L'e-Learning en génie électrique : une expérience européenne

11/10/2017
Publication REE REE 2005-8
OAI : oai:www.see.asso.fr:1301:2005-8:20231
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L'e-Learning en génie électrique :  une expérience européenne

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Repères 1 E-LEARNING m Ir m a Le-Learning en génie électrique : une experience europeenne Par Benoît ROBYNS', Damen GRENIER 1, Sophie LABRIQUE 1, Christian BONTINCKX 1 Ecoledes Hautes Etudes dingénieur (HEI) de Li'lle, France 1, Université Catholique de Louvain,Belgique1, Consultant, Belgique 3 Mots clés E-Learning, Génie électrique, Circuits électriques, Électronique depuissance, Machines électriques, Énergies renouvelables Le génie électrique est une discipline difficile à apprendre et à enseigner. Elle exige en effet, de la part des étudiants, un niveau d'abstraction beaucoup plus poussé que dans d'autres branches. Les technologies de 'information et de la communication peuvent dans ce contexte s'avérer des outils précieux. Dans ce but, un site internet d'e-tearning en génie électrique est développé par quatre universités et grandes écoles avec le soutien de l'Union européenne. 1. Introduction L'apparition des technologies de l'information et de la communication (TIC) est une opportunité pour revoir les approches pédagogiques et les rendre plus efficientes. Il ne faut cependant pas se bercer d'illusions. Tout comme l'invention de l'imprimerie n'a pas fait dispa- raître dans les pratiques d'enseignement l'exposé oral et la prise de note qui lui est liée, tout comme le développement de l'audiovisuel ne s'est pas fait au détriment du support écrit, les TIC ne révolutionneront pas le métier d'ensei- gnant. Elles ne s'implanteront que là où elles sont capables d'apporter un véritable plus aux étudiants, en les aidant, plus que tout autre moyen, à comprendre et s'approprier la matière à étudier. Le génie électrique est la branche de la physique appliquée qui traite de la mise en oeuvre, dans des dispo- sitifs fabriqués par l'homme, de phénomènes électriques et magnétiques. Cette discipline couvre des domaines d'applications qui se sont sans cesse élargis au cours du 20è,,,c siecle et continuent encore à faire l'objet de développements importants dans des secteurs d'activités stratégiques, comme l'électronique, les systèmes de télé- communication ou encore la gestion de l'énergie. Les besoins en termes de main d'oeuvre qualifiée dans ce domaine sont énormes. Le génie électrique est cependant une discipline diffi- cile à apprendre et à enseigner. Elle exige en effet, de la part des étudiants, un niveau d'abstraction beaucoup plus poussé que dans d'autres branches. En mécanique les notions élémentaires de position, de vitesse, de forces qu'elles soient de gravité, centrifuges, d'attraction... sont e des notions intuitives, correspondant à des expériences vécues par tout un chacun, et sur lesquelles l'enseignant peut s'appuyer pour introduire les concepts de base. Nul n'a jamais vu en revanche une charge, un courant ou un potentiel électrique autrement que par les effets qu'ils s s Le génie électrique est une discipline difficile à apprendre et à enseigner.Elle exige en effet, de la part des étudiants, un niveau d'abstraction beaucoupplus pousséque dansd'autres branches. Lestechnologies de l'information et de lacommunicationpeuvent dansce contexte s'avérerdes outils précieux.Dansce but, un site internet d'e-iearningen génie électriqueest développéparquatre universités et grandes écoles avec le soutien de l'Union euro- péenne. Cet article présente ce projet, brièvement quelques réa- lisations, les premiers résultats de l'évaluationde l'impact de ce nouvel outil auprès des étudiants et la créationd'une association sansbut lucratif ayant pourobjectifs de poursuivrel'expérienceet élargir le partenariat. YNOPSIS Electricalengineering is a subject difficult to learn and to teach. It needs from students a higher abstraction level than in other domains. Information and communication techniques can be interesting tools in thiscontext. With this goal,an e-learningweb site in electrical engineering is developed by four Universities and High Schoolswith the support of the EuropeanUnion.This paper presents this project, briefly some realizations, the first evaluationresults of this new tool impact on students and a non- profit associationcreationto extend the experienceandto enlar- ge the partnership. REE N°8 Septembre 2005 Repères 1 E-LEARNING Imm LEE l aicxxbdn TLEE LNtectifs Eek,#Wn Cootad : rr jttNM ." -'. a - : - ..- jtjjjitSt . vwa !n, ''* M))) Ht 1.. '..'\ _.+,.-.-..... !'' "''-\ N 1il .'SC 4 M30--atiDI) tL EL (Dbj tif Le5 F l-, Figure J, Page d'accueil du site www.e-lee.net. produisent. Il en va de même pour les notions de champs électriques, magnétiques ou de flux. Les TIC peuvent dans ce contexte s'avérer des outils précieux. En permettant aux étudiants de visualiser l'évo- lution des grandeurs physiques au sein des dispositifs électriques, elles rendent plus intuitive la compréhension des phénomènes qui s'y déroulent, et facilitent la com- préhension des modèles mathématiques qui les décrivent rigoureusement. Par la possibilité qu'elles offrent de manipuler virtuellement ces systèmes, elles facilitent leur appropriation par les étudiants. Cela se fait en outre sans risque de dégradation d'équipements souvent coûteux, ni d'électrocution pour les étudiants, et leur permet d'expé- rimenter plus vite (même si les bases élémentaires ne sont pas toutes acquises) et plus souvent au cours de leur for- mation. Dans cet esprit, un site internet [1] d'e-learning en génie électrique est développé par quatre universités et grandes écoles avec le soutien de l'Union européenne. Cet article présente ce projet, brièvement quelques réali- sations, des outils d'aide au développement, les premiers résultats de l'évaluation de l'impact de ce nouvel outil pédagogique auprès des étudiants et la création d'une association sans but lucratif ayant pour objectifs de pour- suivre l'expérience et élargir le partenariat. 2. Un projet européen Les outils pédagogiques nés des technologies de l'information et de la communication peuvent apporter une aide indéniable pour la compréhension de la matière. C'est en tout cas ce qui ressort d'une première expérience menée à l'Université catholique de Louvain (UCL), Belgique, où les étudiants invités à évaluer les outils réalisés en soutien d'un cours d'électrotechnique [2] avaient surtout mis en avant l'intérêt des animations [3]. Le développement de tels outils entraîne un investis- sement extrêmement coûteux en termes de ressources humaines. Leur maintenance, leur adaptation aux évolu- tions continuelles des environnements informatiques représentent des coûts non moins élevés à long terme. Il s'agit en tout cas d'un investissement qui, contrairement à celui de la rédaction et de l'impression d'un texte de cours (polycopié, livre), n'est pas à la portée d'un enseignant ou même d'un établissement isolé. Le développement de coopérations en vue de la réalisa- tion de ressources pédagogiques multimédia communes paraît dès lors la seule solution réaliste pour permettre l'intégration de ces nouveaux outils au sein de nos dispo- sitifs pédagogiques. Plus le réseau de coopération sera développé, plus les coûts de réalisation et de maintenance pourront être facilement amortis. Se pose toutefois alors REE No 8 Septembre 2005 L'e-Learning en génie électrique : une expérience européenne la question de savoir si une ressource développée dans un autre établissement, dont le niveau des étudiants, les objectifs en termes de formation, les approches pédago- giques diffèrent, peut être utilisée telle quelle et sinon, quelles adaptations sont nécessaires. C'est en partie pour répondre à cette question que le projet e-LEE (e-learning tools for Electrical Engineering) a été initié. Subsidié par la commission européenne dans le cadre de l'action Socrates-Minerva, ce projet implique 4 universités et grandes écoles : l'UCL, qui en assure la coordination, l'Ecole des Hautes Etudes d'Ingénieur de Lille (HEI, France), l'Institut Supérieur Technique de Lisbonne (IST, Portugal) et la Faculté d'Electromécanique de l'Université de Craiova (UCv, Roumanie). Ce projet se propose de tenter l'expérience d'un déve- loppement coopératif de ressources multimédia dans quatre thématiques qui présentent entre elles une certaine cohérence. Nous allons des notions les plus simples (circuits électriques) à l'étude de systèmes complexes (filières de production à partir d'énergies renouvelables), en passant par les principaux développements techniques intermédiaires (électronique de puissance, convertisseurs électromécaniques). Les ressources sont déclinées en quatre langues : français, anglais, portugais et roumain. Elle sont accessibles gratuitement à tout utilisateur au tra- vers d'un site internet, figure 1 [1]. Différents types de ressources pédagogiques sont proposées : leçons en ligne, exercices et laboratoires virtuels, questionnaires d'auto-éva- luation (QCM)... Une large part y est dédiée aux animations principalement réalisées sous la forme d'applets Java. 3. Les réalisations Chaque thématique est actuellement développée sous la responsabilité d'un des 4 partenaires du projet. Une ) +) =Im{) +,Y)) I I 1 ZI + X-2 't " - \/ 2 -- -Yl+ -2' " - " ' XI + s , i 1 ! 1 1J >1 J J J = J J I z= -J J 1 lnicier a animçâo 2 jj J_d 2 jLJ J jd !nidar aan !maçao :Parar aanmaçao [ large part des développements porte sur les apports com- plémentaires du support électronique par rapport à un support papier, à savoir par exemple des animations et simulations, proposés généralement sous la forme d'ap- plets java. Les différentes ressources réalisées respectent le format familier aux étudiants des leçons, exercices (TD) ou laboratoires (TP) virtuels. Des questionnaires d'auto-évaluation (sous forme de questionnaires à choix multiples - QCM) sont également proposés. 3.1. Circuits électriques (lST) Dans cette partie du site, les méthodes de base pour l'écriture et la résolution des équations des circuits élec- triques sont décrites et illustrées. On va de la mise en oeuvre des lois des mailles et des nceuds jusqu'aux méthodes vectorielles pour la résolution des circuits alternatifs (figure 2) en passant par les théorèmes de Thévenin-Norton et de superposition. 3.2. Électronique de puissance (UCL) Cette partie du site vise à terme la description et l'illustration des principales topologies et commandes permettant la conversion d'énergie électrique par les . moyens de l'électronique de puissance. A ce jour, seuls les onduleurs et leurs commandes sont illustrés (figure 3). i j' 1 I v " ,Tt r> ''''''. : t t .HiJjL. . . . ._ i1 ifi i1 Î r < ' Figure 3. Exemple d'animation Java illustrant la partie électronique de puissance : commande des bras de ponts d'un onduleur triphasé en modulation sinus-triangle et visualisation de la tension de phase ti, obtenue. Figure 2. Exemple d'animation Java illustrant la partie circuit : addition de deux grandeurs sinusoidales déphasées (version en portugais). 3.3. Machines électriques (UCv) Dans cette partie du site, la construction, la mise en équation et le fonctionnement des machines électriques REE No 8 Septembre 2005 Repères 1 t t C'jk < t % ? iS ,D E-LEARN ! NG Ha 1, theta lez --- Hb Phata fl " l lfI` \\ " -., .'-' Hc theta Ht - +-- iiV/T < theta ' /'''''*''\ '\\ \ /) i " (',0' " \\ \ l,, (U.. 1 l'1-- " 1 1 \,'1' " l,,\ l..,1 "',\/1 : \ \\/ ! Figtii-e 4. Visiialisatioit dit chaiîil toiii-izaiit créé par 3 bobinages à distribtitioii siiitisoidale de fllix, déphasés spatialeiiieiit de 120'et aliineiités par des cotirtitits siiitisoi>datix déphasés teiiiporelleiietit de 113 de période. a ·tkk y, °yy, t a é,'Pr,.. ?' L\' "''..''--. - -' "' " <' " ;,'\..,'> ".' "'.,< ; :::, ( ',\-., :,\\ \ \' ; \ \ \ \ \ \\\. 3 axfia ;· a ... . xt.y tg s .' 4'/. ., >;f'=./' ,,'C :.,- .>ff. "/ .'#'1 : - S 4 i a AvY Y u: 3S^ y \ x s tu V 1 e 'Y Y t--'i .-'-.'.r-'--.- : - % .. ' !''' !'t'.' .-.... --.' "- "-''''. Figtire 5. Construction du stator d'une machine à induction, connectées au réseau sont présentés. Les aspects com- mande (U/f, vectorielle, Direct Torque Control) sont éga- lement abordés. Dans le cadre du projet actuel, nous nous sommes essentiellement concentrés sur les machines à induction. Les animations s'avèrent particulièrement intéressantes pour cette thématique. Pouvoir visualiser l'évolution dans le temps et dans l'espace des phéno- mènes physiques au coeur de la conversion électroméca- nique peut s'avérer en effet très utile pour comprendre, par exemple, le fonctionnement des convertisseurs à champ tournant (figure 4). De même les séquences vidéos sur la construction des machines électriques (figu- re 5), permettent de mieux appréhender la complexité des objets intrinsèquement tridimensionnels que sont les machines électriques. Turbine éolienne Nacelle i.,., -.' " - :',,' A'O-.' 0 " 1 r - 1- *M " " -, ' ',. <' : VS :'J (' ( ; r,,\.., : l cq, Mât Figure 6. Aiiiiiiatioii perinettaiit de décoiii,rir les différents constituants d'une éolienne en cliquant sur ses différents coi) îposaiits. T Uom'.ee > Tz - Figtire 7. Variation du point de pliissance iiiaxiiiiale dans le I) Iaiz cotirant-teiision en.fonctioii de la teiiipératiire d'un panneau pl2otovoltaique. 3.4. Energies renouvelables (HE)) Les outils actuellement développés dans la thématique « Energies renouvelables » du site concernent les filières éolienne (figure 6) et solaire photovoltaïque (figure 7). Les TP virtuels y trouvent plus qu'ailleurs leur place du fait de difficultés voire l'impossibilité de réaliser, à l'échelle de puissance représentative des systèmes réels, des manipulations sur des systèmes éolien et solaire pho- tovoltaïque. Une des originalités de cette partie du site est que la définition et la réalisation des ressources sont prin- cipalement le fait d'étudiants ingénieurs de dernière année, supervisés bien entendu par leurs professeurs qui en ont validé le contenu scientifique. Ces étudiants y ont apporté leur propre perception des aspects difficiles à comprendre de la matière, ou des points à mettre en avant pour rendre le site attractif et motivant. La perception qu'auront les étudiants utilisateurs vis-à-vis de ces ressources, 76 REE N 8 Septembre 2005 L'e-Learning en génie électrique : une expérience européenne réalisées par leurs aînés, par comparaison avec celle qu'ils auront des ressources développées par des ensei- gnants est un point que nous souhaitons évaluer dans le cadre du projet. Une autre originalité des développements sur la thématique « énergies renouvelables » est qu'ils s'intègrent dans un site traitant de différents aspects de l'électrotechnique qui sont largement utilisés dans les sources à énergie renouvelable. 4. Développement d'une "e-learning toolbox " La coopération pour le développement de ressources didactiques en ligne ne doit pas seulement se résumer à un partage des thématiques entre les différents parte- naires. Compte tenu : . des différences linguistiques et culturelles (une flèche représentant une différence de potentiel est orientée du potentiel le plus faible vers le potentiel le plus élevé en France et inversement au Portugal et en Roumanie) . des différences relatives au niveau moyen des étudiants auxquels on s'adresse (étudiants sélectionnés ou non) ou aux objectifs de formation (formation généraliste ou spécialisée). Il peut s'avérer nécessaire de pouvoir adapter les res- sources développées au sein des autres établissements. Le partage des sources des applications mises en ligne est alors nécessaire. Chaque établissement ne dispose cependant pas d'une équipe de développement capable de maîtriser tous les aspects techniques liés aux différents types de réalisation : mise en page et navigation au sein d'un site internet, montage de vidéos, programmation d'applets java ou de QCM, réalisation d'animations Flash... Certaines équipes ne possèdent d'ailleurs aucune de ces compétences tech- niques et n'ont que leurs compétences scientifiques et leur bonne volonté à offrir. Elles peuvent éventuellement s'en doter en recrutant le personnel ad hoc, mais ne seront jamais en mesure d'assumer la maintenance des outils développés. La mise en commun de méthodes et outils informatiques utiles au développement de res- sources en ligne est une réponse possible à ce problème. L'approche proposée a été celle de la constitution et le partage d'une "e-learning toolbox " qui regroupe un cer- tain nombre d'outils et méthodes informatiques en vue de permettre aux enseignants partenaires du projet de déve- lopper leurs propres ressources pédagogiques et de les intégrer facilement sur le site internet. Cette « e-learning toolbox » regroupe plusieurs outils : Les modèles de pages Web définissent une charte graphique cohérente à travers tout le site. Ces D modèles de page permettent également la gestion c de la navigation entre les pages du site, de façon que l'internaute retrouve une structure identique à travers les différentes thématiques développées. Elles facilitent également l'intégration des nouvelles ressources développées au sein du site www.e-lee.net . Une application (en langage XML) a été program- mée pour permettre aux enseignants, même peu familiers avec l'informatique de développer des questionnaires à choix multiple. Cette application se différencie des logiciels présents sur le marché par sa capacité à prendre en compte des problèmes propres à la publication scientifique, tels que l'inté- gration au sein de ces QCM de graphes, d'équa- tD tions, de figures, etc. . Les sources java développées par les différentes équipes sont mises en commun et, dans la mesure du possible, documentées. Une série de classes graphiques ont été programmées et permettent un développement plus rapide et plus aisé d'anima- tions, même par des développeurs non spécialistes de la programmation java . Un simulateur de circuits électriques en java est en cours de développement. D'autres outils ou des évolutions de ceux-ci sont appelés à être intégrés au fur et à mesure des besoins au sein de cette « e-learning toolbox ». Des fiches de docu- mentation permettent au développeur néophyte de s'ini- tier rapidement à leur utilisation. Elles détaillent dans une approche « pas-à-pas » les différentes étapes menant à la réalisation d'une ressource multimédia. L'hébergement des pages développées par les diffé- rentes équipes est géré par l'établissement coordinateur du projet, leur épargnant ainsi les problèmes liés à la ges- tion d'un site. L'inscription du site sur Google permet d'accéder depuis chaque page à un moteur de recherche performant à travers les pages du site. La pertinence de cette « e-learning toolbox » a été largement démontrée durant le projet e-LEE : si sa consti- tution a nécessité un coût important (plus de 400 jours- hommes), le coût de développement ou d'adaptation des ressources par un enseignant a été divisé par 5 par rapport aux prévisions faites sur base de l'expérience antérieure de l'UCL (200 jours-hommes au lieu de 1000) ! Elle a de plus largement contribué au succès du développement d'une partie de ces ressources dans le cadre de stages de fin d'études de quelques mois, la prise en main rapide des outils informatiques nécessaires permettant à des étu- diants (même non informaticiens) d'être rapidement en mesure de proposer de nouveaux développements. L'aide apportée au moyen de cette « boîte à outils » est sans doute également une condition sine qua non à l'implica- tion d'enseignants fortement sollicités par leurs charges d'enseignement (et de recherche), qui pourraient être découragés par l'ampleur de l'investissement en temps et compétences que nécessite le développement de telles ressources pédagogiques. L'avantage de bénéficier de ressources pe Zn l'expérience acquise par d'autres, sans l'obligation de REE No 8 Septembre 2005 Repères 1 E-LEARNING devenir à la fois enseignant, analyste-programmeur, webmaster et infographiste, leur permet de se consacrer Zn entièrement aux apports réels des TIC dans le processus d'apprentissage de leurs étudiants. 5. Evaluation Une évaluation des outils développés a été réalisée par un consultant indépendant en interrogeant les princi- paux concernés, à savoir les étudiants eux-mêmes [4]. Le processus d'évaluation s'articule en plusieurs phases : entretiens avec les différents enseignants concernés afin de déterminer leurs objectifs vis-à-vis de l'outil multimé- dia, enquêtes quantitatives par le biais de questionnaires soumis à tous les étudiants concernés avant et après utili- sation de l'outil multimédia, et entretiens qualitatifs en face-à-face avec des échantillons représentatifs des étu- diants utilisateurs. A noter que les enquêtes quantitatives (soumission d'un questionnaire) étaient confiden- tielles mais pas anonymes, de façon à permettre d'éventuels recoupements de réponses d'un question- naire à l'autre, ou de corréler ces réponses aux notes obtenues aux examens. Dans une première phase, un questionnaire d'attentes a été soumis, avant introduction des outils, à près de 900 étudiants dans les 4 pays concernés. Près de 400 étudiants ont été interrogés quantitativement et une trentaine quali- tativement (interviews individuelles en face à face) après usage des modules. Il ressort des premiers résultats de cette enquête, certes quelques disparités dans les attitudes et les attentes des étudiants des différents établissements, mais aussi une assez grande convergence dans l'utilisa- tion de tels outils. Quatre profils type d'utilisateurs ont été identifiés, fonction du niveau et des objectifs des étu- diants (à très court terme i.e. réussir l'examen ou à plus long terme i.e. mieux comprendre la matière). 5.1. Les attentes des étudiants Même si, dans ce qui suit, nous parlons des étudiants belges, français portugais ou roumains, nous ne préten- dons pas au travers de cette enquête cerner le profil des étudiants pays par pays. Un certain nombre de facteurs propres aux différentes institutions (école privée, univer- sité publique, « traditions » pédagogiques) ou aux régions dans lesquelles elles sont implantées entrent en compte, et pourraient même avoir un caractère prépondérant par rapport aux particularités purement nationales. 5. 1. 1. Profils socio-culturels Dans la première phase, 881 étudiants ont été interrogés au sein des quatre établissements partenaires. Parmi eux, une grande majorité (82 %) de garçons. Les 2/3 des étu- diants portugais et roumains logent chez leur parents Niveau d'étude des parents 100% 80% 60% 40% < :'N - :'..-'M 60% ) M __ __g !!__ - ".-- -- --' " " --' Ano/, --- ""- "tf 4U/o " '..it M 20% 0% UCL UCv IST HEI o Uriivers t, CI Super eu [ [1 Secotida re LI P'tllaife M i1,CLItl Ut,e répunde pas Fignre 8. Niveau d'étude des parents. contre 1/3 des étudiants belges et français qui, de ce fait, sont moins soumis au contrôle ou au soutien des parents. Si le niveau d'étude des parents portugais et roumains est en moyenne moins élevé que celui des parents belges et français, le niveau des parents roumains est plus homo- gène que celui des parents portugais, qui comptent la proportion la plus élevée de parents issus de l'enseigne- ment primaire (quasiment à part égale avec ceux issus de l'université) (figure 8). Les études d'ingénieur semblent en ce sens davantage un facteur d'ascension sociale en Roumanie et au Portugal qu'en France et en Belgique. 5 » 1.2. Outils informatiques et Internet Les étudiants roumains disposent de très peu d'accès à internet en dehors de l'Université par rapport aux étudiants des autres universités concernées par l'enquête. Ce sont les étudiants portugais et belges qui « surfent » le plus fréquemment et qui passent le plus de temps sur internet (figure 9). L'utilisation d'Internet, en support aux études, semble assez fréquente chez les étudiants des différentes universités, les étudiants portugais étant ceux qui déclarent le plus souvent utiliser internet à cet usage, A quelle fréquence surfez-vous ? 100% l-, " Il 80% elpll4o «,- e .' -- ,,,, Ïll 1 600%/, WOOOIO., 40% oe4e 20% eoe4 " 0% 1 UCL UCv IST HEI a a Touslesjours 1foispar semaine 4-5 fois parsemaine Il2-3 fois par semaine Plus rarement IlJamais Il Nerépondent pas Figure 9. Utilisation d'internet. REE W8 Septembre 2005 L'e-Learning en génie électrique : une expérience européenne 5.1.3. Attentes vis-à-vis de l'outil pédagogique multimédia A. Attentes au niveau pédagogique L'outil est très favorablement accueilli dans les diffé- rents pays, avec toutefois un peu moins d'enthousiasme en France et en Belgique (figure 10), les étudiants fran- çais manifestant par ailleurs le plus d'inquiétude. Globalement, les étudiants interrogés pensent que l'outil multimédia va leur fournir une aide pédagogique ; les Belges et les Français en sont toutefois les moins persua- dés et les Roumains les plus convaincus. Dans l'en- semble, ils sont toutefois indécis quant à savoir si cet outil sera plus utile aux étudiants les plus forts ou aux étudiants les moins forts dans la matière. Innovant et stimulant 100% ele ; _ 80% 5111, 1 -,, Il 1 60% 1 l " 40% 1 ; 1 , UCL UCv IST HE] DNerépondent pas DNon, pas dutout d'accord aPas d'accord EPas vraiment d'accord U Siris ivs pailiclilier oAssez d'accord ci Oui. cl'lccorçl oOui. entièrement d'accord Figure 10. Accueil a priori de l'outil. B. Substitutions potentielles Les étudiants ne voient pas l'outil multimédia se substituer à d'autres moyens mis à leur disposition (notes de cours, laboratoires, etc.). Les étudiants belges (qui avaient déjà une expérience de ce genre d'outils) sont ceux qui le pensent le moins. Les Roumains sont ceux qui le pensent le plus. Par contre, ils estiment tous que cela apportera des réponses aux questions basiques qu'ils ne peuvent pas ou n'osent pas poser à l'enseignant. Les étu- diants français estiment plus souvent que les autres que les modules multimédia pourraient avoir une influence sur leur rapport avec le professeur (assister moins souvent au cours, y recevoir moins d'explications...), C. Intentions d'utilisation du site Globalement la grande majorité des étudiants interrogés semblent enclins à consulter le site, que ce soit pour préparer les examens ou tout au long de l'année pour les aider à comprendre les cours. Les étudiants portugais se montrent les plus curieux en ce sens qu'ils déclarent qu'ils iront même consulter la matière qui ne concerne pas directement leur cours de l'année, alors que les étu- diants belges y semblent très peu enclins. Les étudiants belges sont les moins susceptibles d'utiliser le site pour préparer des labos, c'est-à-dire qu'ils sont probablement plus enclins à consulter le site a posteriori, plutôt que dans une démarche proactive. 5.2. Évaluation quantitative des outils après usage par les étudiants Le développement du site étant plus avancé pour la partie en langue française, nous disposons de résultats ZD d'évaluation plus complets en France et en Belgique qu'au Portugal et en Roumanie. 5.2. 1. Évaluation par les étudiants belges Deux groupes d'étudiants ont été interrogés : des étu- diants de 3l "' "année et des étudiants de 4" " année, soit en tout une centaine d'étudiants. Les outils mis à la disposition de ces étudiants sont, pour l'instant, des ressources conçues et réalisés par leurs propres professeurs. Globalement, on constate que l'évaluation des modules correspond assez bien aux niveaux d'attentes. Concernant les contenus eux-mêmes, les étudiants plébis- citent essentiellement les QCM (87 % d'avis positifs), devant, dans l'ordre, les animations (80 %), les exercices et laboratoires virtuels (73 %) et les leçons (70 %). En d'autres mots, ils privilégient les contenus les plus inter- actifs. Si l'outil multimédia plaît incontestablement à la plus grande partie des étudiants, ce sont les étudiants qui échouent et ceux qui réussissent biillamment qui se montrent les plus enthousiastes. On note un sentiment d'inquiétude accru par rapport à l'outil chez les étudiants de 3 " " e année. Manifestement le fait que leur enseignant renseigne davantage l'outil multimédia que son collègue de 4 "'c, projette des animations pendant les cours, leur donne davantage le sentiment que le recours à l'outil est important. Or si les étudiants les plus faibles ont le sentiment de mieux comprendre grâce à l'outil, ils ne considèrent pas avoir appris plus facilement, ni être plus compétents (ils échouent d'ailleurs à l'examen), ce qui peut effectivement les inquiéter. 5.2.2. Evaluation par les étudiants français Le profil moyen de ces étudiants est relativement proche des étudiants de 4'l'le annéeà l'UCL. Ces étudiants ont été encouragés à utiliser des ressources qui n'avaient pas été conçues par leurs propres processeurs. Si les étu- diants français disposent moins souvent de connexions à domicile que les Belges, l'école leur impose la possession d'un PC portable que tous peuvent connecter à HEI. Leur utilisation d'Internet est semblable à celle des Belges. Ils passent cependant moins de temps à « surfer », avec une tendance plus marquée à consulter des sites en rapport avec leurs centres d'intérêt personnel plutôt qu'en lien avec leurs études. REE No 8 Septembre 2005 Repères 1 E-LEARNING Les étudiants français ont beaucoup moins consulté le site que leurs homologues belges. Le taux de satisfaction des étudiants HEI qui ont consulté le site est en outre inférieur à celui des étudiants UCL. Si l'on corrèle les réponses avec les notes obtenues, on constate que ce sont les étudiants qui réussissent le mieux qui manifestent le plus d'intérêt pour le site. 5.3. Évaluation qualitative - Profils étudiants L'évaluation qualitative est basée sur les interviews en face à face d'une trentaine d'étudiants (Il Belges, 16 Français, 4 Portugais). Ces étudiants ont suivi au moins un enseignement dans lequel le site a été soit simplement renseigné par l'enseignant, soit exploité dans le cadre de séances dirigées par l'enseignant. Cette phase d'évaluation a permis de confirmer les constats déjà mis à jour, mais a principalement permis de jeter les premières bases qui pourraient permettre à l'avenir aux enseignants de déterminer comment utiliser les outils multimédia, en fonction de leurs objectifs pédagogiques personnels et du type d'étudiants composant leur public. Indépendamment de toute particularité nationale, qautre profils-types d'utilisateurs du site peuvent être actuellement définis. Ils se distinguent en fonction du niveau de réussite global mais aussi en fonction de la motivation des étudiants vis-à-vis de leurs études : ont-ils déjà ou pas encore, un projet professionnel particulier ou, à tout le moins, un intérêt particulier pour un domaine d'activité donné ? 5.3. 1. Profil A : Les étudiants qui éprouvent des dif- ficultés avec la matière et qui ne manifestent pas d'intérêt pour la technique En général, les étudiants qui n'expriment pas d'intérêt marqué pour un domaine technique spécifique, visent principalement le résultat à l'examen. Ces étudiants considèrent que le site a été réalisé pour les étudiants qui éprouvent des difficultés à comprendre la matière du cours, c'est-à-dire des étudiants comme eux. Ils estiment fondamental que le professeur montre comment le site fonctionne lors d'une séance de cours ou de TP, pour les aider à comprendre, non seulement la matière, mais éga- lement le fonctionnement du site en lui-même. Ces étudiants apprécient plus particulièrement : . les QCM ou les exercices corrigés (selon la forme sous laquelle l'examen est posé) . l'aspect ludique des modules et plus particulière- ment les animations . l'aspect synthétique de la présentation et un langage accessible qui favorise la compréhension. Ils regrettent que le site ne soit pas complet et qu'il ne reprenne pas l'intégralité de la matière. Manifestement, les étudiants qui ont bénéficié de séances dirigées par l'enseignant ont atteint leur objectif, à savoir réussir l'examen. Ils auraient aimé avoir accès à un enseignant, l'auteur de la ressource idéalement, qui puisse les aider par l'intermédiaire du site (ils n'osent pas toujours, du fait du regard des autres étudiants, poser les questions en cours). L'objectif de ces étudiants est de comprendre la matière pour réussir à l'examen. 5.3.2. Proff/B : Les étudiants qui éprouvent des dif- ficultés avec la matière et qui manifestent un intérêt pour un domaine technique Ceux qui manifestent un centre d'intérêt pour un domaine technique en particulier souhaitent davantage comprendre la matière que simplement réussir l'examen. Ils apprécient plus particulièrement : . les animations qui permettent de mieux com- prendre et de visualiser les phénomènes en modi- fiant les paramètres . la quantité importante d'exercices proposée . les aspects concrets des applications abordées dans le site (éoliennes...) . les séances organisées par le professeur . le fait que des étudiants des années précédentes aient participé à l'élaboration de parties du module. Ils souhaitent que le site et ses exercices ne remplacent en aucun cas les travaux pratiques, mais qu'ils en soient un complément. Ils souhaiteraient que l'on organise des contacts sur le site, afin qu'ils puissent poser des questions aux auteurs des ressources. On note que les étudiants qui, en plus des séances organisées par le professeur, ont consulté le site chez eux ont mieux réussi à l'examen que ceux qui s'en sont abstenus. La disponibilité des outils sur internet et la possibilité qui en découle de revenir les consulter hors séance semble donc essentielle pour cette catégorie d'étudiants. Ces étudiants visent principalement la compréhen- sion de la matière dans une perspective future. 5.3.3. Profil C : Les étudiants qui comprennent la matière et qui ne s'orientent pas vers un domaine technique Ces étudiants sont peu motivés par les applications techniques ; les autres aspects du métier d'ingénieur (ges- tion d'équipe, aspects commerciaux) les attirent davanta- ge. Ces étudiants visent plus particulièrement la réussite de l'examen et se fixent parfois des objectifs à atteindre au niveau de la note. Les notes obtenues sont souvent parmi les meilleures de la promotion. Ces étudiants consacrent, comparativement à leurs condisciples, très peu de temps REE N 8 Septembre 2005 L'e-Learning en génie électrique : une expérience européenne Intérêt pour la te p 'rêt oul l In matière matière te (technique) _Ilnlque) Apprécient Apprécient mais ne Apprécient le site et je l Illal Ile isitent pas iisitent spoi tt en e 1 spontanément c site. ! même si ie professeur Le professeur devrait n'organise pasdes séances présenterle site et au cours- Sont réticents à tnultiplier les séances ridée d'un e- ! eammg d'utilisation en cours. C Difficulté de Attitude vis-à- Compréhension Dit -) ! \Att de vits-à- >n NItu u SIe d 1<1 H'sl (>n com is d gtiere compréhension vis du site de la matière 1 \e sont pas enthousiastes Apprécient ie sue mas ne -'- . <- ; .. VlS-a-VIS USI-eç -ne e le vlsttent Pas,, .'consuitent pas spontancmen !... spontanément. Le Profcsseur deVfalt' .. Peuvent envisager orlai) isei une séance de en utilisant le site. d'titilisci- le site en e- Peu d'intérêt leatiiiiic, iiitéii-al. pour la matière (technique) Figure 77. Profils étudiants en relation avec leur perception du e-leariiing. de travail à l'étude en cours d'année et se concentrent totalement à la tâche pendant la période d'examen. Les étudiants qui ont bénéficié de séances organisées par le professeur au cours n'ont pas consulté le site ensuite par eux-mêmes, car ils estiment que cela n'est pas néces- saire, en ce sens que dès l'instant où ils ont compris, ils ne jugent pas nécessaire de revoir la matière sous une autre forme. Par contre ces étudiants peuvent envisager d'utiliser le site modifié dans une perspective de véritable e-Learning. Pour eux le site idéal serait une simulation complète d'un cours donné en auditoire comprenant des animations, des exercices et des présentations vidéo du cours par le professeur. Ils souhaitent, à travers le site, comprendre la matière de façon autonome, à un rythme plus soutenu que celui du professeur. Ceux qui n'ont pas bénéficié de séances aux cours voient moins l'intérêt des animations. Pour eux, le site idéal serait un ensemble de textes et d'exercices qui cor- respondrait point pour point à la matière à étudier, qu'ils pourraient imprimer (pour le confort de la lecture et la prise de notes éventuelle). L'avantage d'en disposer en ligne serait selon eux que l'enseignant pourrait les mettre à jour de façon continue, ce qui leur permettrait d'être assurés de l'actualité de la matière à étudier lorsqu'ils se décident à l'étudier. Le QCM a une place centrale pour ces étudiants qui peuvent simuler l'examen et s'entraîner. Ceux qui recher- chent une mention recourent d'ailleurs plus fréquemment aux QCM pendant l'année afin de se rassurer sur leur niveau de maîtrise de la matière. L'objectif de ces étudiants est clairement la rentabi- lisation du temps et l'optimisation de leur résultat à l'examen. 5.3.4. Profil D : Les étudiants qui comprennent la matière et qui manifestent un centre d'intérêt particulier pour un domaine technique Ces étudiants consacrent des durées de travail diffé- rentes à l'étude (entre 4 et 20 heures par semaine) selon leur vitesse de compréhension et l'intensité de l'intérêt qu'ils éprouvent pour la matière. Tous comprennent la matière et réussissent l'examen. Ces étudiants apprécient plus particulièrement les séances organisées par le pro- fesseur, les exercices et travaux pratiques, les animations qui permettent de visualiser les phénomènes et la clarté des explications. Ces étudiants estiment que : 'la présentation du site lors des premières séances de cours permet de donner l'envie de consulter le REE WS Septembre 2005 Repère E-LEARNING site et de susciter l'intérêt pour cette matière en particulier . le site devrait être mis à jour régulièrement et proposer de nouveaux exercices . ils consulteront le site dans le cadre de leur vie professionnelle, car il s'agit d'une source de renseignements fiable. Ils craignent que, dans le futur, des cours ne soient remplacés par ce type de site, ce qu'ils ne souhaitent pas. Ils estiment en effet, que le site est un complément qui permet d'illustrer des questions techniques en particulier lorsque le professeur n'est pas disponible. Ils ne sou- haitent a priori pas travailler en solitaire avec un PC connecté sur internet comme seul interlocuteur. Toutefois s'ils ne souhaitent pas étudier la matière par le biais d'un e-learning intégral, ils peuvent cependant l'envisager s'il s'agit de la seule manière de suivre un cours sur un domaine spécifique qui les intéresse. Mais ils y mettent la condition de développer les possibilités de contacts en ligne avec les auteurs des ressources. L'objectif de ces étudiants est d'approfondir la matière dans une perspective future. 6. Conclusion Partant du constat que le génie électrique est une discipline difficile à apprendre et à enseigner, quatre uni- versités et grandes écoles développent un site d'e-learning avec le soutien de l'Union Européenne. Ce projet tente l'expérience d'un développement coopératif de ressources multimédia dans 4 thématiques : circuits électriques, électronique de puissance, actionnement à induction et énergies renouvelables. Les ressources seront déclinées en différentes langues. Différents types de ressources pédagogiques sont proposées : leçons en ligne, exercices et laboratoires virtuels, questionnaires d'auto-évaluation (QCM)... Une évaluation de ces outils a été menée, en faisant interroger par un expert extérieur aux établissements impliqués les premiers concernés, à savoir les étudiants eux-mêmes. Les premiers résultats de l'étude semblent indiquer que les attentes et attitudes vis-à-vis d'un site internet pédagogique sont assez proches d'un pays à l'autre. Elles sont fonction de leur niveau de compréhension et de réussite, de leurs motivations personnelles, du fait qu'ils privilégient plus la réussite à l'examen ou la com- préhension de fond de la matière. La figure 11 synthétise les profils d'étudiants en relation avec leur perception du e-learning tels qu'ils ont été mis en évidence dans le cadre du projet e-LEE. Si les priorités des différents profils d'utilisateur sont différentes, elles ne sont pas nécessairement incompatibles. Le fait que les étudiants privilégient les contenus interactifs (QCM ou exercices corrigés - selon la forme sous laquelle est posé l'examen - animations...) montre que de tels outils apportent un plus par rapport aux moyens pédagogiques usuels (cours, laboratoires et exer- cices) sans pour autant se substituer à ceux-ci. Pour que de tels outils, dont le coût de développement est lourd, puissent être exportés, il est toutefois nécessaire que les enseignants des établissements importateurs en assurent la promotion active (apportent leur caution à ces outils et valident ainsi l'approche pédagogique parfois différente de la leur). Il est sans doute aussi nécessaire que les enseignants qui les ont développés assurent une fonction de support en ligne, en répondant par exemple aux questions suscitées par l'approche différente de la matière qu'ils utilisent. Pour pérenniser le projet et permettre l'intégration de nouveaux partenaires, une association sans but lucratif, l'association e-LEE (e-learning tools for electrical engi- neering), a été créée [5]. Cette association poursuit trois objectifs principaux : réaliser et diffuser gratuitement via un site internet (www.e-lee.net) des ressources multimédia pour l'enseignement du génie électrique réaliser et diffuser sur le même site des études por- tant sur le profit que les étudiants peuvent tirer de telles ressources, fonction du contexte pédagogique, économique et social dans lequel ils évoluent . partager entre les membres de l'association les méthodes et outils informatiques permettant le développement de nouvelles ressources pédago- giques ou leur adaptation au contexte particulier d'enseignement. Le développement de ressources didactiques en ligne ne peut être envisagé que « sur mesure » (adapté au contexte pédagogique spécifique des étudiants). Ce déve- loppement peut par ailleurs vite s'avérer fastidieux et coûteux en termes de temps. La mise en commun de méthodes et outils de développement, dont les codes sources des applets Java réalisées est, du point de vue de l'association, le meilleur moyen de valoriser le travail effectué. L'association vise également à coordonner les efforts de développement et sélectionner, par le biais de comités scientifiques ad hoc, les ressources développées par ses membres qu'elle juge utile de publier sur son site. L'association vise à élargir le partenariat actuel. Il s'agit ; 'de recruter de nouveaux membres prêts à s'im- pliquer dans l'écriture de scenarii, dans la réalisa- REE No 8 Septembre 2005 L'e-Learning en génie électrique : une expérience européenne tion de nouvelles ressources ou dans la traduction par adaptation de ressources existantes d'impliquer des enseignants dans l'utilisation des ressources déjà développées ou à développer, recueillir l'avis de leurs étudiants et élargir ainsi notre base d'évaluation. Les conclusions que nous en tirerions n'en auraient que plus de pertinence. Remerciements Les auteurs tiennent à remercier l'Union européenne pour son soutien financier au projet e-LEE, ainsi que tous les enseignants et étudiants de l'Université catholique de Louvain, de l'Institut supérieur technique de Lisbonne, de l'Université de Craiova et de l'Ecole des hautes études d'ingénieur qui ont contribué à l'élaboration des res- sources disponibles sur le site www.e-lee.net et à leur évaluation. Références [IJ www.e-lee.net [21 S. LABRIQUE, D. GRENIER, F. LABRIQUE, " Outils interac- tifs pour l'enseignement des convertisseurs électroméca- niques : développement et mise en uvre ", Journal de l'Enseignement des Sciences et Technologies de l'Information et des Systèmes (J3EA) VoL 1, 6 (2002), DOI : 10.1051/bib-j3ea : 2002006. [3] S. LABRIQUE, D. GRENIER, F. LABRIOUE, " Développement d'outils multimédia pour l'ensei-gnement des convertis- seurs électromécaniques ", Actes du Colloque sur l'Enseignement des Technologies et des Sciences de l'Information et des Systèmes (CESTI S-E EA'200 1), Clermont-Ferrand (France), octobre 2001, pp. 209-212 [41 D. GRENIER, C. BONTINCKX, " Evaluation parles étudiants de ressources pédagogiques en ligne ", Actes du Colloque sur l'Enseignement des Technologies et des Sciences de information et des Systèmes (CESTIS 2005), Nancy, 25- 27 octobre 2005. (51 D. GRENIER, S. IVANOV, F. LABRIQUE, S. LABRIQUE, M-J. RESENDE, B. ROBYNS, " A co-operative develope- ment of e-learning tools for electrical engineering ", Actes de la 16 " EAEEIE conference, Lappeenranta, 2005. fB a u e u r 5 Benoît Robyns est diplômé ingénieur civil électricien et docteur en sciences appliquées de l'Université catholique de Louvain (UCL), Belgique, respectivement en 1987 et 1993 En 2000, il reçoit le diplôme d "'habilitation à diriger des recherches " de !'Univers ! té des sciences et technologies de Lille (USTL). II est responsable du dépar- tement Génie électrique de l'Ecole des hautes études d'ingénieur (HEI) de Lille II est aussi responsable de l'équipe Réseaux élec- triques et systèmes énergétiques (RESE) du Laboratoire d'électro- technique et d'électronique de puissance (L2EP) de Lille, Dans le cadre du projet e-LEE, il est responsable du développement de la thématique {énergies tenouvelables » Damien Grenier est un ancien élève de l'ENS de Cachan où Il a obte- nu son doctorat en 1994, Après un séjour post-doctoral au Canada il a rejoint en 1996 l'Université catholique de Louvain (UCL), Belgique Ses activités de recherches portent sur la conception, la modélisation et la commande de convertisseurs étectromécantques. Il est impliqué depuis 1999 dans le développement de ressources multimédia en ligne pour l'enseignement du génie électrique, d'abord dans le cadre de projets sur fonds propres de l'UCL puis en tant que coordinateur du projet Socrates Minerva e-LEE. Depuis le lo'septembre 2005, il est professeur des universités à Cachan. 'Antenne de Bretagne de l'ENS de Sophie Labrique est diplômée ingénieur civil architecte de l'Université catholique de Louvain (UCL), Belgique, en 1995. En 1999, elle est engagée comme assistante de recherche à l'UCL pour réaliser un site internet pour l'enseignement des circuits électriques et des convertisseurs électromécaniques. Depuis 2003, e ! te supervi- se les développements informatiques dans le cadre du projet e-LEE (e-Learning tools for electrical engineeringl. Christian Bontinckx est licencié en sciences psychologiques et pédagogiques et licencié en langue et littérature françaises section ELICIT (écriture audiovisuelle) de l'Université libre de Bruxe ! ies (ULB), Belgique, respectivement en 1978 et 1990. Formateur et chargé d'études pour différentes institutions entre autres : le laboratoire d'ergologie de l'ULB, le centre de recherche et d'information des organisations de consommateurs, le centre coopératif de la consom- mation entre 1978 et 1999. Pendant cette période, il est également expert auprès du rapporteur du comité économique et social des communautés européennes pour les questions liées à la société de l'information et à la télévision sans frontières. Consultant indépen- dant depuis 1999, il réalise plusieurs études pour des bureaux d'études (Taylor Nelson Sofres dimarso, Egérie Research, Survey and action) collabore à des projets pédagogiques et des études pour des entreprises privées (Sotvay) et des partenaires institutionnels (Communauté française de Belgique, Politique scientifique du gouver- nement fédéral, Fondation Roi Baudouin.,.). REE N8 Septembre2005