Implementing Flipped Classroom in a Biomathematics Course Through Design-Based Research

Dans la formation médicale moderne, l'objectif est passé de la simple mémorisation de faits à la maîtrise d'un ensemble de compétences pratiques permettant à un futur médecin de résoudre des problèmes complexes. Cette approche, connue sous le nom d'éducation fondée sur les compétences, exige que les étudiants comprennent non seulement les concepts biologiques, mais qu'ils sachent également manier les outils numériques qui les analysent. À mesure que l'intelligence artificielle et les logiciels avancés deviennent la norme dans le secteur de la santé, les éducateurs sont confrontés à un nouveau défi : comment enseigner ces compétences techniques sans submerger les étudiants ou perdre l'élément humain de la collaboration. Une méthode prometteuse pour cela est la « classe inversée », un modèle d'enseignement qui inverse l'ordre traditionnel de l'apprentissage. Au lieu d'écouter un cours en classe et de faire ses devoirs seul plus tard, les étudiants étudient la matière de base par eux-mêmes avant le cours, libérant ainsi le temps de présence physique pour la résolution active de problèmes, la discussion et le travail d'équipe. La question que posent les chercheurs est de savoir si ce changement aide les étudiants à véritablement maîtriser de nouvelles technologies difficiles tout en améliorant leur façon de travailler ensemble.

Une équipe d'éducateurs de l'Université de Pécs, en Hongrie, s'est donné pour mission de tester cette idée dans un cours optionnel spécialisé appelé Biocalculus 2. Le cours a été conçu pour des étudiants en médecine, en pharmacie et en biotechnologie qui devaient apprendre à appliquer les mathématiques à des données biologiques réelles en utilisant deux programmes logiciels spécifiques : Excel et MATLAB. Les chercheurs voulaient voir si le passage du cours à un modèle de classe inversée, combiné à une méthode de test rigoureuse appelée recherche basée sur la conception (Design-Based Research), changerait la perception qu'ont les étudiants de leurs propres capacités à travailler en équipe. La recherche basée sur la conception est une stratégie où les enseignants et les chercheurs élaborent un plan de leçon, l'essaient, observent ce qui se passe, puis améliorent immédiatement le plan pour le cycle suivant, répétant ce cycle pour affiner la méthode d'enseignement.

L'étude s'est déroulée en deux phases distinctes. La première phase, une phase pilote, a révélé que si l'idée d'inverser la classe était judicieuse, l'exécution était défectueuse. Les étudiants recevaient des tâches optionnelles à accomplir avant le cours, mais comme celles-ci n'étaient pas obligatoires, la plupart ne les faisaient pas. En conséquence, les enseignants passaient un temps précieux en classe à réenseigner les bases qui auraient dû être apprises à la maison, et l'esprit de collaboration du cours en souffrait. Reconnaissant cela, l'équipe a repensé le cours pour une seconde phase, plus structurée. Dans cette version affinée, ils ont rendu la préparation pré-classe obligatoire. Les étudiants étaient tenus de compléter des modules spécifiques d'un cours de formation en ligne sur MATLAB avant d'arriver à l'université. Ils remplissaient également de courts sondages après chaque session pour dire aux enseignants ce qu'ils ressentaient et ce qu'ils avaient appris. Le temps en classe était alors entièrement dédié à des binômes d'étudiants travaillant ensemble pour résoudre des problèmes complexes du monde réel en utilisant le logiciel étudié.

Les résultats de cette seconde phase ont offert un tableau surprenant et quelque peu contradictoire. En apparence, la réussite académique était indéniable. Les étudiants ont très bien réussi leurs examens finaux, le groupe hongrois atteignant une moyenne de près de 89 % et le groupe étranger dépassant les 90 %. Ils avaient clairement appris la matière et pouvaient appliquer le logiciel pour résoudre des problèmes difficiles. Cependant, lorsque les chercheurs ont demandé aux étudiants d'évaluer leurs propres compétences en travail d'équipe — telles que leur capacité à communiquer, à être flexibles, à tolérer les autres et à résoudre des problèmes ensemble — les résultats racontaient une autre histoire. À la fin du semestre, les étudiants s'étaient évalués plus bas en onze des treize attributs personnels par rapport à la façon dont ils s'étaient évalués au début. Seuls deux domaines, la communication et la capacité à accepter la critique, ont montré une légère amélioration.

Cette baisse de confiance en soi ne signifiait pas que les étudiants étaient devenus de moins bons coéquipiers. Au contraire, les chercheurs suggèrent que les normes internes des étudiants concernant ce que signifie être un bon membre d'équipe étaient simplement devenues beaucoup plus élevées. Au début du cours, les étudiants jugeaient probablement leur travail d'équipe sur la base de leurs expériences précédentes, plus passives, dans les salles de classe traditionnelles. En étant forcés de se confronter à des logiciels complexes et inconnus et en devant compter fortement les uns sur les autres pour réussir, ils ont rencontré un niveau de difficulté bien plus élevé. Cette expérience intense leur a fait réaliser tout ce qu'ils restaient à apprendre et à quel point la véritable collaboration peut être difficile. Ils ont commencé à se juger par rapport à une norme plus stricte et plus réaliste plutôt qu'à leur ancienne norme, plus facile. Les chercheurs ont noté que, bien que l'auto-évaluation des étudiants ait chuté, leur performance réelle est restée élevée, et ils ont observé que les binômes d'étudiants travaillaient effectivement plus étroitement ensemble et convergeaient vers des méthodes communes de résolution de problèmes.

L'étude met en lumière une réalité complexe de l'éducation moderne : l'apprentissage d'une nouvelle compétence difficile dans un environnement collaboratif peut faire perdre confiance aux étudiants dans leurs capacités sociales, même lorsqu'ils deviennent plus compétents. Les scores élevés aux examens ont prouvé que le modèle de la classe inversée fonctionnait pour l'enseignement du contenu technique, mais le changement de perception de soi des étudiants suggère que le voyage émotionnel et social de l'apprentissage est tout aussi significatif que la note finale. Les chercheurs ont conclu que, bien que la méthode ait été réussie, le processus d'adaptation à une nouvelle façon d'apprendre aussi exigeante provoque chez les étudiants un recalibrage de leurs propres attentes, resserrant leurs normes internes de ce qui constitue un travail d'équipe efficace. Cette analyse aide les éducateurs à comprendre qu'une baisse temporaire de la confiance des étudiants peut ne pas être un signe d'échec, mais plutôt le signe que les étudiants s'engagent profondément dans la matière et deviennent des apprenants plus critiques et plus conscients d'eux-mêmes.