Vous avez des problèmes avec les mathématiques ? Les calculatrices scientifiques sont là pour vous aider

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Il y a 40 ans, les calculatrices ont été introduites pour la première fois dans les salles de classe et les établissements d’enseignement du monde entier. À l’époque, la plupart des calculatrices étaient dotées de fonctionnalités limitées, ne fonctionnant que comme des bouliers efficaces pour l’arithmétique de base. Cependant, depuis lors, la fonctionnalité et la rapidité de ces instruments ont connu un développement rapide. Aujourd’hui, si vous cherchez à étudier à peu près n’importe quelle matière qui nécessite des mathématiques, les calculatrices scientifiques sont un équipement indispensable à posséder.

Malgré les nombreux avantages que les calculatrices scientifiques ont apportés aux étudiants du monde entier. Une guerre philosophique concernant leur utilisation en classe, fait rage depuis des décennies. Les détracteurs ont déclaré que les calculatrices enlèvent aux élèves la capacité d’effectuer des calculs de base, qu’elles encouragent une approche éparse pour résoudre les problèmes mathématiques, et que les élèves qui utilisent des calculatrices n’ont pas une réelle compréhension des concepts qu’elles appliquent. Pour ces critiques, les calculatrices représentent essentiellement une innovation technologique qui va à l’encontre de la logique et de l’apprentissage réel.

Mais dans quelle mesure ces affirmations sont-elles vraies dans la réalité ? Examinons ce que les calculatrices scientifiques aident réellement les élèves à réaliser.

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Les principes des mathématiques

Au niveau de base, tout enseignement des mathématiques vise à atteindre les objectifs suivants :

enseigner la compréhension des nombres et des relations entre eux
Pour aider les élèves à comprendre quand, et comment appliquer les techniques mathématiques
Permettre aux élèves de faire des calculs mathématiques rapides et précis
Aider les étudiants à élargir l’étendue de leurs capacités mentales
Aider les étudiants à mieux comprendre les concepts immatériels, par des moyens tangibles
Enseigner la pensée logique et la résolution de problèmes
Apprendre aux élèves à vérifier l’exactitude de leurs résultats en mathématiques
Aider les élèves à reconnaître les concepts mathématiques qui sous-tendent la technologie et le monde naturel
Si les mathématiques sont considérées comme un sujet très pragmatique, nombre de ces objectifs sont bien plus conceptuels dans la pratique. Ainsi, lorsqu’il s’agit de mathématiques, les calculatrices scientifiques aident-elles ou nuisent-elles à la compréhension des concepts par les élèves ?

Mathématiques, calculatrices scientifiques et compréhension des concepts

Avant l’avènement des calculatrices scientifiques, la plupart des cours de mathématiques comportaient une part importante d’arithmétique au stylo, d’équations algébriques et de mémorisation par cœur. Traditionnellement, cette pratique répétitive consistant à enregistrer et à manipuler les mêmes formules encore et encore était considérée comme la meilleure base pour un avenir dans les mathématiques. Les étudiants qui excellaient dans ces processus monotones où l’on pensait être mathématiquement inclinés, tandis que ceux qui s’ennuyaient ou se désintéressaient étaient considérés comme mal adaptés au sujet.

Lorsqu’il s’agissait de ces fonctions par cœur en mathématiques, les calculatrices scientifiques offraient une alternative rapide, facile et précise. Cela permettait aux étudiants de trouver les bonnes réponses, plus rapidement que ne le pouvait le plus expérimenté des arithméticiens mentaux. Là où les élèves passaient autrefois la plupart de leur temps à copier de longs tableaux de questions et réponses, ils pouvaient désormais se concentrer sur les concepts que ces formules mettaient en évidence.

Prenons l’exemple du calcul ; avant l’apparition des calculatrices, les élèves passaient souvent une grande partie de leur temps et de leurs efforts à apprendre les différentes règles et procédures utilisées pour calculer les dérivés. Par conséquent, il ne restait souvent plus de temps à la fin des leçons pour apprendre la signification de ces dérivés.

Une étude menée par Kathleen Heid à l’Université de Pennsylvanie en 1988 a examiné ce phénomène, en comparant la compréhension conceptuelle des étudiants qui utilisaient des calculatrices dans leur cours de calcul, par rapport à ceux qui ne le faisaient pas. Les résultats ont révélé que si les deux groupes d’étudiants étaient capables de s’attaquer aux problèmes qui leur étaient soumis de manière assez égale, l’étudiant qui faisait des mathématiques,  répliques de montres  avec des calculatrices scientifiques avait une connaissance beaucoup plus détaillée de la théorie qui sous-tend leurs résultats.

Il semble que là où les méthodes mathématiques traditionnelles de résolution de problèmes avaient tendance à rebuter un grand nombre d’élèves, les calculatrices scientifiques faisaient office d’égalisateur. Désormais, tous les élèves avaient la possibilité d’approfondir le sujet, en développant leurs capacités de raisonnement, de manipulation des nombres et leur perspicacité mathématique dans le processus.