Les cahiers d'ingénierie sont un élément essentiel des compétitions VEX Robotics. Ils constituent également un outil d’apprentissage important qui, lorsqu’il est utilisé efficacement, peut conduire à un certain nombre de résultats positifs pour les élèves.
Le besoin de cahiers d’ingénierie
En 2020, la National Science Teachers Association a rédigé une déclaration de position sur l’enseignement et l’apprentissage des STEM. L'énoncé de position comprenait la déclaration suivante :
Les programmes d’enseignement STEM devraient être fondés sur les principes du constructivisme soutenus par les découvertes de trois décennies de sciences cognitives. L'enseignement STEM intégré se produit lorsque
- l'apprentissage est considéré comme un processus actif et constructif et non réceptif ;
- la motivation et les croyances des élèves font partie intégrante de la cognition ;
- l'interaction sociale est fondamentale pour le développement cognitif ; et
- les connaissances, les stratégies et l’expertise sont contextualisées dans l’expérience d’apprentissage.
Ce qui suit identifiera comment les cahiers d'ingénierie soutiennent chacun de ces principes de l'enseignement STEM intégré.
Promouvoir l’apprentissage actif
Dans les salles de classe qui utilisent l’apprentissage actif, les élèves interagissent avec l’information avec leur enseignant et leurs pairs. S'engager avec l'information implique de relier de nouvelles informations à des connaissances antérieures via diverses méthodes telles que la lecture, l'écriture, la discussion, l'explication et la résolution de problèmes. Des recherches ont montré que l'utilisation d'outils tels que les cahiers d'ingénierie peut aider les étudiants à comprendre les concepts tout en participant à un apprentissage actif.1
Un cahier d’ingénierie sert également de registre continu de l’apprentissage des étudiants sur une période donnée. Il est important que les élèves consignent leurs pensées et leurs idées car :
- l'apprentissage est souvent un processus lent et délibéré2, et un cahier d'ingénierie est le reflet de ce processus ; et
- L’application de notes au processus délibéré d’apprentissage peut inhiber l’apprentissage ultérieur et la motivation des élèves.3
La révision d'un cahier d'ingénierie peut favoriser la réflexion et la compréhension des étudiants, leur permettant ainsi de participer activement à leur processus d'apprentissage.
Motiver les étudiants
Les cahiers d'ingénierie sont rédigés dans la langue et la voix de chaque étudiant. Cette appropriation est très motivante pour les étudiants.4 Le cahier d'ingénierie permet également aux étudiants de choisir ce qu'ils documentent, comment ils documentent et quelles conclusions peuvent être tirées de la documentation. Ce processus permet aux étudiants de devenir participants au processus d’évaluation. Lorsque les élèves sont inclus dans le processus d’évaluation, ils sont plus engagés dans leur apprentissage et les enseignants se voient présenter une représentation plus précise de l’apprentissage des élèves.3
Les cahiers d'ingénierie favorisent l'interaction entre les étudiants
Les cahiers d’ingénierie sont un outil collaboratif. Les étudiants collaborent à la fois au processus de documentation et à l'utilisation de la documentation pour guider les activités futures. Parce que les cahiers d'ingénierie sont impliqués dans chaque aspect du processus de conception technique, ils favorisent l'interaction des étudiants au-delà de la documentation. Les étudiants collaboreront pour décider des améliorations à apporter en fonction des informations contenues dans le cahier d'ingénierie. Le cahier d'ingénierie peut être utilisé pour aider les étudiants qui manquent les cours, car les étudiants peuvent se référer à la documentation et ensuite poser des questions à leurs pairs. Les étudiants peuvent également partager leurs cahiers d'ingénierie avec des étudiants extérieurs à leur groupe. Cela peut inciter les élèves à devenir des ressources pédagogiques les uns pour les autres, ce qui, selon les recherches, constitue un moyen très efficace de proposer une évaluation formative.5
Les cahiers d'ingénierie permettent également aux étudiants d'interagir avec leurs professeurs. Il a été démontré que ces conversations, au cours desquelles les élèves rendent compte de leurs apprentissages à leur enseignant, ont un impact positif sur l’apprentissage des élèves.6
Les cahiers d'ingénierie contextualisent les expériences d'apprentissage
L'apprentissage contextualisé signifie que les expériences d'apprentissage des étudiants sont intégrées dans un contexte authentique. Lorsque l'apprentissage est authentique7, il :
- est personnellement pertinent ;
- fournit des connexions avec le monde réel ; et
- a une évaluation qui reflète le processus d’apprentissage.
Comme cela a été identifié précédemment, chacune des caractéristiques de l’apprentissage authentique est amplifiée par les cahiers d’ingénierie.
Commencer dans votre classe
Les laboratoires VEX IQ et EXP STEM fournissent la plate-forme idéale pour utiliser des cahiers d'ingénierie dans votre classe. Des cahiers d'ingénierie sont intégrés dans chaque laboratoire STEM, et les laboratoires STEM incluent une vidéo pour les étudiants qui explique ce que sont les cahiers d'ingénierie et comment ils doivent être utilisés.