Cet article a été repris dans Repères-Irem n° 74

Version actualisée le 12/01/2009

Objet « à la mode », le tableau numérique interactif 1 (TNI) peut nous séduire par la facilité avec laquelle il permet de rendre dynamique une présentation magistrale. Il suffit d’un collègue déjà utilisateur 2, ou de la visite d’un commercial, pour admirer ses possibilités techniques en terme d’interactivité professeur-tableau. On peut se persuader qu’avec un peu d’entraînement, il sera assez facile de s’en servir efficacement. Mais on ne peut éluder un certain nombre de questions issues de ces premières impressions :

• briller devant le tableau, esbaudir nos élèves par notre présentation magistrale, très bien, mais le TNI apporte-t-il quelque chose si la pédagogie qu’on souhaite utiliser n’est pas purement monstrative  ?
• Quelle plus-value par rapport à un « simple » vidéoprojecteur fixé au plafond et relié à un ordinateur ?
• Au final, cet équipement onéreux 3 pour la collectivité est-il un gadget de plus ou bien pouvons-nous en justifier l’usage par son intérêt pédagogique spécifique ?

Nous allons tenter d’apporter à ces interrogations l’éclairage d’une pratique quotidienne depuis mars 2008.

Contexte et limites de l’expérience.

Jusqu’à cette année, j’utilisais régulièrement des vidéoprojecteurs couplés à un portable ou à un ordinateur sur chariot, avec (ou sans) souris et clavier sans fil à longue portée 4.

• Début 2008, j’ai réalisé un premier modèle de TNI à l’aide d’une manette de console « Wii » et d’un stylo infrarouge « maison » sur les conseils du site très documenté tnwii.info.
• Enfin, en mars 2008 notre collège a reçu un TNI « commercial »5 installé dans une salle ne disposant que d’un petit tableau blanc. Devant le peu d’enthousiasme que le dispositif suscitait chez les collègues utilisant la salle, quelques échanges d’emploi du temps me permirent de réaliser toutes mes séances avec ce nouveau matériel...

C’est essentiellement de ces quatre mois d’utilisation intense que cet article va s’inspirer.

Un vidéoprojecteur fixé au plafond.

L’installation du TNI a eu lieu un lundi. Le mardi soir, j’avais une migraine due à la journée passée dans le faisceau du projecteur. Je n’avais jamais utilisé en continu un vidéoprojecteur au plafond, ni eu besoin d’être aussi souvent dans son champ.

Il me faudra une petite semaine pour trouver la bonne place. Ceci fait, il est agréable de pouvoir regarder la classe sans la lumière dans les yeux. La position en hauteur permet en outre de mieux se protéger en penchant la tête vers le bas quand on est obligé d’être dans le cône de lumière.

L’apport le plus visible d’un projecteur fixe est justement... d’être fixe. Comme il est toujours disponible (ce qui ne veut pas dire toujours allumé), des usages spontanés deviennent possibles. Auparavant, impensable en effet de réserver le matériel et de tout installer pour une micro-utilisation. Installé à demeure, on peut l’utiliser juste quand on en a besoin – c’est à dire à propos – avec une efficacité maximale. Une question d’élève sur un aspect historique qu’on n’a pas en mémoire : une recherche immédiate sur Internet et voilà le résultat visible par tous. Une figure de géométrie sur laquelle on fait brusquement une conjecture inattendue « – et si A n’était pas à cet endroit ? – où voudrais-tu le mettre ? » : on passe en géométrie dynamique pour en savoir plus. Des calculs deviennent répétitifs, une suite ou une série apparaît : on sollicite un tableur...

Le gain essentiel est qu’ici le logiciel n’est plus utilisé sur la seule injonction du professeur (à travers une fiche d’activité, une correction d’exercice « pour lequel on a amené le vidéoprojecteur parce que c’est quand même plus pratique »), mais aussi sur proposition des élèves .

Alors l’impact est plus fort, l’utilité plus visible, l’intérêt et la curiosité des élèves à la hausse.

Mais un vidéoprojecteur à demeure n’est pas destiné à la seule improvisation.

Dans la gamme des présentations préparées, il permet de projeter des énoncés propres, qu’on a soi-même préparés ou qui viennent de manuels en version numérique. L’idée semble bonne... sauf que cet apport n’est pas aussi évident qu’il y paraît. Si tous les élèves ont le texte dans leur manuel ou sur une photocopie, quel intérêt à l’avoir aussi au tableau ? À moins que l’on puisse écrire directement sur l’énoncé : j’évoquerais cet aspect dans la partie spécifique aux TNI. Ou à moins que cela ne permette d’alléger les cartables, les élèves laissant leur manuel chez eux. À l’usage, cela pose des problèmes de gestion de l’hétérogénéité de la classe. En effet, un vidéoprojecteur, c’est généralement de nos jours 1024 × 768 pixels, soit une surface assez faible. Comment donner les questions suivantes (ou des questions complémentaires) aux plus rapides ? Et je ne parle pas d’activités différenciées suivant les besoins... Bref, difficile de justifier l’usage d’un vidéoprojecteur pour projeter des énoncés statiques, sans compter qu’un rétroprojecteur fait aussi bien 6.

En revanche, on va aussi pouvoir proposer des énoncés ou des documents dynamiques. Un petit bout de vidéo 7, une figure dynamique préparée, un compte à rebours pour des défis de calcul mental 8, une photo ou un dessin qui seront utilisés comme support d’une transformation 9.

On touche là à la spécificité de l’outil vidéoprojecteur.

Reste un autre avantage, plus caché (mais tout aussi important) d’avoir un vidéoprojecteur fixe à disposition permanente : l’auto formation du professeur-utilisateur. Cela va en effet nous permettre, lorsque nous sommes encore hésitant face à cette technologie, de faire nos premiers pas sans soucis de connexion, sans tracas technique de dernière minute. Nous pouvons nous familiariser avec l’outil en commençant par des utilisations en classe sous nôtre contrôle exclusif .

La technique acquise, nous pouvons plus facilement passer, si nous le souhaitons, à des activités plus ouvertes, en laissant le contrôle du dispositif à nos élèves ou en préparant une activité en salle info 10.

De l’importance des dispositifs de pointage.

C’est à dire COMMENT peut-on agir sur l’ordinateur relié au vidéoprojecteur ?

Naturellement, on peut le faire depuis son bureau et tout diriger à la souris. Inconvénient mineur, il peut être nécessaire de grossir le curseur pour qu’il soit visible de tous les élèves. Mais l’élève qui souhaite agir sur l’écran, doit aller jusqu’à notre bureau, où il sera dans une position inconfortable 11.

On peut aussi choisir la solution de la souris sans fil (ou combiné clavier/souris sans fil). Attention à la portée, la plupart des modèles ne dépassent pas 2 ou 3 m, portée insuffisante dans une classe. Il est plus pratique d’opter pour un produit 12 d’une portée avoisinant les 10m, suffisante même dans les grandes classes (mais gare aux amphis !). Il est alors possible de faire passer la souris (et/ou le clavier) aux élèves. Ils peuvent alors contrôler eux-mêmes l’ordinateur, donner leurs idées, saisir leurs mesures ou amener une figure dynamique dans une position qui invalidera la conjecture proposée. L’image projetée ne sera plus simplement une extension du professeur, mais plutôt un outil comme un autre, à la disposition de tous, pour résoudre le problème.

Cette implication des élèves va confirmer que la machine ne peut pas tout, en particulier réfléchir à la place de l’élève. Ceci devient pour tous douloureusement évident lorsqu’un élève sans autre idée que celle de manipuler un « jeu vidéo » prend la main. En revanche, elle va montrer que chacun peut se rendre maître de la machine pour communiquer une idée ou une démarche. Tout ceci constitue les éléments fondateurs d’un rapport sain aux TICE que doit promouvoir l’École.

Dans le même ordre d’idée, il existe aussi des tablettes graphiques sans fil qui peuvent être passées aux élèves pour leur permettre de pointer à leur guise.

Ces deux dispositifs permettent au professeur de partager le contrôle de l’image projetée mais ils butent souvent sur un obstacle de motricité. Il est en effet délicat pour un «  lycéen moyen » de bien coordonner un geste effectué dans sa proche périphérie avec un pointeur très éloigné . Pour un collégien ou un écolier, ce sera d’autant plus difficile. On peut entraîner les élèves à dépasser cet obstacle 13, mais cela va prendre du temps et de l’énergie : pendant cette période cela restera une difficulté supplémentaire. Les TICE sont sensées faciliter les apprentissages. Les logiciels ajoutent nécessairement une couche de complexité aux mathématiques qu’ils manipulent. Faut-il ajouter une nouvelle source d’interférence ?

Pour éviter cela, il est intéressant de revenir au geste « naturel » de la main qui agit sur l’image projetée, à son contact direct . Le résultat sera plus précis, plus lisible.

La présence physique de la main permettra par ailleurs en géométrie dynamique de focaliser l’attention des spectateurs sur l’objet qui est déplacé.

Arrêtons-nous un instant sur cet exemple : souvent lorsque qu’on déplace à distance un point d’une figure dynamique, on a le sentiment que les élèves voient la figure bouger mais ne pourraient pas dire quel est le déplacement à l’origine du mouvement. Tandis que si c’est notre main 14 qui « attrape » le point à déplacer, on ajoute un élément kinesthésique au dynamisme de la figure qui aide à s’approprier le mouvement, ses objectifs, ses conséquences. L’interprétation en sera facilitée.

TNWii 15 ?

C’est ce que se proposent de faire les TNI. Avant de considérer les modèles commerciaux, évoquons la possibilité d’en fabriquer un pour environ 70€ 16 tout compris avec une manette de console « Wii ». Le procédé est abondamment illustré sur le site déjà cité en référence, le bricolage ne représente guère de difficultés pour qui a déjà tenu un fer à souder dans sa scolarité, en tout cas pour un premier test 17.

Le pointage est d’une bonne précision et permet de palier les inconvénients précédemment évoqués. On peut cliquer sur des liens, entrer grâce à un clavier virtuel des mots courts – pour une recherche par exemple – , manipuler une image ou une figure.

Les dernières versions des pilotes pour la Wiimote, en particulier WiimoteSmoothboard « lissent » le trait et permettent maintenant d’écrire tout à fait lisiblement avec un TNWii. Il est simplement nécessaire de ne pas trop accélérer sa vitesse d’écriture. En bref, le rapport qualité prix est excellent tant qu’on ne craint pas une maintenance un peu plus lourde (calibrage chaque matin au minimum et gestion des piles).

Les utilisations facilitées par les logiciels de TNI mais non spécifiques aux TNI.

Voici quelques fonctions utilisables avec un simple TNWii (les TNI les possèdent aussi, bien évidemment, mais à un autre ordre de prix ...) :

 le surlignage d’un texte déjà écrit, pour en faire ressortir à la volée les articulations importantes.
_ la déformation et l’annotation d’images.
— Il est ainsi possible d’appliquer des transformations du plan à des images et plus seulement à des figures. Les applications quotidiennes des symétries, rotations, translations peuvent alors être étudiées « sur pièces » plutôt que via un schéma simplificateur.
— Par ailleurs les figures de géométrie peuvent être tracées avec précision avec un logiciel spécialisé et annotées « par dessus », à la main, en mode « dessin », comme on le ferait sur un tableau, avec plus de souplesse que sur beaucoup de logiciels de géométrie.
_ le déplacement/regroupement d’éléments affichés 18.
— Je me suis par exemple servi de cette fonction au cours d’un exercice dont l’énoncé était « Combien y-a-t-il de nombres dans ce tableau ? ».
Le tableau en question contenait plusieurs nombres écrits chacun sous plusieurs formes (décimale, décimale non simplifiée, fractionnaire, littérale,...). Lors du débat qui a suivi, j’ai pu regrouper (sous la dictée des élèves) les écritures en « pôles » représentant le même nombre. Le contenu du tableau
s’est ainsi réorganisé sous leur yeux pour aider à forger l’image qu’un nombre peut avoir plusieurs écritures.
— Une autre fois, j’ai choisi une méthode d’introduction des opérations sur les relatifs utilisant des
pierres blanches ou noires qui s’annihilent quand elles sont mises ensemble 19.
J’ai donné aux élèves des pierres de go mais ensuite, pour corriger au tableau, les pierres ne tenaient pas à la verticale... Avec le TNI, j’ai pu ruser : un fond vert pâle dans l’image projetée a permis de voir des points blanc ou noirs réalisés avec un grand diamètre de crayon. Il ne restait plus qu’à déplacer/regrouper les « pierres » au stylet à partir d’une « réserve », exactement comme les élèves avaient fait sur leur table.

Toutes ces fonctions, qui vont de pair avec l’utilisation régulière d’un vidéoprojecteur, provoquent la curiosité des élèves. Prenons le temps d’un mot sur l’impact de la nouveauté. La rumeur se propage vite dans l’établissement et les élèves qui n’utilisent pas ces outils restent longtemps très curieux, posant des questions, passant la tête dans l’entrebâillement de la porte pour voir le tableau « magique ».
En revanche, ceux qui les expérimentent avec nous les intègrent rapidement dans leur quotidien. Seule une minorité d’élèves vont devenir plus actifs à cause du simple fait qu’on utilise les TICE. L’écrasante majorité 20 constate vite que l’on continue à faire des mathématiques en classe. C’est alors davantage la façon dont on les associe à l’outil que l’outil lui-même qui les rendra actifs.

Les apports spécifiques d’un TNI gérant l’écriture manuscrite.

Tout ce qui a été évoqué jusqu’à présent ne nécessite pas de TNI au sens commercial du terme. Les TNI « qui coûtent chers » possèdent deux caractéristiques supplémentaires
_ : leur logiciel de prise de notes 21 et la précision du suivi du pointage qui permet d’écrire à la main « sur l’écran »... et d’enregistrer cette écriture.

Il est à noter que depuis décembre 2008, un logiciel multiplateforme développé pour des TNI commerciaux a été rendu disponible gratuitement avec des restrictions minimes par son éditeur. C’est un pas important vers une possible mutualisation des ressources pour TNI et vers une utilisation des TNWii aussi ergonomique que les TNI commerciaux.

Certains logiciels de TNI ont un mode de reconnaissance des caractères qui permet de transformer en texte dactylographié ce qui a été écrit à la main sur l’écran. Celui que j’ai pu tester ne m’a pas convaincu 22.
Pour des entrées courtes (cellules de tableur, mots clés dans une recherche internet ou un logiciel de carte mental 23), le clavier virtuel peut convenir. Pour la prise de notes longues et comportant des écritures mathématiques ou des schémas, il me semble beaucoup plus rapide de garder l’écriture
manuscrite.

Mais à quoi peut donc bien servir cette fonction d’écriture ?

Tout d’abord et principalement à prendre des notes. Quelle notes ? Toutes celles dont on a besoin ! On peut par exemple projeter la version numérique d’un énoncé et corriger (ou faire corriger) « à la main » juste à côté 24. Plus besoin de recopier l’énoncé, ce qui est un gain de temps appréciable. Ensuite on pourra écrire le cours s ’il le faut, les devoirs à faire, les remarques des élèves sur un énoncé.

C’est magique pour les devoirs à faire d’une séance à l’autre, car la contestation n’est plus possible : on retrouve exactement ce qui avait été noté...

Autre exemple : j’utilise beaucoup en classe le mode du « débat scientifique » développé à l’Irem de Grenoble. Les débats (oraux) entre les élèves sont riches, mais jamais linéaires. Le professeur note au tableau les points de vue exprimés et les arguments échangés au cours du débat. Avec un tableau classique, il est régulièrement nécessaire d’effacer des arguments pour avoir de la place, ce qui n’est pas très heureux pour des élèves de collège, moins aptes que des lycéens ou des étudiants à tout prendre en note au fil du débat. Avec un TNI, la trace écrite est faite au fur et à mesure. Lorsqu’on arrive au bout de l’espace disponible, un simple clic crée une nouvelle page blanche et on pourra revenir aux pages antérieures très facilement.

Sur le logiciel que j’ai utilisé, la prise de notes se fait page par page, un peu à la manière d’un
paperboard. Parfois, il est délicat de passer à une nouvelle page tant que tout le monde n’a pas pris en note la précédente. Un petit truc très simple que j’ai trouvé durant ces quatre mois : toujours créer des pages blanches qui font deux « hauteurs d’écran ».
Ainsi, on peut avec les ascenseurs continuer une prise de note de quelques lignes en gardant le contexte et sans avoir à passer à une « vraie nouvelle page ».

Mieux – et quelle que soit la pédagogie utilisée – le tableau pourra devenir la mémoire de la classe d’une heure à l’autre car on pourra très facilement revenir sur une trace, même lointaine. La réactivation de la mémoire des élèves est ainsi facilitée parce que la formulation est totalement identique, et le texte est replacé dans son contexte visuel (figures ou remarques connexes). Il sera alors plus facile de faire des ponts entre les séances, entre les chapitres, de mettre les élèves en conditions de créer des liens entre les notions.

Certains collègues, en particulier ceux qui utilisent des progressions « spiralées », fonctionnent avec un cahier de leçon découpé dès le début de l’année en thèmes connus à l’avance et remplissent petit à petit tous les thèmes simultanément plutôt que un chapitre complet à la fois. Il paraît intéressant dans ce cas pour le professeur de réaliser ce découpage dans un fichier et de montrer aux élèves au fur et à mesure l’accumulation des connaissances dont leur cahier doit être la trace.

Cette mémoire de la classe pourra être partagée avec les élèves dès la fin du cours. On pourra l’imprimer (en perdant probablement la couleur, mais tant pis) et/ou la photocopier, on pourra l’envoyer par voie électronique , ou la mettre à la disposition de tous via un cahier de texte en ligne, par exemple 25 au sein d’un Espace Numérique de Travail. Le supplément de travail nécessité par certains handicaps, certaines absences, pourra être allégé par la transmission de cette mémoire visuelle. Elle pourra aussi aider tous ceux qui veulent reprendre le cours dans son déroulé temporel avec les fonctions d’enregistrement du paperboard, qui permettent de voir les notes s’afficher au fur et à mesure, comme elles ont été écrites .

Bien sûr, si on utilise cette fonction de « mémoire » du TNI, il faudra prendre garde à donner la possibilité à tous les élèves d’y accéder, afin de ne pas étendre une « fracture numérique » qui peut être liée à une « fracture sociale ». Les solutions seront à étudier au cas par cas. Ceci posé, il s’agit de l’apport le plus important et le plus spécifique des TNI.

Conclusion.

Les TNI peuvent être utilisés de multiples façons. Prétendre qu’ils sont à la base d’une révolution pédagogique paraît excessif : à ceux qui argumentent ainsi pour s’en voir doté, on peut opposer les possibilités inexploitées des rétroprojecteurs et des vidéoprojecteurs... En effet beaucoup des utilisations présentées comme innovantes dans les TNI sont possibles sans eux.

Suivant la pédagogie utilisée, il sera plus ou moins appréciable de pouvoir manipuler directement au tableau et d’utiliser le TNI comme un tableau à mémoire.

Avec l’arrivée de l’écriture manuscrite sur les TNWii, ceux-ci obtiennent la fonction de mémorisation de ce qui est écrit par le professeur ou par les élèves, et la possibilité de manipuler et de diffuser a posteriori la totalité de la trace écrite d’une séance.

Les tableaux numériques commerciaux ne gardent plus qu’une seule caractéristique spécifique  : le fait de réunir dans un seul objet et une seule interface, de façon ergonomique, robuste et simple, les fonctionnalités décrites dans cet article.

Si par exemple la robustesse et l’absence de toute complication d’installation n’est pas une priorité, un TNI à base de Wii peut faire l’affaire pour un budget très inférieur. Tester son usage sur la durée pourra permettre à chacun de décider si les inconvénients de maintenance sont de nature à justifier un investissement dans un matériel plus onéreux.

Cet article aura rempli ses objectifs si il contribue modestement à permettre à chacun de faire le point sur ses besoins et définir l’outil le plus approprié à sa pratique.

En ce qui me concerne, j’ai rapidement appris à apprécier l’utilisation du TNI en tant que mémoire de classe et je la développe désormais lentement à travers l’ENT de mon établissement.

Liouba Leroux

Professeur au collège Le Guillon, Pont de Beauvoisin (38)

Membre du groupe « Recherche sur le débat scientifique » de l’IREM de Grenoble.

Webographie :

_ tnwii.info
_ dossier tbi du CDDP de Lozère
_ dossier TNI Mathematice n°4 mars 2007
_ Irem de Grenoble, Groupe « Recherche sur le débat scientifique »

Annexe : à réaliser à partir des traces d’une leçon.