Voici un second exemple de mise en situation qui a été présentée par un enseignante à ses élèves de 1re secondaire dans une séquence portant sur l’osmose et la diffusion :
Vous êtes victime d’un écrasement d’avion, mais vous survivez. Vous vous trouvez sur une minuscule île déserte. Après une journée dominée par l’espoir et l’attente de secours, votre plus grand problème reste encore la soif. Vous souffrez déjà de la soif depuis un bon moment, à tel point qu’il vous prend soudain une terrible envie de boire l’eau de l’océan pour vous rassasier…
Mais c’est tellement salé ! Après avoir réalisé l’expérience proposée dans cette situation d’ap-prentissage, vous devriez être en mesure de répondre à la question suivante : quel est l’effet des solutions salines sur les cellules ?
L’intention pédagogique de l’enseignante visait à faire apprendre aux élèves les concepts de diffusion et d’osmose.
À la suite de la discussion de la mise en situation et de deux cours sur des concepts préalables (mélange homogène, mélange hétérogène, solvant, soluté, substance pure, etc.), l’enseignante a invité les élèves à réaliser des observations sur un tissu végétal (oignon) :
Pour expérimenter avec les cellules animales, il faudrait prendre la peau de Pierre, puis en donner pour tout le monde, pour être capable d’observer. Sauf que ce n’est pas doux de prendre le temps d’observer les cellules animales sur une personne vivante. Ben c’est pour ça qu’on va faire le parallèle… On va faire un parallèle avec les cellules végétales et on viendra faire notre confirma-tion d’explicaconfirma-tions avec des liens logiques pour les cellules animales… Si tu regardes les cellules végétales, ça va te permettre de parler ensuite des cellules animales (période 3).
Remarques préalables
L’enseignement de la diffusion et de l’osmose doit viser l’acquisition par les élèves des grandes idées qui caractérisent le champ de la biologie. Parmi celles-ci, deux méritent d’être rappelées ici :
1. Associer la diffusion et l’osmose au transport transmembranaire et aux échanges cellulaires, tout en précisant le rôle de la membrane cytoplasmique (semi-per-méable).
2. Comprendre l’équilibre dynamique qui en découle et qui est nécessaire à certaines fonctions biologiques (échanges des nutriments et des déchets, mais également le maintien d’un déséquilibre de part et d’autre de la membrane afin d’assurer des fonctions comme l’absorption racinaire d’eau chez les plantes ou la propagation de l’influx nerveux dans les neurones).
Les recherches mettent en évidence de nombreuses conceptions d’élèves à prendre en considération lors de l’enseignement de la diffusion et de l’osmose (Hasni, Roy et Dumais, 2016). En voici quelques exemples :
• Lors de la diffusion, les molécules (d’un colorant, par exemple) arrêtent de se déplacer lorsque l’équilibre de concentration est atteint. Il en est de même entre deux milieux de concentrations différentes jusqu’à l’obtention de l’isotonie ;
• La diffusion est associée à la volonté des molécules du soluté d’occuper l’espace (vision anthropomorphique) ;
• C’est la quantité d’eau des deux côtés de la membrane, et non pas la concentra-tion, qui est responsable de l’osmose ;
• L’eau se déplace pour égaliser les concentrations des deux côtés de la membrane (vision anthropomorphique) ;
• La pression hydrostatique doit être égale des deux côtés de la membrane une fois l’équilibre atteint ;
• La quantité d’eau doit être égale de part et d’autre de la membrane à l’équilibre ;
• L’eau ne peut pas traverser dans le sens inverse du gradient de pression ;
• La structure de la membrane en bicouche lipidique, sa fluidité et son rôle dans les phénomènes de diffusion et d’osmose sont peu compris.
Potentiel
• La mise en situation présente un contexte accrocheur pour les élèves (se dé-brouiller sur une île déserte) et qui est susceptible de capter leur attention et leur intérêt.
• L’exemple de l’ingestion de l’eau salée (forte concentration en sel) est une illus-tration de l’ancrage de la mise en situation dans la « vraie » vie.
Défis et obstacles
• Bien que cette mise en situation semble « accrocheuse », il est tout à fait hy-pothétique de se retrouver sur une petite île déserte à la suite d’un accident d’avion : la contextualisation est très loin des situations de la vie courante qui permettent d’illustrer le phénomène visé par l’étude. Cette histoire risque d’ou-vrir sur d’autres débats liés à des choix personnels sans lien avec l’investigation scientifique (comme boire de l’eau, peu importe les risques impliqués dans cette situation de crise).
• Cet exemple montre de nouveau les dérives qui risquent d’accompagner les mises en situation « trop » ancrées dans le sens commun (ici, dans l’imaginaire).
• Le fait de fournir la question à laquelle le laboratoire donne suite (quel est l’effet des solutions salines sur les cellules ?) ne permet pas d’exploiter la mise en situation proposée. Celle-ci sert avant tout de déclencheur ou d’outil de moti-vation, sans qu’un débat sur le problème scientifique en découle, puisque l’en-seignante propose d’autres pistes pour étudier le phénomène (observation des cellules végétales).
Pistes d’amélioration
Puisque le laboratoire porte sur l’observation des cellules végétales, une mise en si-tuation directement en lien avec les tissus végétaux serait plus appropriée. Pensons, par exemple, à l’observation de fleurs immergées dans des solutions de concentrations en sel différentes. Ce type de mise en situation pourrait déboucher sur un question-nement scientifique pertinent puisqu’il serait directement en lien avec la question
« Quel est l’effet des solutions salines sur les cellules végétales ? ».