LabNbook, une plateforme issue de la recherche
LabNbook a été développée dans le cadre de recherches en didactique des sciences à l'université Grenoble Alpes (UGA). Initialement utilisée de manière confidentielle pour des travaux de recherche, son adoption s'est étendue depuis 2017 au sein de l’UGA et au-delà.
Actuellement, plus de 3 500 étudiants, encadrés par plus de 200 enseignants, intègrent LabNbook dans leurs expériences en sciences expérimentales, non seulement à l’UGA, mais également dans d’autres établissements tels que les classes préparatoires aux grandes écoles (CPGE), l'IMT Atlantique, l'Université de Strasbourg, l'Université de Rennes, l'École normale supérieure de Lyon, l'Université de Haute Alsace, l’université Sorbonne Paris Nord et des établissements d’enseignement secondaire.
Les enjeux de l'enseignement des sciences expérimentales
Dans l’enseignement des sciences expérimentales, les travaux pratiques (TP) jouent un rôle essentiel en apportant aux apprenants une expérience pratique indispensable à l’ancrage des connaissances théoriques. Pour que cette expérience pratique contribue pleinement à la maîtrise de la démarche scientifique et aux apprentissages, ces séances doivent réunir un certain nombre de conditions de mise en œuvre :
- une préparation suffisante par les étudiants avant la réalisation des expériences validée par les enseignants en amont du TP ;
- un travail collaboratif des apprenants sur des outils scientifiques adaptés à leur niveau ;
- un suivi continu des productions des apprenants par les enseignants.
Toutefois, offrir un environnement optimal pour respecter ces conditions peut être un défi pour les enseignants : ils ne sont pas toujours en mesure de suivre le travail des étudiants et de les accompagner tout au long du cycle expérimental (pour la préparation, lors des séances et pour l’élaboration des documents finaux), notamment parce qu’ils ne disposent pas d'outils numériques leur permettant de le faire convenablement.
Les enseignants reçoivent souvent des documents finaux qui présentent une hétérogénéité notable en raison de l’utilisation d’outils numériques divers. Ces documents s’apparentent davantage à un assemblage de parties disparates, démontrant un manque de collaboration au sein des équipes d’étudiants.
LabNbook : une plateforme pour enseigner les sciences expérimentales
LabNbook est un cahier de laboratoire en ligne à visée pédagogique. LabNbook permet aux étudiants de rédiger collaborativement, en présentiel ou à distance, tout type de document scientifique : rapports de projets, cahiers de laboratoire, comptes-rendus de TP, etc.
La plateforme offre :
- des espaces d'écriture modulables, adaptés aux objectifs pédagogiques des enseignants ;
- une variété d'outils pour la production d'écrits scientifiques incluant des éditeurs de textes, d’équations, de schémas et de protocoles d'expérience ;
- des tableaux de données associés à un dispositif de modélisation ;
- un éditeur de code python pour les traitements de données plus complexes.
Ces fonctionnalités favorisent des activités d'apprentissage avancées dans les sciences expérimentales, telles que la conception d'expériences et la modélisation de données expérimentales.
Des outils dédiés à la collaboration, au suivi et à la rétroaction jouent un rôle essentiel dans la facilitation du travail en équipe et favorisent les processus collaboratifs et itératifs.
Toutes ces fonctionnalités ont été présentées lors des Rencontres LabNbook 2023 - Formation "les fondamentaux de LabNbook" en juin 2023.
L'impact de LabNbook sur la pratique pédagogique
L'intégration de LabNbook offre aux enseignants l’opportunité de suivre de près les activités des étudiants tout au long de leur parcours d'apprentissage.
En amont de chaque séance, les enseignants ont accès au travail préparatoire des étudiants. Ils peuvent également observer l'évolution des productions pendant et après les travaux pratiques, jusqu'à la soumission des comptes-rendus finaux. L'outil d'annotation, combiné à des indicateurs de suivi, permet d'apporter des retours aux étudiants tout au long de leur processus de travail.
Le suivi du travail des étudiants et les retours fréquents favorisent une amélioration continue au sein de la séquence pédagogique. Grâce à cette rétroaction précoce, les apprenants parviennent plus rapidement à atteindre les objectifs d'apprentissage du module.
[Le LabNbook peut] analyser et commenter les productions de manière continue, de façon synchrone ou asynchrone, tout en pilotant les activités pédagogiques de manière simple et efficace grâce à quelques indicateurs judicieux et explicites.
[Les étudiants] peuvent très facilement travailler en amont et en aval de la séance de TP. Ce temps de réflexion les aide à comprendre la construction d'un modèle physique en le confrontant aux mesures afin de prendre une décision sur la validité de l'expérience ou du modèle.
L'utilisation de la plateforme conduit les étudiants à travailler de manière plus collaborative, à échanger entre eux et avec leur enseignant, favorisant ainsi le développement du travail d'équipe et l’autonomie.
La plateforme LabNbook facilite naturellement le travail en équipe. Les étudiants se répartissent les différentes tâches à réaliser lors d'une mission (un TP), et après, ils doivent collaborer lors de la rédaction du rapport. [LabNbook] aide les étudiants à avoir une vue d'ensemble de leurs résultats expérimentaux. Pendant toute la durée de la mission, tous les membres de l'équipe peuvent consulter et modifier les travaux des uns et des autres. LabNbook permet aussi aux étudiants d’être beaucoup plus autonomes.
Les étudiants manifestent souvent peu d'enthousiasme lorsqu'il s'agit de rédiger un rapport de travaux pratiques. L'utilisation de LabNbook, qui les guide et les encourage à travailler en équipe, s'avère être un levier efficace pour stimuler l'engagement des étudiants dans la rédaction de leurs comptes-rendus.
Les outils disciplinaires fournis par la plateforme, ainsi que la structuration du rapport, contribuent à homogénéiser les documents remis par les étudiants. Le cadre établi par les outils disciplinaires, en particulier l'outil de traitement de données, permet aux enseignants de vérifier rapidement le travail des étudiants sans perdre de temps sur l'appropriation et la compréhension du fichier rendu par l'étudiant. Pour aller plus loin, un éditeur de code Python intégré à LabNbook permet de mettre en œuvre des traitements de données plus complexes.
L'introduction récente des Notebooks Python dans LabNbook permet de fournir aux étudiants un outil complet pour la rédaction de compte-rendu de TP de Physique-Chimie et pour leur cahier de suivi de TIPE (travail d'initiative personnelle encadré).
Cette palette d’outils offre aux enseignants les moyens de mettre en œuvre et d’adapter les activités des étudiants aux programmes et aux objectifs pédagogiques. [Le nouvel outil éditeur de code python] accompagne très bien l'évolution récente des programmes de CPGE qui a introduit le traitement informatique des incertitudes et la résolution numérique de problèmes. La prise en main par les élèves est très rapide et intuitive.
L'équipe de développement de LabNbook mène des recherches sur les processus de transformation pédagogique engendrés par l'intégration du numérique. À partir de l'analyse des données d'utilisation de la plateforme LabNbook, cette équipe a élaboré un modèle générique permettant de décrire les transformations pédagogiques impulsées par la plateforme.
Lors de l'EdTech Day 2023, Claire Wajeman, enseignante-chercheuse en physique à l'UGA, a partagé son expérience pédagogique avec LabNbook, sous le regard de Maëlle Planche, chercheuse spécialisée dans les usages du numérique éducatif à l'UGA. Maëlle Planche a enrichi ce témoignage par l’analyse de la pratique pédagogique présentée à la lumière de ce modèle générique. Le replay de cette intervention est visible ici.
LabNbook, une plateforme en évolution permanente
S'appuyant sur une communauté d’enseignants engagés, l'équipe pilote le développement de LabNbook en étroite collaboration avec ses utilisateurs, enseignants et étudiants, de la conception des fonctionnalités à leur validation.
Très récemment, la mise en place de grilles d’évaluation critériées permet désormais aux enseignants d’apprécier les acquis des étudiants à l’issue du cycle d’apprentissage avec LabNbook.
Un partenariat a été établi avec SHIFT (STAPS Hybride Interuniversitaire Hybride Tutotée) dans le cadre de la licence STAPS flexible. Cette collaboration vise à enrichir la plateforme grâce aux retours d'expérience obtenus lors de l'utilisation de LabNbook pendant les séances de travaux pratiques. Elle généralisera les usages des grilles critériées, ouvrant ainsi la voie à l'évaluation par les pairs et à l'auto-évaluation des étudiants.
Dans un second temps, d'autres fonctionnalités feront l'objet d'études conjointes avec SHIFT, notamment l'intégration des compétences dans le Répertoire national des certifications professionnelles (RNCP) aux évaluations basées sur les grilles critériées.
A plus long terme, l'équipe prévoit la mise en œuvre de travaux pratiques simulés en amont des séances en laboratoire, avec l'intégration d'un tuteur intelligent pour soutenir l’élaboration par les étudiants de leurs protocoles expérimentaux. Cette approche permettra aux étudiants d'anticiper les séances en laboratoire et d'optimiser leur apprentissage de manière proactive.
Utiliser LabNbook
Forte de son adoption par les enseignants, LabNbook a connu une expansion significative depuis 2017. Actuellement hébergée dans le data centre de la Direction des Systèmes d'Information (DSI) de l'Université Grenoble Alpes (UGA), la plateforme est facilement accessible en ligne pour tous les enseignants qui en font la demande, ainsi que pour leurs étudiants.
LabNbook est également une plateforme sous licence libre, offrant un accès libre à son code. Ainsi, il est tout à fait envisageable de mettre en place une instance dédiée à l’établissement au sein de sa propre infrastructure informatique.
Quelle que soit l’option choisie, l'aspect essentiel de la souveraineté numérique est préservé, tout comme le respect du Règlement Général sur la Protection des Données (RGPD).
