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Méthodologie (cours 2)

Andrée Tiberghien

UMR ICAR

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Plan du cours

1. Les objets d’étude

2. Réflexions générales

3. Quelques méthodes suivant les objets d’étude et les cadres théoriques

4. Développement du cas de l'utilisation de la vidéo comme principale source de données.

….

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1. Diversité des objets d’étude

La classe comme un système

Les élèves

Le professeur

Savoir en jeu

Interactions

Pratiques

Tendances: Recouvrements entre les cases

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2. Réflexions générales (1)

  Les méthodes ne dépendent pas seulement de la nature du problème mais aussi des connaissances acquises sur le problème et de la compréhension et des moyens possibles.

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Réflexions générales (2)

PropositionDes chercheurs considèrent qu’il y a deux paradigmes dans la recherche en éducation:

Expliquer et établir des relations causalesComprendre ou interpréter.

Rejet de cette distinction La différence est plutôt en termes de degré que de nature

• Cf. Keeves, J. P. (1998). Methods and processes in research in science. In B. J. Fraser & K. G. Tobin (Eds.), International Handbook of Science Education (pp. 1127-1153). Dordrecht: Kluwer Academic Publishers

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3. Quelques méthodes suivant les objets d’étude et les cadres

théoriquesMoyens de recueil:

– Enregistrements audio, vidéo– Productions écrites des élèves, des professeurs– Questionnaires– EntretiensCes moyens ne sont pas exclusifs mais

complémentaires.Ces moyens peuvent conduire à des analyses

qualitatives ou quantitatives (cf texte )

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Utilisation d’enregistrement audio ou de codage direct

pour une étude des situations de classe centrée sur les interactions

professeur - élèves

Objet d’étude : interactions professeur -élèves

• Grille de Flanders (voir document)

• Méthode: enregistrement audio ou codage direct

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4. Réflexion sur la nature des enregistrements video comme

sources de données

• Avantage et limitation des données vidéo

• Considérations éthiques

• Considérations techniques

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a - Avantage des données vidéo

• Densité – L’enregistrement vidéo capture deux flux de données :

audio et vidéo en temps réel– La vidéo nous fournit plus de données contextuelles que

les données audio– L’enregistrement vidéo permet de capturer

simultanément des détails des comportements (verbaux et non verbaux) des personnes qu’un observateur ne peut capturer quand il code directement ou quand il prend des notes

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b - Avantage des données vidéo

• Permanence– Contrairement à la nature éphémère des observations

réalisées directement par un observateur, avec les enregistrements vidéo, les chercheurs peuvent voir des événement aussi souvent que nécessaire et de manière flexible : temps réel, en ralenti, plan par plan, ..

– Les données vidéo peuvent être interprétées avec de multiples perspectives et offrir la possibilité aux participants d’aider à l’interprétation

– Les données vidéo diminuent le risque d’une interprétation prématurée de l’observateur

Powel, A. B., Francisco, J. M., & Maher, C. A. (2003). An analytical model for studying the development of learners ﾕ mathematical ideas and reasoning using videotape data. Journal of mathematical behavior, 22, 405-435.

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[.. .]

380. F non parce que c’est dans un bocal […]380. P […] et alors et alors383. Y le bocal il est bien posé sur la Terre 384. F oui mais une fois […] c’était le principe de

l’océan ben l’océan d’accord il y a la Terre en dessous … mais là c’est [la balle] dans un truc donc là on peut y lever on y fait suspendre dans ce cas là la Terre elle agit rien

385. L […] mais la Terre elle agit sur l’eau […] […]

389.P attendez attendez Flavien si je vous comprends bien pour vous la Terre agit par exemple là je suis debout elle agit et je saute au moment où je saute la Terre ….

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c  - Avantage des données vidéo

• Des travaux menés en collaboration (Dufon, p. 45)« les données vidéo numériques permettent à plusieurs personnes de s’engager de manière collaborative dans la construction d’une théorie afin de renforcer les résultats d’un chercheur ou d’un petit groupe de chercheurs. »

Il s’agit d’une certaine forme de validation.

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d - Limitation des données vidéo

• Sélectivité – Les données vidéo sont incomplètes, elles

ne peuvent pas donner une image complète de la situation.

– Les données vidéo sont associées à d’autres données

• Contingence– Les données vidéo en elles-mêmes ne

disent rien sur la typicalité de l'événement.

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Données vidéo

• Le professeur • Les élèves

• La classe

Laurent Jeannin

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2 - Considérations éthiques

• « Consentement informé »– Le chercheur doit s’assurer que les participants à une activité qui

va être filmée soient pleinement informés et aient compris ce qu’implique cette participation.

• Plusieurs niveaux de consentement (Consentement doit être écrit)– Utilisation par un petit groupe de recherche– Conférences scientifiques et rencontres (usage de recherche) – Internet, TV, CD-ROM à usage de recherche et de formation des

maîtres– Diffusion large

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3 - Considérations techniques

Une certaine maîtrise de l’outil vidéo est indispensable

– Prise de vue et prise de son– Numérisation et compression– Codage (Kronos, videographer)– Montage (éventuellement)

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Une méthode d’analyse« analyse de surface » (Reyer-Fischer-Teimann, Nuemann, Labusch, 2004)

QuestionsQuelles sont les méthodes d’enseignement ?Quelles différences peut-on identifier quand on compare des séances typiques?

CommentairesCela suppose qu’on ait défini

ce qu’est une méthode d’enseignement (cf. Oser et Patry)ce qu’est une séance typique (cf. Oser et Patry)

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Données utilisées: video de classes

• Catégories:

voir texte Reyer, Fischer, Tiemman, Neumann, Labusch (2004) pour les actions du professeur et les actions des élèves.

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La pratique du professeur (L. Jeannin)

• Théorie de l’activité– Actions: actes, buts, ressources

Les actes sont codés directement à partir de la vidéo

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Exemple de catégories pour la production orale du professeur

Code des actes Description de la catégorie

Dicte T dicte des éléments de savoir

Pose-question T pose une question à la classe (ou à un élève)

Reformule-réponse

T reformule la réponse d’un élève

…..

L’organisation de la classe : Classe, Mixte, Groupe

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QuickTime™ et undécompresseur TIFF (LZW)

sont requis pour visionner cette image.

Kronos (Kerguelen, Université de Toulouse)

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Exemple de résultats

Professeur Elève TOT

Nombre de fois

Durée

(min)

Nombre de fois

Durée (min)

Nombre de fois

Durée

(min)

Obj/eve 2 0 :17 12 0 :14 18 0 :22

Rel (Obj,Th) 6 1 :04 11 0 :41 17 1 :45

Susc Obj 8 0 :29 8 0 :29

Susc Rel 15 1 :31 15 1 :31

TOT 31 0 :55 50 3 :36

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Echelles de temps

Sous le contrôle de Nom du système Échelle de temps

Système institutionnel Temps scholastique

Année académique: Programme official selon les niveaux

Année, Mois

Professeur et classe Temps didactique

Thème, Sous-thème, rythme d’introduction des nouveaux éléments de savoir

Heure, minute

Individu: professeur et élèves

Temps de l’action

Gestes, production verbales, ,... Minute, seconde, milliseconde

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Compléments

• Compléments présentés pendant le cours

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TIMSS video 1999

The broad purpose of the 1998–2000 Third International Mathematics and Science Study (TIMSS) Video Study was to investigate and describe teaching practices in 8th-grade mathematics and science in a variety of countries. It is a supplement to the TIMSS 1999 student assessment, ...

Hiebert et al. 2003

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Countries involved in TIMSS video 1999

1995 • Japan• Hong Kong SAR• Czech Republic• Switzerland (no

1999)• Netherlands• Australia• US

1999• Hong Kong SAR• Japan• Netherlands• Australia• Czech Republic• US

All above average

Order average score TIMSS assessments

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Aims of TIMSS video 1999

To develop objective, observational measures of classroom instruction to serve as appropriate quantitative indicators of teaching practices in each country in using complementary qualitative and quantitative approaches

To compare teaching practices among countries and identify lesson features that are similar or different across countries.

• To describe patterns of teaching practices within each country

Hiebert et al. 2003; Jacobs, Tawanaka, Stigler 1999

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Collected data

• One mathematics and one science 8-th grade class per school was to be sampled

• One lesson from mathematics and science classroom was videotaped

• An attempt was made to collect data across the school year. An average of 12-15 lessons were videotaped per month in each country

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Number of videotaped lessons

• Australia 87 • Czech Republic Japan 100 • Hong Kong SAR 100 • Japan (1995) 50 • Netherlands 78 • Switzerland 140• US 83

Video Lesson (one by teacher)

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Three dimensions to characterize mathematics lessons

1. Purpose– Reviewing (addressing content introduced in

previous lessons)– Introducing new content– Practicing new content

2. Classroom interaction– Public interaction– Private interaction– Student presents information

3. Content activity (mathematical organisation, concurrent problems or not, …)

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Content activity

Hypothesis: Students’ opportunities to learn mathematics are shaped, in part, by the content of the mathematics presented.

• Topics covered• The complexity of the topics as evidenced through the

problems presented,• The mathematical relationships among the problems,• The nature of the mathematical reasoning evident in the

lesson (including proof).

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Average percentage of 8th-grade mathematics lesson time devoted

to various purposes

36

58

24 24

37 34

53

30

22

39

60 32 39

23

2620

37

1625 24 25

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

AU CZ HK JP NL SW USCountry

Percentage of lesson time

Practicing newcontentintroducingnew contentReviewing

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Average percentage of 8th mathematics lesson time

according to types of interaction

5261

7563

4454

67

4821

2034

5544

32

18

5 3 1 1

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

AU CZ HK JP NL SW US

Country

Lesson time (average percentage)

Optionalstudent presentinformation

Privateinteraction

Publicinteraction

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Percentage of eighth-grade mathematics lessons that

contained at least one proof

512

39

11

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

AU CZ HK JP NL SW US

Country

Percentage of lessons

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Lesson signatures

• The lesson signatures were constructed by asking what was happening along the three dimensions during each minute of every eighth-grade mathematics lesson.

• Each variable or feature is accompanied by its own histogram which represents the frequency of occurrence across all the lessons in that country, expressed as a percentage of the eighth-grade mathematics lessons.

• The histogram increases in height by one pixel for every 5 percent of lessons marked positively for a feature at any given moment

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PurposeClassroominteractionContent activity

Netherlands: lesson signature

New content

beginning

middle end

ReviewingIntroducing

PracticingPublicPrivate

Concurrent pb seatwork

91%

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NetherlandsPurpose• The majority of lesson time was spent on new content (introduction of

new content or its practice) and nearly one-quarter of lessons were devoted entirely to review. The midpoint of the lesson is also the time when a majority of Dutch lessons moved into private interaction, wherein students worked individually or in small groups,and focused on sets of problems (concurrent problems) completed as seatwork.

• […] analyses revealed that it was not uncommon in Dutch eighth-grade mathematics lessons for the practice work begun by students in class to be continued at home. A relatively large portion of lesson time […] was spent on problems that were assigned for future homework

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A lessons signature : Hong-Kong (p.134)

PurposeClassroominteractionContent activity

New content

beginning

middle end

ReviewingIntroducing Practicin

g

67%

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Hong Kong SAR

• Content activities – a number of lessons are initially focused on content

activities such as non-problem-based mathematical work: presenting definitions, pointing out relationships among ideas, or providing an overview or summary of the major points in a lesson. […]

– .As students and teachers moved through the second half of the lesson, Hong Kong SAR mathematics lessons also began to focus on the practice of new content through a mix of independent problems and sets of problems (concurrent problems) assigned to students as whole-class or seatwork.

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What types of video coding?• Pass 1: Beginning and End of Lesson; Classroom Interaction• Pass 2: Content Activity Coding• Pass 3: Concurrent Problems• Pass 4: Content Occurrence Codes• Pass 5: Problem-Level Codes• Pass 6: Resources, Private Work, and Non-Problem

Segments• Pass 7: Lesson purpose with three categories:

1) addressing content introduced in a previous lesson, 2) introducing new content, and 3) practicing, applying, or consolidating new content introduced in the

current lesson.

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Similarities and differencesThere are many similarities across countries, especially in the basic ingredients used to construct 8th-grade mathematics lessons. […] All participating countries, for example devoted:

• at least 80 percent of lesson time, on average, to solving mathematics problems and

• some lesson time, on average, to presenting new content.

In the different countries, teachers used these ingredients with different emphases...

Hiebert et al. 2003; p. 150

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Results

“More than anything, the findings of this study expand the discussion of teaching by underscoring its complexity. One thing is clear however: the countries that show high levels of achievement on TIMSS do not all use teaching methods that combine and emphasize features in the same way. Different methods of mathematics teaching can be associated with high scores on international achievement tests (same goal).”

(p. 149)

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TIMSS video proposals

The authors propose the notion of system of teaching.

“A system of teaching can be thought of as a recurring similarity in the way in which the basic lesson ingredients interact. These interactions change during a lesson …”.

For different combinations the role of an individual feature can change.

What is needed is an analysis of the respective roles played by an individual feature in a given combination.

(p. 148)