Apprentissage des sciences : créer des micro-mondes virtuels

7 Janvier 2008 à 0H00

Un nouveau laboratoire de recherche logera bientôt à la Faculté des sciences de l'éducation, grâce à une subvention de plus de 500 000 $ de La Fondation canadienne pour l'innovation (FCI). Le Laboratoire mobile pour l'étude des cheminements d'apprentissage en sciences favorisera la compréhension du processus d'apprentissage des sciences chez les jeunes du secondaire et du collégial et stimulera la recherche en didactique des sciences, soulignent les professeurs Patrice Potvin et Martin Riopel du Département d'éducation et pédagogie, principaux responsables du projet.

Les infrastructures du laboratoire comprendront 35 ordinateurs portables qui circuleront dans des classes de sciences au secondaire et au collégial. «Les ordinateurs nous permettront de créer des environnements d'apprentissage informatisés et de faire des enregistrements audio et vidéo de toutes les interactions significatives des élèves avec les appareils», précise M. Potvin. Les expériences réalisées en classe seront suivies et analysées à partir des données recueillies et retransmises par réseau à un serveur localisé à l'UQAM. «Nous pourrons ainsi rejoindre les élèves sur le terrain et suivre de près leur démarche, poursuit M. Riopel. Des profils d'apprentissage seront également établis en fonction de l'âge, du sexe et du milieu socio-économique d'origine des différentes populations d'élèves.»

D'autres chercheurs de la faculté, de la TÉLUQ et des universités de Montréal, Laval, Sherbrooke et Ottawa collaborent également à ce projet. Ils auront accès aux données et pourront utiliser les infrastructures pour différentes recherches.

Explorer le processus cognitif

Patrice Potvin admet que l'acquisition de connaissances scientifiques peut présenter des difficultés conceptuelles majeures parce qu'elle oblige parfois à utiliser des modèles abstraits et à poser un regard neuf sur la réalité. «L'apprentissage scientifique est fait d'avancées, de reculs et de zones d'incertitude, dit-il. Comment les élèves du secondaire et du collégial s'y prennent-ils pour solutionner un problème? Quelle démarche empruntent- ils? Quels sont les effets des habitudes mentales? Quelle part l'intuition occupe-t-elle? Ces questions seront au centre de nos recherches.»

Selon le chercheur, la complexité du processus d'apprentissage des sciences, avec sa démarche d'essai-erreur et ses tâtonnements, échappe complètement aux procédures classiques d'évaluation qui s'intéressent davantage aux résultats et aux performances des jeunes. «Nous voulons, pour notre part, explorer l'itinéraire cognitif des élèves, lequel ne constitue jamais une ligne droite.»

Aller du connu à l'inconnu

L'école serait en grande partie responsable des difficultés que les élèves rencontrent dans l'apprentissage des sciences, affirment Patrice Potvin et Martin Riopel. Au modèle d'enseignement dominant dans lequel les élèves sont formés pour trouver la bonne réponse, ils opposent une «pédagogie de la démarche» qui implique les jeunes dans le processus de construction de la connaissance. Il s'agit, en d'autres termes, de les confronter à des problèmes scientifiques qu'ils devront résoudre en élaborant une stratégie de recherche.

Les deux chercheurs croient également que c'est en allant du concret à l'abstrait et du connu vers l'inconnu, que les enseignants réussiront à susciter un intérêt pour les sciences. «Les outils informatiques du laboratoire favoriseront la création de micro-mondes virtuels, proches dans certains cas de l'univers des jeux vidéo, qui deviendront des objets d'étude scientifique», souligne M Riopel. Comment faire comprendre la théorie de l'attraction universelle de Newton? interroge pour sa part Patrice Potvin. «Plutôt que de commencer avec des équations mathématiques, peut-être vaut-il mieux partir de problèmes familiers, puisés dans la vie réelle, qui permettent aux élèves de reconstituer la théorie.»

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