GraphPad Prism

Introduction

Dans le cadre du cours Méthode I du master MALTT, le groupe de travail composé de Sokcheata Khieu, Malika Mohamed Djaguir et Liu Cong a choisi de présenter un outil d’analyse statistique du nom de GraphPad Prism. GraphPad Prism est un logiciel d’analyse statistique et de visualisation graphique, principalement utilisé dans le domaine de la recherche scientifique, notamment en biologie, médecine, pharmacologie, etc. mais qui peut aussi être facilement utilisé et adapté aux besoins dans d'autre domaine. Il offre une suite complète d’outils d’analyse statistique et de création graphique qui propose une solution intégrée pour l’analyse et la présentation des données expérimentales. Il s’agit d’un outil statistique polyvalent conçu pour l’analyse statistique dans le domaine scientifique qui ne requiert pas de compétences en codage.

Learning analytics

Figure 1 – L'analytique d'apprentissage : Un cycle continue d'amélioration. Reproduit à partir de « Learning analytics », par Elias, T., 2011, Learning, 1-22.

L'apprentissage est intrinsèquement le résultat d'interactions, que ce soit entre les apprenants et les enseignants, les apprenants et le contenu, ou encore entre les apprenants eux-mêmes. Les enseignants s'efforcent d'optimiser ces interactions pour améliorer les résultats d'apprentissage. Traditionnellement, l'évaluation de l'efficacité de ces interactions s'appuyait sur des méthodes telles que les évaluations des étudiants, l'analyse des notes et les retours d'information des enseignants. Cependant, ces méthodes présentent des limites telles que le retard dans la rétroaction et les perceptions subjectives (Elias, 2011).

Avec la numérisation croissante de l'éducation, de vastes quantités de données sur ces interactions deviennent disponibles, notamment dans le système des cours en ligne où les interactions sont souvent médiatisées par ordinateur. Cela a donné naissance au domaine de l'analytique d'apprentissage, qui exploite des outils analytiques sophistiqués pour améliorer l'enseignement et l'apprentissage. L'analytique d'apprentissage s'inspire de divers domaines connexes tels que l'intelligence d'affaires (business intelligence), l'analytique du web (Web Analytics), l'exploration de données éducatives (educational data mining), analytique académique (Academic Analytics) et l’analytique d’action (action Analytics).

L'analytique de l'apprentissage vise à exploiter la capacité de modélisation pour anticiper les comportements, intervenir en fonction de ces prévisions, et ensuite intégrer ces résultats dans le processus afin de perfectionner progressivement les prédictions au fil du temps, selon Eckerson (2005), cela s'applique spécifiquement aux pratiques d'enseignement et d'apprentissage. Ainsi, l'étude et l'avancement de l'analytique de l'apprentissage impliquent 2 points important à prendre en compte : le premier étant le développement de nouveaux processus et outils visant à améliorer l'apprentissage et l'enseignement pour chaque étudiant individuellement et les enseignants, et le deuxième, l'intégration de ces outils et processus dans la pratique de l'enseignement et de l'apprentissage (Elias, 2011).

Selon Campbell et Oblinger (2008) qui ont décrit l’analytique académique comme étant « une engine à produire des décisions ou guider les actions » ( « engine to make decisions or guide actions »), il existe 5 grandes étapes clé en analytique de l’apprentissage : capturer, reporter, prédire, agir et affiner.

Enfin, l’analytique de l’apprentissage utilise 4 types de ressources afin de compléter un modèle cyclique de trois phases visant à une amélioration continue de l’apprentissage et de l’enseignement (Elias, 2011) comme nous pouvons le voir dans la figure 1.

Fonctionnalités

Organisation des données

Dans GraphPd Prism, les données sont organisées de manière structurée et intuitive pour faciliter leur analyse et leur visualisation. Les données sont généralement organisées sous forme de tableaux, qui fonctionnent comme des tableurs sur lesquels on peut saisir les données de manière similaire à Excel. Les données peuvent être directement importées depuis d'autres programmes de collecte de données ou de feuilles de calcul, et réorganisées directement dans Prism. Il est possible de plusieurs feuilles de données dans un même projet, ce qui permet de travailler sur différents ensembles de données simultanément.

Analyse statistique avancée

Cet outil présente une vaste panel de test statistiques, allant de tests de base comme le t-test et l'ANOVA aux analyse plus avancées comme les régressions non linéaires, l'analyse de survie et l'analyse de corrélation. Chaque type de test comporte une checklist qui permet de comprendre les hypothèses statistiques requises et de vérifier que le type de test sélectionnés est approprié.

Personnalisation des graphiques

Prism offre la possibilité de créer des graphiques qui permettent de représenter visuellement des données. Le logiciel propose de nombreuses façons de présenter un ensemble de données. Il y a entre autre des graphiques en barres, des graphiques en courbes, des graphiques en secteurs, des diagrammes de dispersion, des diagrammes de survie, etc. Ces graphiques peuvent être personnalisés selon les besoin en modifiant la disposition des données, les étiquettes, la police, les couleurs, etc. pour une présentation visuelles claire et efficace des données.

Analyse de régression en un clic

GraphPad a une fonction d'analyse de régression en un clic qui permet de simplifier le processus de modélisation de courbe en sélectionnant une équation appropriée, sur laquelle va se baser le logiciel pour produire et ajuster la courbe au jeu de données en utilisant l'equation sélectionnée, ce qui permet de modéliser au mieux la relation entre les variables et de produire une représentation visuel sous forme de graphique cette relation. Les résultats sont affichés sur une table de résultats qui comprend les paramètres de la fonction. À l'aide de la courbe ajustée, Prism peut également interpoler les valeurs inconnues pour estimer des valeurs de variables à des points qui ne sont pas présents dans les données de base.

Mise à jour automatique des modifications

Tous changements apportés aux données ou aux analyses vont directement être reflété sur les résultats, graphiques et layouts qui leur correspondent.

Collaboration

La fonction Prism Cloud permet partager, visualiser et collaborer avec d'autres utilisateurs sur un projet, ce qui facilite la collaboration en temps réel. Les modifications apportées par un utilisateur sont automatiquement mises à jour pour tous les autres membres qui ont accès au projet. Les utilisateurs peuvent aussi commenter et annoter les analyses et les graphiques pour partager leurs idées et leurs suggestions. Les modifications peuvent être retracées dans un historique des modification et il est possible de retourner à des versions antérieures si nécessaire.

Exportation

Une fois les analyse terminées, il est alors possible d'agencer les résultats selon les besoins et/ou les préférences à l'aide d'un layout et d'exporter et/ou partager les résultat (tableaux et/ou graphiques) sous différents formats couramment utilisés tels que PNG, PDF et Excel, ainsi que de personnaliser des éléments tels que la résolution, la transparence, les dimension, etc. Afin de gagner du temps, il y a aussi la possibilité de définir des paramètre par défaut à l'avance si l'on sait comment on veux exporter les résultats. Il est aussi possible de directement envoyer les résultats d'analyse vers vers PowerPoint, pour des présentations, par courrier électronique depuis l'application ou encore de les copier-coller directement dans des présentations ou documents externes.

Documentation et support technique

GraphPad offre un support technique et met à disposition une documentation complète sur son utilisation, afin que les utilisateurs puissent trouver comment résoudre tout problèmes éventuels.

Étapes de l'utilisation de l'outil

L'utilisation de GraphPad Prism implique généralement plusieurs étapes pour importer, analyser et visualiser les données. Voici un aperçu des principales étapes, bien que les détails peuvent varier en fonction des besoins spécifiques de l'analyse:

Importation des données

Ouvrir le logiciel et y importer les données à partir de fichiers Excel, CSV ou autres format pris en charge par le logiciel après avoir choisi les options de présentation du tableau XY sur lequel les données seront affichées. Il y a aussi la possibilité de copier-coller les données directement dans Prism.

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  Ouverture de Prism et choix d'importation

Organisation des données

Une fois les données importées, on peut les organiser dans des feuilles de données en fonction des variables et groupes d'intérêt si ce n'était pas déjà fait. Il est également possible de nettoyer et manipuler les données si nécessaire.

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  Table de données

Sélection de la méthode d'analyse

Il faut ensuite choisir le type d'analyse à effectuer en fonction des objectifs de recherche. Le logiciel propose une gamme étendue d'analyse statistiques et de modélisation de courbes.

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  Différentes options de méthodes d'analyse

Paramétrage de l'analyse

Une fois la méthode d'analyse choisie, il faut ensuite configurer les paramètres spécifiques de l'analyse, tels que les variables à inclure, les méthodes statistiques, etc. Dépendant des analyses, certaines vont nécessiter la sélection d'une équation de modèle ou d'options spécifiques.

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  Paramètres de l'analyse

Exécution de l'analyse

Une fois les paramètres configurés, il suffit de lancer l'analyse en cliquant sur le bouton "OK". Prism effectuera ensuite automatiquement l'analyse en fonction des paramètres qui ont été définis et les résultats s'afficheront pour la méthode et les paramètres choisis.

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  Présentation des résultats d'analyse

Personnalisation des graphiques

Il est possible de choisir le format de présentation du graphique et de personnaliser les éléments qui le composent en modifiant les axes, les légendes, les couleurs, les annotations, etc. pour obtenir la présentation visuel désirée.

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  Choix de la représentation graphique

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  Options de formatage d'éléments du graphique

Exportation et partage des résultats

Il est possible d'exporter les résultats de l'analyse sous formes de tableaux, graphiques ou même de rapport complet dans différents formats de fichiers (PNG, PDF, Excel, Word, etc.), tout comme il est possible d'envoyer les résultats directement sur PowerPoint ou de les partager à autrui. Le format peut être ajusté selon les besoins dans l'option layout dans lequel on peut directement y déplacer les graphiques et les tableaux.

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  Exemple de placement d'éléments dans un layout

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  Options d'exportation

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  Formats possibles d'exportation

Apports dans l'analyse des apprentissages

Comme présenté précédemment, GraphPad Prism est un outil qui propose de nombreuses fonctionnalités pour créer des représentations visuelles à partir de données collectées importables dans le logiciel. En ce sens, il est plutôt utilisé pour l’analyse descriptive et la visualisation des données. Dans le domaine de l’apprentissage, il peut être utile tout autant pour les chercheurs en sciences de l’éducation que pour les enseignants.

En effet, GraphPad Prism propose plusieurs types de tableaux possibles que nous présentons ci-dessous avec quelques exemples d’applications en éducation. Les captures d’écrans présentées ci-dessous sont issues des tutoriels vidéos présentés par Dr. Trajen Head, producteur et manager du logiciel GraphPad Prism disponibles sur le site officiel.

• XY : Le tableau XY permet d’analyser les relations possibles entre une donnée X et une donnée Y, qui peuvent être dépendantes ou non. Nous pouvons par exemple, observer de quelle manière la température affecte les résultats d’évaluations des étudiants.

• Column : Le tableau en colonne permet de répertorier des données d’une variable en plusieurs groupes. Par exemple, il est possible de créer un tableau avec les résultats obtenus des évaluations dans différentes disciplines, ce qui permet de faire des comparaisons.

• Grouped : Utilisé pour comparer deux groupes. Par exemple, pour analyser l’efficacité d’une récompense sur les élèves de la classe A et les élèves de la classe B.

• Parts of whole : Utilisé pour représenter des pourcentages ou des fractions. Par exemple, le nombre d’étudiants ayant obtenu la plus haute note en mathématiques.

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  Exemples de représentations graphiques possibles de type XY

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  Exemple de graphique de type "column" avec la comparaison des résultats obtenus en évaluation

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  Exemples de représentations graphiques possibles de type "Parts of whole"

A partir de ces représentations visuelles, l’utilisateur peut en tirer de nombreuses informations : repérer les élèves en difficultés, avoir un suivi des élèves dans leurs apprentissages, faire des comparaisons, informer sur le nombre d’erreurs et leur évolution dans le temps ou encore émettre des hypothèses sur l’effet d’un nouveau dispositif sur les élèves, diverses interprétations lui permettant de prendre des décisions pour la suite. Les recherches montrent également que donner la possibilité aux utilisateurs d’adapter ces visualisations est nécessaire (Dabbebi et al., 2017 ; Oliver-Quelennec et al., 2021). En effet, les utilisateurs peuvent personnaliser leurs graphiques de la manière qu'il le souhaite. GraphPad Prism permet également d'exporter les projets et de les partager laissant la possibilité aux personnes de les présenter.

Potentialités et limites

GraphPad Prism présente de nombreuses potentialités dans la recherche mais il faut également prendre en compte ses limites.

Potentialités

GraphPad Prism est un outil de représentation qui permet la visualisation et l’analyse de données. Il offre une grande variété de représentation graphique et des options de personnalisation étendues afin de pouvoir obtenir une résultat qui correspond aux besoins de l’utilisateur. En effet, en plus de pouvoir choisir comment les données sont représentées, il est aussi possible de modifier les éléments internes du graphique, dépendant de ce que l’on souhaite mettre en évidence (format de présentation, police d’écriture, couleurs, affichage, etc.). Afin d’éviter de devoir modifier les éléments un par un en cas de changement, les graphiques et les résultats sont automatiquement mis à jour en temps réel lorsque les données correspondantes sont modifiées. Ce logiciel offre une interface conviviale et intuitive, qui rend son utilisation facile auprès d’utilisateurs novice qui n’ont pas forcément des connaissances étendues en statistique ou en informatique. Les fonctionnalités importantes sont mises en avant et facilement accessibles, et le processus d’analyse est simplifié afin de diminuer les étapes de manipulation des données pour permettre aux utilisateurs de se concentrer à l’instar sur l'interprétation des résultats. GraphPad met à disposition de nombreuses ressources, tels que des vidéos tutorielles, des guides d’utilisation et une documentation complète afin de guider les utilisateurs lors de son utilisation. Le logiciel dispose aussi d’une communauté active d’utilisateurs et de forums de discussion où il est possible de poser des questions et de partager les expériences d’utilisation. Cet outil présente une large gamme de méthodes d’analyse statistique, allant des tests de base (t-test, l’ANOVA, etc. ) aux analyses plus poussées (régressions linéaires et non-linéaires, analyse de survie, analyse de corrélation, etc.) en fonction du type de données à disposition et des résultats escomptés. Le support technique du logiciel offre aussi des idées de méthode d’analyse possible en fonction des données à disposition au travers de questions sur les données et les besoins de l’utilisateur. Les résultats des analyses peuvent s’afficher directement sur le graphique et il est possible de lier chaque table de données, soit à des résultats d’analyse statistique ou des graphiques avec la même table de données. Il y a aussi la possibilité de créer des familles en liant différentes tables de données aux mêmes graphiques pour faciliter la comparaison des résultats. Prism offre la possibilité de partager les projets avec d’autres utilisateurs afin de travailler en collaboration. Il y a des fonctions de chat et d'annotation qui permettent de communiquer et de laisser des notes aux autres participants du projet. En ce qui concerne l’exportation des résultats, GraphPad permet de transférer facilement les résultats des analyses et des graphiques vers d’autres logiciels couramment utilisés comme Word, Excel, PowerPoint,etc. ou simplement sous différents formats tout aussi courant (PDF, PNG, JPEG, etc.), avec la possibilité d’agencer l'emplacement de résultats sur le document à exporter à l’aide du layout. C’est un logiciel qui peut être utilisé dans de nombreux domaines scientifiques, comme la biologie, la médecine, la pharmacologie, etc.

Limites

Bien que GraphPad Prism soit un outil puissant et largement utilisé dans le domaine de l’analyse de données et la création de graphique, il présente aussi des limites dont il faut être conscient. Premièrement, il s’agit d’un logiciel payant, ce qui peut constituer un obstacle pour les utilisateurs ou institutions avec un budget limité. En dépit des guides et autres supports d’utilisation pour les novice, certaines fonctions d’analyse plus avancées requiert des compétences plus poussées et nécessite une connaissance préalable des paramètres requis, ce qui peut limiter leur accessibilité. Il y également un risque de biais d’interprétation des résultats en fonction de la marge d’erreur choisie pour les utilisateurs moins expérimentés, ce qui peut compromettre la validité des conclusions tirées de l’analyse. Bien que le logiciel offre la possibilité de modifier et personnaliser les différents éléments présents, il n’est pas toujours facile de le faire. En effet, les modifications sont le plus souvent ciblées, ce qui fait qu’il est difficile de modifier une grande quantité de données d’un coup une fois qu’elles sont rentrées. Ce problème concerne aussi la mise en forme des graphiques, car en dépit de ses nombreuses fonctionnalités, il y a des restrictions en ce qui concerne la méthode de formatage, puisqu’il faut formater les différents éléments un par un puisqu’ils ne proposent pas les mêmes options de changement, ce qui peut rendre la tâche fastidieuse et chronophage s’il y a trop d’éléments à personnaliser. Prism est aussi dépendant du format des données, principalement des données tabulaires, ce qui limite sa capacité à gérer des types de données peu conventionnelles. Il est aussi limité en termes de fonctionnalités disponibles pour des analyses complexes qui requièrent des fonctions spécifiques qui ne sont pas forcément mises à disposition, ce qui peut limiter les utilisateurs dans leur capacité à mener des analyses approfondies dans certaines situations. Il y a aussi la courbe d’apprentissage nécessaire pour la prise en main du logiciel qui peut prendre un certain temps, dépendant des besoins concernant les fonctions dont l’on souhaite se servir, qui peut constituer un problème pour les utilisateurs qui cherchent à tirer le meilleur parti du logiciel dans un laps de temps limité.

Références bibliographiques

Sanchez, E., Jaouadi, M. (2024). Analytique de l’apprentissage. Méthode 1. [Prsésentation PowerPoint]. Université de Genève. Repéré sur Moodle https://tecfalms.unige.ch/moodle/mod/url/view.php?id=30594

Sanchez, E., Luengo, V. (2023). Avec la formation à distance, l'enseignant sait précisément ce que fait et sait l'apprenant. Repéré sur Moodle https://tecfalms.unige.ch/moodle/mod/resource/view.php?id=31959

Site de l'outil GraphPad Prism : https://www.graphpad.com/

Entretien avec une biologiste qui a utilisé GraphPad Prism pour son mémoire : https://tecfaetu.unige.ch/etu-maltt/drakkar/cong7/methode/entretien_prism.m4a

Elias, T. (2011). Learning analytics. Learning, 1-22.

Eckerson, W. W. (2005). Performance Dashboards : Measuring, Monitoring, and Managing Your Business. http://download.101com.com/pub/TDWI/Files/PerformanceDashboards.pdf

Oblinger, D., & Campbell, J. (2007). Academic analytics, educause white paper. Retrieved October, 20, 2011.

Review du logiciel GraphPad Prism : https://www.macstats.org/reviews/prism.html