Étude de Cas : Transformer l’Enseignement des Mathématiques avec Maple, Maple Learn et la Classe Inversée - Maplesoft

Étude de Cas :
Transformer l’Enseignement des Mathématiques avec Maple, Maple Learn et la Classe Inversée

Jalale Soussi, professeur agrégé de mathématiques et docteur en sciences mathématiques, enseigne depuis 2000 dans l'enseignement supérieur et secondaire en Belgique. Détaché à l'École européenne Bruxelles IV, il intervient également comme formateur en TICE à l'échelle nationale et internationale. Ancien membre du groupe de travail "Transition numérique" du Pacte pour un Enseignement d'Excellence, il a contribué à moderniser les pratiques éducatives par des approches innovantes.

Étude de Cas : Transformer l’Enseignement des Mathématiques avec Maple, Maple Learn et la Classe Inversée

Jalale Soussi

‘La différenciation ne consiste pas à enseigner un concept différemment à chaque élève, mais à fournir des moyens différents pour atteindre les mêmes objectifs.’ — Carol Ann Tomlinson


Résumé

Cet article présente la mise en œuvre d’un dispositif d’hybridation pédagogique, centré sur la classe inversée, dans l’enseignement des mathématiques au niveau secondaire au sein d’une classe hétérogène intégrant des élèves bénéficiant de mesures d’aménagements raisonnables. Ce dispositif repose sur une combinaison de ressources numériques variées — capsules vidéo pédagogiques, modules d’auto-évaluation et exercices interactifs dans Maple Learn, ainsi que des exerciseurs à génération aléatoire avec ou sans solution, tirant parti des capacités de Maple. À ces outils numériques s’ajoutent des supports non numériques, tels que des puzzles et des articles scientifiques extraits de magazines, le tout structuré dans un parcours d’apprentissage soigneusement conçu. Le dispositif combine des activités synchrones et asynchrones, appuyées par un forum Teams pour favoriser le soutien collaboratif et les échanges continus. L’approche intègre la différenciation pédagogique, la régulation continue des apprentissages, la création d’exerciseurs adaptatifs avec feedback immédiat et personnalisé, ainsi que des modules de dépassement pour les élèves souhaitant approfondir leur compréhension. L’article explore l’impact de ces éléments sur le développement de l’autonomie, la consolidation des compétences conceptuelles et l’engagement cognitif des élèves en classe, avec pour cas illustratif le théorème de Pythagore.


Introduction

Dans un contexte d’enseignement européen, les approches hybrides et inversées s’imposent comme des solutions adaptées aux défis d’une éducation inclusive et différenciée. Ces méthodes répondent aux besoins de classes hétérogènes en favorisant l’autonomie des élèves et leur engagement actif.

Dans cette étude, nous nous penchons sur l’intégration des outils Maple et Maple Learn pour concevoir un dispositif innovant. Ce dispositif combine des ressources numériques et non numériques et offre une régulation adaptative des apprentissages.

La problématique au cœur de cet article est la suivante : comment une combinaison de ressources numériques et non numériques peut-elle soutenir l’autonomie, la différenciation et l’engagement des élèves dans une classe de mathématiques hétérogène ?

Cet article présente un dispositif centré sur le théorème de Pythagore, illustrant comment l’hybridation pédagogique peut transformer l’apprentissage des mathématiques.


Cadre Théorique

L’hybridation pédagogique s’inspire des travaux de Marcel Lebrun2, qui mettent en avant l’importance de la classe inversée et de la différenciation pour encourager un apprentissage actif et régulier. Dans ce cadre, la régulation continue des apprentissages est essentielle pour s’adapter aux besoins variés des élèves et garantir leur progression.

Les politiques éducatives européennes soutiennent cette démarche en valorisant le développement des compétences numériques et l’accès à des formats flexibles et inclusifs. Ces fondements ont guidé la conception du dispositif présenté dans cet article.


Mise en œuvre du processus pédagogique

Population et contexte
La classe compte 30 élèves inscrits en option Mathématiques (6 h/semaine). Elle est hétérogène, avec des niveaux variés, et inclut un groupe bénéficiant d’aménagements raisonnables3.

Chaque étudiant possède un ordinateur portable, une calculatrice scientifique et bénéficie d’une connexion Internet de qualité.

Cette diversité demande une adaptation pédagogique pour garantir l’inclusion et la progression de chacun.

Organisation des séances
Les activités sont structurées pour allier travail synchrone en présentiel et travail asynchrone en autonomie. Le chapitre « Théorème de Pythagore » est programmé sur 4 séances en présentiel, précédées de vidéos explicatives envoyées en amont. Chaque vidéo est accompagnée de petits QCM pour vérifier le visionnage et l’assimilation des concepts de base.

En classe, les élèves travaillent en binômes sur un puzzle mathématique , favorisant la collaboration et l’application concrète des notions abordées. Pour consolider leurs acquis, des modules Maple Learn et Maple sont mis à leur disposition, offrant des exercices interactifs et des opportunités de dépassement pour approfondir la compréhension.

Cette approche hybride permet d’optimiser le temps en présentiel tout en encourageant l’autonomie et l’implication active des élèves.

Méthodes d’évaluation de l’impact du dispositif
L’impact du dispositif est évalué par une combinaison d’exercices en présentiel, d’auto-évaluations et d’un test de synthèse. Lors de chaque séance, 15 minutes sont dédiées à un exercice papier tiré des modules interactifs, corrigé et partagé sur le forum Teams pour ajuster les apprentissages. Les vidéos envoyées en amont, avec QCM intégrés, permettent une auto-évaluation préalable des élèves, tandis que les données des modules Maple Learn et Maple offrent un suivi détaillé de leur progression. Enfin, un test de synthèse sur deux périodes, programmé à la fin du module, permet de mesurer l’acquisition des compétences dans un cadre formel.


Description du Dispositif

Ressources non numériques

  • Puzzle
    • J’ai conçu un kit pédagogique à partir du« Puzzle de Perigal », adapté pour une utilisation en classe afin de rendre visuelle et interactive la démonstration du théorème de Pythagore. Ce kit inclut une version agrandie du puzzle original, imprimée au format A3 et plastifiée pour une manipulation durable. Afin de répondre aux besoins de tous les apprenants, j’ai également développé une version avec un complément de tracés, spécifiquement pensée pour faciliter le repérage spatial des élèves rencontrant des difficultés. Ce matériel permet une approche différenciée et engageante, tout en consolidant les concepts mathématiques de manière concrète.

    • Puzzle de PERIGAL (PDF)
    • Consignes pour la séquence Puzzle de PERIGAL
  • Article de revue spécialisée dans les mathématiques
    Article :     Barthe, Daniel. « Le théorème de Pythagore »,Tangente Hors-sérien° 24Le Triangle, pp. 14-19.

    Le message suivant a été envoyé aux élèves :

    Découvrir le théorème de Pythagore autrement
    Pour approfondir votre compréhension du théorème de Pythagore et découvrir des approches variées, je vous recommande vivement l’article de Daniel Barthe intitulé « Le théorème de Pythagore ». Cet article, publié dans le magazine Tangente Hors-série numéro 24 Le Triangle(pp. 14-19), est un excellent exemple de vulgarisation scientifique accessible à tous.

    L’auteur explore différentes manières d’aborder ce théorème fondamental, en s’appuyant à la fois sur des démonstrations visuelles, des applications concrètes et des prolongements historiques. Vous y trouverez des explications claires et illustrées, idéales pour consolider vos connaissances tout en découvrant des perspectives nouvelles.

    Je vous encourage à lire cet article pour enrichir votre compréhension et mieux appréhender les nombreuses facettes de ce théorème incontournable des mathématiques.

  • Combinaison synchrone et asynchrone
    Utilisation du forum Teams4 pour le soutien et l’interaction continue.

 

Ressources numériques

  • QCM de consolidationsur les vidéos
  • Animations interactives Maple

Éclairage sur l’environnement Maple &Maple Learn
  • Conception du Module 
    Le module est conçu pour un apprentissage interactif, structuré et adaptable grâce à un code intuitif.
  • Interface générée :
  • Composants principaux :
    • Titre, Énoncé, Réponse, Brouillon : pour une gestion claire des exercices.
  • Fonctionnalités clés :
    • Génération aléatoire de nouvelles questions.
    • Vérification des réponse
    • Révélation des solutions et affichage détaillé de la solution
  • Quelques remarques :
    Adaptabilité :
    • Langue : conçu pour le contexte européen, avec un code modulable permettant d’ajouter ou de modifier des langues pour renforcer l’accessibilité dans un environnement multilingue.
    • Différenciation : ajustement des fonctionnalités, adaptation dynamique de la difficulté et modulation du rythme selon les besoins des apprenants.
    • Codes réutilisables : adaptables à d’autres disciplines et thématiques, réduisant la nécessité de concevoir de nouveaux outils.

    Collaboration :
    • Le module facilite le travail collaboratif entre pairs, permettant des échanges fluides et constructifs autour des exercices, tout en renforçant l’apprentissage collectif.

Ressources supplémentaires

Analyse des Ressources et Impacts Pédagogiques

Impact sur l’autonomie et l’engagement : Les retours des élèves montrent un renforcement de leur autonomie et de leur engagement grâce aux outils numériques et aux activités proposées. Les vidéos avec QCM favorisent une préparation autonome en amont, leur permettant d’identifier et de combler leurs lacunes avant les séances. Les modules interactifs Maple Learn et Maple offrent un espace d’exploration personnelle, stimulant leur curiosité et leur capacité à approfondir les notions à leur rythme.

En classe, la spontanéité observée dans l’exécution des tâches, notamment lors des puzzles en binômes et des exercices, reflète un intérêt accru pour les activités interactives. Le partage des corrections via Teams renforce cette implication, en encourageant les élèves à utiliser les retours pour progresser. Enfin, le test de synthèse valorise leur travail et couronne un dispositif qui équilibre autonomie et engagement durable.

 

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