En mai 2015, en France, un échantillon d’élèves de première année de classes préparatoires aux grandes écoles (CPGE) scientifiques a participé à l’évaluation TIMSS Advanced dans les mêmes conditions que les élèves de terminale S. Ces élèves, d’un âge moyen de 18,9 ans, correspondent à 2,6 % de leur classe d’âge. Avec un score moyen de 506 en physique, ils rejoignent le groupe des pays les plus performants dans TIMSS Advanced 2015. Avec un score de 591 en mathématiques, ils le dépassent. Les taux de réussite sont supérieurs à ceux des élèves de terminale S se destinant à une poursuite d’études en CPGE scientifiques. Cette différence est observée pour l’ensemble des items, mais avec des disparités selon les contenus disciplinaires et les domaines cognitifs. Enfin, les filles sont largement sous-représentées en CPGE scientifiques et leur performance moyenne est inférieure à celle des garçons.
L’enquête internationale TIMSS Advanced évalue les connaissances des élèves en mathématiques et en physique à la fin de leur scolarité dans les filières scientifiques de l’enseignement secondaire. Parmi les neuf pays participant en 2015, le profil des élèves varie selon l’âge et le nombre d’années d’enseignement suivies. De plus, certains pays réservent les enseignements scientifiques à ce niveau à une faible proportion d’élèves alors que d’autres les ouvrent à plus d’un élève sur cinq. Pour améliorer la comparabilité internationale des résultats et analyser plus finement les écarts de performances entre les élèves français, la DEPP a décidé d’interroger un échantillon complémentaire d’élèves de première année de classes préparatoires aux grandes écoles scientifiques (appelées par la suite CPGE scientifiques). Ils représentent 2,6 % de leur classe d’âge (voir « Méthodologie »).
Les élèves de CPGE scientifiques : une élite performante en mathématiques
Les élèves de CPGE scientifiques ont obtenu en 2015 un score moyen en mathématiques de 591 points à l’évaluation TIMSS Advanced, très nettement supérieur à celui des autres pays (figure 1). Ces élèves ont en moyenne 18,9 ans. La différence avec les pays ayant évalué leurs élèves de 19 ans – la Norvège (459 points), la Suède (431 points), l’Italie (422 points) et la Slovénie (460 points) – est significativement positive (supérieure à un écart type). Si la part des élèves de CPGE scientifiques parmi les jeunes de 19 ans est faible (2,6 %), la comparaison est encore nettement à leur avantage avec des pays ayant aussi fait le choix d’évaluer une part comparable de leur population : la Fédération de Russie 6h+ (taux de couverture de 1,9 % et 540 points) et le Liban (3,9 % et 532 points).
Score moyen en mathématiques selon le taux de couverture
Lecture : le taux de couverture correspond à la proportion des élèves ciblés par l’étude par rapport à l’effectif total de la cohorte de même âge. En France en 2015, le taux de couverture de nos élèves de CPGE scientifiques est de 2,6 %. Le score de ces élèves en mathématiques est de 591 points. En rouge le score des élèves d’âge moyen 19 ans, en vert le score des élèves d’âge moyen 18 ans.
Source : TIMSS Advanced 2015, IEA/MEN-DEPP.
Réf. : Note d’information, n° 18.07. © DEPP
Plus-value des enseignements en CPGE scientifiques dans le domaine du raisonnement mathématique
L’évaluation TIMSS Advanced de 2015 en mathématiques a mis en difficulté de nombreux élèves de terminale S. Leur score moyen à l’évaluation est de 463 points, correspondant à 38 % de réussite moyenne aux 101 items du test. Parmi ces élèves, celles et ceux ayant déclaré vouloir s’orienter en CPGE scientifiques sont significativement plus performants. Leur score moyen est de 533 points (55 % de réussite). Ils seront appelés dans la suite de cette Note d’information « futurs CPGE scientifiques » car au moment de la passation du test, ce choix d’orientation est considéré comme définitif. Les élèves ayant suivi une année d’enseignement supplémentaire en CPGE scientifiques montrent un niveau de performance encore bien supérieur (591 points et 68 % de réussite). Ainsi, si les élèves de terminale S se destinant à une telle orientation sont déjà parmi les plus performants, ils le sont toutefois moins que ceux ayant suivi une année supplémentaire en CPGE scientifiques. Ces différences ne s’expliquent pas par une meilleure couverture curriculaire des connaissances en jeu dans les items de l’évaluation au profit des CPGE scientifiques. En effet, l’étude du contenu du test permet de constater que, parmi les 101 items qui composent l’évaluation TIMSS Advanced en mathématiques, seulement 8 sont hors programme en terminale S. Sur ces 8 items, 5 sont toujours hors programme pour les élèves de CPGE.
L’étude des taux de réussite moyens pour les trois populations comparées (terminale S, terminale S futurs CPGE et CPGE) dans les sous-domaines de l’évaluation TIMSS Advanced montre que tous les six sont mieux réussis par les élèves de CPGE (figure 2). Déjà source de difficultés en terminale S, la géométrie est le domaine le moins bien maîtrisé en CPGE. La plus-value de l’année de CPGE est la plus faible pour le sous domaine « appliquer » et la plus élevée pour le sous domaine « raisonner ».
Taux de réussite moyens aux items dans les sous-domaines de l’évaluation TIMSS Advanced en mathématiques (en %)
Lecture : le taux de réussite moyen des items du domaine « Raisonner » est de 32 % en terminale S, de 49 % pour les élèves de terminale S se destinant à une CPGE scientifique et de 67 % en CPGE scientifiques.
Source : TIMSS Advanced 2015, IEA/MEN-DEPP.
Réf. : Note d’information, n° 18.07. © DEPP
En physique, une élite qui rejoint le groupe des pays les plus performants
Les élèves de CPGE scientifiques ont obtenu un score moyen en physique de 506 points à l’évaluation TIMSS Advanced en 2015 (figure 4). Ce score est comparable à celui des élèves norvégiens (507 points), mais inférieur à celui des élèves slovènes (531 points), pays pour lesquels la moyenne d’âge des élèves et les taux de couverture sont proches de ceux de la France. En revanche, à âge comparable, le score des élèves français est supérieur à celui des élèves italiens (374 points) et suédois (455 points), pays aux taux de couverture plus élevés.
La France est le pays participant à l’étude pour lequel le programme national de terminale S couvre le moins l’ensemble des contenus de physique défini pour l’évaluation TIMSS Advanced. Sur les 22 sujets que compte l’évaluation, seuls 15 sujets sont enseignés en France, notamment en « Mécanique et thermodynamique » (5/9), et « Électricité et magnétisme » (3/6). Les élèves de terminale S ont été mis en difficulté par un nombre non négligeable d’items du test TIMSS Advanced hors programme, obtenant un score global de 373 points correspondant à 34 % de réussite moyenne aux 101 items du test qui ont été pris en compte.
Score moyen en physique selon le taux de couverture
Lecture : le taux de couverture correspond à la proportion des élèves ciblés par l’étude par rapport à l’effectif total de la cohorte de même âge. En France en 2015, le taux de couverture de nos élèves de CPGE scientifiques est de 2.6 %. Le score de ces élèves est de 506 points. En rouge le score des élèves d’âge moyen 19 ans, en vert le score des élèves d’âge moyen 18 ans.
Source : TIMSS Advanced 2015, IEA/MEN-DEPP.
Réf. : Note d’information, n° 18.07. © DEPP
Plus-value des enseignements en CPGE en physique dans le domaine « Appliquer »
La réussite moyenne aux items de physique est de 54 % pour les élèves de CPGE. À titre de comparaison, celle des élèves de terminale S futurs CPGE s’élève à 44 %. En mécanique et thermodynamique, on observe une différence de 22 points entre les taux de réussite moyens des élèves de CPGE et ceux des élèves de terminale S (figure 5). Cette différence est de 17,5 points pour les deux autres champs disciplinaires. Le cas de l’enseignement de la loi des gaz parfaits est en ce sens assez représentatif. Pour cette notion non enseignée en terminale S mais enseignée en première année de CPGE, les résultats montrent que 48 % des élèves français de CPGE produisent une réponse correcte. Ils rejoignent ici le groupe des élèves les plus performants.
On note des taux de réussite supérieurs dans tous les domaines cognitifs pour les élèves de CPGE. Pour les domaines « Appliquer » et « Connaître », on observe un écart similaire, de l’ordre de 10 points, entre l’ensemble des élèves de terminale S et les futurs CPGE scientifiques. Cette différence dépasse 20 points entre les élèves de terminale S et ceux des CPGE scientifiques. Pour le domaine « Raisonner », la plus-value de l’année de CPGE par rapport à la terminale S apparaît moins marquée. L’analyse des réponses des élèves montre une meilleure technicité dans la réalisation des calculs demandés même dans le cas d’une relation non linéaire. Par exemple, à propos de la notion de gravitation où les élèves de CPGE scientifiques sont 80 % à produire une réponse correcte, ils sont seulement 29 % en terminale S.
Taux de réussite moyens aux items dans les sous-domaines de l’évaluation TIMSS Advanced en physique
Lecture : le taux de réussite moyen des items du domaine « Appliquer » est de 31 % parmi les élèves de terminale S, de 42 % parmi ceux se destinant à une CPGE scientifique et de 52 % parmi ceux inscrits en CPGE scientifiques.
Source : TIMSS Advanced 2015, IEA/MEN-DEPP.
Réf. : Note d’information, n° 18.07. © DEPP
source: www.education.gouv.fr
Auteurs : Marion Le Cam, Sophie Edouard et Franck Salles, DEPP-B2
