Introduction

Le principe de la classe inversée est de déplacer l’apprentissage de connaissances en amont du cours, tandis que des activités de plus haut niveau cognitif, et demandant la présence de l’enseignant, comme la compréhension de notions de physique, sont faites pendant le cours (Poulain et al., 2023). Théoriquement, cela permet un apprentissage en profondeur des connaissances acquises de manière plus pérenne (Dumont & Mazur, 2022). En pratique, l’acquisition des connaissances par les étudiant·es est déplacée avant le cours avec l’enseignant, dans le cadre d’un travail en autonomie, par l’intermédiaire de diverses ressources (manuel, cours polycopié, vidéos, etc.). Les séances en présentiel avec l’enseignant·e sont dédiées à l’interaction, la compréhension, la mise en application des connaissances fraîchement acquises. Le concept de classe inversée a été popularisé notamment aux États-Unis dans les années 2000-2010. Il permet une vaste palette de mises en application, depuis les petits groupes jusqu’aux grands groupes, depuis le secondaire jusqu’à l’université. Par rapport aux pédagogies transmissives plus classiques, la classe inversée favorise un apprentissage actif en profondeur, c’est-à-dire davantage lié à la compréhension de la matière sur le long terme qu’à sa mémorisation superficielle. Elle promeut également une différenciation pédagogique plus facile entre les différents niveaux des étudiant·es et enfin, elle stimule leur autonomie (Dumont & Berthiaume, 2022 ; Lecoq & Lebrun, 2016).

1. Mise en place en cours magistral

1.1. Description de l’enseignement

L’unité d’enseignement (UE) dont il est question est un cours de physique classique sur l’électromagnétisme quasi statique, avec une partie sur l’électrostatique, une partie sur la magnétostatique et une partie sur l’induction magnétique et une introduction à l’électrocinétique. Il s’adresse à des étudiant·es de 2^e année.

Il contient 48 h de cours magistral (CM) sous la forme de 2 × 2 h de cours par semaine sur 12 semaines entre début septembre et début décembre avec une semaine de pause début novembre ; et 48 h de travaux dirigés (TD) en groupes restreints (20 à 30 étudiants). L’enseignement s’adresse à l’ensemble des étudiants en Licence de Physique (3 groupes de travaux dirigés), en CUPGE (Cycle Universitaire Préparatoire aux Grandes Écoles) (2 groupes de travaux dirigés) et en DLPC (Double Licence Physique-Chimie) (1 groupe de travaux dirigés) à l’université Paris Cité, soit une cohorte d’environ 150 étudiants (180 inscrit·es en 2022, 146 étudiant·es présent·es). Le cours débute systématiquement une semaine avant les travaux dirigés. L’enseignement représente 8 ECTS (European Credit Transfer and Accumulation System) soit 48 h de cours magistral et 48 h de travaux dirigés.

1.2. Historique

L’enseignement tel qu’il est décrit dans cet article a été élaboré pour la maquette de Licence de 2014-2018 sous l’égide des collègues enseignant·es-chercheur·es – dénommés A et B dans la suite – qui se partageaient le cours magistral entre l’électrostatique d’une part (enseignée par A), la magnétostatique et l’induction d’autre part (enseignée par B). L’ensemble faisait 36 h de cours (2 × 1 h 30/semaine sur 12 semaines). L’enseignement comprenait en outre deux séances de travaux dirigés (2 × 1 h 30) chaque semaine ainsi que quatre séances de travaux pratiques (TP) de 3 h dans le semestre.

En 2019, le format a évolué lors du changement des maquettes, le cours magistral est passé à 2 × 2 h par semaine, soit un total de 48 h, avec un chapitre en plus sur une introduction à l’électrocinétique. Les travaux dirigés sont également passés à 2 × 2 h par semaine, tandis que les travaux pratiques ont été transférés (en partie : certains travaux pratiques ont été abandonnés) dans une autre UE dédiée à l’expérimentation en physique qui a lieu en parallèle. Cet article décrit l’évolution du cours entre 2014 et 2022.

1.3. Contenu en 2022

En 2022, l’enseignement comportait trois parties principales : l’électrostatique, la magnétostatique et l’induction, puis une introduction à l’électrocinétique. Environ 9 × 2 h sont consacrées à l’électrostatique (force de Coulomb, champ et potentiel électrique, théorème de Gauss, conducteurs), 9 × 2 h à la magnétostatique (champ magnétique, force de Lorentz, loi de Biot et Savart, théorème d’Ampère) et à l’induction (induction de Lorentz et induction de Neumann, induction mutuelle, applications, introduction aux équations de Maxwell) et enfin, 6 × 2 h pour l’introduction à l’électrocinétique (circuits électroniques dans en régime quasi statique, régime transitoire du 1^er ordre, filtrage linéaire et diagramme de Bode).

1.4. Évolution du cours magistral

J’ai enseigné les travaux dirigés et les travaux pratiques dans cet enseignement à partir de 2014. En 2017, quand B a quitté cet enseignement, j’ai repris la deuxième partie du cours magistral (magnétostatique et induction). En 2019, de nouvelles maquettes voient le jour : le cours magistral devient plus volumineux (passant de 36 h à 48 h), mais une troisième partie y est ajoutée, l’électrocinétique. L’enseignant A faisait toujours la partie électrostatique, je poursuivais avec la magnétostatique puis l’électrocinétique. En 2021, l’enseignant A a quitté l’enseignement me laissant l’électrostatique. J’ai donc fait une partie du cours magistral de cet enseignement pendant 4 ans (2017-2020) et la totalité pendant 2 ans (2021-2022). Une synthèse de la répartition est présentée dans le tableau 1.

1.5. Règle de priorité des enseignements à l’UFR de physique

Il est important de noter que l’UFR (Unité de Formation et de Recherche) de physique de l’université Paris Cité a instauré historiquement une règle de priorité pour les enseignements dans la répartition des services des enseignant·es-chercheur·es. Elle était de 3 ans jusqu’en 2010, et de 4 ans depuis. Cela signifie qu’un·e enseignant·e est prioritaire pour un enseignement pendant cette période, au-delà de laquelle il lui est possible de poursuivre, mais un·e collègue peut légitimement prendre sa place. Cette règle n’est basée sur aucune raison pédagogique, elle a pour objectif d’éviter que des cours restent aux mains des mêmes personnes pendant trop longtemps. Aucune dérogation, même motivée, n’est possible. Pour ces raisons, l’expérimentation de la classe inversée dans ce cours a dû s’arrêter après 2022.

2. Pédagogie adoptée en cours magistral

2.1. Pendant le cours

J’ai opté la première année (2017) pour un cours classique sous forme de diaporama. Dans l’objectif de dynamiser l’audience et de varier les activités, j’avais instauré des pauses « culturelles » autour de la thématique magnétique à mi-cours et des expériences de démonstration lors de certaines séances (voir section 2.1.2). Le résultat ne m’a pas satisfait, ni les étudiants (en réponse à un sondage en fin d’UE¹). En pleine réflexion sur comment faire un enseignement attractif et utile, une présentation lors du colloque « Enseigner la Physique dans le Supérieur » en 2018 m’a fait comprendre ce que je devais faire. Il s’agissait d’une présentation de Sylvie Zanier (Zanier, 2018) sur un grand groupe (~ 200 étudiants) pour un enseignement de physique sur les vibrations, les ondes et l’optique ondulatoire à l’université Grenoble Alpes. J’ai adapté son expérience pour la mettre en place uniquement pour le cours magistral, indépendamment de l’équipe des enseignant·es de travaux dirigés. Ce que j’ai commencé à faire pour la rentrée 2018.

J’ai écrit un cours exhaustif sur polycopié (Blanc, 2022). Ce cours est distribué en début d’enseignement aux étudiants en format papier (il est disponible également en format numérique sur l’espace numérique de travail [ENT – Moodle] de l’enseignement). Un calendrier des différentes séances est donné également au même moment, avec, pour chacune d’elles, les pages du document de cours à avoir lu avant de venir en amphithéâtre. Pour chaque séance, il y a entre 5 et 10 pages A4 à lire attentivement.

Une séance typique en amphithéâtre se déroule ainsi :

• 1. Entre 15 et 30 min de retour sur les pages à lire, avec mise en exergue des éléments essentiels (définitions, équations, concepts) ;
• 2. Entre 30 et 60 min de questions sous forme de quiz ;
• 3. Entre 30 min et 60 min d’exercices simples de mises en application.

Une pause d’environ 10 min est faite au milieu (c’est-à-dire au bout d’une heure).

Les éléments 1 à 3 ci-dessus peuvent s’étaler sur plusieurs séances.

La partie 1 m’a été demandée par les étudiant·es. Il semble essentiel néanmoins de ne pas donner un « résumé » tout fait en fin de chapitre. Cette première partie de cours magistral permet, en principe, de donner les éléments de ce résumé.

La partie 2 est un ensemble de questions sur le cours. Des questions simples pour tester les connaissances et des questions plus subtiles pour tester la compréhension. À chacune des questions sont proposés plusieurs choix de réponse (jusqu’à quatre). J’ai testé plusieurs outils pour cette partie : VotAR², Wooclap³, questionnaires Moodle, notamment. Finalement, je retiens la feuille colorée de l’outil VotAR, mais sans la partie photo avec le téléphone (qui ne permet pas de photographier l’ensemble de l’amphithéâtre, qui est relativement chronophage, et dont l’aspect technologique « rigolo » devient rapidement fastidieux et peu utile), dans la mesure où il n’est pas nécessaire d’avoir un décompte exact des réponses, mais seulement d’une tendance (ce que permet de voir d’un coup d’œil l’étalage des feuilles colorées). Les autres outils, numériques, demandent à ce que les étudiant·es aient un téléphone portable connecté systématiquement, ils demandent à ce que j’ai moi-même un ordinateur et éventuellement que je projette les résultats. Par souci d’équité et d’efficacité (et de résilience), j’ai finalement gardé la technique de la feuille colorée VotAR (que je distribue une fois), avec une question écrite au tableau et 2 à 4 choix de réponse.

La partie 3 est dans la continuité : de petits exercices types afin de préparer les séances de travaux dirigés. Les réponses aux questions posées sont à choix multiples (comme les quiz) ou pas. Je laisse toujours du temps afin que les étudiants puissent chercher ces exercices ; ce qu’ils/elles font, en majorité. Parfois je laisse du temps pour cela entre deux séances.

2.1.1. Travail à effectuer pour transformer un cours en classe inversée

La préparation d’un cours en classe inversée peut demander plus de travail qu’un cours classique : il faut en effet généralement prévoir à la fois un support de cours pour les étudiant·es (dans le cas présent, un polycopié) et des séances en classe, soit environ deux fois plus de travail pour l’enseignant ; dans certains cas, des ouvrages ou des ressources existantes peuvent être utilisées sans avoir à les élaborer soi-même. L’ensemble des éléments des séances décrit ci-dessus doit être minutieusement préparé à l’avance, quiz, exercices, etc. Cette préparation est à destination de l’enseignant uniquement. J’ai opté pour des énoncés manuscrits que je retranscrivais au tableau, plutôt que des quiz et exercices projetés directement. Cela assurait un rythme permettant aux étudiant·es de retranscrire les énoncés sur leurs notes de cours. L’ensemble des diapositives réalisées pour le premier cours de 2017 a permis d’élaborer le premier polycopié. Il est probablement très difficile, en termes de charge de travail, de commencer un cours directement en classe inversée. Seule la répétition sur plusieurs années permet de rentabiliser l’investissement de l’enseignant, chaque année ne nécessitant que des retouches à la marge, à la fois sur le polycopié et sur les séances.

2.1.2. Intermède culturel et expérimental

À mi-cours, je fais une pause de 10 min sauf lors de cinq séances réparties sur l’ensemble de l’enseignement où, avec l’aide d’un collègue technicien en salle de travaux pratiques, je propose une expérience visuelle pour illustrer le cours. Les premières années, je faisais une pause « culturelle » au milieu, où je parlais pendant 10-15 min d’un sujet entre science et art ou science et culture ayant trait à l’électromagnétisme (musique, exposition, film, élément historique, bande dessinée, prix Nobel, etc.). Je me suis rendu compte que les étudiants écoutaient bravement et poliment, mais finalement, ce dont ils avaient réellement besoin, c’était d’une vraie pause. J’ai néanmoins gardé les quelques encarts expérimentaux grâce à l’aide d’un collègue technicien, C, pour transporter le matériel nécessaire et monter les expériences. Il a même fait les expériences lui-même, ce qui lui a valu des applaudissements à plusieurs reprises. Afin que tout le monde puisse voir ce qui se passe, les expériences faites sur la table au foyer de l’amphithéâtre sont filmées à l’aide d’une webcam et projetées sur l’écran (Delabre, 2023 ; Sharma et al., 2010). Il n’est cependant pas possible de dire si ces pauses expérimentales sont « utiles » à la compréhension globale du cours. Elles permettent néanmoins de garder un lien entre la partie théorique de la physique et la partie expérimentale, qui figure dans une autre UE. Ces expériences de démonstration⁴ étaient faites en travaux pratiques lors de la maquette précédente. Les étudiants les apprécient, ce qui est suffisant pour les conserver.

2.2. Avant le cours : utilisation de l’outil Perusall

J’ai découvert dans Dumont et Mazur (2022) l’existence d’un outil, Perusall⁵, pour améliorer l’expérience de la classe inversée. Cet outil a été testé en 2020, alors que je ne faisais que les 2/3 du cours magistral. L’équipe enseignante a été d’accord pour octroyer un bonus de 5 % de la note à l’UE aux étudiant·es utilisant Perusall. En 2021 et en 2022, ce bonus, conformément aux conseils spécifiés par l’outil, est passé à 10 % (soit 2 points maximum sur 20).

Cet outil, en ligne, permet de mettre à disposition des étudiant·es le polycopié de cours afin qu’ils/elles puissent travailler dessus en le questionnant, le commentant, entre eux et elles et avec l’enseignant. Il y a possibilité de mettre en exergue une partie du document et d’utiliser un système de forum pour interagir dans lequel il est possible de poser des questions, de les adresser à quelqu’un en particulier, de répondre, de poster liens, vidéos, formules mathématiques, dessins, schémas, images, etc. Un système d’évaluation sophistiqué (analyse sémantique des commentaires des étudiants) permet de quantifier ces interactions et, en fin d’UE, de les traduire quantitativement selon différents critères réglables.

Figure 1 – Capture d’écran de l’application Perusall

La figure 2 montre l’histogramme des bonus obtenus en 2022. 37 % des étudiant·es présent·es ont utilisé activement l’outil, 32 % sont allé·es le voir sans vraiment se l’approprier tandis que 31 % ne l’ont pas regardé.

Figure 2 – Histogramme du bonus pour l’utilisation de l’outil Perusall en 2022

Un sondage (48 réponses soit 33 % des étudiant·es présent·es), en fin de cours en 2022 dont une des questions portait sur l’outil Perusall, a donné les résultats suivants :

• « Je l’ai utilisé et j’ai trouvé cet outil utile pour comprendre le cours » : 19 %
• « Je l’ai utilisé seulement pour tenter d’avoir 2 points de plus » : 21 %
• « Je ne l’ai pas utilisé parce que je n’y suis pas arrivé » : 12 %
• « Je ne l’ai pas utilisé parce que je n’ai pas eu le temps de m’y consacrer » : 37 %
• « Je ne l’ai pas utilisé parce que je n’avais pas envie » : 31 %⁶

Environ 40 % des étudiants ont utilisé cet outil et estiment en avoir tiré un certain profit. La figure 3 montre la corrélation (assez faible) entre la valeur du bonus et la note (sans le bonus) à l’UE. Il n’est pas possible de dire si l’outil apporte effectivement un réel bénéfice. En revanche, il permet à l’enseignant de vérifier les problèmes de compréhension afin d’éventuellement revenir dessus en cours.

Le principal frein identifié est qu’il s’agit d’une application « en plus », c’est-à-dire à l’extérieur de l’ENT (Moodle), dans laquelle il faut créer un nième identifiant, dans laquelle il faut explicitement aller.

Figure 3 – Graphe illustrant la faible corrélation entre la note de l’UE sans le bonus Perusall et le bonus, pour l’année 2022

2.3. Insertion dans l’Unité d’Enseignement

En dehors du cours magistral où les étudiant·es sont regroupé·es, l’UE dispose de séances de travaux dirigés en groupes restreints (20 à 30 étudiants). Les travaux dirigés sont en quantité égale (24 × 2 h) aux cours magistraux, en décalage d’une semaine. Ils sont effectués par des enseignant·es en charge d’un groupe. Il s’agit d’exercices d’application du cours relativement classiques élaborés et améliorés par l’équipe enseignante au fil des années depuis 2014. Les énoncés de ces exercices sont rédigés de façon à ce que les étudiant·es puissent les faire seul·es. Un calendrier des exercices de travaux dirigés est fourni en début de semestre, afin de rester à peu près en phase avec le cours magistral. Il y a deux types d’exercices : ceux qui sont obligatoirement traités en séance de travaux dirigés, et ceux qui sont facultatifs, ce qui permet une pédagogie différenciée. Les enseignant·es chargé·es des travaux dirigés sont laissé·es libres de leur pédagogie ; la plupart optent pour une pédagogie transmissive classique où les exercices sont cherchés individuellement par les étudiant·es puis corrigés par l’enseignant·e. Je pratique plutôt un apprentissage par les pairs en petits groupes (pédagogie coopérative) (e.g., Lavoie et al., 2012). Les étudiant·es se répartissent en petits groupes de 3 à 5 autour des tables positionnées en ilots. Ils/elles travaillent les exercices de travaux dirigés ensemble, je n’interviens que si l’ensemble du groupe est bloqué, donc majoritairement peu. Cela ne peut fonctionner que si les exercices sont soigneusement et clairement rédigés, avec des questions compréhensibles et faisables. Je demande à l’un des groupes de rédiger proprement le corrigé de la séance, que je récupère à la fin. Je le corrige, notamment au niveau de la rédaction, avant de le scanner pour le diffuser aux étudiant·es. En 2022, je leur ai demandé de faire systématiquement un résumé de chaque chapitre de cours une fois celui-ci terminé. Je leur demandais de me l’apporter afin que je le commente. Les étudiant·es ayant le plus de facilités le font généralement spontanément, il a fallu insister pour les autres. Ce groupe de travaux dirigés n’a cependant pas des résultats statistiquement différents des autres groupes.

2.4. Évaluation des connaissances acquises

Historiquement, le contrôle continu⁷ avait été expérimenté dès 2014, mais dans les groupes de travaux dirigés, chaque enseignant·e chargé·e de travaux dirigés étant responsable de l’élaboration du sujet pour son groupe, avec approbation de l’équipe enseignante. Néanmoins, comme les contrôles n’étaient pas simultanés entre les groupes, cela a généré, à juste titre, des problèmes d’homogénéité et d’équité.

De surcroît, la gestion administrative des absences des étudiants s’est avérée très chronophage. Au bout de deux années, l’équipe enseignante a décidé d’abandonner le contrôle continu pour revenir au classique diptyque partiel/examen⁸ à partir de 2016 ; avec l’inconvénient que l’épreuve de rattrapage avait alors lieu à l’issue de l’année universitaire, en juin, donc plus de six mois après la fin des cours. Le problème de l’examen terminal est que les étudiant·es n’avaient qu’un retour tardif sur leur travail.

Afin de résoudre ces difficultés pour les trois dernières années (2020-2022), l’évaluation s’est faite en contrôle continu en amphithéâtre, sur le créneau du cours magistral. Deux contrôles se déroulaient pendant l’enseignement (typiquement à la fin de la première partie sur l’électrostatique et à la fin de la seconde partie sur la magnétostatique-induction). Un troisième contrôle avait lieu après la fin de l’enseignement (en décembre), puis une seconde chance peu après (en janvier). Chacun d’eux durait 1 h 30. Ce calendrier permettait aux étudiant·es d’obtenir un premier retour sur leur travail relativement rapidement (au bout d’un mois), laissant la place à des ajustements de méthodes de travail en concertation avec les enseignant·es chargé·es des travaux dirigés. La note de l’UE était obtenue comme la moyenne entre la meilleure note des deux premiers contrôles et la note du troisième contrôle. Cette stratégie a rendu caduque la gestion des absences. Les énoncés des contrôles sont des exercices relativement proches (mais pas identiques) aux exercices traités en travaux dirigés ou en amphithéâtre, et couvrant l’ensemble du spectre des thèmes abordés.

2.5. À distance pendant un confinement

La deuxième moitié du cours de 2020 qui s’est déroulé à l’automne a subi le deuxième confinement pour cause d’épidémie de Covid-19. Les 16 premiers cours (jusqu’aux vacances de la Toussaint) avaient pu avoir lieu en présentiel. Les 8 derniers ont dû se dérouler à distance avec le logiciel Zoom. Les contrôles ont néanmoins pu avoir lieu en présentiel.

Je n’ai pas eu à modifier ma pédagogie, la classe inversée fonctionne assez simplement à distance. Les résultats (tableau 2) ne montrent pas d’anomalie particulière. Il est néanmoins évident que l’interaction avec les étudiant·es ne peut pas être similaire à un cours au même format, mais en présentiel. Les étudiants étaient là, mais je faisais cours devant une mosaïque de carrés noirs avec des noms. Je n’ai, heureusement, pas eu la possibilité d’améliorer cela lors de cours ultérieurs.

3. Discussion

La mise en place d’une pédagogie de type classe inversée demande un investissement conséquent que l’on peut estimer au double d’un cours classique. Il faut en effet non seulement préparer un support de connaissances (dans le cas présent un polycopié de 260 pages) pour les lectures préalables, mais aussi préparer finement les séances d’enseignement en amphithéâtre. Il est généralement difficile de commencer un enseignement directement sous ce format, et une première année réalisée de manière classique (par exemple sous la forme d’un diaporama) permet de lisser l’effort, le diaporama étant transformé en document lisible l’année suivante.

3.1. Résultats des étudiants

Les résultats des évaluations (tableau 2) ne sont pas à la hauteur des espérances initiales. Zanier (2018) montrait des résultats significativement (1 à 2 points sur 20) meilleurs après le passage en classe inversée ; d’autres résultats (Hew et al., 2020 ; Poulain et al., 2023) montrent que la classe inversée améliore les résultats. Je n’obtiens pas de différence significative dans les résultats des évaluations entre la classe inversée et la pédagogie classique.

Le tableau 2 montre que seul le passage en classe inversée partielle (CIP) entre 2017 et 2018 semble avoir une influence sur les résultats. Les autres changements : passage de classe inversée partielle à classe inversée totale (CIT) entre 2020 et 2021 ; ajout d’un contrôle en plus entre 2019 et 2020 (passage de partiel/examen, à trois contrôles dans le semestre : CC1, CC2 et CC3) ; ou même le changement de maquette entre 2018 et 2019 n’a pas affecté de manière visible les résultats des étudiant·es.

Il est néanmoins difficile de conclure dans un sens ou dans l’autre. Les cohortes d’étudiant·es sont différentes d’une année à l’autre, les examens et les contrôles également (même si tant leur longueur que leur difficulté ont été pensées pour rester sensiblement constantes au fil des années), tout comme l’équipe enseignante (qui corrige les copies). Trop de facteurs non contrôlés peuvent influer sur les résultats. Par ailleurs, les évaluations telles qu’effectuées contrôlent des connaissances de court terme, et non un apprentissage en profondeur (peut-être faudrait-il des tests spécifiques, et probablement éloignés du cours dans le temps), qui ne peut ainsi être distingué d’un apprentissage superficiel (mémorisation).

3.2. Réception par les étudiant·es

Des circulations régulières dans les rangs pendant les moments où les étudiant·es doivent résoudre un exercice montrent que ceux/celles-ci travaillent, dans l’ensemble. Je n’ai pas d’indicateur quantitatif pour cela, mais de bas en haut de l’amphithéâtre, les étudiant·es réfléchissent, seul·es ou en petits groupes.

J’ai fait des sondages sur le cours chaque année, soit à l’issue du cours, soit, parfois, à mi-cours, notamment quand je faisais l’ensemble de l’enseignement. Ces sondages à mi-semestre me permettaient de vérifier que je n’étais pas complètement en dehors des attentes des étudiant·es⁹. Ils m’ont permis de modifier certains aspects, comme par exemple d’instaurer une introduction aux cours magistraux avec un résumé du cours lu. Globalement, le cours et la pédagogie inversée sont bien perçus.

Une des hypothèses fortes sur laquelle est basée cette approche est que les étudiants lisent le polycopié avant le cours. L’outil Perusall m’a permis de vérifier en direct que certain·es d’entre eux/elles le faisaient effectivement. Sur un sondage après l’UE de 2022 (48 réponses, soit 33 % des présent·es), 27 % des étudiant·es disent avoir lu le polycopié attentivement avant le cours, 25 % l’ont lu plutôt en diagonale et 23 % après le cours ; 25 % ont décroché ou n’ont pas fait l’effort.

Voici quelques verbatims de ce sondage :

« Je n'ai pas utilisé Perusall parce que j'apprends mieux sur papier que sur ordinateur et passer du temps sur l'ordinateur me fait mal aux yeux.

Les CM étaient trop lents et je sais que beaucoup de personnes ont séché pour cette raison. Mais selon moi le contenu était génial et l'idée de faire des exercices est excellente. Donc je dirais à voir si vous pouvez pas aller juste un peu plus vite au niveau des corrections. »

« Faire des exercices en cours en ayant lu le cours avant était une bonne formule, je pense que je préfère ça.

Au début Perusall n'était que pour gagner des points, mais finalement je m'y suis pris et c'était vraiment utile. »

« J'aimais bien les ex fait en cours. »

« Les poly sont vraiment très bien faits, merci énormément pour tout le travail fourni pour cette UE c'est vraiment incroyable. »

« J'ai eu du mal à accrocher au format classe inversée. »

3.3. Présence en amphithéâtre

À partir de 2019, j’ai fait passer des feuilles de présence à chacun des cours magistraux que je faisais (figure 4). En 2019 et 2020, les cours commençaient pour moi au n° 10. En 2020, je n’ai pas les effectifs au-delà du cours n° 16, les derniers cours s’étant déroulés à distance (confinement). En 2022, j’ai voulu tester une application en ligne (incluse dans l’ENT Moodle) pour que les étudiant·es notent automatiquement leur présence en cours, mais cela n’a pas fonctionné (tous·es les étudiant·es présent·es ne le faisaient pas), je suis revenu à la feuille de papier circulant dans les rangs à partir du cours n° 7. Deux cours (n° 11 et n° 19) ont été transformés en contrôles et deux feuilles sont incomplètes (n° 18 et 20). En 2019 (CIP), le dernier cours avait 42 % des étudiant·es ayant eu une note à l’UE, en 2021 (CIT), la fraction était de 58 % et en 2022 (CIT) de 67 %. Pour 2017 (CM fait avec diaporama), je n’ai qu’un point de présence en amphithéâtre, pour le dernier cours. J’avais alors donné un sondage sous forme papier : 43 feuilles avaient été remplies, 147 étudiants avaient eu une note à l’examen, soit un taux de présence de 29 %.

Figure 4 – Évolution de la présence en amphithéâtre sur 4 années, en fonction de l'avancement du cours

La présence en amphithéâtre est un signe d’appréciation du cours de la part des étudiants, mais pour ce type d’enseignement de physique classique, ce n’est pas une fin en soi : il est tout à fait possible de réussir sans aller en cours magistral. La figure 5 montre en effet une faible corrélation entre la note à l’examen en fin d’UE et l’assiduité en amphi (sur les 15 derniers cours uniquement : magnétostatique et électrocinétique).

Figure 5 – La réussite à l’examen est faiblement corrélée avec l’assiduité en amphithéâtre

3.4. Une expérience avortée

3.4.1. Sur certains éléments de compréhension du cours

Pendant le dernier cours que j’ai pu donner en 2022, pensant que je pourrais continuer l’année suivante, j’avais notamment fait un sondage parmi les étudiants sur les deux principaux théorèmes du cours, à savoir le théorème de Gauss en électrostatique (calcul du champ électrique) et le théorème d’Ampère en magnétostatique (calcul du champ magnétique). Ces théorèmes font appel à des notions mathématiques assez variées comme la géométrie dans l’espace, les intégrales multiples ou l’analyse vectorielle, et ce de manière simultanée. J’essaye d’améliorer, année après année, leur compréhension en faisant des schémas de plus en plus clairs, en donnant un protocole d’utilisation détaillé, en précisant clairement les principales situations où ces théorèmes s’appliquent. Malgré cela, de nombreux·es étudiant·es ont toujours des difficultés, ce qui se manifeste notamment dans leur rédaction des copies d’examen.

Ainsi, sur 66 réponses au sondage (45 % des présent·es), 33 % estiment ne pas comprendre toute la logique du théorème de Gauss et 41 % estiment ne pas comprendre toute la logique du théorème d’Ampère. Il restait donc une marge d’amélioration de la pédagogie.

3.4.2. Sur la pédagogie globale de l’UE

J’avais pour objectif d’améliorer les liens pédagogiques dans l’équipe enseignante, ainsi qu’avec l’UE de L1 de Méthodologie du Travail Universitaire¹⁰. Une piste envisagée était de faire travailler les étudiant·es en travaux dirigés sur des fiches résumées des chapitres du cours, conformément à l’expérience que j’avais faite dans mon groupe de travaux dirigés en 2022. En effet, les étudiant·es les plus faibles ont du mal à structurer leurs connaissances pour résoudre un exercice de physique : la fiche résumée est une piste pour tenter d’y remédier.

3.4.3. Sur l’outil Perusall

Convaincu de l’utilité de l’outil Perusall, il y avait néanmoins des pistes d’amélioration pour son utilisation par les étudiants. Son inclusion dans la batterie d’applications disponibles directement sur Moodle serait un net avantage, les étudiant·es n’auraient alors pas besoin d’aller sur une autre plateforme. Par ailleurs, l’utilisation de groupes à l’intérieur de l’outil serait plus adéquate pour un très grand groupe : en 2022, quelques étudiants ont monopolisé les échanges, ce qui en a démotivé beaucoup. Ce n’était pas le cas en 2021. Créer des groupes plus petits comme le permet l’outil aurait probablement permis de résoudre ce problème.

3.4.4. Améliorer ma connaissance des personnes dans l’amphithéâtre

L’université ne fournissant pas de trombinoscope des étudiants, j’en ai fabriqué un en 2022 en prenant une photo de l’amphithéâtre, découpant ensuite chaque tête, et demandant enfin aux étudiant·es de mettre leur nom en face de leur tête. C’était un début, mais cela m’a aidé à mieux connaître mes interlocuteur·ices.

3.4.5. Sur les expériences de physique

Il serait également possible d’améliorer les quelques expériences de physique réalisées en amphithéâtre. D’une part, il est envisageable d’en ajouter, de nombreux autres aspects du cours sont susceptibles de se prêter à des expériences spectaculaires et courtes. D’autre part, au-delà de l’aspect simplement récréatif, il serait intéressant d’améliorer la manière pédagogique de les présenter (Delabre, 2023).

3.4.6. Quantifier les apports

Il ne m’a pas été possible de quantifier de manière satisfaisante l’apport éventuel de la pédagogie en classe inversée. Avec l’aide de collègue(s) en didactique, par exemple, il aurait été peut-être possible de mesurer son efficacité et notamment l’ancrage des connaissances. Il faut pour cela mettre en place un groupe contrôle, probablement en parallèle, et calibrer un questionnaire de connaissances à répliquer à différents intervalles de temps.

3.4.7. Poursuivre l’expérimentation

Il y a de nombreuses modalités de la classe inversée que je n’ai pas explorées (Dumont & Mazur, 2022 ; Poulain et al., 2023). Aller au-delà demande du temps long, sur plusieurs années, l’échelle temporelle d’une expérimentation pédagogique étant de l’ordre d’une année pour un cours. La règle des 4 ans spécifique à mon UFR n’est en cela pas du tout appropriée. Une équipe pédagogique soudée et volontaire est un atout supplémentaire, tout comme un alignement pédagogique entre les UE d’un même parcours.

Conclusion

Malgré un affichage de plus en plus prégnant de la part des universités sur les pédagogies souvent qualifiées d’« innovantes¹¹ », en tant que praticien expérimentateur je me suis trouvé confronté à des freins de deux natures : administrative (peu de retours sur mes questions à propos des outils de pédagogie numériques, pas de trombinoscope, etc.) et pédagogique (de nombreux·es collègues ne souhaitent pas s’investir dans des tentatives pédagogiques plus ou moins hasardeuses, des règles d’attribution des enseignements ou des changements de cadrage institutionnels limitant les expérimentations pédagogiques qui demandent par essence du temps long, etc.). Ces freins ne sont malheureusement pas solubles dans les Appels à Projets Pédagogiques que proposent nombre d’universités. Néanmoins il est possible d’investir l’espace de liberté restant pour expérimenter modestement certaines pratiques.

Malgré le travail de préparation plus important que cela me demande, j’enseigne la plupart du temps en classe inversée, souvent dans de plus petits groupes. Cela me permet plus d’interactions avec les étudiant·es en ménageant des espaces d’échanges. Cette méthode permet de traiter la même quantité de programme qu’un cours donné de manière classique. Mais aussi d’absorber des aléas (cours annulés, retards, changements de rythmes, etc.) plus facilement : les étudiant·es ayant le cours en amont, l’ajustement se fait sur les éléments de compréhension en classe. Elle est ainsi plus souple, elle permet notamment de s’adapter facilement à des contraintes très fortes comme l’a montré le confinement au milieu de l’enseignement en 2020.

Remerciements

Je remercie tous·tes mes collègues (et en particulier Irena Nikolic, Didier Schmaus et Yves Chanteux) qui sont passé·es dans cet enseignement entre 2014 et 2022, ainsi que l’ensemble des étudiant·es.