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Des maths en été !

Yves Papegay, chercheur au sein de l’équipe Inria HEPHAISTOS à Sophia Antipolis a organisé et encadré pour la 2^e année consécutive des stages d’expérimentation mathématique et informatique destinés à des lycéens.

Ces stages, sont le fruit d’un partenariat entre Inria, les Académies de Créteil, de Nice et de Versailles, l’université du Western Australia et la société Wolfram Research Inc., éditrice du logiciel Mathematica. Ils ont permis à des lycéens d’appréhender et de s’approprier de nouveaux concepts mathématiques et informatiques à travers une démarche scientifique expérimentale mise en œuvre grâce à ce logiciel.  Pixees a interviewé Yves au retour de son stage australien.

Mais commençons par la genèse de l’histoire…

« Je mène des actions de médiation auprès de lycéens depuis de nombreuses années, je suis impliqué notamment dans des ateliers MATh.en.JEANS (MeJ)  au lycée d’altitude de Briançon » nous explique-t-il.

Au cours de ces 3 années d’ateliers, Yves constate que les élèves passent souvent trop de temps à programmer les outils dont ils ont besoin pour leurs expérimentations au détriment de celles-ci. Il décide de leur fournir, à leur demande, les outils de simulation interactifs qu’ils souhaitent pour que les élèves puissent se focaliser sur le projet lui-même : expérimenter, analyser les résultats, découvrir des concepts, et concevoir de nouvelles expériences pour progresser.

La question du logiciel avec lequel créer ces outils ne se pose pas vraiment. « Je voulais fabriquer au moindre effort des outils de simulation variés. Il fallait pouvoir, dans un même environnement, faire des calculs numériques, des calculs exacts, manipuler des symboles, des objets graphiques, des images, des textes, du son, des objets interactifs… accéder facilement à des données ou en générer aléatoirement, les visualiser. Je connaissais très bien Mathematica, beaucoup moins bien Python, l’autre candidat potentiel. »

Yves travaille en effet depuis de nombreuses années avec ce logiciel. Il est très impliqué dans la  communauté scientifique de ses utilisateurs et a des relations privilégiées avec plusieurs de ses concepteurs et développeurs, pour avoir notamment contribué au développement de son générateur interne de code C, et avoir réalisé pour Airbus un environnement intégré de modélisation/simulation dans ce langage.

Animant un groupe « Enseignement et calcul formel » de professeurs de lycées de l’académie de Versailles, Yves sait comme de tels outils se prennent en main facilement et comme les élèves, à l’image de leurs enseignants, peuvent rapidement en tirer bénéfices.

L’idée d’introduire l’outil et les méthodes puis d’ aider les élèves à expérimenter de manière autonome commence à sérieusement prendre forme. Yves soumet son projet à la validation de la commission médiation du centre Inria Sophia Antipolis Méditerranée, la commission MASTIC. Celle-ci est emballée par l’idée et le concept qui correspondent aux missions qu’elle s’est fixée :

• faire approcher des jeunes au plus près du travail (d’un) scientifique,
• attirer les jeunes vers les études scientifiques
• changer l’image du chercheur auprès du public
• participer à la formation des enseignants

« Le support institutionnel de principe obtenu restait le choix d’un endroit , et le « recrutement » des lycéens stagiaires et des professeurs encadrants. Wolfram Research Inc. venait de construire un nouveau centre européen près d’ Oxford, avec des salles de cours, je leur ai demandé de nous y accueillir. »

Sponsors des Olympiades de Mathématiques des académies de Créteil, Nice et Versailles, ils acceptent alors de prêter leurs locaux et d’offrir ce stage aux lauréats.  Yves souhaite aussi inclure des élèves du dispositif MATh.en.JEANS ainsi que des élèves du LIV (lycée international de Valbonne), auprès desquels il intervient régulièrement pour d’autres activités de médiation locale.

Les inspecteurs de mathématiques des académies concernées, au vu de l’originalité du projet, déchargent de charges d’examens deux professeurs de mathématiques afin qu’ils puissent accompagner les stagiaires.

« Les propositions de stage auprès des lauréats ont eu un énorme succès, beaucoup plus que de places disponibles. Lors de la 1ere remise des prix à Créteil la quasi-totalité des places étaient déjà allouées ».

Finalement ce sont 2 sessions de cette « Ecole d’été d’expérimentation Inform@thiques » qui sont organisées en juin 2015 et auxquelles 17 élèves ont pu participer.

Le programme sur 4 journées ½ est le suivant :

• présentation de Mathematica : ½journée
• prise en main, programmation : 1 journée
• réalisation de petits projets sur des thèmes mathématiques et informatiques : 2 journée ½
• restitution, présentation des réalisations : ½  journée

« Je voulais leur apprendre à fabriquer des outils mais aussi les faire réfléchir sur leurs connaissances : qu’arriveraient il à faire de leurs connaissances ? »

Le retour des élèves et des professeurs est très positif et un inspecteur général de l’éducation nationale demande que ces stages soient reconduits en 2016 en l’étendant à d’autres académies.

D’Oxford à Perth…

Aussitôt après la fin de ces premières sessions, Yves commence à penser à l’été 2016 avec un autre projet en tête, plus long et multiculturel. Avec un de ses collègues, professeur de physique à l’Université du Western Australia, il pense à organiser une école à Perth en juillet 2016 pendant le winter-break.

« L’idée était tentante mais le projet autrement plus complexe à monter, nous avons donc commencé par nous assurer que l’université pourrait effectivement nous fournir les locaux et le matériel nécessaire ». Inria accorde son soutien à cette nouvelle initiative, ainsi que Wolfram Research et l’Académie de Nice. Restait le plus gros défi, trouver des élèves et des professeurs disposés à partir pendant 3 semaines en payant leurs séjours.

« J’aurais souhaité trouver des financements pour permettre de couvrir le coût du voyage, voire obtenir une bourse pour financer un ou plusieurs séjours : l’aspect égalité des chances me tenait à cœur… Mais les délais étaient trop courts pour faire intervenir des entreprises privées ou des institutionnels, les associations Inform@thiques.fr et MATh.en.JEANS aideront en prenant à leur charge respectivement une partie des frais d’hébergement et le voyage de deux stagiaires».

Sept lycéens partiront du 4 au 22 juillet (de Briançon, Cannes et Valbonne) suivre cette école .

« Je voulais que les élèves se familiarisent avec l’outil, voient l’intérêt de manipuler concrètement les concepts pour mieux les comprendre et qu’ils aient le réflexe à terme de passer systématiquement à l’expérimentation pour appréhender l’inconnu. ».

Le stage est cette fois plus orienté vers l’expérimentation afin que les élèves comprennent mieux les notions :  le séjour est composé de 3 sessions de travail organisées comme suit :

• un apprentissage sommaire de l’environnement Mathematica (2 j)
• des travaux pratiques encadrés sur des thématiques informatiques et mathématiques (8 j)
  • représentation des nombres, précision numérique
  • représentation des images (opérations et manipulations)
  • programmation fonctionnelle et procédurale
  • méthodes numériques (résolution et optimisation)
  • modélisation et simulation (évolution, jeux de plateau)
• des mini-projets individuels à l’initiative des stagiaires.

Un jeune chercheur physicien en poste à Taiwan et un professeur du Lycée International de Valbonne suivront également le stage, animé en français et en anglais par Yves et Paul Abbott, son collègue australien. « Le brassage durant les cours entre le questionnement d’élèves et les interrogations aguerries d’un scientifique a marché à plein, ça a été une très belle expérience ».

En parallèle, l’association inform@thiques.fr en partenariat avec Wolfram Research a organisé deux nouvelles sessions de l’école d’été à Oxford (dont une animée par Yves), sur le même format qu’en 2015, et c’est ainsi plus de 40 élèves qui ont découvert cette approche expérimentale des mathématiques et de l’informatique.

Quid de la suite ?

« Le prolongement naturel serait d’organiser d’autres stages. Au vu de nos expériences, la durée de 15 jours est un bon compromis qui donne tout son sens à l’apprentissage d’un outil et laisse la place à de multiples découvertes personnelles à travers des travaux autonomes et encadrés. Combiner cette expérience avec le plongement dans un autre milieu culturel, et la vie en communauté pendant quelque jours, ajoute à sa richesse. Une autre destination en tête ? pourquoi pas Abu Dhabi au printemps ».

Mais Yves a par ailleurs un autre projet :  « je suis en contact avec des professeurs du Lycée International de Valbonne pour la mise en place d’un enseignement complémentaire sur ces thèmes à raison de 2 h par semaine, et destiné aux classes de 1ère,  la plus adaptées : les élèves y sont plus mûrs, ont plus de connaissances et ne sont pas encore trop pris par les examens de fin d’année. »

à suivre…

Témoignages :

M. Dubau (professeur de mathématiques au LIV) :

« Alliant la découverte d’un pays et de sa culture, le partage, l’amitié et l’entraide,  l’apprentissage d’un langage, la rencontre de professionnels,  la création de projets, l’immersion dans une langue, l’école de Perth fut d’une richesse extraordinaire que les jeunes, qui ont su la rendre vivante, n’oublieront jamais. »

« Unique, incroyable, riche d’expériences et d’enseignements scolaires comme sociaux, voilà quelques termes parmi d’innombrables mélioratifs pour décrire succinctement l’expérience que l’école Inform@athiques et ses organisateurs m’ont donnée la chance de vivre, expérience qui marquera ma vie de son empreinte. »

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