Un projet de recherche autour de Mathador

Mathador, un territoire calculant en Bourgogne-Franche-Comté

Porté par Réseau Canopé - Direction territoriale académies de Besançon et de Dijon, en étroite collaboration avec le rectorat de l’académie de Dijon, ce projet s'appuie sur les données du jeu Mathador produites par les élèves et leur analyse par trois laboratoires de recherche.
Alors que des études indiquent la baisse du niveau des élèves français en mathématiques, « Un territoire calculant en Bourgogne-Franche-Comté » se penche sur l’apprentissage du calcul mental.

3 objectifs

  • Faire progresser la recherche sur les mécanismes à l’œuvre lors de l'apprentissage du calcul mental ;
  • Améliorer l'apprentissage du calcul mental, en mettant à jour des « profils de calculants » susceptibles d'aider les enseignants à mieux comprendre chaque élève ;
  • Développer le jeu de calcul mental de demain, capable de proposer aux élèves des parcours de progression réellement individualisés.

Dans les classes

  • 75 classes du 1er et 2nd degré sont impliquées dans le projet, représentant quelques 1500 élèves de cycle 3. Tout au long de l’année scolaire, les élèves vont jouer chaque semaine à la version numérique de Mathador, jeu basé sur le principe du compte-est-bon. Ces périodes de jeu permettront de collecter des données sur la façon de jouer des élèves et les mécanismes mis en place pour atteindre le nombre cible.
  • 20 classes témoins, ne jouant pas à Mathador, font également partie du projet. Grâce à des tests de calcul mental conduits en début et fin d'année scolaire pour ces deux groupes de classes, on pourra évaluer l’apport du jeu dans l’apprentissage du calcul mental.

Ces classes sont réparties sur l’ensemble du territoire bourguignon.

Les enseignants impliqués seront accompagnés tout au long du projet et bénéficieront de formations spécifiques, notamment en didactique du calcul mental. Canopé et le Rectorat de l'académie de Dijon (IEN, IPR, DANE, etc.) mettent en place conjointement ce programme de formations.

Les big data

Chaque action d'un joueur se traduit par une ligne créée dans la base de données : épreuves rencontrées, réussies ou ratées, opérations utilisées, temps passé à répondre, tentatives échouées... En mettant en regard toutes ces données, on obtient un profil dynamique du joueur. Étudier de manière précise un joueur emblématique, ou encore compiler les données de nombreux joueurs devrait permettre de définir des profils de joueurs et de créer des parcours individualisé pour chacun.
Au cours des 3 ans à venir, 700 000 calculs mentaux seront produits par 1 500 élèves bourguignons, qui joueront aux jeux Mathador au moins 15 minutes par semaine.

Le calendrier

  • Année 1 (2016-2017) : 1 500 élèves passent un test en début et fin d'année et jouent chaque semaine à Mathador. Ils produisent environ 700 000 calculs.
  • Année 2 (2017-2018) : Les trois laboratoires de recherche analysent les données pédagogiques massives.
  • Année 3 (2018-2019) : Les résultats de la recherche sont mis à la disposition des enseignants et contribuent à faire naître une première version enrichie de Mathador, avec un outil de diagnostic du profil de chaque élève.
  • Année 4 (2019-2020) : Réseau Canopé développe le jeu de calcul mental de demain, adapté à chaque élève. Il le teste et le déploie nationalement.

Les acteurs du projet

Les acteurs institutionnels

Réseau Canopé Réseau Canopé, direction territoriale des académies de Besançon et de Dijon, et plus particulièrement le pôle Édition transmédia ;


Rectorat Dijon Le Rectorat de l'académie de Dijon, et plus particulièrement la Délégation Académique au Numérique Educatif (DANE).


Les équipes pédagogiques sur le terrain

Enseignants, conseillers pédagogiques, inspecteurs, formateurs, conseillers TICE, etc.

Les équipes de recherche

CNAML’équipe Méthodes Statistiques de Data-Mining et Apprentissage (MSDMA) dirigée par Aurélien Latouche. Elle fait partie du laboratoire Cédric du Conservatoire national des arts et métiers (Cnam) et se chargera de l'extraction et de la visualisation des données massives générées par le jeu, qui sont inutilisables dans leur format brut.

LDARL’équipe du laboratoire de didactique André Revuz (Universités Paris Diderot et Cergy-Pontoise) dirigée par Denis Butlen. Elle mènera un travail de recherche à partir de ces data inédites, afin de dégager des profils de calculants et d’identifier leurs distinctions. Parallèlement, l’impact de l’utilisation de Mathador dans les classes sur les pratiques des enseignants associés au projet et sur les apprentissages potentiels et effectifs des élèves sera également étudié.

ParagrapheL'équipe Compréhension, Raisonnement et Acquisitions de Connaissances (CRAC) du laboratoire Paragraphe (Université Paris 8) dirigée par Emmanuel Sander, travaillera sur les mêmes aspects, mais avec une approche en psychologie cognitive.

Les chercheurs

L'équipe scientifique du projet se compose d’une doctorante, de deux post-doctorants et des cinq enseignants-chercheurs qui encadrent leurs travaux.

Matthieu Saumard Matthieu Saumard est post-doctorant au Cnam (équipe MSDMA). Agrégé de mathématiques et docteur en statistiques, il vient d'enseigner trois ans à l'université de Valparaiso au Chili. Il est chargé, dans le projet, de la fouille des données massives produites par les élèves et de leur visualisation. Il travaille sous la direction d'Aurélien Latouche, professeur de bio statistiques et responsable de l’équipe MSDMA et d'Avner Bar-Hen, professeur en statistiques et données massives.

Isabelle Ludier Isabelle Ludier prépare dans le cadre du projet une thèse de doctorat en didactique du calcul mental. Ancienne professeure de mathématiques et chargée de cours à l’ESPE, elle a choisi comme sujet Le logiciel Mathador, son utilisation par les enseignants et les procédures élèves utilisées. Sa thèse est codirigée par deux spécialistes en didactique du calcul mental du laboratoire André Revuz, Denis Butlen, professeur, et Pascale Masselot, maître de conférences.

Sébastien Puma Sébastien Puma est post-doctorant en psychologie au sein du laboratoire Paragraphe. Ses recherches porteront sur les stratégies mises en oeuvre par les élèves pour atteindre le nombre cible. Il est encadré par Emmanuel Sander, professeur de psychologie du développement et de l’éducation et responsable du CRAC, l’équipe Compréhension, Raisonnement et Acquisitions des Connaissances.

infographie des intéractions entre chercheurs

L'appel à projet e-FRAN

Doté de 30 millions d'euros, l’appel à projets e-FRAN (Espaces de formation, de recherche et d'animation numérique) s'inscrit dans le cadre du Programme d'Investissement d'Avenir 2. Il vise à soutenir des projets de transformation de l'École qui traduisent la volonté des acteurs de l'éducation et de leurs partenaires de créer des "territoires éducatifs d'innovation numérique" en prenant appui sur la recherche. Il a été conçu et piloté par une mission réunie autour de Jean-Marc Monteil et son opérateur est la Caisse des dépôts.

Critères de sélection des projets :

  • ils fédèrent écoles et établissements scolaires (un ou plusieurs), collectivités territoriales, entreprises, laboratoires de recherche, etc. ;
  • s'inscrivent dans des territoires diversifiés ;
  • répondent à des objectifs bien définis, pour aborder le numérique comme ressource pédagogique, compétence nouvelle à acquérir, fait social et objet de recherche.

Au cours de la première vague de sélection (mars 2016), le jury a retenu 9 projets sur 66, dont « Un territoire calculant en Bourgogne-Franche-Comté ».

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