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15 august 2016 | La Revue POLYTECHNIQUE 06/2016 | Informatics

Une suite logicielle pour une université britannique

Améliorer la rétroaction en fonction des commentaires des étudiants constitue l’un des objectifs pédagogiques les plus importants du Département de l’ingénierie et des sciences physiques de l’Université de Birmingham, au Royaume-Uni. Cette université considère qu’une rétroaction efficace améliorera l’enseignement et l’apprentissage.
Pour ce faire, Maple T.A., la plate-forme d’exercices et d’évaluation de Maplesoft, a été choisie pour encourager chez les étudiants l’apprentissage dynamique et le travail personnel. L’Université de Birmingham avait commencé à utiliser Maple T.A. lorsque le professeur Nicola Wilkin, maître de conférences en physique théorique à l’École de physique et d’astronomie et responsable de l’innovation pédagogique (sciences) pour le Département de l’ingénierie et des sciences physiques, a intégré cette suite logicielle pour répondre à une difficulté récurrente dans sa classe.

 
La plate-forme Maple T.A. en exploitation à l’Université de Birmingham: une équipe d’évaluation (groupe de stagiaires) au travail.
 

Des profils d’étudiants fort variés
Les nouveaux étudiants étaient motivés et compétents en mathématiques, mais avec des qualifications et des profils fort variés. «Tous les étudiants de mon cours étaient certes motivés et capables de traiter correctement les sujets», fait observer Nicola Wilkin, qui ajoute: «Ils avaient tous cependant des forces et des faiblesses différentes. Les aptitudes qu’ils amenaient en classe variaient sensiblement et par conséquent, l’appui et l’encouragement à leur apporter demandaient beaucoup de temps et d’énergie». Pour soutenir plus efficacement la réussite de tous les étudiants, une approche généraliste n’aurait pas convenu. Le professeur Wilkin a donc, dans un premier temps, intégré la plate-forme Maple T.A. dans ses cours de mathématiques de première année, afin de donner aux étudiants un accès à un apprentissage, une pratique et des tests de compétences personnalisés.
Les étudiants ont utilisé en cours la plate-forme Maple T.A., que l’université a par la suite intégrée dans son environnement de gestion d’apprentissage appelé Canvas (https://canvas.bham.ac.uk), afin de mettre en pratique les concepts appris lors des cours magistraux. Les questions adaptatives du système, qui orientent les étudiants vers différentes séries de difficulté en fonction de leurs réponses aux questions antérieures, ont permis aux étudiants de s’améliorer et d’être guidés plus efficacement. Par ailleurs, le professeur Wilkin est à même, grâce à cette plate-forme, de prodiguer des conseils aux étudiants ou de les accompagner pas à pas dans un problème, afin qu’ils tirent profit de leurs erreurs.
«Nous avons pensé que la panoplie de fonctions de cette suite logicielle était ce qu’il y avait de mieux sur le marché», explique le Nicola Wilkin. Il précise: «Maple T.A. a aidé mes étudiants à atteindre le niveau de compétence nécessaire en première année de mathématiques. Ils ont pu progresser en fonction de leurs capacités personnelles et consacrer le temps nécessaire aux autres concepts nécessitant davantage de travail et d’efforts. Cette approche, adaptée aux besoins de chacun, n’aurait pas été possible autrement.»
 
Une banque de données à l’échelle universitaire
La possibilité d’héberger le serveur Maple T.A. en dehors des locaux, est un autre avantage qui a rendu cette suite logicielle attrayante aux yeux du professeur Wilkin et de son équipe. Cela libère ainsi l’administration universitaire des soucis liés à la gestion des problèmes de performances et de maintenance du serveur.
À la fin de la phase initiale, le professeur Wilkin et d’autres personnes de l’université ont pu tirer plus largement parti des puissantes capacités de ce logiciel en termes d’exercices et d’évaluation, dans des domaines autres qu’un cours de mathématiques.
L’extension de la plate-forme Maple T.A. à l’ensemble de l’université permet d’en faire l’outil essentiel d’exercices et d’évaluation pour 800 à 1000 étudiants répartis dans différentes disciplines. À cete fin, cet établissement d’enseignement a décidé qu’il fallait créer un vaste répertoire de questions et types de questions convenant à chaque groupe d’étudiants. Le professeur Wilkin a piloté ce projet, conçu exclusivement pour créer plusieurs contenus de questions dans Maple T.A., destinés aux autres modules de ce département. On a mis à sa disposition un groupe de douze étudiants de premier cycle de l’École de physique et d’astronomie, ayant pour but de construire et tester une banque de questions à laquelle pourraient accéder les enseignants, une fois réalisé le déploiement de la plate-forme Maple T.A. à l’échelle universitaire.
C’est avec beaucoup d’enthousiasme que la faculté tout entière s’est impliquée dans le projet. Après s’être familiarisée avec le logiciel, l’équipe de stagiaires n’a pas lésiné sur la liste des tâches à entreprendre. Ils ont rencontré régulièrement les enseignants du Collège d’ingénierie et de sciences physiques pour discuter du contenu de questions que les membres de la faculté avaient à l’esprit, et réfléchir ensemble à la manière d’utiliser la puissance de la plate-forme pour mettre en œuvre leurs idées. Les étudiants ont créé des contenus de questions pour tous les niveaux dans des disciplines comme l’ingénierie mécanique, l’ingénierie nucléaire, l’ingénierie électrique, la chimie, les mathématiques, l’informatique, les statistiques, la physique, l’astronomie et bien d’autres. Ils ont également pu transférer les questions à partir du système de l’université, à l’aide d’une simple fonction copier-coller.
 
Un exemple de présentation d’écran à l’usage de l’étudiant.
 

Des tests rigoureux et la «chasse aux bogues»
Avec l’option d’hébergement externe, aucune barrière technique ne s’opposait à une utilisation plus soutenue de la plate-forme. Le retour régulier des commentaires des enseignants a permis d’affiner le contenu et aussi de générer des variantes de questions et de devoirs adaptatifs. Le contenu nouvellement créé comportait des modules de cours, des exercices, des démonstrations de validation de concepts, ainsi que des didacticiels. Chaque élément de contenu a fait l’objet de tests d’endurance rigoureux, à la fois au sein de leur groupe et des différentes écoles, afin de garantir l’absence de bogues et la possibilité d’avoir une utilisation immédiate en classe après déploiement. À l’issue de ce programme de trois mois, les douze stagiaires avaient concocté au total 750 questions pour le département d’Ingénierie et de Sciences physiques.
Les stagiaires sont allés encore plus loin pour s’assurer que le logiciel s’adaptait facilement à l’ensemble du département. Ils ont personnalisé le code Maple T.A. de façon à le rendre encore plus fonctionnel pour la faculté et pour les étudiants. Ils ont conçu un algorithme pour s’assurer que les questions rédigées respectaient les critères d’évaluation énoncés par l’université. Ils ont par ailleurs créé un vérificateur de syntaxe automatique pour donner aux étudiants l’assurance d’une syntaxe correcte lorsqu’ils rédigent leur réponse.
Ce n’était pas un simple projet comme les autres pour les stagiaires. Cela leur a permis de fonctionner en fait davantage comme une start-up. «Grâce à l’intégration harmonieuse offerte par Maple T.A., nous avons fourni à l’université des évaluations certificatives dans différentes disciplines, notamment en mathématiques et en sciences de l’ingénieur; mais pas seulement, car ce développement s‘étend au fur et à mesure dans un plus grand nombre de classes et de domaines», précise le professeur Wilkin, qui conclut: «Cette plate-forme nous a permis de rédiger une importante banque de questions d’excellente qualité, ce qui aurait été impossible autrement. Son contenu permettra aux étudiants du collège tout entier d’utiliser le matériel d’évaluation avec une rétroaction immédiate pour leur apprentissage et leurs révisions».
Sur la base de ce projet, l’équipe du professeur Wilkin a récemment remporté le Prix de l’Académie d’enseignement dans la catégorie «Amélioration et innovation pédagogiques». Elle a l’intention d’organiser de futurs projets pour renforcer constamment la présence de Maple T.A. dans le Département de l’ingénierie et des sciences physiques de l’Université de Birmingham.
 
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