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. Il fait partie des 22 projets e-FRAN du programme investissement d’avenir.
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.

L'actualité du projet

Dans les classes

75 classes du CE2 à la 5e, réparties sur l’ensemble de la Bourgogne, sont impliquées dans le projet, représentant quelques 1500 élèves. Tout au long de l’année scolaire, les élèves jouent chaque semaine à la version numérique de Mathador, jeu basé sur le principe du compte-est-bon. Ces périodes de jeu permettent de collecter des données sur la façon de jouer des élèves et les mécanismes mis en place pour atteindre le nombre cible.

Les enseignants impliqués sont accompagnés tout au long du projet et bénéficient de formations spécifiques : utilisation du numérique, didactique du calcul mental, aide aux élèves en difficulté... Canopé et le Rectorat de l'académie de Dijon (IEN, IPR, DANE, etc.) mettent en place conjointement ce programme de formations.

Au cours de la 1ère année du projet, un test de calcul mental a été passé par l’ensemble des classes participantes et par 20 classes témoins n’utilisant pas Mathador : une première fois en novembre, une seconde en juin. L’analyse comparée des résultats permettra d’évaluer l’impact de Mathador sur les apprentissages en calcul. Les résultats devraient être connus dans les premiers mois de 2018.

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 individualisés pour chacun.
Entre 2016 et 2019, 700 000 calculs mentaux seront produits chaque année 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. Les 3 laboratoires de recherche construisent une méthodologie commune et commencent l’analyse des données ainsi que les observations dans les classes.
  • Année 2 (2017-2018) : Les laboratoires élaborent les indicateurs tirés des données, et les combinent pour déterminer les différents profils de calculants. Les classes continuent à jouer et participent au concours Mathador.
  • Année 3 (2018-2019) : Une première version enrichie de Mathador, avec un outil de diagnostic du profil de chaque élève, est mise en ligne et évaluée par les enseignants. Une nouvelle version des jeux est élaborée, proposant des parcours et des tâches adaptés aux compétences de chaque élève.
  • Année 4 (2019-2020) : Les nouveaux jeux sont testés par les enseignants et les élèves du programme, avant d’être déployés dans la France entière.

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

L’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 charge de l'extraction et de la visualisation des données massives générées par le jeu, qui sont inutilisables dans leur format brut.

CNAM

L’équipe du laboratoire de didactique André Revuz (Universités Paris Diderot et Cergy-Pontoise) dirigée par Denis Butlen. Elle mène 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 est également étudié.

LDAR

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

Laboratoires Paragraphe

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 a auparavant enseigné 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.

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 portent 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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