L’étude « gamifiée » de la pression artérielle, en Seconde Avec la plateforme de e-éducation ELEA

La gamification est une pédagogie assez récente, inspirée des résultats obtenus dans le monde de l’entreprise (lien vers un article de la DANE).
La plateforme ELEA permet de construire des cours numériques gamifiés, c’est-à-dire utilisant les concepts des jeux vidéo dans une activité.

L’objectif de cette expérimentation est de tester un dispositif gamifié en classe de Seconde autour de l’étude de la boucle de régulation de la pression artérielle, tout en mettant l’accent surl’acquisition d’une autonomie en classe.
Il s’agira d’évaluer l’impact du dispositif sur la motivation des élèves, et de montrer quelles sont les difficultés que l’on peut rencontrer.

Professeur expérimentateur

  • Marie-Sophie Delannoy, au lycée Galilée à Cergy (95).
    Le travail a été mené à partir d’un des parcours ELEA en classe inversée de mon collègue Laurent GUERRE, que j’ai gamifié et adapté au niveau de mes élèves.
LIAISON AVEC LE PROGRAMME
Niveau concerné Seconde
Partie du programme : Thème 3 – Corps humain et santé
Chapitre 2 : Une boucle de régulation nerveuse
PLACE DANS LA PROGRESSION
Le premier chapitre, « Les modifications physiologiques à l’effort » a été travaillé. Les élèves ont étudié l’augmentation de la pression artérielle lors d’un effort physique et se sont demandé comment la pression artérielle pouvait revenir à une valeur normée. Ce parcours leur permettra de comprendre ce que signifient les valeurs de la pression artérielle, et comment ces deux valeurs sont régulées, dans le cas d’une augmentation comme dans celui d’une diminution de la pression.
MOTIVATION DU CHOIX DE LA SEQUENCE A INVERSER
La plateforme ELEA a déjà été utilisée par les élèves en début d’année, pour comprendre les mécanismes de l’évolution dans le dernier chapitre du thème 1.
Cela leur avait permis de mieux comprendre les notions associées, tout en prenant du plaisir à travailler.
La gamification semblait ici être une plus-value car elle permettait de faire passer des notions assez complexes à des classes en difficulté.
PROBLEME A RESOUDRE
On a vu que la pression artérielle varie lors d’un effort physique, mais comment est-elle régulée pour revenir à une valeur standard au repos ?

Extrait du parcours proposé aux élèves sur ELEA :

Vous êtes un coach sportif à la salle de sport la plus grande de Cergy, et vous faites passer à vos nouveaux abonnés des tests physiques pendant la première séance, afin d’évaluer leur niveau physique.
Après l’un de vos tests, vous prenez la tension artérielle à l’un de vos clients, qui vous demande comment ses valeurs de pression artérielle reviennent à une valeur normale après avoir fait un effort prolongé.
Afin de lui répondre, vous réaliserez un diaporama que vous lui présenterez à sa prochaine visite.

NOTIONS, SAVOIR-FAIRE, COMPÉTENCES
La pression artérielle est une grandeur contrôlée par plusieurs paramètres. Par exemple, il existe une boucle réflexe de contrôle de la fréquence cardiaque (dont la pression artérielle dépend par l’intermédiaire du débit) :
- des capteurs (barorécepteurs) sont sensibles à la valeur de la pression artérielle ;
- un centre bulbaire intègre les informations issues des barorécepteurs et module les messages nerveux en direction de l’effecteur (coeur) ;
- les informations sont transmises du centre à l’effecteur par des nerfs sympathiques et parasympathiques.
La boucle de régulation contribue à maintenir la pression artérielle dans d’étroites limites autour d’une certaine valeur.
A l’effort, l’organisme s’écarte de cette situation standard.
Recenser, extraire et exploiter des documents historiques relatifs à des travaux expérimentaux pour construire et/ou argumenter la boucle de régulation nerveuse évoquée.
Simuler des expériences et analyser des résultats expérimentaux.
Élaborer un schéma fonctionnel pour représenter une boucle de régulation.
Réaliser un diaporama afin de répondre à la question posée par le client.
ACTIVITE
Durée : 2 séances de 1h30 chacune Coût : un ordinateur par élève (salle
informatique)
Sécurité :aucune
Outils numériques et ressources
  • Plateforme ELEA et ses nombreux tutoriels.
  • Outils d’ELEA : carte de progression, étiquettes, tests, rendu de devoir, badges
  • Obtention de badges.

Déroulement global de la séquence

Séance 1 Séance 2
A partir des documents fournis sur ELEA, les élèves complètent le plan du cours avec les informations qu’ils extraient des documents. On vérifie leur compréhension grâce à des tests sur ELEA. Un schéma bilan de la boucle de régulation de la pression artérielle est complété ensemble. Les élèves travaillent sur les diaporamas à rendre à la fin de la séance sur ELEA (1h), et ce sera leur propre cours sur ce chapitre.

Déroulement détaillé de la séquence

La gamification repose sur l’utilisation de concepts empruntés aux jeux vidéo. Yu-Kai Chou a développé un outil, l’octalysis, qui permet d’évaluer le degré de gamification d’une activité. Cet outil repose sur 8 concepts empruntés aux jeux vidéo.
- Contextualisation et introduction : 5min
La carte de progression est une application possible sur Eléa du concept « accomplissement », défini comme étant la validation de compétences, de niveaux, de progression. La contextualisation permet de donner un sens épique, une mission aux élèves ce qui correspond au concept « sens épique » dans l’octalysis.
Capture d’écran de la contextualisation de la séance sur Eléa


Capture d’écran de la carte de progression


- Activité 1 : pression artérielle et principales notions associées et QCM en temps limité

Documents de la première activité (partie 1)


Document de la première activité (partie 2)


- Activité 2 : la lecture et l’analyse du document permettent de trouver des hypothèses et conséquences vérifiables sur l’origine du contrôle existant sur la fréquence cardiaque.

Activité 2 document 1


Quand les élèves ont trouvé des hypothèses intéressantes et leurs conséquences vérifiables (test sur ELEA : texte à trou), ils peuvent passer à l’activité suivante : ils vont simuler des expériences de section de nerfs sur une animation numérique, ce qui leur permettra de déduire les éléments de la boucle de régulation de la fréquence cardiaque et a fortiori, celle de la pression artérielle.

Activité 2 document 2 (animation)


- Activité 3 : Fin de la première séance, les élèves ont juste le temps de compléter un tableau collaboratif en ligne "Google docs" partie "observations".

Schéma résumant le fonctionnement d’une boucle de régulation



- 2ème séance : reprise du tableau collaboratif, réflexion sur les interprétations des différentes expériences.
Schéma collaboratif de la régulation de la pression artérielle complété.
Reprise de la contextualisation et réalisation d’un diaporama power point de réponse au client de la salle de sport.

Fin de l’étude de la boucle de régulation et dépôt des diaporamas


Si les élèves ont réalisé toutes les activités du parcours, ils obtiennent un badge, ce qui correspond aux concepts « d’accomplissement » (validation de compétences, de niveaux, de progression) et « d’évitement » (qui consiste, pour l’élève, à s’engager encore davantage dans l’activité car il a peur de perdre. Il tire aussi profit des opportunités qui sont offertes par le parcours, comme par exemple refaire un test où il n’a pas obtenu la meilleure note, jusqu’à l’obtenir.).

Badge "Super Coach"

Evaluation des élèves

Les élèves sont évalués par des modules « tests » sur ELEA : petits QCM sur documents, des phrases à trous à remplir.
Lors de la première séance, leur compréhension des différents documents est évaluée. Un tableau collaboratif en ligne, analysant les résultats de l’animations est complété ensemble.
Lors de la deuxième séance, les élèves réalisent un support de leur présentation au client. Ils sont évalués sur différents critères de réalisation d’un diaporama mais surtout sur leur capacité à expliquer la boucle de régulation de la pression artérielle dans le cas d’une augmentation de la pression. Ils rendent leur diaporama sur la plateforme, grâce au module "rendre un devoir" sur Eléa.

Impact sur la motivation des élèves

Un questionnaire de satisfaction appelé « SAMI » (Satisfaisant, Acceptable, Moyen, Insuffisant) a été élaboré afin d’avoir une évaluation de la motivation des élèves. En effet, il est reconnu que motivation et satisfaction des élèves sont corrélées.Ce questionnaire est constitué de 6 questions fermées et de 2 questions ouvertes. Environ 70 réponses ont été recueillies. La participation n’a pas été anonymée, afin d’évaluer l’impact de la motivation de l’élève sur ses propres résultats en SVT. Le postulat est qu’un élève avec des notes inférieures à 10 doit sans doute être en difficulté dans la matière SVT, ce qui peut amener à une démotivation dans l’apprentissage de la matière qui peut, à terme, entraîner un décrochage de l’élève.
Nous allons comparer les résultats obtenus avec et sans ELEA, pour cette séance sur la pression artérielle.
Attention toutefois, la séance « sans ELEA » était un TP tournant avec dissection d’une patte de lapin, observation de fibres musculaires au microscope optique, et analyse de 2 animations, afin de comprendre comment est produit un mouvement.

Sur ces deux graphiques, nous voyons bien que pour tous les élèves sondés, sans distinction de moyenne, les résultats sont très proches. Ils sont globalement satisfaits par les deux séances.
Ces résultats semblent donc montrer que les élèves sont plus motivés, quel que soit le sujet du cours, par les manipulations ; qu’elles soient numériques (sur ELEA) ou physiques (dissection).

Plus précisément, pour les élèves en difficulté, ayant une moyenne inférieure à 10/20 au deuxième trimestre, les résultats précédents sont confirmés. En effet, les résultats sont assez proches : la satisfaction des élèves est équivalente entre une séance gamifiée avec ELEA et un TP dissection.

Pour les élèves plus à l’aise en SVT, ayant une moyenne supérieure ou égale à10/20, on voit en revanche un plus grand écart de satisfaction entre une séance avec ELEA et un TP dissection. Le TP dissection les motive davantage à travailler et acquérir des connaissances et/ou compétences, que la séance gamifiée avec ELEA.
Ces graphiques présentent les réponses fournies par les élèves sur deux ces 6 questions fermées. Elles ont été choisies car ce sont elles qui reflètent le mieux ce que les élèves pensent avoir retenu de la séance.

On constate ici, pour les élèves dont la moyenne en SVT est inférieure à 10/20, qu’ils ont l’impression d’avoir retenu les éléments de cours transmis par le professeur peu importe le média : la dissection ou ELEA. En revanche, il leur a été plus facile de retenir des notions de cours avec la dissection qu’avec la plateforme numérique, ce qui est facilement compréhensible : les notions traitées sur Eléa étaient plus complexes (comprendre le fonctionnement d’une boucle de régulation de la pression artérielle) que celles traitées lors de la dissection (comprendre le fonctionnement d’une articulation, le genou et différencier tendons et ligaments).

Deux analyses peuvent être tirées de ces informations, au regard des premières expériences menées sur des parcours gamifiés sur ELEA au premier trimestre :

- L’impact d’un parcours gamifié sur ELEA sur la motivation des élèves, quelles que soient leurs notes, diminue à partir du moment où « l’effet de nouveauté » de la plateforme a disparu.
- Les élèves sont de toute façon plus motivés par un cours reposant sur la construction des notions par activités manipulatoires (dissection, parcours ELEA) ou interactives (animations, utilisation d’outils numériques) que par un cours magistral ou seulement basé sur des documents papiers (voir autres résultats publiés dans le mémoire). Et ceci, quelle que soit leur moyenne.

Analyse et évaluation du dispositif

La prise en main d’ELEA nécessite quelques temps d’adaptations, mais malgré cela, c’est un formidable outil qui permet de présenter le cours sous un autre aspect, et notamment de remotiver facilement les élèves, ne serait-ce que par le fait de « changer leur routine ».

La gamification est un autre outil, permettant d’ajouter une valeur ludique et agréable au travail, qui n’est plus alors considéré par l’élève comme une torture imposée par le professeur, mais plutôt comme une chance de progresser, d’acquérir de nouveaux savoirs et savoir-faire et d’avoir de bons résultats.

Les deux outils combinés permettent de créer des cours ponctuels, sur des notions que l’on sait plus ardues ou en tout cas moins faciles à appréhender pour les élèves, et particulièrement pour ceux en difficulté. Les résultats montrent bien que l’utilisation de parcours gamifiés sur Eléa permettent d’augmenter l’implication et la motivation des élèves pendant les séances.
L’ensemble des résultats nous montre que le secret de la motivation des élèves réside dans la parcimonie avec laquelle on utilise les différents outils mis à notre disposition et l’utilisation de leur diversité.
Le professeur change de positionnement par rapport aux élèves. En effet, au lieu d’être en position de « savant », et donc de supériorité par rapport aux élèves (voire en rapport de force frontal avec eux), il s’efface davantage et acquiert une qualité de conseiller, d’allier, qui leur permet de se concentrer davantage sur leur parcours et d’oublier le temps scolaire.
Les diaporamas auraient pu être déposés dans une base de données (l’un des modules d’Eléa), afin que les élèves puissent s’évaluer entre pairs ou compléter leurs travaux. La collaboration en ligne aurait apporté une plus-value, puisque le statut de l’erreur est modifié.

Un mémoire de M2 MEEF SVT
Mémoire M2 Meef svt Delannoy

a été réalisé sur l’impact de l’utilisation en classe de parcours gamifiés sur la motivation des élèves de Seconde en SVT. Vous pouvez me contacter si vous désirez de plus amples informations.

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