The impact of the use of computer simulations on the understanding of the concepts of physics in a whole classroom situation at the college in Côte d'Ivoire. Case study of an oscilloscope simulator
L'impact de l'utilisation des simulations informatiques sur la compréhension des concepts de la physique en situation d’enseignement en classe entière au collège en Côte d’Ivoire. Etude du cas d’un simulateur d’oscilloscope
Résumé
This quasi-experimental, mixed multi-case, multi-site exploratory study seeks to know how to use computer simulations to understand the concepts of physics in general secondary education in Côte d'Ivoire. It questions, from a use case of an oscilloscope simulator for learning the concepts of period and frequency of a sinusoidal alternating voltage in 4th grade, first of all the efficiency of a such teaching / learning, then the conditions favoring the teaching / learning process, and finally the perceptions of students and teachers concerning the cognitive effects of the use of the oscilloscope simulator. Therefore it evauates the effectiveness of such teaching / learning process and aims to highlight the relationships between learning success, measured by the relative learning gain, and variables such as students' attitude towards learning. physics, the level of practice of the investigative approach POE (Prediction-Observation-Explanation) of the teacher in physics or Inquiry Cycle Score (ICS), with the oscilloscope simulator, the level of practice of the pedagogy that it implements the level of student involvement in the POE or Student Response Rate (SRR) process, and in general, the way of using the oscilloscope simulator to build the meaning of concepts, and the conditions of use. To do this, it mobilizes a multi-referenced theoretical framework comprising, in addition to the theory of two worlds and the theory of joint action in didactics, the theoretical knowledge linked to the variables, cited above, that we assumed to have an influence on the relative learning gain of group-classes.Five physics-chemistry teachers, A, B, C, D, E (M ages = 40 years, SD = 7.92 years), from 04 establishments in the city of Abidjan, most of them experienced (M seniority = 12 years, SD = 7.83 years), each having 02 fourth grade classes in their official timetable, freely agreed to carry out the experiment. Thus, 10 class-groups, including 05 experimental (n = 316 students) and 05 controls (n = 320 students), participated in the study, i.e. 636 students in total (M ages = 13.76 years, SD = 0,72 years old, minimum age = 11 years, maximum age = 17 years). Statistical processing, on SPSS 20, of data, collected by questionnaire, pre-test and post-test, in situ class observation, and content analysis of observation data and semi-structured interviews, for 602 observations valid, gave the following results: Concerning the effectiveness of teaching / learning using the oscilloscope simulator, there was no significant difference between the relative learning gain of the experimental class group and that of the teacher A's control class group. For teachers B and C, the relative learning gain of the experimental class group is significantly greater than that of the control class group. For teachers D and E, the relative learning gain of the experimental class group is lower than that of the control class group, and significant in the case of teacher E. The study did not find any 'significant effects of the variables assumed to influence the relative learning gain. According to the perceptions of students and teachers, the oscilloscope simulator played the role of real real experimentation equipment, with a positive effect on the memorization of the elements of knowledge, attention, concentration and motivation to learning. Nevertheless, it has shown that the way of using the oscilloscope simulator, as well as the conditions of heat, noise, and visibility of the projected image of the oscilloscope simulator need to be improved.
La présente étude quasi-expérimentale, exploratoire mixte, multi-cas multi-sites, cherche à savoir comment et dans quelles conditions utiliser les simulations informatiques pour faire comprendre les concepts de physique dans l’enseignement secondaire général en Côte d’Ivoire. Elle interroge, à partir d’un cas d’utilisation d’un simulateur d’oscilloscope pour l’apprentissage des concepts de période et fréquence d’une tension alternative sinusoïdale en classe de 4ème, d’abord l’efficacité d’un tel enseignement/apprentissage, ensuite les conditions favorisant le processus d’enseignement/apprentissage, et enfin les perceptions des élèves et enseignants concernant les effets cognitifs de l’utilisation du simulateur d’oscilloscope. Elle vise donc à évaluer l’efficacité d’un tel enseignement/apprentissage, et à mettre en évidence les relations existant entre la réussite de l’apprentissage, mesuré par le gain relatif d’apprentissage, et des variables telles que l’attitude des élèves envers la physique, le niveau de pratique de la démarche d’investigation POE (Prédiction-Observation-Explication) de l’enseignant en physique ou Inquiry Cycle Score (ICS), avec le simulateur d’oscilloscope, le niveau de pratique de la pédagogie qu’il met en œuvre, le niveau d’implication des élèves dans la démarche POE ou Student Response Rate (SRR), et de manière générale, la manière d’utiliser le simulateur d’oscilloscope pour faire construire le sens des concepts, et les conditions d’utilisation. Pour ce faire, elle mobilise un cadre théorique multi-référencé comportant, outre la théorie des deux mondes et la théorie d’action conjointe en didactique, les connaissances théoriques liées aux variables, ci-dessus citées, que nous avons supposées avoir une influence sur le gain relatif d’apprentissage des groupes-classes.Cinq enseignants de physique-chimie, A, B, C, D, E (M âges = 40 ans, E.T = 7,92 ans), de 04 établissements de la ville d’Abidjan, expérimentés pour la plupart (M ancienneté = 12 ans, E.T = 7,83 ans), ayant chacun, dans son emploi du temps officiel, 02 classes de quatrième, ont accepté librement de mener l’expérimentation. Ainsi, 10 groupes-classes, dont 05 expérimentaux (n = 316 élèves) et 05 témoins (n = 320 élèves), ont participé à l’étude, soit 636 élèves au total (M âges = 13,76 ans, ET = 0,72 an, âge mini = 11 ans, âge maxi = 17 ans). Le traitement statistique, sur SPSS 20, des données, collectées par questionnaire, pré-test et post-test, observation de classe in situ, et l’analyse de contenu des données d’observation et des entretiens semi-dirigés, pour 602 observations valides, ont donnés les résultats suivants : concernant l’efficacité de l’enseignement/apprentissage utilisant le simulateur d’oscilloscope, il n’y a pas eu de différence significative entre le gain relatif d’apprentissage du groupe-classe expérimental et celui du groupe-classe témoin de l’enseignant A. Pour les enseignants B et C, le gain relatif d’apprentissage du groupe-classe expérimental est significativement plus élevé que celui du groupe-classe témoin. Pour les enseignants D et E, le gain relatif d’apprentissage du groupe-classe expérimental est plus bas que celui du groupe-classe témoin, et significatif dans le cas de l’enseignant E. L’étude n’a pas trouvé d’effets significatifs des variables supposées influencées le gain relatif d’apprentissage. Selon les perceptions des élèves et des enseignants, le simulateur d’oscilloscope a joué le rôle d’un véritable équipement réel d’expérimentation, avec un effet positif sur la mémorisation des éléments de connaissance, l’attention, la concentration et la motivation à l’apprentissage. Néanmoins, elle a montré que la manière d’utiliser le simulateur d’oscilloscope, ainsi que les conditions de chaleur, de bruit, et de visibilité de l’image projetée du simulateur d’oscilloscope sont à améliorer.
Origine : Version validée par le jury (STAR)