Comment les professeurs soutiennent-ils la coordination, par les étudiants, de la perception et du raisonnement ? : Etude de cas en France et en Chine

How do teachers support students' coordination of perception and logical reasoning in 3D dynamic geometry environments : French and Chinese cases

• Auteur / Autrice : Mingyu Shao
• Direction : Luc Trouche, Jiansheng Bao
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'éducation
• Date : Soutenance le 13/12/2022
• Etablissement(s) : Lyon, École normale supérieure en cotutelle avec East China normal university (Shanghai)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'éducation, psychologie, information et communication (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Sciences, société, historicité, éducation et pratiques (Lyon)
• Jury : Président / Présidente : Nicolas Balacheff
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Luc Trouche, Jiansheng Bao, Nicolas Balacheff, Lianghuo Fan, Joris Mithalal, Jana Trgalová, Binyan Xu
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Lianghuo Fan, Nathalie Sinclair

Mots clés

Mots clés contrôlés

Professeurs de mathématiques

Géométrie -- Didacticiels

Mots clés libres

Conduite de coordination des enseignants

Connaissances des enseignants

Points de vue des enseignants

Environnement de géométrie dynamique 3D

EGD 3D

Perception

Raisonnement logique

Teachers’ coordination behavior

Teachers’ knowledge

Teachers’ views

3D dynamic geometry environment

3D DGE

Perception

Logical reasoning

Résumé

L'apprentissage de la géométrie 3D pose des problèmes depuis longtemps. Les environnements de géométrie dynamique 3D (EGD 3D) offrent aux enseignants de nouvelles possibilités pour développer la visualisation des étudiants, mais soulèvent également des problèmes, tels que, pour les étudiants, la tension entre la perception et le raisonnement logique. Cette étude examine un comportement essentiel, mais difficile, pour les enseignants dans les EGD 3D : la conduite de coordination visant à aider les étudiants à coordonner leur propre perception et les différents modes de raisonnement logique, qui comprennent non seulement le raisonnement théorique déductif, mais aussi le raisonnement inductif et abductif. Nous étudions ensuite comment ce comportement peut être lié aux caractéristiques de la situation géométrique (dynamique) et aux connaissances et points de vue des enseignants.Un cadre théorique composite est établi pour répondre à ces questions. L'Approche Documentaire du Didactique (ADD, Trouche et al., 2020) sert d’un cadre structurant qui intègre les régularités dans la conduite de coordination de l’enseignant, et ses connaissances et points de vue, dans une unité cohérente – le schème d'usage (renommé "schème de coordination" dans cette étude). Les règles d'action dans le schème de coordination sont connectées à un sous-cadre, qui est construit à l'aide du diagramme d'argument de Toulmin (1958). Les invariants opératoires dans le schème de coordination sont connectés à un sous-cadre de catégorisation, qui est construit sur le cadre TPACK (Koehler & Mishra, 2009) et d'autres études sur les points de vue des enseignants concernant le contrôle du comportement, les normes sociales et l'économie temporelle (Pierce & Ball, 2009 ; Ruthven, 2014). Les caractéristiques de la situation géométrique (dynamique) sont également décrites selon plusieurs dimensions, lesquelles sont identifiées d'après les travaux de Piaget et al. (1973) et Morgan et al. (2009).Adoptant une méthodologie d’études de cas et se situant dans un projet de cotutelle sino-français, cette étude suit des séries de leçons intégrant des EGD 3D de trois enseignants, dont deux françaises et un chinois, qui ont une grande expérience de l'utilisation des EGD 3D. L'étude aboutit finalement à un cadre renouvelé qui permet de saisir les caractéristiques essentielles des activités de coordination des enseignants, et ouvre de nouvelles perspectives tant pour la formation des enseignants que pour des recherches futures.

There have been long-standing challenges in learning 3D geometry. 3D dynamic geometry environments (3D DGEs) offer teachers new opportunities for supporting student visualization but also raise issues, such as the tension between students’ perception and logical reasoning. This study investigates an essential but challenging teacher practice in the learning environments integrated with 3D DGEs: the coordination behavior in support of students’ coordination of their own perception and different modes of logical reasoning which not only include theoretical deductive reasoning but also inductive and abductive reasoning. We further investigate how can this behavior be linked with the characteristics of the (dynamic) geometrical situation and teachers’ knowledge and views.We establish a compound framework to address these questions. The Documentational Approach to Didactics (Trouche et al., 2020) serves as a global framework to integrate the regularities in teachers’ coordination behavior and the underpinning knowledge and views into a coherent unity – usage scheme (renamed “coordination scheme” in this study). The rules of action in the coordination scheme are connected with a sub-framework which is built with the help of Toulmin's (2003) diagram of argument. The operational invariants in the coordination scheme are categorized with a framework, which is built on the TPACK knowledge framework (Koehler & Mishra, 2009) and other studies on teachers’ views about behavior control, social norms and time economy (Pierce & Ball, 2009; Ruthven, 2014). The characteristics of the (dynamic) geometrical situation are also structured from several dimensions which are identified according to the work of Piaget et al. (1973) and Morgan et al. (2009).Adopting a case study methodology and being situated in a Sino-French cooperation project, we use the compound framework to analyze the 3D DGE integrated lessons of experienced teachers in both France and China. The study finally leads to a renewed framework that allows capturing essential features of teachers’ coordination activities and opens new perspectives for both teacher education and further research.