Enseigner la numération, un jeu pour répondre aux difficultés des élèves !

Ce guide pédagogique s’adresse aux enseignants pour accompagner l’enseignement de la numération décimale de position en proposant un jeux et un ensemble d’activités en numération, relatifs au codage des nombres entiers et décimaux en écriture chiffrée, pour toutes les classes du CP à la 6e. L’enseignement de la numération représente une certaine complexité pour beaucoup d’enseignants et les rapports des évaluations internationales (PISA, …) pointent des difficultés persistantes en ce domaine chez les élèves. Le Chiffroscope propose de travailler spécifiquement les diverses écritures et décomposition des nombres en unités de numération pour aider les élèves à comprendre le fonctionnement de l’écriture décimale de position des nombres. Pour les enseignants, le Chiffroscope permet d’aller au delà du “juste” ou “faux”. Il permet de comprendre ce que font les élèves y compris lorsqu’ils se trompent. Il pointe ce qui est réussi lorsque la réponse est erronée et aide à mieux cibler les remédiations à mettre en place : Qu’est-ce que cet élève sait quand bien même sa réponse est fausse ? Qu’est-ce qu’il lui manque pour qu’il arrive à une réponse juste ?

Un jeu et des variantes avec des cartes, un plateau et des environnements numériques

Le jeu du Chiffroscope offre aux élèves une approche ludique des problèmes de codage et décodage d’un nombre. Les parties de jeu sont complétées par des activités mathématiques plus contrôlées, sans dimension aléatoire, que nous avons appelées Arrêts sur image, afin de garantir que tous les élèves abordent les connaissances visées. Les parties de jeu et les arrêts sur image sont la source des questions à traiter collectivement, lors de mises en commun, pour expliciter les connaissances visées. C’est l’articulation de ces trois phases qui permet au Chiffroscope d’être un outil d’enseignement pour l’apprentissage de la numération. 

Le jeu existe en différentes versions, selon l’usage de matériel tangible et/ou d’environnements numériques, et différentes variantes de règles du jeu permettant de varier les activités et de traiter différents objectifs complémentaires. 

Le plateau de jeu constitué du nombre adéquat de feuilles représentant le tableau de numération

Les cartes nombres et unités de numération

Une version de base, avec des cartes et un plateau, est utilisable toute seule. Elle peut être enrichie par un outil numérique (format Excel ou Worspace pour TNI) avec la possibilité de simuler une partie et surtout d’obtenir des rétroactions sur la validité des réponses. Ces environnements numériques sont compatibles avec les conditions matérielles d’exercice de nombreux enseignants. La version d’origine du jeu est un prototype non diffusé qui utilise un robot, des tablettes et un téléphone qui interagissent avec le matériel cartes et plateau. 

D’où vient le Chiffroscope ?

En 2014, un groupe d’enseignants, de chercheurs et de développeurs se sont lancés dans le  projet OCINAEE pour concevoir et développer des jeux mathématiques destinés aux élèves de cycles 2 et 3. A la demande des enseignants, leur intérêt s’est très vite porté sur la conception d’un jeu pour l’apprentissage de la numération. Ils l’ont créé en exploitant les possibilités du dispositif hybride OCINAEE qui permet de faire communiquer, grâce à un petit robot mobile, du matériel tangible tel qu’un plateau carton et des cartes de jeu avec un environnement numérique disponible via un téléphone et des tablettes. La première version du jeu Chiffroscope dans sa version hybride est née en 2016. 

A la fin du projet OCINAEE, un collectif d’enseignants et de chercheurs associés à l’Institut français de l’éducation, réuni dans le LéA CiMéLyon (2017-2020), a pris le relais pour évaluer ce qu’apprennent les élèves avec le Chiffroscope. En s’appuyant sur l’étude des stratégies des élèves et l’analyse des effets de l’usage du jeu dans l’apprentissage de la numération, ils ont mis en évidence les potentialités pour l’apprentissage. Pour s’adapter aux conditions matérielles des classes, à la non diffusion de la mallette OCINAEE, et au besoin d’accompagnement des enseignants, les membres du LéA CiMéLyon ont développé une version du Chiffroscope jouable avec du matériel tangible uniquement et éventuellement des outils numériques couramment présents dans les classes. Ainsi, il est devenu possible de jouer au Chiffroscope sans robot, mais avec des cartes et un plateau, tout en conservant ses caractéristiques mathématiques. La dernière action du LéA est la rédaction de ce guide pédagogique pour accompagner la diffusion large du Chiffroscope.

Une ressource uniquement pour la classe ?

Le Chiffroscope, dans ses différentes versions notamment celle avec le robot, a été testé par plus de 80 enseignants dans leur classe et pour certains, durant quatre ans. Il a également été le support de formations d’enseignants dans leurs établissements et de formations de formateurs conduites à l’Institut français de l’éducation. Le Chiffroscope permet de s’interroger sur le fonctionnement de l’écriture décimale de position des nombres. les processus à mettre en place pour accompagner les élèves dans cet apprentissage, et en particulier le rôle du tableau de numération, de caractériser certaines des difficultés rencontrées par les élèves et d’ouvrir vers de nouvelles modalités pour l’enseignement de la numération. Le Chiffroscope est donc un outil pour l’apprentissage des élèves, pour l’enseignement de la numération et pour la formation des enseignants.

Un guide clé en main ?

Le guide propose des jeux et des activités qui peuvent être conduits, partiellement ou dans leur ensemble, tels qu’ils sont décrits. Il constitue également, nous l’espérons, une source d’inspiration pour développer les pistes amorcées, susciter de nouvelles approches et créer des situations de travail de la numération non encore traitées par le jeu, telles que le dénombrement de collection ou la création de collections de cardinal donné. Il devrait aussi pouvoir inspirer les enseignants pour qu’ils créent eux mêmes le corpus de situations adaptées à leur contexte d’exercice, à leurs objectifs d’enseignement et particulièrement ciblées sur les besoins de chacun de leurs élèves.

La version pdf du guide pédagogique du Chiffroscope

Des récapitulatifs pour une vision plus synthétique

Les cartes nombres et les cartes unités de numération

Le plateau de jeu

Les règles du jeu de base et ses variantes (fiches profs et fiches élèves)

Les Arrêts sur image