux ; la qualité de la documentation existante à la Faculté, l'importance des références bibliographiques données par les professeurs et la place des manuels en comparaison avec les outils multimédias.

  • Suggestions et propositions : une grande place laissée aux étudiants pour qu'ils puissent nous faire part de leurs suggestions.

   La préparation, la réalisation de cette enquête questionnaire et l'interprétation des résultats a nécessité une étude du terrain concernant le matériel informatique, les outils et les documents audiovisuels disponibles, et une étude bibliographique sur la didactique des sciences de la Terre.

b- Traitement et analyse des résultats

   Grâce à un taux remarquable de réponses, les résultats donnent une bonne vue d'ensemble sur : la compréhension et l'assimilation des concepts géologiques, l'illustration des phénomènes géologiques, les supports didactiques, la documentation, l'utilisation de l'audiovisuel et des documents multimédias, les simulations des concepts géologiques et autres difficultés et contraintes.

   Les résultats obtenus par le biais du questionnaire ont subi trois types de traitements, utilisant le logiciel Sphinx ME : il s'agit du tableau plat, le croisement des questions et le tableau des caractéristiques. Nous avons soulevé les points communs suivants :

  • Les étudiants visés par cette étude sont en majorité jeunes (74,1 %) [18 à 22 ans], de sexe féminin (76,4 %), inscrit en 2ème année (96,4 %) et moyennement motivés (66,6 %) ;

  • Les étudiants ciblés rencontrent des difficultés linguistiques et d'apprentissage des sciences de la terre et de l'univers, particulièrement au niveau de la pluridimensionnalité des phénomènes et des concepts géologiques, tels que les concepts volcan, séisme et sédimentation avec des proportions élevées ;

  • Par contre, les étudiants ciblés estiment, d'une part, que les sorties de terrain sont importantes et, d'autre part, que les supports didactiques sont incontournables pour faciliter la compréhension. Ils mettent en avant la nécessité de l'utilisation des outils multimédias et des documents audiovisuels dans l'enseignement des cours magistraux, des TD et des TP.

   L'examen des résultats met en évidence une corrélation entre l'apport de la TGN et du questionnaire. Cette corrélation confirme l'existence des difficultés liées à l'apprentissage des concepts géologiques. De telles difficultés sont résumées, par ordre d'importance décroissante, comme suit :

  • Besoin en sorties de terrain ;
  • Besoin en documents audiovisuels et multimédias ;
  • Difficultés dans l'imagination et l'assimilation des phénomènes géologiques ;
  • Difficultés linguistiques.

c- Synthèse et discussions

   L'analyse des difficultés liées à l'apprentissage soulevées à partir des outils d'investigation appliqués sur la population des étudiants de la filière STU semestre 4 (moyen direct « TGN » et indirect « questionnaire »), révèle la nécessité d'introduire des mesures d'accompagnement et d'aide didactique (polycopié, hypermédia, audiovisuel, guide de terrain, etc.) à l'apprentissage de la géologie afin d'assimiler les concepts géologiques. Ces outils peuvent être une aide supplémentaire réduisant l'écart qui existe entre la réalité scientifique et les représentations des étudiants, surmontant ainsi les obstacles à l'apprentissage mis en relief par cette étude. Les principaux obstacles à l'apprentissage des sciences de la terre sont résumés comme suit :

  • La pluridimensionnalité des phénomènes géologiques : ce travail met en relief les difficultés qu'éprouvent les étudiants à imaginer des phénomènes géologiques. Pour les surmonter, nous proposons d'utiliser un exemple d'hypermédia sur les volcans [1] « VULCANUS » [2], étant donné que la majorité des étudiants (56,4 %) ont des difficultés dans la compréhension du concept volcan ;

  • Le besoin en sorties de terrain a été appréhendé par l'élaboration d'un guide numérique de terrain de la région de Rommani-Sidi Bettach, pour illustrer les principaux phénomènes géologiques relatifs au volcanisme, enseignés dans le cours de géodynamique interne de la terre ; et d'un guide numérique de terrain de la région d'Ouled Abbou, en raison des difficultés liées à l'apprentissage des phénomènes sédimentaires enseignés dans le cours de géodynamique externe de la terre ;

  • Le besoin d'un hypermédia : VULGUID
    Cet hypermédia comprend deux volets principaux :
    • VULCANUS : il constitue un hypermédia sous forme d'illustration de cours de la volcanologie, élément de module Géodynamique interne de la terre,

    • Deux types de guides de terrain, l'un sur la région Rommani qui illustre, entre autres, les différents concepts du magmatisme (volcanologie), et le deuxième sur la région Ouled Abbou [3], où affleurent des formations sédimentaires enseignées dans le cours de l'élément du module Géodynamique externe de la terre.

3-Résumés des contenus de l'Hypermédia « VULGUID »

a- Vulcanus

   L'un des objectifs de la géodynamique interne, en plus de l'étude des tremblements de terre (séismes) et des déformations de la lithosphère, est la compréhension des phénomènes magmatiques.

   Les volcans, à la fois par leur beauté et leurs dangers, fascinent les hommes. Ils sont souvent nuisibles car ils sont responsables de catastrophes meurtrières. Mais ils peuvent s'avérer fort utiles car ils pourraient constituer des géoressources énergétiques (géothermie) et de substances premières utiles (métaux et matériaux de construction).

   « Quand le volcan s'éteint le géologue s'éveille ». La volcanologie est une science de la Géologie qui s'intéresse à l'étude des volcans. Elle s'appuie sur plusieurs disciplines, entre autres, la Pétrographie, la Minéralogie, la Géochimie, la Tectonique et la Géodynamique (contexte géologique de formation des volcans).

   Cependant, d'après les résultats soulevés par notre recherche, il s'est avéré que les caractéristiques et la classification des volcans apparaissent ambigus et constituent, par conséquent, de véritables obstacles à l'apprentissage de ce phénomène.

   Pour palier aux difficultés d'apprentissage rencontrées par les étudiants de la filière STU, inscrits dans le semestre 2, nous proposons une aide didactique qui pourra promouvoir l'apprentissage de cet élément de module géodynamique interne de la terre.

b- Guide de terrain : Étude géologique de l'axe Sidi Bettache-Rommani, (Meseta occidentale, Maroc)

Guide de terrain de la région Rommani

   Ce guide concerne une partie des terrains de la Meseta côtière, plus particulièrement dans le massif paléozoïque du Maroc central (zone Rommani-Sidi Bettach). Le choix de ce secteur vient du fait que cette zone offre la possibilité aux étudiants d'étudier de près plusieurs phénomènes géologiques d'ordres magmatique, métamorphique, tectonique et sédimentaire qui s'intègrent dans le cours de géodynamique de la Terre des modules de Géologie du premier et second semestre des filières des Sciences de la Terre et de l'Univers (STU). Le magmatisme de la région s'exprime successivement pendant le Paléozoïque (granite de Zaïr) et pendant le Trias (volcanisme basaltique de Rommani). Les phénomènes métamorphiques sont représentés, d'une part, par le métamorphisme de contact affleurant dans l'auréole du métamorphisme liée à la mise en place du granite, et d'autre part, par la tectonique, le métamorphisme régional lié à des contraintes régionales provoquant le plissement et la schistosité affectant les flyschs paléozoïques (Viséen). Enfin, ce guide illustrera d'autres phénomènes géologiques, comme par exemple, la discordance entre les calcaires mio-pliocènes et les flyschs Viséen.

Guide de terrain de la région Ouled Abbou

   Les régions de Mechraa Ben Abbou et d'Ouled Abbou, appartiennent à la boutonnière paléozoïque des Rehamna (Meseta marocaine). Ce guide que nous proposons illustre les terrains Paléozoïques des Rehamna, lesquels sont caractérisés par une grande variété sédimentologique (bioconstruction récifale frangeant et en récifs barrières qui ceinturent un bassin marginal à dépôts terrigènes, pélites noires à graptolites, dépôts détritiques, quartzites, plateforme carbonatée récifale...), stratigraphique (Silurien, Dévonien inférieur, Dévonien supérieur...) et tectonométamorphique (synclinaux, anticlinaux, orogenèse hercynienne, terrains autochtones, terrains allochtones, tectonique tangentielle tardi-hercynienne, plis, failles, stylolites).

III - Conclusion

   Les difficultés et les obstacles d'apprentissages de la Filière STU sont multiples, entre autres figurent les problèmes langagiers, l'absence des outils didactiques d'enseignement- apprentissages, les difficultés d'encadrement des sorties de terrain en raison de l'effectif élevé des étudiants, etc.

   En effet, les objectifs visés par cette recherche sont, d'une part, de déceler les difficultés d'apprentissage, et d'autre part, de proposer des solutions alternatives pour palier ces difficultés. Ces propositions se résument dans l'élaboration d'un support hypermédia intégrant à la fois des animations graphiques, des documents audiovisuels, un exemple de guide de terrain. Ces oeuvres pourront avoir effet, non seulement sur l'amélioration de la qualité de l'enseignement apprentissage mais aussi sur la réduction des obstacles d'apprentissage et de l'écart qui existe entre la réalité scientifique et les représentations des étudiants.

Jalila Ghalloudi 1,
ghalloudijalila@yahoo.fr
 Abdelmajid Benbouziane 1
Hammadi Akrim 1, 2
Rachid Janati-Idrissi 1, 3
Mohammed Talbi 1
Mohammed Elkouali 1
Michel Corsini 4

  1. Laboratoire Interdisciplinaire de Recherches : Apprentissage, Didactique, Évaluation & Technologies de l'Information pour l'Éducation (LIRADE-TIE) de la Faculté des Sciences Ben M'Sik, Université Hassan II - Mohammedia, Casablanca, Maroc. http://www.desa.online.fr/.
  2. Centre Pédagogique Régional de Casablanca, Maroc.
  3. École Nationale Supérieure de Tétouan, Maroc.
  4. U.M.R. Géosciences Azur, Université de Nice Sophia-Antipolis, France.

Références

ASTER n° 22, 1996, Recherche en didactique des sciences expérimentales, INRP.

Astolfi J.-P. et al., 1997. Mots–clés de la didactique des sciences. Repères, définitions, bibliographies, De Boeck & Larcier S.A.

Astolfi J.-P. et Peterfalvi B., 1993. Aster numéro 16, obstacles et constructions de situations didactiques en sciences expérimentales, in Démarches innovantes, séquences centrées sur un obstacle, Volpoet PI, 1994.

Astolfi J.-P., 1994. rapport de recherche Dodidac de l'INRP, in Démarche innovantes, Biologie Géologie, séquences centrées sur un obstacle, P. Volpoet.

Brunn J.-H., 1980. Découverte des sciences de la terre, 1re édition, Presses Universitaires de France, Paris.

La charte nationale d'éducation et de formation, 1999.

Lapointe J.-J., 1995. La conduite d'une étude de besoins en éducation et en formation, Presse de l'Université du Québec.

Monchamp A. et al., 1995. Représentations et obstacles en géologie, Aster n° 20.

Peterfalvi B., 1997. Obstacle : travail didactique, in Aster n° 24.

Roubaud Jean-Louis. Rapports personnels, rapports institutionnels en première année d'IUFM dans une formation en géologie pour l'école élémentaire.

Tazieff H. et Derruau M., 1990. Le volcanisme et sa prévention, édition Masson.

Volpoet P., 1994. Démarche innovantes, Biologie Géologie, Séquences centrées sur un obstacle.

NOTES

[1] Zahour G., 2004, Origine et classification des magmas et des roches magmatiques, page 6-9, cours du module Géodynamique Interne de la Terre (GII), Filière STU, Faculté des Sciences Ben M'Sik.

[2] Le contenu scientifique de cet hypermédia a fait l'objet du cours de géodynamique interne de la Terre (2004/2005), enseigné par Zahour G.

[3] Le guide numérique d'Ouled Abbou a fait l'objet de mon projet sur la conception d'un document multimédia (site web pédagogique de formation), du module 9, de notre formation de DESA.

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Association EPI
Novembre 2006

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