Impacts de l'utilisation de l'expérimentation assistée par ordinateur et de la simulation informatique dans l’enseignement et l'apprentissage de la physique au secondaire marocain

Abstract

L'intégration des Technologies de l'Information et de la Communication (TIC) dans l'éducation n'est plus considérée comme un simple "luxe pédagogique", mais plutôt comme une nécessité pour adapter l'apprentissage aux environnements actuels des élèves. Les simulations informatiques et l'Expérimentation Assistée par Ordinateur (ExAO) sont les outils technologiques les plus couramment utilisés à des fins pédagogiques. Le travail de cette thèse examine dans sa première partie, les perceptions des enseignants relatives à l'utilisation de l'ExAO dans l'enseignement de la physique au secondaire qualifiant ainsi qu’une recherche évaluant l’introduction de l’ExAO pour l’apprentissage du circuit RLC. Une enquête anonyme a été menée auprès de 122 enseignants de sciences physiques. Les déclarations de ces enseignants ont révélé que malgré la reconnaissance des avantages pédagogiques de l'ExAO, son utilisation est limitée en raison du manque d'équipement approprié, de logiciels spécialisés, du sureffectif des élèves dans une classe, d'une formation insuffisante des enseignants dans le domaine des TIC et d'un manque de maintenance régulière des équipements. Notre expérimentation sur l'utilisation de l'ExAO dans l'étude des oscillations libres d'un circuit RLC a été menée en adoptant une méthodologie de pré-test et post-test avec 20 élèves pour le groupe expérimental et 20 élèves pour le groupe de contrôle de niveau deuxième année du baccalauréat scientifique option Sciences de la Vie et de la Terre (SVT). Des entretiens non directifs et directifs ont également été menés auprès des élèves du groupe expérimental. L’intégration de l'ExAO a montré un impact positif sur les performances d'apprentissage des élèves. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons évalué l'impact de l'utilisation de simulateurs éducatifs, notamment Electronics Workbench (EWB), Crocodile Physics et la simulation interactive eduMedia sur l'apprentissage de la démodulation d'amplitude, d'un circuit RC et des ondes lumineuses. La méthodologie comprenait des pré-tests et des posttests avec un groupe expérimental et un groupe de contrôle de 25 élèves chacun de la deuxième année de baccalauréat scientifique, option Sciences Physiques, ainsi que des entretiens directifs et non directifs avec les élèves et les enseignants. Les résultats ont montré que les simulations ont un effet remarquable sur l'appropriation des connaissances, avec des avantages significatifs sur la motivation des élèves et l'interaction entre les pairs par rapport à la méthode traditionnelle. Les résultats de ces recherches sont encourageants et soulèvent des conclusions pertinentes. Tout d’abord, pour une utilisation efficace de l’ExAO et des simulations dans l’enseignement, il faut une formation appropriée des enseignants pour chaque type d’interface et de logiciels, pour cela il est nécessaire de réserver une partie de leur charge horaire soit pour une autoformation soit pour une formation continue. Il ressort ensuite que l’utilisation des simulations est bénéfique pour l’accroissement de la motivation et des performances des élèves pour apprendre. Cependant, les expériences réelles en laboratoire ne peuvent pas être remplacées totalement par les simulations.