Cabri Géomètre

Page réalisée dans le cadre du cours Conception des Environnement Informatisés d'Apprentissage de la formation Maltt, au TECFA.

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Description

Contenu enseigné	la géometrie dès l'école secondaire
Fonctionnement général	Ce logiciel sert à créer et à étudier des formes géométriques.
Environnement informatique	Exécutable pour Windows 98, 98 SE, ME, 2000, XP et Mac OS ≥ 8.6, 10.3
Site du produit	Cabri Géomètre II Plus [1]
Auteurs	Jean-Marie Laborde et son équipe, université de Grenoble
Éditeur	Cabrilog [2]
Prix	dès 119.60 € (le 6.11.2006)

Principes Pédagogiques: Présentation

C ahier de BR ouillon I nformatique II (CABRI)

Cabri Géomètre II est un logiciel éducatif pour l’acquisition de connaissances relatives à la construction (modélisation) des figures de géométrie . L'élève doit comprendre le logiciel, choisir une stratégie de construction, créer des figures. Cette tâche nécessite des représentations sémantiques, comme l'étudiant doit interpréter des chiffres et des symboles. Il doit également avoir des connaissances des propriétés des formes géométriques pour les construire et pour les interpréter. La représentation sémantique d'un carré serait par exemple "un figure qui a quatre cotés d’une longueur égale". Un deuxième type de représentation est nécessaire pour mettre ces figures en relation entre elles: la représentation visuo-spaciale. L'aspect dynamique de Cabri-Géomètre permet d'exploiter l'image mentale (la représentation et la manipulation mentale) d'un objet géométrique dans l'espace chez les élèves. L'élève s'imprègne d'une image mentale de l'ensemble des mouvements subis par la figure, ce qui l'aide à visualiser et comprendre des notions d'algèbre plus abstraites.

Le logiciel pédagogique Cabri géomètre suit le principe d'un apprentissage actif et constructiviste. En manipulant les figures géométriques l'apprenant découvre par lui- même les propriétés de ces figures et les relations entre elles. Si le logiciel est utilisé dans le cadre d’un scénario pédagogique de travail collaboratif, on pourrait caractériser ce dispositif d'enseignement de socio-constructiviste.

Cependant, un atelier de prise en main de Cabri-Géomètre est recommandé avant son utilisation dans un scénario pédagogique. Des problèmes de manipulation de base de ce logiciel pourraient sinon entraver la leçon et retarder les acquisitions ultérieure des élèves, leurs ressources cognitives étant utilisées à la résolution de problèmes techniques.

A la différence d’un logiciel ludique se caractérisant plutôt par une motivation extrinsèque (par exemple, réussir un bon score), Cabri-Géomètre requiert une motivation intrinsèque.Une motivation intrinsèque se caractérise par une source de motivation qui vient de l'apprenant lui-même. Ces dispositions ne sont pas forcément présentes chez tous les étudiants d'un cours de géométrie. La motivation extrinsèque chez les élèves est cependant favorisée par le dynamisme des figures géométriques qui peuvent être manipulées, déplacées et retournées dans l'espace. Ceci surprend, intéresse et motive les élèves pour explorer des possibilités de construction et rechercher des solutions originales aux problèmes posés par l'enseignant.

La construction des figures géométriques pourrait être divertissante pour un apprenant, mais celle-ci ne garantirait pas encore la compréhension des règles sous-jacentes. Ceci ne suffirait pas à promouvoir un bon apprentissage. Avec ce logiciel éducatif, une conception de l'intelligence "profonde" (Simons, 1996) [1] est requise pour promouvoir des objectifs d’apprentissage précis. Une conception de l'intelligence « profonde » favorise une interaction active avec le dispositif, lorsque l'apprenant cherche à acquérir des nouvelles connaissances de façon autonome. L’apprentissage sera meilleur avec Cabri Géomètre si une stratégie existe quand à la résolution du problème donné. Cette stratégie de recherche systématique est appelée "méthode heuristique" par De Corte (1995: concerning « systematic search strategies for problem analysis and transformation, such as carefully analyzing a problem specifying the knowns and the unknowns, decomposing a problem in sub goals...". [2]

L'objectif primordial de l'apprentissage avec le dispositif présent serait la résolution des problèmes et sa modalité pourrait être décrite comme "l'activité cognitive sur les propriétés pertinentes de l'information". Flavell (1987) [3]

Il serait intéressant de vérifier si l'apprenant peut transférer facilement les savoirs acquis dans Cabri Géomètre à d’autres branches scolaires. Il nous semble que l'apprentissage avec un dispositif technique, comme avec le présent logiciel, favorise peu le transfert des savoirs (p.ex. à la physique, la chimie, le dessin technique etc.). De Corte (1995) et autres chercheurs trouvent qu’il est très difficile de promouvoir le "far transfer" avec un seul dispositif éducatif donné. Des modèles en 3D des solides géométriques-ou une visualisation 3D avec un logiciel de VR (réalité virtuelle) pourraient aider à la représentation mentale (favorisant ainsi le transfert ?) des objets schématisés avec Cabri-Géomètre. Un logiciel d'animation 3D permettrait la création, la manipulation, ainsi que l'animation d'objets 3D dans l'espace virtuel hyperréaliste de la VR, « concrétisant » ainsi l'espace modélisé de Cabri-Géomètre.

Cabri-Géomètre offre de nombreuses exploitations pédagogiques possibles. L'expérience d'enseignants avec ce logiciel peut guider de nouvelles expériences. Le site de Pascal Dewaele [4] est très utile. Entre autres P. Dewaele a proposé différentes techniques de gestion mentale : l'utilisation de Cabri Géomètre en dessinant les formes au papier crayon sur une feuille de papier: la construction de figures dynamiques avec Cabri diffère du tracé graphique à la main, les deux démarches se complètent probablement pour une cognition optimale. La verbalisation par les élèves des étapes de construction peut aussi favoriser l'apprentissage visuo-spacial.

Principes technologiques

L'image a été prise du site: http://perso.orange.fr/olivier.granier/thermo/images/prof.gif

onglet discussion

Les principes pédagogiques ayant été expliqués dans la section précédente, cette seconde partie se propose d'aborder quelques principes technologiques liés à Cabri Géomètre. Nous pouvons à présent qualifier ce logiciel de micromonde ou d'environnement d'exploration intelligent, termes que nous entendons souvent dans les discours, par de nombreux auteurs. Cet environnement permet de produire des démarches applicatives en vue de formaliser des activités de mathématiques et de physique.

Ce simulateur à visée pédagogique offre la possibilité aux apprenants d'approfondir leurs connaissances dans ces matières. En effet, ils peuvent alors agir et afficher les résultats de leurs actions. Ils peuvent constater immédiatement si les formules entrées en commande produisent les effets escomptés. Dans le cas contraire, les conséquences seront alors repensées en vue d'être améliorées.

Toutefois, avant que les apprenants puissent être à l'aise avec les diverses opérations, il est nécessaire de tenir compte d'une période d'immersion leur permettant d'apprendre à se servir du logiciel. Ce que nous entendons par immersion est la période d'observation, de découverte des règles, des fonctionnements, etc. propre à un environnement donné. Pour ce faire, un tutoriel est proposé, ainsi qu'un manuel, des fichiers et bien entendu, l'aide de leur enseignant. Cette période est importante, car elle peut soit renforcer ou diminuer la motivation des apprenants, non seulement envers la matière enseignée, mais aussi envers le logiciel lui-même. En supposant que l'immersion ait été positive, et que cette phase d'immersion soit écoulée (selon le rythme d'apprentissage des apprenants), ils vont pouvoir s'autonomiser peu à peu et commencer à créer toutes sortes de simulations. Par exemple, ils vont tenter d'appliquer les formules apprises en cours (ou ailleurs..) en réalisant progressivement des figures simples au plus élaborées (selon le niveau des apprenants et de leur dextérité avec le logiciel). Ils pourront calculer et voir les distances entre différents points, calculer les aires, les angles, les espaces, etc. En somme, ils seront en mesure d'appliquer des formes géométriques simples ou complexes par ce logiciel. Nous pouvons facilement déduire que plus un apprenant produira des résultats positifs, c'est-à-dire après l'usage d'un ensemble de commande, et plus sa motivation en sera renforcée.

Cependant, les objectifs pédagogiques de ce mode d'apprentissage inductif, ne se situent pas qu'au niveau des capacités réactives. Sofiane Abdelkader ajoute aussi que :"Ils doivent alors être utilisés sous le contrôle d'un enseignant qui est chargé d'assurer la pédagogie de l'utilisation. Ceci ne signifie pas qu'ils ne peuvent pas être utilisés dans un contexte d'autoformation, et que l'on ne peut pas apprendre en les utilisant".

Car il existe un enjeu plus conséquent pour les apprenants. Comme cet environnement présente beaucoup de composantes attractives et ludiques, il se peut qu'ils soient détournés en quelques sortes de leur objectif initial. C'est justement ce que tentent d'expliquer Clot et Rabardel à propos de la notion de catachrèse: c'est lorsqu'un mot ou un objet est détourné de son usage initial. Par exemple, une simple règle à mesurer, peut devenir soudainement un instrument pour se frotter le bas du dos. Cet exemple trivial montre bien les enjeux réels qui sous tendent les micromondes. En d'autres termes, les efforts mobilisés par les apprenants peuvent conduire parfois davantage vers la notion de performance au niveau de la production des résultats souhaités (figure, forme, tracé, etc.); au détriment de la compréhension et du raisonnement mathématique, physique et géométrique. Cette performance peut également être liée à la notion de "jeux" où l'objectif serait de réussir les formes souhaitées, mais toujours sans raisonnement au dedans d'eux et sans avoir compris certaines opérations.(C)

Il est vrai que la matière enseignée par ce logiciel fait appel à des niveaux de symbolisation parfois difficiles à aborder. L’apprenant peut être tenté de ne rester qu’au niveau ludique des activités proposées par ce logiciel. Nous pouvons définir le niveau ludique ainsi : construire des formes, les étirer, les renverser, leur donner des couleurs, visualiser les effets possibles sur les formes, l'insertion d'image, les mouvements de l'image qui bouge avec l'objet, etc. Le niveau apprentissage est de comprendre que ce faisant, on construit un carré, ou un parallépipède et que ceci peut être modélisé par une formule mathématique. Si cette transposition est trop difficile, la fonction de l’outil peut être détournée vers d’autres usages (catachrèse). Il (l'apprenant) n’aura donc rien acquis en matière de géométrie. Comme le constate P. Dewaele lorsqu’il écrit sur son site, que : « construire ce n’est pas dessiner ». L'auteur fait aussi état de ce passage indispensable de décentration de la notion du jeu (dessiner, créer, ...) à l’élaboration de ses modèles (construire, calculer, développer, ... ).

Pour éviter cet écueil, un solide scénario pédagogique est indispensable en arrière plan, et un accompagnement nous semble nécessaire car ce logiciel ne propose pas de fonction permettant à l’apprenant de se recadrer lui-même. Il n’y a pas de « dialogue » entre le logiciel et l’apprenant. Un dialogue pourrait prendre la forme suivante : le logiciel identifie le but de l’apprenant (par exemple par une question de départ : que voulez-vous faire ? je souhaite construire un carré) et rectifie ou donne des indications au fur et à mesure que l’apprenant construit sa figure. Or ce logiciel ne propose pas de telles fonctions. Nous pouvons dire qu’il ne présente aucune possibilité d’adaptation mais par contre nous avons repéré des caractéristiques liées à la générativité. Ainsi l’utilisateur peut dessiner un élément puis opérer différentes déformations de celui-ci afin d'en observer le résultat. Non seulement le logiciel répond en temps réel aux manipulations de l’apprenant sur la figure géométrique mais en plus, les données chiffrées s’actualisent, elles aussi, en temps réel. L’intérêt pédagogique d’une telle souplesse est évident : l’élève peut simuler toutes sortes de situations sans subir, d’une part les contraintes du réel (voir l’exemple de l’échelle) et d’autre part en bénéficiant du statut formatif que prend alors l'erreur.

Outre un accompagnement indispensable, un retour en arrière sur les processus d’élaboration du travail réalisé par l’élève est un bon outil pour contribuer à la construction des connaissances et ne pas en rester qu’à l’aspect ludique. Grâce à ses capacités de stockage, cette possibilité est offerte par le logiciel à travers la fonction "session / commencer l'enregistrement" qui « filme » l’action de l’élève. En visionnant cet enregistrement, l’apprenant n’est plus dans l’action ludique mais resitue sa production par rapport aux buts et ce faisant, peut avoir une attitude métacognitive. D’autre part, cet enregistrement peut être le support d’un travail collaboratif dans lequel, d’autres élèves examineront et commenteront la démarche d’un élève (par exemple). Ce retour sur les processus est un bon outil pour s’assurer que l’élève n’a pas appris « par hasard » mais a réellement construit son savoir. (S)

Stratégies et scénarios pédagogiques

Abordé en période 3.

Points forts et point faibles

Développer ici une point de vue critique global sur le logiciel.

Références

Reférences

[1] Simons, P.R-J. (1996). Metacognitive Strategies: teaching and assessing. In E., De Corte & F.E., Weinert (Eds), International Encyclopedia of Developmental and instructional psychology. Oxford : Pergamon.

[2] De Corte, E. (1995). Learning theory and instructional science. In P. Reimann & H. Spada (Eds.), Learning in humans and machines: Towards an interdisciplinary learning science (pp. 97-108). Oxford, UK: Elseiver Science Ltd.

[3] Flavell, J.H. (1987). Speculations about the nature of the nature and development of the metacognition. In F.E. Weinert & R.H. Kluwe (Eds.) Metacognition, motivation and understanding. Hillsdate, NJ: Erlbaum.

Pascal Dewaele: http://users.skynet.be/cabri/cabri/Preambul.htm Cabri-Géomètre

AbdelKader, S. (2004). Structuration des données et de services pour le télé-enseignement. [Site Web: http://csidoc.insa-lyon.fr/these/2004/benadi/13_folio.pdf]

Clot (1997) et Rabardel (1995). [Site web: http://www.cee-recherche.fr/uk/sem_intens/seance10/clot.pdf]

Rolf Monique Jenni Elaine Sylviane