Le tableau blanc interactif et son utilisation en classe

Auteurs : Ph. Dessus & Patrick Soubrié, IUFM Grenoble
Date de création : Juin 2010

Résumé : L'usage du TBI (tableau blanc interactif) commence à s'intensifier à tous les niveaux du système scolaire français. Pour autant, il semble n'y avoir que peu d'études vraiment fiables sur l'intérêt pédagogique de ce nouveau matériel. Le propos de ce document est de présenter les principaux modes d'utilisation en contexte scolaire et les grandes lignes de la recherche sur son utilisation.

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"Quand j’étais en classe de quatrième, j’allais en cours d’anglais, mon manuel scolaire dans mon sac, et je savais ce que j’allais trouver : un tableau noir. Je savais aussi que lorsque le professeur voudrait nous faire écouter des enregistrements sonores, il sortirait de l’armoire une chaîne hifi, y mettrait une cassette audio et passerait du temps à rembobiner, à caler les différentes plages etc. S’il voulait nous montrer un film en version originale, il irait chercher la télévision au fond du couloir avec l’aide de quelques uns de mes camarades. Mais ce temps est fini, passé, oublié ! Maintenant un seul tableau numérique interactif (TNI) suffit !" (source : http://www.tice.ac-versailles.fr/Le-TNI-un-gain-de-temps.html)

Un TBI (tableau blanc interactif, ou encore tableau numérique interactif, en anglais Interactive White Board, IWB, ou encore smartboard) est un tableau blanc spécial qui interprète et modifie en direct une image numérique projetée par le biais d'un vidéoprojecteur relié à un ordinateur. En touchant l'image sur le tableau avec un stylet ad hoc (ou même avec un doigt), les utilisateurs interagissent avec l'ordinateur comme s'ils pointaient avec une souris). L'usage du TBI (tableau blanc interactif) commence à s'intensifier à tous les niveaux du système scolaire français (14 000 TBI seraient, en 2008, dans les différents niveaux des écoles ou établissements français, pendant que le gouvernement de Grande-Bretagne attribuait, entre 2003 et 2005, la somme de 25 millions de livres pour l'achat de TBI). Pour autant, il semble n'y avoir que peu d'études vraiment fiables sur l'intérêt pédagogique de ce nouveau matériel (Koenrad, 2007, mais voir toutefois Macedo-Rouet, 2010a, pour des résultats plus encourageants). Le propos de ce document est de présenter les grandes lignes de la recherche sur son utilisation, ainsi que les principales modes d'utilisation en contexte scolaire.

Ce que l'on sait

Qu'est ce qu'une TUIC ?

Une TUIC (technique usuelle de l'information et de la communication) est tout type d'outil permettant à l'enseignant de présenter, traiter, stocker de l'information en vue de son apprentissage par les élèves. Ce terme a remplacé, depuis 2006, celui de TICE, solidement implanté dans l'éducation nationale. Le document SAPP "Usage des TIC en situation scolaire" en présente les enjeux principaux. Au-delà de ces questions de dénomination, et comme présenté dans ce document, toute TUIC est composée des éléments suivants, qu'il est important de distinguer et d'analyser :

une technologie (capacités physiques, mécaniques ou électroniques d’un média, déterminant sa fonction et par extension, sa forme et d’autres caractéristiques. La technologie favorise et/ou restreint les deux autres éléments du triplet ;
gérant un système de symboles, « ensembles d’expressions symboliques par lesquelles l’information est communiquée, à propos d’un champ de référence, p. ex., la langue parlée, le texte imprimé, les partitions musicales, les cartes ;
avec une capacité de traitement, capacité d’un média à faire les opérations spécifiées sur les systèmes de symboles disponibles, par exemple : affichage, réception, stockage, recherche, organisation, traduction, transformation, évaluation.

Pour prendre l'exemple du TBI, la partie matérielle de ce dernier est du ressort de la technologie. Le TBI permet de diffuser un nombre assez important de systèmes de symboles différents (texte, image, son, vidéo), et permet de réaliser sur ces dernières de nombreuses opérations, qui seront détaillées plus bas dans ce document. Réaliser ce découpage peut permettre d'analyser précisément la TUIC : on peut tout à fait imaginer que deux technologies différentes aient les mêmes caractéristiques concernant les systèmes de symboles ou le traitement.

Comment fonctionne un TBI ?

Plusieurs types de critères interfèrent de manière indépendante sur le fonctionnement d'un TBI, et donc son choix. Quatre paramètres principaux existent : la technologie, le type de projection, le type de communication et la mobilité. Tout d'abord, il y a trois types de fonctionnement de base (ce qui suit est tiré du document "Différents types de technologies TBI", à consulter pour plus de renseignements :

TBI à membrane résistante, composé de deux toiles flexibles, recouvertes d'un revêtement à propriété résistante, séparées par un espace vide très fin et tendues sur une surface plus rigide. Une pression au moyen du doigt ou d'un stylet crée un contact entre les deux couches flexibles, permettant au tableau de localiser la position exacte du toucher.

TBI à fonctionnement électromagnétique, le mouvement du stylet sur leur surface rigide émet un champ magnétique ou altère celui produit par le tableau, permettant à ce dernier de calculer les coordonnées précises du point de contact.

TBI avec capteur périphérique, utilisant un système de capture externe (infrarouge, laser, ultrasonique, optique) qui balaye la surface du tableau et " scanne " ce qui s'y passe. Certains de ces TBI sont "mobiles", car permettent de transformer un tableau blanc émaillé traditionnel, un écran plasma ou une surface claire quelconque en l'équipant d'un boitier récepteur. Le contrôleur de la console de jeux vidéo Wii de Nintendo a été récemment transformé en un tel capteur.

Ensuite, il y a deux types de projection, par le biais d'un vidéoprojecteur.

TBI avec projection avant. Le vidéoprojecteur est situé à l'avant de l'écran (cas le plus fréquent), ce qui risque d'éblouir la personne qui présente. Des reflets peuvent également se former sur des parties de l'écran. Enfin, l'ombre du présentateur peut se projeter sur le tableau s'il n'y prend garde.

TBI avec projection arrière ou rétroprojection. Le vidéoprojecteur (ou la source d'émission intégrée) est situé(e) à l'arrière de l'écran ou dans sa matrice. Pas d'éblouissement, ni d'ombre causée par le présentateur, mais ces TBI sont plus coûteux et encombrants.

Deux manières de communiquer entre PC et tableau prédominent : la communication filaire (câble USB), fiable et efficace mais peu pratique car le présentateur ou les élèves risquent d'accrocher le câble USB. La communication en Bluetooth, très pratique, mais considérée par certains constructeurs comme insuffisamment fiable.
Enfin, le TBI peut être fixé au mur (ce qui évite un étalonnage à chaque utilisation) ou bien mobile (monté sur roulettes), ce qui permet de l'utiliser dans plusieurs salles, mais rend l'étalonnage obligatoire (durée : env. 15 s).

Principales fonctionnalités

Nous pouvons distinguer différents niveaux de fonctionnalités chez un TBI, dépendant du type de logiciels installés (source principale : entrée interactive whiteboard de Wikipedia). Le lecteur trouvera à http://tableauxinteractifs.fr/conseils/comparatif_tableaux_interactifs_.pdf un tableau très complet comparant les fonctionnalités des TBI vendus dans les écoles et établissements français :

Fonctions de base : tous les logiciels gérant des TBI comprennent des fonctionnalités de gestion des pages écran (impression, stockage et vue générale), de surimpression de dessin au trait et de formes géométriques diverses. Avec tous, il est possible de déplacer ou fermer des fenêtres de logiciels ouverts, ainsi que d'agir sur les boutons de ces logiciels.
Fonctions avancées : selon les logiciels installés, il est également possible de :

couper/copier/coller certaines parties de l'écran;
enregistrer une session de travail en tant que film, ce qui permet sa diffusion ultérieure;

Enfin, il existe certaines fonctions encore plus spécialisées (nécessitant en plus du matériel ad hoc) :

couplage du TBI à un réseau d'ordinateurs, ce qui permet à l'enseignant de sélectionner des productions d'élèves et de les afficher sur le TBI, pour commentaires ou explication en direct ;
couplage du TBI avec des systèmes de vote électronique (audience response systems), permettant à l'enseignant de collecter, par le biais de petits boîtiers en liaison radio ou infrarouge, les réponses à des questions (p. ex., tests évaluatifs) ou les avis des élèves.
couplage du TBI avec des "ardoises interactives" (tablettes graphiques), permettant à l'enseignant de réaliser le même type de collecte que précédemment, mais de productions plus ouvertes.

Les évolutions possibles du TBI vont vers la possibilité de multitouch (interpréter la position de plusieurs stylets sur le tableau en même temps)

Les TBI : avantages et inconvénients

L'interactivité permise avec le TBI (manipulation des objets affichés à l'écran), la grande taille de l'écran, et les aspects multimédia et (parfois) de connexion réseau sont des avantages manifestes du TBI. Le fait qu'on puisse générer la copie des étapes d'une séance pour y accéder ultérieurement ou l'imprimer est également souvent mentionné. En revanche, de nombreux inconvénients ont été pointés : son coût, le fait que ni les enseignants ni les élèves ne savent encore toujours s'en servir efficacement. Qu'en disent les chercheurs ayant étudié ce nouveau média ?

L'étude de Slay et al. (2008), réalisée à partir de l'observation et de l'entretien approfondi de 5 enseignants sud-africains (majoritairement de 2e degré) travaillant avec TBI ou eBeams, liste les principaux avantages des TBI. Il est à préciser, toutefois, que parfois cet avantage n'est pas en soi celui du TBI, mais d'une présentation par ordinateur et vidéoprojecteur interposés :

la visibilité du grand écran. Le fait d'utiliser un vidéoprojecteur pour présenter collectivement de l'information (au lieu d'un simple accès collectif à un ordinateur, ou même à des livres) est tout à fait efficace. Cela peut éviter (mais un vidéoprojecteur suffit pour cela) de distribuer des polycopiés, mais aussi de présenter à l'avance des patrons de corrections
l'intérêt du multimédia. Le TBI a la faculté d'intégrer dans un même média de très nombreuses sources de médias différentes (images statiques, logiciels de bureautique divers, navigateurs internet, films, logiciels pédagogiques, etc.). De plus, il est possible, en direct, d'interagir sur les informations présentées à l'écran (déplacement, copie, suppression, ajout d'information, stockage, impression, etc.). Cet aspect "intégratif" est tout à fait important lorsque l'enseignement est fondé sur l'étude de documents multimédia, comme en langues.
les effets motivants d'utiliser une technologie à la pointe. Les enseignants interrogés ont souvent mentionné le fait qu'ils utilisent la toute dernière technologie dans leur enseignement comme positive. Une partie du prestige rejaillit ainsi sur leur personne, et les élèves paraissent plus intéressés à suivre un cours avec TBI qu'avec un tableau standard. Les élèves peuvent voir le TBI en soi comme un encouragement à participer, un "gimmick" qui revient et indique un type de scénario particulier.
l'interactivité. Le TBI permet bien plus que de simplement écrire des notes sur un tableau. Un aspect souvent noté est que le TBI permet à l'enseignant d'être en position magistrale, devant tous les élèves, mais tout en interagissant de près avec la technologie, ce que permettent difficilement d'autres médias.

Les principaux inconvénients sont les suivants (tiré de BECTA, 2003 ; Slay et al., 2008) :

le manque de compétences des enseignants en ce qui concerne les TUIC, ce qui rend les séances mettant en œuvre ce type d'outils parfois émaillées d'incidents techniques, voire de stress de la part des enseignants. Par exemple, la réactivité des crayons et la facilité d'écriture (ombre générée par le bras et la main écrivant) ; mais aussi la complexité du réglage préalable (calibrage), rendent son utilisation assez technique (voir Macedo-Rouet, 2010b pour un document de synthèse).
la complexité de la préparation : contrairement à l'enseignement sur tableau noir, où une partie du travail de l'enseignant était réalisée pendant la séance (écriture de textes, etc.), l'utilisation de TBI suppose que la séance a été très précisément préparée (voire orchestrée).
la difficulté de calibrer le TBI ou l'eBeam ;
le coût. Les TBI sont des appareils (encore) coûteux, fragiles, et pouvant facilement être vandalisés (en écrivant par exemple sur le tableau avec un feutre indélébile). Cet élément influe sur l'accessibilité des TBI, parfois stockés dans des endroits les rendant peu aisés d'accès.

Tableau I – Avantages (+) et inconvénients (–) des quatre principaux TUIC présents dans les écoles et établissements. Lecture : Le TBI, comparé au tableau blanc "classique" a l'avantage de permettre le travail des élèves de face.

	Tableau blanc "classique"	Ordinateur (par élève)	Vidéoprojecteur	TBI
Tableau blanc "classique"	X
Ordinateur (par élève)	+ permet une meilleure interactivité (logiciels de simulation) et des retours plus personnalisés (différenciation).	X
Vidéoprojecteur	+ meilleure capture de l'attention ; + évite d'être dos aux élèves lors de cours magistraux ; + capacités multimédia, possibilité de diffuser de très nombreux formats d'information (films, images, son) ; + permet de préparer des réponses possibles à un probleme, des questions ; – nécessite une plus grande préparation ;	+ travail sur grand écran ; + permet le même accès à l'information et suivi des élèves, donc aide le travail collaboratif ; – parfois un petit peu plus complexe à installer et régler.	X
TBI	+ permet de travailler avec ses élèves de face, sans passer trop de temps à écrire/dessiner le contenu au tableau ; + permet de revenir facilement sur des écrans précédents, voire de les imprimer ; + Centre moins l'activité des élèves sur la copie, et plus sur la discussion ; – séances plus complexes à préparer. – – prix	+ manipulation plus aisée : supprime l'accès au clavier dans la manipulation de logiciels, qui est parfois gênante (jeunes élèves, handicaps). – plus compliqué à étalonner et mettre en route. – paraît renforcer les approches pédagogiques plus "traditionnelles" et transmissives. – séances plus complexes à préparer.	+ permet de rompre la linéarité des présentations (via les liens pouvant montrer des démos, d'autres écrans, etc.) + permet le pilotage de l'ordinateur via le crayon et la palette de fonctions ; + permet des annotations en direct ; – séances plus complexes à préparer ; – nécessite de concevoir ou de récupérer du matériel d'enseignement spécifique (patrons, etc.) – prix.	X

Ce que l'on peut faire

Il s'agit, dans cette partie, de considérer de plus près les types d'actions pédagogiques qu'il est possible d'envisager avec les TBI et qui ne sont pas (ou plus difficilement) réalisables sans cet outil. Beauchamp et Parkinson (2005, p. 98) ont listé les actions suivantes, sur l'information présentée à l'écran (liste complétée avec le document BoardDeskHead) :

glisser-déposer : faire correspondre un item avec un autre, classer des items, etc.
capturer : copier/coller des informations d'autres logiciels (p. ex., copie d'écran) ;
mettre en évidence/cacher : zoomer sur une portion du tableau, ajouter du surlignage, effet de spot sur une partie de l'écran, faire disparaître des éléments ;
annoter et modifier : ajouter de l'écrit (ou de la couleur, des traits) à du texte/images existants, utiliser la fonction de déplacement pour mettre en œuvre des activités d'étiquetage, d'ordonnancement, ou de closure, écrire par-dessus un autre écrit ou une image. La possibilité de réaliser des brainstormings est ainsi facilitée.
stocker : garder en mémoire des pages-écran, afin de les modifier ultérieurement ;
relier : faire des liens - entre pages enregistrées, - avec d'autres fichiers stockés dans l'ordinateur, - avec des programmes de l'ordinateur, - avec des sites internet.

Nous avons déjà souligné que l'utilisation du TBI n'était simple pour personne, et qu'une progression dans l'apprentissage de ses fonctionnalités était à suivre. Les mêmes auteurs (Beauchamp & Parkinson, 2005, p. 102) présentent d'intéressantes progressions (à la fois à destination des enseignants et des élèves) :

utilisation du TBI comme un tableau blanc "classique" (écrire à la main);
utilisation de textes et images choisis et écrits à l'avance ;
diffusion d'une présentation, le TBI servant d'écran ;
idem, mais avec l'outil d'annotation ;
utilisation des fonctionnalités de déplacement de textes/graphiques ;
utilisation du déplacement entre écrans enregistrés ;
importer des images et des sons ;
utilisation de liens hypertextes entre pages ;
utilisation de liens hypertextes entre programmes ;
préparation d'une librairie de ressources pédagogiques pour le TBI.

Quels peuvent être les différents modes de groupement des élèves autour d'un TBI ? Warren (s. d.) décrit les suivantes :

utilisation solitaire : un élève à la fois devant le TBI, sans médiation de l'enseignant ;
utilisation en classe complète : un élève à la fois devant le TBI, médiatisé par l'enseignant ;
utilisation en classe complète TBI non médiatisé : les élèves sont par groupes, l'enseignant joue le rôle de facilitateur et est en retrait.

Pour terminer, la méthode "Table-Tableau-Tête" (Miller & Glover, 2006), permet de réfléchir à la manière dont les informations peuvent être traitées dans ces trois "lieux". Bien évidemment, il est possible d'interchanger les deux premières activités (Tableau-Table-Tête) :

table: pour une tâche donnée, quelle activité particulière les élèves entreprennent-ils sur leur table ? avec quel matériel ?
tableau : quelle partie de cette activité (ou une activité spécifique dérivée de celle sur table) peut-elle préférablement se déroulter sur le tableau (TBI) ? pour quelles raisons ? à partir de quelles données provenant de la table ?
tête : en fin de compte, et à propos des deux activités précédentes, quelles activités (cognitives, cette fois) des élèves ont-elles été favorisées ?

Analyse de pratiques

1. Reprendre le tableau I ci-dessus et essayez de trouver d'autres avantages et inconvénients en comparant les dispositifs deux à deux.
2. Utilisez les fonctionnalités du TBI présentées ci-dessus pour réaliser une séquence d'enseignement qui en tire parti. Soit à partir d'une séquence déjà réalisée sans TBI, soit une séquence nouvelle.
3. Réfléchissez à la mise en œuvre d'une ou deux séances d'initiation à la manipulation du TBI dans votre classe.
4. Reprenez la progression dans l'apprentissage des fonctionnalités et adaptez-la à votre discipline et votre niveau d'enseignement.

Références bibliographiques

Documents "grand public"
Entrée Wikipédia : http://fr.wikipedia.org/wiki/Tableau_blanc_interactif
Marques, P. (2008). La magie du tableau numérique.
Différents types de technologies TBI : http://www.educa.ch/dyn/212958.asp
Mission TICE Nancy : http://www.ac-nancy-metz.fr/documentation/Ticeinfos/TICE_infos_21_TBI.pdf
Pour construire un TBI avec une manette de Wii : http://www.prtice.info/?voir=tnwii

Vidéos pour montrer l'usage du TBI
Série de tutoriels très bien faits (en anglais) : http://www.cambridge.org/elt/multimedia/IWB_howto/
Requête "tableau blanc interactif" dans la rubrique témoignages à http://www.agence-usages-tice.education.fr/temoignages/
http://www.emergingedtech.com/2009/11/9-insightful-videos-about-using-smart-boards-in-the-classroom/

Sites de ressources de référence en français
http://tableauxinteractifs.fr/index.htm
Blog sur l'usage des TBI : http://gettingsmarterwithsmartboards.blogspot.com/
Le TNI, qu'est-ce que c'est ? http://www.doctice.fr/spip.php?article3
Opération TBI (EducNet, MEN) : http://www.educnet.education.fr/primaire/primtice/tbi
Educasources : usages du TBI (liste de liens) : http://educasources.education.fr/selecthema.asp?ID=137075 et http://www.agence-usages-tice.education.fr/telechargement/selection-usages-tableau-blanc-interactif-plan-de-relance.pdf
Ressources pour tous matériels : http://www.intertni.fr/

Sites de ressources de référence en anglais
http://www.woodlandgrange.leics.sch.uk/iwb/index.htm
http://www.waukesha.k12.wi.us/WIT/SmartBoard/benefits.htm
http://www.virtuallearning.org.uk/whiteboards/
NCEF: liste d'articles sur le TBI: http://www.edfacilities.org/rl/interactive_whiteboards.cfm
Site orienté produits SMART (univ. Wichita), mais très complet : http://technology.usd259.org/resources/whiteboards/smart.htm
Riche site de ressources (programmes) utilisables avec un TBI : http://www.triptico.co.uk/

orientés enseignement primaire :
http://www.fsdb.k12.fl.us/rmc/tutorials/whiteboards.html
http://www.btinternet.com/~tony.poulter/IWBs/iwb.htm
site de la Keele University (GB), très complet : http://www.keele.ac.uk/depts/ed/iaw/#pubs
http://teacher.scholastic.com/whiteboards/languagearts.htm?lnkid=TNav:SA:Interactive%20Whiteboard&ESP=SA/ib//acq/interactive_WB_tnav_SA///nav/txtl////

Sites de ressources par discipline (anglais et français)
Toutes disciplines :
http://www.virtuallearning.org.uk/whiteboards/Case_Studies.pdf
http://www.educnet.education.fr/secondaire/usages/TBI/exemples-activites-tbi
Arts visuels: http://www.ia85.ac-nantes.fr/html/ia85/tbi_olonne1/index.html#KLINK
ASH (élèves sourds) : http://www.bgfl.org/bgfl/activities/intranet/teacher/ict/whiteboards/index.htm
Apprentissage des langues (CALL) : http://www.callinpractice.net/IWB
Mathématiques : https://www.ncetm.org.uk/mathemapedia/BoardDeskHead ou http://www.iwbmaths.co.uk/

Articles de recherche (la plupart en anglais)
Beauchamp, G., & Parkinson, J. (2005). Beyond the‘wow’factor: developing interactivity with the interactive whiteboard. School Science Review, 86, 97–103.
BECTA (2003). What research says about interactive whiteboards. http://partners.becta.org.uk/upload-dir/downloads/page_documents/research/wtrs_whiteboards.pdf
Glover, D., & Miller, D. (2001). Running with technology: The pedagogic impact of the large-scale introduction of interactive whiteboards in one secondary school. Journal of Information technology for Teacher Education, 10(3), 257–276.
Higgins, S., Beauchamp, G. & Miller, D. (2007). Reviewing the literature on interactive whiteboards. Learning, Media and Technology, 32(3), 213–225.
Koenrad, T. (2007). Interactive Whiteboards in educational practice: The research literature reviewed. Université d'Utrecht (Pays Bas). Disp. à http://www.callinpractice.net/IWB/Research/overview-of-research-literature/at_download/file
Macedo-Rouet, M. (2010a). L'usage du TBI : une amélioration des résultats des élèves. Document de synthèse de l'agence nationale des usages des TICE, accessible à http://www.agence-usages-tice.education.fr/que-dit-la-recherche/l%E2%80%99usage-du-tbi-une-amelioration-des-resultats-des-eleves-42.htm
Macedo-Rouet, M. (2010b). L'usage du TBI : formation et étapes à franchir. Document de synthèse de l'agence nationale des usages des TICE, accessible à http://www.keele.ac.uk/media/keeleuniversity/fachumsocsci/sclpppp/education/interactivewhiteboard/ncetmreport-1.pdf http://www.agence-usages-tice.education.fr/que-dit-la-recherche/l%E2%80%99usage-du-tbi-formation-et-etapes-a-franchir-43.htm
Miller, D. & Glover, D. (2006). Interactive whiteboard evaluation. Final report, disponible à http://nationalstrategies.standards.dcsf.gov.uk/node/96272
Miller D., Glover, D. et Averis, D. (2008). Enabling enhanced mathematics teaching with interactive whiteboards. NCETM Report, accessible à http://www.keele.ac.uk/media/keeleuniversity/fachumsocsci/sclpppp/education/interactivewhiteboard/ncetmreport-1.pdf
Slay, H., Siebörger, I., & Hodgkinson-Williams, C. (2008). Interactive whiteboards: Real beauty or just "lipstick"? Computers & Education, 51, 1321–1341.
Somyürek, S., Atasoy, B., & Özdemir, S. (2009). Board's IQ: What makes a board smart? Computers & Education, 53, 368–374.
Warren, C. (s. d.). Interactive whiteboards : an approach to an effective methodology. http://www.virtuallearning.org.uk/whiteboards/An_approach_to_an_effective_methodology.pdf

Document IUFM de Grenoble http://www.upmf-grenoble.fr/sciedu/pdessus/sapea/tbi.html