La formation des ingenieurs

Bibliographie

1. 
   A. RENAUT, «  L’exception française », Le Monde de l’Education, octobre 1997.
   

(2) Conférence des Grandes Ecoles, Annuaire 1999-2000, Paris, 1999.

(3) M. GIOT, P.D. GROJEAN, Les Systèmes Nationaux d’Enseignement Supérieur des Sciences et Techniques de l’Ingénieur en Europe, Editions ETS, Pisa (Italie), 1995.
(4) P. BOURDIEU, la noblesse d’Etat, grandes écoles et esprit de corps, Editions de Minuit, Paris, 1989.
(5) L. LEPRINCE-RINGUET, Sciences et Bonheur des Hommes, Flammarion, Paris, 1973.
(6) M. CROZIER, La Crise de l’Intelligence, InterEditions, Paris, 1995
(7) E. MORIN, La tête bien faite, Le Seuil, Paris, 1999.
(8) P.G de GENNES, Les objets fragiles, Plon, Paris, 1994.
(9) D. BLOCH, La formation des ingénieurs : il faut former chaque année davantage d’ingénieurs, Direction des Enseignements Supérieurs, mars 1992
(10) Le Monde, Ecole, Profs, Programmes, ce qu’en pensent les lycéens, 8/9 février 1998.
(11) A. REVERCHON, Le marché mondial de l’Enseignement Supérieur reste un fantasme, Le Monde, 7/09/99
(12) A. CLAEYS, Rapport n° 1861 sur le Projet de finances pour 2000, annexe n° 18, Education Nationale, La Documentation Française, 1999.
(13) S. POUTS-LAJUS, M. RICHE-MAGNIER, Le défi des politiques publiques, Les Cahiers du Millénaire, Grand Lyon, Lyon, 2000.
(14) A. REVERCHON, Les Universités Françaises lancent le chantier de l’enseignement à distance, Le Monde, 01/02/2000.
(15) G. COURTOIS, les ingénieurs en Réseaux, Le Monde Campus, 15/10/92.
(16) D. RAOULT, L’université du reste du monte, Le Monde, février 1999
(17) J. SIMON, Le Monde, 31 août 1999
(18) J.L LEVET, Anticiper et non s’adapter, Le Monde, 15 avril 1997
(19) M. TROQUET, La formation des ingénieurs pour l’innovation, SEFI Annual Conference, Compiègne, 6-8 septembre 1995
(20) C. BISSEL, Revitalizing the Engineering Curriculum : The Role of Information Technology, Eur. J. of Eng. Educ. 20, 4, 1995
(21) Colloque de la Sorbonne, 24-25 mai 1998, Paris
(22) Colloque de Bologne, 18-19 juin 1999
(23)Conférence des Recteurs Européens, L’évaluation institutionnelle, outil de changement, Genève, mai 1997
(24) A. LANCELOT, L’évaluation pédagogique
(25) A. LEPARMENTIER, L’Allemagne veut payer ses professeurs au mérite, Le Monde, 8 septembre 1999
(26) G. BYRNE, Total Quality Management in Ingineering Education, Eur. J. of Educ., 23, 4, 1998
(27) CEFI, Les démarches qualités dans les Formations d’Ingénieurs, Paris, décembre 1999
(28) B. GURREY, L’université ne parvient pas à attirer les étudiants en sciences, Le Monde, 15 octobre 1999
(29) A. PICHON, K. CHATZIS, La formation des ingénieurs français au siècle dernier, débats, polémiques et conflits, Ethique Industrielle, De Boeck Université, Paris-Bruxelles 1998
(30) J. ATTALI, Pour un modèle européen d’enseignement supérieur, Rapport à M. le Ministre de l’Education Nationale, de la Recherche et de la Technologie, La Documentation Française, Paris, 1998
(31) C. ALLEGRE, Ce que je veux, Le Monde, 6 février 1998
(32) L. JOSPIN, Rénover les Enseignements Supérieurs pour les adapter au monde du 21^ème siècle, Conférence des Présidents d’Université, Paris, Juillet 1991
(33) B. MATTEI, Le grand tourment des enseignants, Le Monde, 4 septembre 1999

(34) M. TROQUET, La nécessaire réconciliation de la connaissance et de l’action, 2^ème colloque de l’Atelier permanent Sciences Humaines et Métiers de l’ingénieur, Strasbourg, 3-4 avril 1997

(35) CEFI, Développement des pédagogies par projet dans les écoles d’ingénieur, Les dossiers du CEFI, Paris, Janvier 1999
(36) G. LE BOTERF, Pour une définition plus rigoureuse de la compétence, Le Monde Initiatives, 2 juillet 1997
(37) D.J. HARGREAVES, How Undergraduate Students Learn, Eur. J. of Eng. Educ. 21, 4, 1996
(38) G. HEITMANN, Project-oriented Study and Project-organized Curricula, Eur. J. of Eng. Educ. 21, 2, 1996
(39) R. J. LENSCHOW, From teaching to learning : A paradign shift in Engineering Education and Life Lony Learning, Eur. J. of Eng. Educ. 23, 2, 1998
(40) M. CALLON, Recherche et Innovation, le temps des Réseaux, La Documentation Française, Paris, 1993
(41) C. ALLIES, M. TROQUET, Promotion of Total Innovation Management within Engineering Schools throug the Development of Industrial Relations : From Knowledge Management to Innovation Management, SEFI Annual Conference 1999, Zurich, 1-3 septembre 1999

TABLE RONDE 2 : Devenir acteur de ses apprentissages

E. GAREL

Enquête sur l'enseignement des mathématiques

à l'INSA de Rennes……………………………………………………………………….

C. RAUCH

Apprentissage par l'action…………………………………………………………...

V. WERTZ, P. WOUTERS

Enseigner les maths ou les apprendre ? Une expérience

en première année d'ingénieur……………………………………………………



ENQUETE SUR LES MATHEMATIQUES A L’INSA DE RENNES

Emmanuelle GAREL

INSA Rennes

[e-mail]

Lors de l’année scolaire 1997—1998 une enquête sur l’enseignement des mathématiques a été effectuée auprès des 1081 étudiants et 200 ingénieurs anciens étudiants de l’INSA de Rennes. Les objectifs étaient de recueillir leur opinion sur cette discipline, de voir si, à leur avis, ce qui était proposé répondait à leurs attentes et aux besoins de leur futur métier d’ingénieur. Un questionnaire a été mis au point en tenant compte des critiques des étudiants et de leurs suggestions. Il se décompose en huit rubriques :

Description de l’échantillon

Situation antérieure des étudiants

Intégration

Apport de l’enseignement des mathématiques dans la formation personnelle

Bilan sur le contenu

Méthodes pédagogiques

Bilan général

Question subsidiaire.

Description de l’échantillon et situation antérieure des étudiants

En tout premier lieu, nous avons voulu donner un descriptif aussi précis que possible de l’échantillon obtenu de façon à voir dans quelle mesure il était représentatif de la population réelle des étudiants à l’INSA.

Nous avons obtenu 211 réponses : 179 d’étudiants et 32 d’anciens élèves, soit environ 17% des populations respectives. On peut noter dans l’ensemble des réponses une légère sur-représentation des deuxième année et une sous-représentation des quatrième année (principalement dans les options Informatique et Génie Civil).

Par ailleurs les pourcentages obtenus dans l’échantillon reflètent assez bien la répartition de la population globale des étudiants de l'INSA, tant sur le plan de la répartition par année d’étude, par option que selon l’origine et la nature des études antérieures.

Intégration

De l’avis quasi général, l’intégration se fait facilement. Les premières années apprécient tout particulièrement le week-end d’intégration (WEIPA) qui est organisé pour eux à chaque rentrée scolaire.

Une majorité d’étudiants intégrant l’INSA en troisième année proviennent d’IUT. Pour eux, le manque de bases en mathématiques présente un véritable handicap. Ils sont nombreux à souhaiter que soient organisés des rattrapages adaptés et spécifiques, en liaison étroite avec l’option qu'ils ont choisie.

Apport des mathématiques pour le développement des capacités intellectuelles

Nous avons voulu connaître le point de vue des étudiants sur l’apport des mathématiques dans le développement des capacités intellectuelles. Voici la liste des questions posées :

Pensez-vous que les mathématiques qui vous sont enseignées à l’INSA ont contribué

à développer votre esprit logique ? votre esprit d’analyse ? votre esprit de synthèse ? votre sens du raisonnement et de la démonstration ? votre rigueur ?

à acquérir une maturité scientifique, un certain recul ?

à développer votre intuition géométrique ? votre imagination ? votre capacité à aborder toutes sortes de problèmes et situations et à vous y adapter ?

Les réponses possibles à ces questions étaient oui, non ou sans opinion, chaque réponse pouvant être accompagnée de remarques la nuançant ou la précisant.

Globalement, le nombre de non-réponse ou de sans opinion se situe dans une fourchette allant de 10% (sens du raisonnement et de la démonstration) à 25% (maturité scientifique, aborder toutes sortes de problèmes). Très souvent ces non-réponses sont suivies du commentaire ‘‘je n'ai pas suffisamment de recul pour répondre’’.

Si l'on considère l’ensemble de l’échantillon, les pourcentages de oui passent de 65% (dans développer votre sens du raisonnement et de la démonstration) à 15% (dans développer votre imagination). Il est frappant de constater que, quelle que soit la question posée, les pourcentages de oui augmentent avec l’ancienneté dans l’école. Cette augmentation devient particulièrement sensible chez ingénieurs, anciens de l’INSA. Par exemple, dans la rubrique développer votre esprit de synthèse, ils passent de 27% en première année à 50% chez les anciens, et dans développer la capacité à aborder toutes sortes de problèmes et à s’y adapter, ils passent de 12% à 38%.

Dans l’ordre décroissant nous obtenons : pour le sens du raisonnement et de la démonstration 65%, esprit d’analyse 62%, esprit logique 55%, rigueur 48%, esprit de synthèse 32%, penser différemment 31%, acquisition d’une maturité scientifique, d’un certain recul 29%, développer la capacité à aborder toutes sortes de problèmes et à s’y adapter 28%, développer l’intuition géométrique 22%, développer l’imagination 15%.

En commentaire, de nombreux étudiants expliquent dans quel contexte et pourquoi les mathématiques vues leur ont permis de développer telle ou telle qualité, ou encore pourquoi ils ne l’ont pas acquise. Dans plusieurs réponses il est précisé cependant que l’acquisition de ces qualités ne relève pas du seul fait des mathématiques, ‘‘cela résulte davantage de la formation globale’’. La Physique, l’Informatique, la Technologie sont citées comme matières y contribuant de façon déterminante.

Bilan sur le contenu de l'enseignement

Ensuite, nous avons cherché à connaître l’avis des étudiants sur l’enseignement reçu. Nous avons voulu savoir si l’on obtenait des différences significatives selon l’année d’étude, selon que l’étudiant ait intégré l’INSA dès la première année ou bien en second cycle ou encore selon le sexe.

On peut noter tout d'abord une forte tendance à percevoir les mathématiques comme trop ou un peu trop théoriques, surtout en premier cycle, (soit 57% de l’échantillon total), trop ou un peu trop abstraites (65%). Ce serait dû à la matière elle-même, ‘‘qui est par essence même théorique’’. Plusieurs étudiants profitent de cette question pour glisser quelques suggestions : ‘‘que l’approche faite soit plus orientée vers la pratique, (principalement en deuxième cycle), et qu’elle tienne compte des besoins réels de l’option’’.

Dans les questions suivantes, il s'agissait de sélectionner de deux ou trois parties de cours significatives et d'effectuer un classement sur ces choix.

Questions posées : quelles sont les parties des mathématiques qui vous semblent les plus fondamentales ? que vous avez retenues ? qui vous ont semblé difficiles ou déroutantes ? que vous avez oubliées ? qui vous ont frappé et marqué profondément ? qui vous ont été utiles ?

Dans pratiquement toutes les rubriques, l'algèbre linéaire et les matrices obtiennent les scores les plus élevés. Détaillons.

Sont perçues comme les plus fondamentales prioritairement les matrices 25%, l'algèbre linéaire 23%, l'analyse et les méthodes numériques 21%. Les commentaires soulignent le caractère fondamental, indispensable et formateur de ces parties de cours.

Dans les parties retenues, le calcul matriciel et la résolution de système d'équations linéaires obtiennent un pourcentage de plus de 25%, suivent ensuite avec des pourcentages compris entre 14 et 9% le calcul des surfaces et des volumes, le calcul différentiel, l'analyse en général, les méthodes numériques, la géométrie des courbes et des surfaces. Les étudiants précisent que ces parties sont ‘‘vues plusieurs fois et ailleurs’’, que ce sont des ‘‘outils pratiques et concrets’’. Certains étudiants trouvent tout simplement que ‘‘c'est beau et que cela les a passionnés’’.

Les parties jugées difficiles et déroutantes sont principalement l'algèbre linéaire et les espaces vectoriels 24%, les structures algébriques 17%, la topologie et les notions de limites 16%. Les étudiants soulignent le caractère abstrait de ces notions, qui semblent parfois ‘‘parachutées’’, ‘‘dont on ne voit pas bien à quoi cela peut servir’’, qui sont de manipulation difficile ‘‘trop d'astuces’’, ou encore ‘‘vues trop vite’’.

Les plus forts pourcentages des parties oubliées sont : tout ou presque tout 16%, les structures algébriques 14%. Les commentaires expliquent qu'il s'agit des parties du cours ‘‘non comprises’’, ‘‘vues trop vite et mal assimilées’’ ou encore des parties ‘‘qui ne servent pas ailleurs’’. Certains concluent néanmoins : ‘‘on oublie, mais cela revient vite lorsqu'on s'y remet’’.

Les réponses se diversifient davantage dans la rubrique : parties qui ont frappé et marqué profondément. Les pourcentages de réponses obtenues sont plus faibles que pour les rubriques précédentes et la fourchette plus serrée. Ce qui a frappé est en général un point particulier d'une partie de cours. Citons les fractions rationnelles et les espaces vectoriels 9%, la notion de groupe et d'espace quotient 6% les théorèmes de Cauchy dans l'étude des suites et séries 6% la topologie, la notion de continuité, l'interpolation. Les explications données sont elles aussi diversifiées. Il y a la nouveauté, ‘‘en rupture totale avec notre façon de penser’’, le ‘‘jeu’’, ‘‘l'aspect ludique’’, le défi, le fait ‘‘d'avoir à se confronter avec quelque chose de difficile’’, ou encore l'émerveillement devant ces ‘‘outils puissants’’, ‘‘faciles à manipuler’’, ‘‘qui permettent de comprendre, de modéliser’’ et ‘‘qui sont utiles et importants’’.

Enfin dans ce qui a été utile on retrouve prioritairement le calcul matriciel et changements de bases 16%, les intégrales multiples, les calculs de surfaces et de volumes 14%, les distributions et la transformée de Fourier 8%, les résolutions de systèmes différentiels 8%. Les contextes dans lesquels ces théories mathématiques auront servi sont multiples et recouvrent l'ensemble des activités de l'INSA.

Méthodes pédagogiques

La cinquième partie est consacrée aux méthodes pédagogiques : volume horaire, formules pédagogiques adoptées, contrôles.

Dans l'ensemble des réponses, les volumes horaires affectés aux mathématiques paraissent convenables. Du point de vue des étudiants, le mixage cours d'une part, travaux dirigés d'autre part, ou bien la formule cours-travaux dirigés conviennent également : cela ‘‘peut être bénéfique’’, ‘‘dans la mesure où le professeur est bon’’. Cependant certains étudiants regrettent l'absence de cours en amphithéâtre pour certaines parties comme ‘‘en algèbre de deuxième année’’ notamment.

Notons encore que dans l’ensemble, ils restent attachés au contrôle continu. Ils ne souhaitent pas de devoirs libres, sauf peut-être en première année. Ils se disent intéressés par des conférences sur thèmes spécialisés, surtout en deuxième cycle.

Bilan général

Pour finir nous avons cherché à dégager un bilan général. Il s’avère plutôt positif. Plus des deux tiers des étudiants considèrent que la place accordée aux mathématiques est justifiée et répond aux besoins de leur formation d’ingénieur.

Ils se prononcent nettement pour que ‘‘la formation en mathématiques reste générale, avec un premier cycle équivalent à une classe préparatoire’’.

Ils souhaitent aussi que cet enseignement continue à être assuré par des spécialistes de cette matière. Cependant ils demandent à leurs enseignants d’être attentifs à ce qui s'enseigne dans les autres matières afin de mieux cibler ce qu’ils auront eux-mêmes à enseigner.

Question subsidiaire

Nous avons voulu profiter de cette enquête pour interroger les étudiants sur la représentation qu’ils se font des mathématiques. Il s’agit d’une question ludique où l’idée est de laisser vagabonder son imagination puis de répondre à la question suivante :

Si vous deviez expliquer de façon imagée (par exemple par un tableau, un paysage, un personnage, une musique, un animal ou autre) ce que sont ou représentent pour vous les mathématiques, qu’auriez-vous envie de dire ?

Plus de la moitié des étudiants ont répondu à cette question. La diversité des réponses rend difficile un classement par thèmes. En respectant l’ordre décroissant des pourcentages trouvés nous obtenons :

1. 
   Pour 12% des réponses, c’est un tableau ou un dessin : un tableau de Vasarely ou de Picasso, de Folon avec des figures géométriques, des perspectives, des répétitions, des illusions d’optique.
   

2. 
   Pour 11% ce sont des formules mathématiques, des symboles comme π ou un point d’interrogation, des courbes, des fractales.
   

3. 
   Pour 10% c’est un objet utile, une caisse à outils, la trousse du médecin, les outils du menuisier ou du modeleur, des lunettes, un ustensile, une petite cuillère.
   

4. 
   C’est l’idée de quelque chose qui permet d’aller quelque part ou de suivre une voie, un couloir, un chemin, un carrefour, un labyrinthe.
   

5. 
   C’est aussi l’idée d’avoir à remettre en ordre, d’avoir à trouver une solution : un nœud que l’on doit démêler, un jeu d’échec ou de bridge, des briques que l'on empile.
   

6. 
   Ce sont des éléments empruntés à la nature, avec une idée d’immensité, de vide, la voûte céleste, un nuage, une île, un tourbillon, le désert, la mer bretonne.
   

7. 
   C’est une musique de Stravinsky ou une musique synthétique ou techno, (chronologie de J-M. Jarre).
   

8. 
   Cela peut être encore une phrase, une devise, de la poésie, de la philosophie, une caricature, une horloge.
   

On est frappé par la multiplicité des réponses, par le fait que dans la majorité des cas, ces réponses sont dotées d’une valeur symbolique forte et souvent accompagnées d’un commentaire qui en modifie le sens et la portée. Si parfois les mathématiques sont perçues comme un ailleurs, ‘‘l’îlot mathématique’’, on les intègre dans son existence, ‘‘c’est une porte d’entrée dans l’entreprise’’, ‘‘elles servent à être toujours performant’’ et s’il faut s’en ‘‘méfier’’, elles ne laissent que rarement indifférent.

INSA de Rennes, site : http://www.insa-rennes.fr

INSA : institut national des sciences appliquées.

L’INSA de Rennes est la troisième des quatre écoles d’ingénieurs INSA crées en France. C’est un ‘‘établissement public à caractère scientifique, culturel et professionnel’’ dont la mission est de former des ingénieurs.

Les études se déroulent en cinq ans : un premier cycle de deux années durant lequel l’étudiant reçoit un enseignement général de type se situant entre un DEUG universitaire et un enseignement de classes préparatoires. Ensuite suivent deux années de deuxième cycle et une année de troisième cycle. A la fin du premier cycle l’étudiant a le choix entre six options : 1) Electronique et Système de Communication, 2) Génie Civil et Urbanisme, 3) Génie Electrique, 4) Génie Mécanique et Automatisme, 5) Génie Physique, 6) Informatique.

Le diplôme de fin d’étude donne le titre d’ingénieur INSA.

L’APPRENTISSAGE PAR L’ACTION, UNE METHODE COMPLEMENTAIRE D’ENSEIGNEMENT DES SCIENCES *
Carl RAUCH

Ecole des Mines de Nantes

*Le module de sciences physiques décrit ci-dessous est enseigné depuis plusieurs années par Abdelkrim Boucham, Jean-Pierre Cussonneau, Richard Dallier, Lionel Luquin, Vincent Métivier et Carl Rauch, maîtres-assistants à l’Ecole des Mines de Nantes.


1. Avertissement :
Par souci de cohérence, les deux contributions orales présentées durant le congrès, lors des colloques 3 (la formation des ingénieurs) et 5 (l’évaluation dans l’enseignement supérieur), sont rassemblées dans le même article. Après une présentation du contexte général de développement de l’initiative « Apprentissage par l’action », la description de l’organisation et des objectifs du module répond à la thématique développée dans le colloque 3, puis le chapitre sur l’évaluation reprend la thématique du colloque 5.

2. Introduction :
L’ « apprentissage par l’action » (Apa) est une méthode d’enseignement expérimentée à Nantes en 1996 dans le domaine des sciences physiques, sur la base d’un module intitulé  « Zap ! » développé au Californian Institute of Technology par le professeur Jerry Pine. Ce dernier avait lui-même adapté le module d’un cours expérimental sur l’électricité développé en 1988 au Massachusetts Institute of Technology. Le module Apa développé en sciences physiques à l’Ecole des Mines fut dès l’origine intégré au programme des enseignements de 1^ère année, dans le but d’expérimenter et d’acquérir une pratique effective de cette méthode pédagogique, puis d’en comprendre les principes sous-jacents. Ce module n’a pas vocation à assurer l’apprentissage d’un programme précis de connaissances, mais à :

• 
  développer les compétences scientifiques des étudiants
  
• 
  induire chez eux une nouvelle motivation pour les sciences
  
• 
  leur faire (re)prendre confiance en leurs capacités personnelles à résoudre des problèmes scientifiques
  
• 
  leur faire vivre de l’intérieur et à leur rythme l’essence de la démarche scientifique.
  

En un mot, ce module vise à développer la réactivité des étudiants face à un problème scientifique.
A la suite de cette première expérience et fort des premières analyses de l’organisation et du déroulement du module de sciences physiques, un autre groupe d’enseignants a imaginé et conçu de toutes pièces, en 1999, un nouveau module dédié à l’enseignement des mathématiques (cours d’analyse) en 1^ère année, avec cette fois la contrainte d’enseigner un programme de connaissances préalablement bien défini.

Aujourd’hui, l’apprentissage par l’action représente 44% des enseignements scientifiques fondamentaux dispensés en 1^ère année avec, à l’emploi du temps des étudiants, 70 heures en mathématiques et 50 heures en sciences physiques. En 2^ème année, deux groupes de 20 étudiants suivent également un cours de ce type, en statistiques et en physique.

Cet article résume le contexte initial de l’expérience et les principes généraux de la méthode Apa, puis décrit les modalités pratiques de sa mise en œuvre en sciences physiques.