Etude de cas d’utilisateur :
Amélioration de l’expérience pédagogique des étudiants avec Maple

Trois professeurs de mathématiques du Georgia College & State University (GC&SU), le Dr Marcela Chiorescu, le Dr Brandon Samples et le Dr Darin Mohr, ont reçu une mini bourse de recherche pédagogique en mathématiques et sciences de l’ingénieur, qui a constitué les fonds nécessaires à l’intégration de Maple dans plusieurs cours de l’université. Maple, le moteur de calcul mathématique avancé de Maplesoft, a été choisi par ces professeurs pour étudier les effets de la technologie en classe. L’idée sous-jacente était que le recours croissant aux modules de calcul formel (CAS) et aux outils technologiques interactifs comme Maple peut avoir un impact considérable sur le processus d’apprentissage. D’après les retours des étudiants, le résultat a été unanime : l’expérience démontrait le bien-fondé de la théorie.

Le Georgia College et Université d’Etat compte environ 6000 étudiants. En introduisant un nouvel outil de calcul formel, le Dr Chiorescu et ses collègues voulaient s’assurer que leurs étudiants ne s’embêteraient pas à essayer de maîtriser le logiciel au lieu de se concentrer sur l’apprentissage des concepts mathématiques. « Avec sa réputation de plateforme d’enseignement conviviale et intuitive, Maple se démarquait comme étant le logiciel de calcul le plus sophistiqué et cependant facile à utiliser », explique le Dr Chiorescu. « Il n’a pas fallu longtemps aux étudiants pour se familiariser avec Maple, qui est assez vite devenu leur outil de référence pour la résolution de problèmes ardus ».

Les feuilles de travail et projets Maple ont été intégrés dans trois cours du GC&SU : Calculus I (principes mathématiques de base) et Calculus II fonctions et analyse (notions plus avancées), et Algèbre linéaire. Les professeurs ont choisi d’intégrer Maple en introduisant des laboratoires Maple administrés une fois toutes les deux semaines et portant sur différents domaines : fonctions, dérivées, sommes de Riemann, techniques d’intégration, calculs matriciels, déterminants, valeurs propres, vecteurs propres, etc. Les étudiants avaient pour consigne de travailler ensemble par petits groupes à des exercices et devoirs bihebdomadaires.

Dans ses laboratoires Maple Calculus II, le Dr Brandon Samples a choisi d’incorporer Maple dans deux projets. Le premier était un projet de modélisation où les étudiants exploraient le calcul de surface et volume pour la conception d’un modèle. Le second projet était un devoir sur application réelle où l’on demandait aux étudiants, par groupes de deux ou trois, d’analyser soit le remboursement de prêts étudiants, soit l’achat d’une maison. La méthode d’enseignement du Dr Samples associée à la plateforme intuitive Maple a rendu beaucoup plus direct l’apprentissage de concepts comme les fonctions inverses, les techniques d’intégration et les dérivées partielles. Les étudiants ont indiqué que la capacité de Maple à illustrer un problème par des graphiques, des tableaux, des équations et des mots les avait grandement aidés à apprendre. Les sujets difficiles à assimiler au départ en cours étaient immédiatement clarifiés lors des tutoriels Maple. Commentaire d’un étudiant en Calculus II : « Maple vous aide à visualiser les problèmes et à les utiliser en situation réelle ».

Le Dr Chiorescu, qui enseigne l’Algèbre linéaire et le Calcul niveau II, a listé trois avantages liés à l’utilisation de Maple dans sa classe : « Maple a accru l’intérêt pour les connaissances conceptuelles, fourni des liens entre de multiples représentations et contribué à développer un raisonnement mathématique avancé ». Une étudiante en algèbre linéaire du Dr Chiorescu a indiqué qu’elle aimait Maple parce qu’il simplifiait les équations complexes et l’empêchait de se perdre dans les calculs.

Après avoir utilisé Maple en cours, les professeurs du Georgia College ont déclaré avoir apprécié la manière plaisante d’enseigner les mathématiques dans leurs classes mais aussi ne pas douter que Maple, grâce à ses applications concrètes, préparait les étudiants en vue d’une future carrière dans les mathématiques. Les étudiants ont également acquis des compétences dont ils ont découvert avec surprise qu’elles étaient applicables à d’autres cours. « L’une des caractéristiques les plus puissantes de Maple, c’est sa capacité d’évaluer des expressions et de trouver des solutions à des problèmes qui prendraient un temps fou s’il fallait le faire à la main », explique le Dr Chiorescu. Maple a aussi formé les étudiants à découvrir des erreurs, à suivre ensuite les procédures de correction adéquates et, au bout du compte, à améliorer leur réflexion sur leur travail antérieur et à déterminer la manière d’éviter que des problèmes similaires ne se reproduisent à l’avenir. « Malgré nos réserves au départ quant à l’introduction de cette nouvelle approche en cours, Maple n’a ni ralenti ni entravé la compréhension des concepts par les étudiants. En fait, Maple a contribué à transformer la méthode classique d’enseignement des mathématiques au tableau noir ».

Les professeurs ont effectué un sondage à la fin de chaque cours en demandant aux étudiants d’évaluer leur expérience avec Maple. « Maple a été plébiscité par les étudiants. 85% des étudiants estiment qu’il a constitué pour eux une aide d’apprentissage non négligeable et s’avèrera très utile dans leur future carrière », confie le Dr Chiorescu. Cependant, les étudiants n’ont pas été les seuls à en récolter les bénéfices. Les professeurs estiment avoir amélioré leurs propres pratiques pédagogiques grâce à l’introduction de Maple. « La conception et la préparation des activités Maple a renforcé nos perspectives d’amélioration de l’utilisation de la technologie en cours et nous a permis de bien comprendre ce qu’implique la création de projets suscitant une forte motivation des étudiants à apprendre », précise le Dr Chiorescu. « Nous espérons que l’extraordinaire collaboration s’est développée lors de projet constitue une assise pour de futurs projets réussis. Nous allons assurément continuer à utiliser Maple au Georgia College ».

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