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 Numéro 73, Avril 2010 
La salle de classe du 21e siècle Version Imprimable  Version imprimable


Raymond Cantin, chargé de projet  (Vitrine Technologie-Éducation)

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Si vous avez étudié à l’université, vous avez probablement assisté avec vos amis à des cours magistraux donnés dans de grands amphithéâtres où le professeur, présentant ses diapositives PowerPoint, ne pouvait que jeter un regard furtif de temps en temps à l’assistance pour essayer de deviner si vous compreniez ou pas.

Si on définit l’apprentissage comme «un processus actif dans lequel l’apprenant construit de nouveaux concepts ou idées (Piaget)», ces cours magistraux étaient loin d’être des expériences d’apprentissage efficaces!


Le projet TEAL au MIT

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Figure 1 : Technology Enabled Active Learning (TEAL).
Massachusetts. Institute of Technology.
Mark Bessette - CECI – MIT, Cambridge, MA.


Le projet TEAL (Technology Enabled Active Learning1) renvoie à une salle de classe innovatrice du Massachusetts Institute of Technology (MIT) à Boston. On y donne des cours d’introduction en physique.

Déjà dans les années 1990, des professeurs de physique et chercheurs du MIT se disaient troublés par la disparité entre les méthodes d’enseignement traditionnel et la façon dont les étudiants apprenaient réellement. Malgré les talents de conférencier ou conférencière de plusieurs profs, la présence aux cours de physique baissait de 40% à la fin de chaque session et il y avait un taux d’échec de 10%. Les nouveaux étudiants en physique avaient de la difficulté à comprendre les concepts enseignés. Les cours magistraux, à cause de leur côté passif – mais par ailleurs excellents dans plusieurs situations –, ne transmettaient pas bien ces concepts. C’est pour remédier à cette situation que des professeurs-chercheurs ont mis en place le projet TEAL. Ce dernier constitue une innovation éducative fort intéressante, car il produit de meilleurs résultats en apprentissage que le format traditionnel des cours magistraux.

À l’été 2008, lors de la conférence Next-Gen.Edu, j’ai eu la chance de visiter le MIT à Boston avec deux collègues du réseau collégial. En entrant dans la classe TEAL, j’ai été frappé par sa similitude avec une salle à manger de restaurant. Comme plusieurs établissements à la mode, elle résultait d’une combinaison de plusieurs influences : les dernières recherches en pédagogie, en technologie et en design. Cette innovation a confirmé, à mes yeux, le rôle avant-gardiste du MIT. Serait-ce la solution au problème de milliers d’étudiants qui trouvent leur expérience d’apprentissage ennuyeuse?

 «De façon significative, il y a eu de bien meilleurs résultats d’apprentissage avec TEAL qu’avec l’approche des exposés magistraux. Cette différence significative a même persisté pendant un an à 18 mois après la fin du cours. Les gains du groupe expérimental ont été le double de ceux du groupe contrôle…»

- Massachusetts Institute of Technology (MIT)

Le projet SCALE-UP à l’Université de l’État de Caroline du Nord

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Figure 2 : Salle de classe SCALE-UP à l'Université de l'État de Caroline
du Nord. Onze tables rondes de 2,13 m (7 pi) de diamètre, tableaux
blancs, projecteurs et écrans, ordinateurs. Photo : Robert J. Beichner.


En fouillant un peu plus le sujet, on découvre que les profs du MIT ont été inspirés par un mouvement pédagogique innovateur mis en place il y a 10 ans par un prof de physique américain : Robert J. Beichner. Aidé par son groupe de R-D en enseignement de l’Université de l’État de Caroline du Nord2, M. Beichner avait tout simplement décidé, à l’époque, de revoir le design des classes de physique avec une combinaison originale de pédagogie, de technologie et de nouveau design, comme on l’a vu plus haut, qui mettait l’accent sur un apprentissage pratique, interactif et collaboratif.

Depuis, l’approche d’enseignement SCALE-UP a été appliquée dans des cours de physique, de chimie, mais aussi en ingénierie, en mathématiques, en biologie, en soins infirmiers et en littérature. Plus d’une centaine de collèges et d’universités aux États-Unis et autour du monde ont adopté ou adapté, pour leurs propres établissements, le modèle SCALE-UP.

Sur le plan de l’espace, cette salle de classe est conçue pour faciliter l’interaction entre des équipes d’étudiants qui travaillent sur des tâches courtes, mais stimulantes. En effet, M. Beichner, qui enseigne la physique 101, croit que pour aider des étudiants à apprendre, il faut favoriser le travail d’équipe et créer un environnement proactif qui les implique directement dans des activités. Pour y arriver avec ses grands groupes, il a conçu un espace convivial qui permet aux étudiants d’échanger tout en ayant un espace de travail devant eux. Le design de la salle de classe a été intentionnellement repensé à l’image d’un studio dans lequel les étudiants peuvent interagir facilement avec le ou les enseignants, mais aussi entre eux. Ainsi, M. Beichner a installé, dans une salle, une dizaine de tables rondes de 2,13 mètres (7 pieds) de diamètre; autour de chacune peuvent s’assoir 9 étudiants (3 équipes de 3). Tel qu’illustré à la figure 2, les tables sont à 1,5 mètre (5 pieds) de distance les unes des autres. La classe est entourée de tableaux blancs, d’écrans et de projecteurs. L’enseignant a son îlot au centre avec son ordinateur et peut porter un micro relié aux haut-parleurs de la classe pour s’adresser au groupe.

«Les professeurs interviewés apprécient tellement ces nouveaux locaux d’enseignement et d’apprentissage que leur seul souci est la crainte de ne plus pouvoir y enseigner. De même, plus de 85% des étudiants recommandent chaleureusement d’utiliser les salles de classe d’apprentissage actif pour les autres cours.»

- Université du Minnesota


Une pédagogie proactive qui implique les étudiants dans leur apprentissage

La majorité du temps en classe est consacrée à réaliser des activités en groupe (on verra des exemples plus loin). Le prof joue plus un rôle de facilitateur que d’enseignant. Il utilise le début de chaque classe pour donner un aperçu du contenu à voir en faisant une courte présentation (15 ou 20 minutes) qui vise aussi à motiver les étudiants. Par la suite, il circule dans la classe, répond aux questions, fournit de l’aide et appuie les participants dans leurs activités.

Sur le plan de la pédagogie, les avantages de cette approche sont les suivants :

  • On favorise un apprentissage actif, interactif et collaboratif (niveaux supérieurs de la taxonomie de Bloom);
  • C’est un environnement à faible risque (les étudiants n’ont pas peur d’engager la conversation et d’échanger des idées);
  • Des étudiants qui, normalement, travailleraient seuls et seraient bloqués, abandonneraient; en travaillant en équipe, ils échangent des ressources, s’entraident et poursuivent l’activité;
  • Les étudiants imaginent et utilisent des stratégies de rechange;
  • Il y a plus de questions, et de bien meilleures, qui sont posées;
  • Une pratique cognitive est présente : on comprend mieux ce qu’on enseigne aux autres autour de la table.


Dans cette classe, les activités d’apprentissage sont courtes : environ 15 minutes. Ainsi, les étudiants qui terminent plus tôt sont en mesure d’aider ceux qui ont un peu plus de difficulté. Les activités progressent ainsi l’une à la suite de l’autre. De cette façon, selon M. Beichner, les étudiants demeurent plus alertes. Cette façon de faire permet aussi à l’enseignant de connaître les éléments d’apprentissage qui ont posé des difficultés et ceux qui ont été mieux compris par les différents groupes.

Les types d’activités d’apprentissage offertes par M. Beichner, en physique, se divisent en trois groupes :

  1. D’abord, les «tangibles» : des observations ou évaluations réalisées par l’entremise d’outils parfois simples, parfois complexes. Exemple : quelle est l’épaisseur d’une page du livre du cours?
  2. Ensuite, les «pondérables» : des problèmes intéressants à résoudre. Exemple : combien de pas y a-t-il entre New York et Los Angeles?
  3. Finalement, les «visibles» : des activités qui permettent aux étudiants de modéliser quelque chose qu’ils connaissent du monde réel grâce à des simulations 3D à l’ordinateur.


Depuis une dizaine d’années, M. Beichner a fait l’essai de différentes tailles de salle de classe. La première pouvait accueillir un groupe de 54 étudiants (6 tables de 9 étudiants chacune). Il a depuis augmenté à 11 tables de 9 étudiants3.

«Dans cette salle de classe, on laisse les étudiants effectuer les niveaux inférieurs de Bloom par eux-mêmes en lisant les textes de base et en prenant connaissance des questions de recherche.

«Ensuite, on essaie de trouver une façon d’appliquer la théorie et on fait de l’analyse en équipe. Finalement, il y a des projets d’équipe à un plus grand niveau pour faire une synthèse et une évaluation. Les étudiants rechignent un peu face au changement, mais la qualité de leur travail est fantastique! Ils sont vraiment créatifs, et peuvent penser “en dehors de la boîte” lorsqu’ils en ont la chance.»

– Mr Wright, Interactive Classroom, University of Minnesota.


L’impact de l’approche SCALE-UP

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Figure 3 : Comparaison des résultats des étudiants sur le plan de l’apprentissage des concepts, cours
magistraux c. méthode SCALE-UP (BMT = niveaux débutants, moyens et avancés; acronymes du bas
= types de tests).


La recherche empirique effectuée depuis une dizaine d’années aux États-Unis montre que la méthode SCALE-UP génère une amélioration significative de la qualité de l’apprentissage comparativement aux cours magistraux traditionnels.

M. Beichner et son groupe de recherche ont d’abord décidé d’appliquer l’examen standard utilisé pour les étudiants de physique (comprenant des méthodes de solution de problèmes typiques du domaine) dans un contexte de classe traditionnelle et de le transposer ensuite dans un contexte de SCALE-UP. Dans ce dernier environnement, les étudiants ont résolument amélioré leurs résultats. D’autres comparaisons ont aussi été effectuées pour ce qui concernait les évaluations typiques à l’échelle nationale – tests sur la compréhension graphique et sémantique, tests sur les champs magnétiques –; tout en normalisant les gains acquis, il a observé des résultats supérieurs (de 2 à 3 facteurs plus haut) à ceux obtenus avec les formats de cours traditionnels. Il a aussi tenu compte des notes. Résultat : pour une période de cinq ans et une population de plus de 16 000 étudiants, le taux d’échec a diminué d’un facteur de 2 sur une base globale, de 4 pour les groupes minoritaires et de 5 pour les groupes de femmes, malgré des exigences additionnelles imposées aux étudiants des classes SCALE-UP.

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Figure 4 : Comparaison des résultats des étudiants en résolution de problèmes, cours magistraux c. méthode
SCALE-UP (mean = moyenne). En bas : 9 questions à problèmes tirées des tests. Question 9 avec astérisque :
les étudiants en mode SCALE-UP n’ont pas eu les questions à l’avance, contrairement à l’autre groupe, mais
ont obtenu quand même d’excellents résultats!


Des évaluations rigoureuses de l’apprentissage ont aussi été menées en parallèle avec l’effort de développement du curriculum, dont des centaines d’heures d’enregistrement vidéo et audio, des entrevues avec des groupes cibles, des évaluations sur l’apprentissage conceptuel (utilisant des instruments reconnus aux États-Unis dans un protocole pré-test post-test) et une étude des portfolios de travail des étudiants. M. Beichner et son groupe ont des données qui comparent 16 000 étudiants traditionnels avec des étudiants SCALE-UP.

Les résultats4 peuvent être résumés de la façon suivante :

  • Augmentation des habiletés en résolution de problèmes;
  • Amélioration de la compréhension des concepts;
  • Amélioration de la rétention;
  • Effet positif marqué pour les meilleurs étudiants;
  • Réduction importante du taux d’échec, particulièrement pour les filles et les minorités;
  • Meilleurs résultats des étudiants à risque par la suite dans des classes traditionnelles;
  • Amélioration de l’attitude générale.


L’interaction sociale : l’ingrédient actif

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Figure 5 : Taux de rétention des étudiants, méthode d'enseignement traditionnelle c. SCALE-UP. t = temps
(recherche portant sur cinq années); N = nombre (16 000 étudiants). Au bas : origine ethnique des étudiants
(aucun échec des élèves latino-américains en mode SCALE-UP).


Selon M. Beichner, l’interaction sociale serait l’ingrédient principal du succès de cette approche. Prêt à aider toute organisation qui veut appliquer cette méthode d’enseignement, ce professeur engagé croit qu’elle a le potentiel de changer radicalement la façon d’enseigner aux grandes classes d’étudiants dans nos collèges et universités. Au moment où de plus en plus d’établissements adoptent un enseignement virtuel avec les nouvelles technologies, la capacité de construire des relations entre professeurs et étudiants des écoles traditionnelles en «briques et mortier» devient encore plus cruciale, croit-il. En plus, les méthodes pédagogiques et techniques de gestion de classe conçues et disséminées dans le cadre de son projet sont assez générales pour être appliquées dans une grande variété de classes et d’établissements d’enseignement.

Pour écouter l’entrevue avec M. Beichner, allez sur le site de La Vitrine.


Le site web et wiki du projet SCALE-UP

Le site web du projet contient une grande quantité d’information fournie par les collèges et universités qui ont adopté ou adapté cette approche. Si vous êtes membre d’un personnel enseignant, vous pouvez demander un accès au site en contactant M. Beichner par courriel. Vous y trouverez des documents de recherche, des guides d’implantation, du matériel de formation, des photos et des descriptions de la méthode SCALE-UP. On offre aussi sur le site une vidéo de quatre minutes dans laquelle les étudiants et leurs enseignants parlent de leur appréciation de leur salle de classe et de l’enseignement qui s’y déroule. Pour ce qui est des collèges ou universités situés au Québec qui ont implanté un projet de classe semblable à SCALE-UP, sachez que l’Université McGill et le collège Dawson ont une section sur ce site où ils décrivent leur expérience.


1 Aussi appelé «Technology-Enhanced Active Learning». http://web.mit.edu/edtech/casestudies/teal.html

2 Le projet a aussi eu l’appui du Fonds pour l’amélioration de l’éducation post-secondaire (FIPSE) du Département américain d’éducation, de la National Science Foundation, de Hewlett-Packard, de Apple et de Pasco Scientific.

3 Selon M. Beichner, la plupart des installations aux États-Unis ont été conçues pour moins de 54 étudiants, et la recherche démontrerait une efficacité accrue de la méthode SCALE-UP avec les plus petits groupes.

4 Bob BEICHNER, About the SCALE-UP Project, Department of Physics, North Carolina State University. http://www.ncsu.edu/PER/scaleup.html

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