ARTheque - STEF - ENS Cachan | Examen d'une démarche expérimentale en biologie effectuée par des élèves de 2e année universitaire (DEUG BG)

(1)

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ŒJWKlIE EXPËRIMENTALE EN BIOLOGIE EFFEClUÉE

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PAR DES ËLÈVES DE

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<UNIVERSITÉ PMIS

XI --

(ENTRE D'ORSAY).

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(3)

1 - SITUATION E;T nNALlTE DE L'ENSEIGNEMENT

La démarche expérimentale préselltée ci-dessous a été effectuée par des étudiants de DEUG Biologie-Géologie (lème année du 1 er cycle universitaire), Ces élèves doivent suivre 1111enseignement de Physiologie Végétale théodf!"e et prali'llle de dllrée limitée. destiné à faire aC'luérir

des cOllnaistiances de ba8~ dans la luatière. C'eot pourquoi, on a r~lcnll

une forlne d'enseignerllenl tlui. LOlil en illutllranl une partit: inlporlautc du cours (la photosynthèse). présente les principaux aspects d'un" démard,,, expédmentale : position du problèrlle, planification de l'expérience. rno,,-lage expéri.nental, étapes de réalioation, tt'aiternent des résultats_

An cours de l'année universitaire 1911-18. la réflexion sur les

as peèts méthodolog i'lues du tl-a vail a été motivée pa r la per s l'ccli ve d .. prélieIOle 1 leli

a"l'ects fondamentaux de celui -ci à deI! élèvel! d'une classe de Terruinill" C du Lycée d'O,'say, Les étudiants ont nais an l'oint l'expédence, réfléd.i aux aspeclsessentiels de leur démarche de travail, puis ont cherché des 101''''''''

cie transcription de celle-ci. Il s'e .. t agit. d'ulle part, de présenter n"" partie démonstrative cie l'expérience cil cours de déroulement. d'allt,-e part de récapituler l'ensemble du che,"in,,'"ent de l'exl'érien<:e. oou" la forme d'affièhes_

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(5)

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successifs. A 11ÎStllle ùe l:lJaque élape. le gruupe concerné â rendu cOlnpll~.dU

groupe suivant du travail déjà effectué et a défini les grandes lignes de la POIII"suite de l'expérience. I.e caractère répétitif des techniqlles employé"s

(p.-éle\-eIHenl dt:8 fri.tgrH~nI6, Illontag~. luéLlloc.lt=s de calculs) donne Id pOti-~

sihililé à chaclln -malgré IIne pal"licipalion ,Iit·ecle ten'poraire (4 séances de 4 heures)- de sllhre l'ensemble du dé.·oulement de l'expérience ( Il. séances de 4 heures).

Les figures 1 à 16 rep."oduisent les affiches préparées pOli'· l'expusition de l'expérience allx élèves de Lycée. E:lles n.ellent en évi-dence la ."écapitulation des aspects essentiels de la démarche expédmen-laie - lelle qu'elle esl résllmée par les étudianls 'lui l'ont Bllivie.

III - QUELOUES ASPE:CTS IMPOHTANTS DU COMPOHTEME:NT DF.:S ETlIDIAN'l'S

1 - Ulilisation dell cUlinaillsances Ihéori'illes.

Il faut re,"arque.· 'lue l'organisation dll schéma d'expérience. lelle qu'elle est suggérée sur la fig. 1 (rubriques 1. 2, 3)ne Iraduit pas la d';-Illarche réelle des étudiallts, qui ont reconslrllit il I:'O~!..!.~!un ordre de réflexion logique qu'ils nloul pas suivi, au nlüllicul de la rnise en routt: du travail.

Disposant de certains moyens matériels el confronlés avec la

question Itcolnnlellt chuisir les conditiolls d1expériclice pour OhBel"Ver

llue augnleutalion significalivede la niasse de Illatière sèche des fragnaelltt:J ?II

il leur a été uécetHlalr~ d'effel:luer 'Ill tHiS ..d pratic']lle (prélèvclneul. éclairt:llltill

des fragments. pesée) l'uurenvisager les aBpecls du p."oLlènle lels '1u'ils sunl préselltéll da,.s les ligures 2 à 10.

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P,j"é:.-(i<lue (alors que les données généralet; Utilc6 étaient à leur disp06iliüIl, dLJlls le cours) a été une constante de leur cOUlpurtelHcnt el s'est nldui~ (estéeà 11₀ _casiull _d'autlot'S _étapes _du _{ll"avait : petr} _f::=xenlplc, _pOUf _la

vérification l de la figure 13 -dont la lIéC~Btdténia été .-essentie ttu'aprèti ilvoir effectllé le l'oint J.

TOlilefois. celle prernière "irnpuloÎou" donnée. la recherl:hc dc ".. onnaÎt)Hances gén~l'aleBa. dépassé apontanénlent le cadre de Itutiiisatiull exclusive du coues, COlnrlle le rnoulrent par exenlple, des éJélneulti des r figures 4 (publication tI'agronomie) el 7 (assimilation du COl. p,n les frilg~

rH~nls .netHlres deluandées à un chercheur CNRS praticlUé,ut Ulle ,uéthudc

de détermination à l'aitle d'un analy .. eur à infrarouge), figures 9 et III (vues des structures de la Ceuille. d~luandéeB reHpeclivenH~nLà lin ellel"-cheur CNRS utilisateur d .. Illicroticope électroniqueà balayage et à

'01.

entieignanl de bOlalli()ue. é:lllalytic slalislÎ(lue ; élablisüeult:nl dlun pcogralll

Ille de calcul réalisé auprè ...l'un aervice tle la Faculté).

Notoll" enfin, 'lue la figure Il révèle que le Bouci de pré .. ellte,.

dlull~ Inanière "COlllplèle" les dOHnées 8Ul· les facl~lIrsintelolJCH el txttl'Ueh i/ltcl'venil/lt dana la photosynthèse, conduit les étudia lita à préaente" .Ies

élélneula étrangers à leur expérience (exenlple; vue au nJicroscupc

électronique d'un chloroplaste de .!!!.:1~~ï~!!l).

Le 'lJalériel (élérnenls du lnolltag~)et la rnélhode rnise eH U~\lV"c

(pesée) SOllt volontairelllellt simples, alors 'lue le .. étudiantB ont d.'ijà IlhaLitllde d'uOliser dans le cadre de eliverscs séances de travaux IHoatiqlles Ull outillage et des techniques beaucoup plua élaborés (exemple; e"tradiun et ft'ôctionne,"ellt de constituants cellulail'es, dOBages spectroplll.to.ué~

ltoiclues . . . ). Le choix effectué ici par l'enseignant vise à éviter l'ulili!:l,tliUll paBHive d'IIU olltilla~t:" sophiBLiqllé" el à privilégi.er la réflexion ~-:.. itiqul: el uue utilisation " ctynaruiquc Il du IlJalériel. NOIlB cituns quelques cx.e.uplctl

(16)

LlllJ

PUUI" Ino .. l."cl- LUllllucnl lu IllUllldgc p."UPOüÛ r ...~pu.u.J à L~ tlOUl:l pédilgugitl'it:

t..:l (l'H..:I il élé At: l.:u".porlcIUcul dCb éllldiiJ.1l1~1 t.:ullf ... unléti avec lt:a pruL.èln~.

lCL.:hllliJUd ...

l,t::~ deux lt~Lillut::lrt;;~à nUllCU1~ pel"lncllcul Oc 11lCtiUl'Cr lc:: llcil)it

...Ie l'di .. cl, éVt:otueilt:lucnt. Ùe Il:: l"égtcr

a

unc vdlcur ideUt1(IUc pour lc~

deux t:u<.:cinh:ti. L'uliliaalion de Lct uutillage petr t t d éludidutu t:::il

tiy'nplo-lUi:1li(l'u~lit: la cunfiauce (lUiilb aCL"ord't:ul au IIILJléricl. 1.: lJcub1t:lnc ,te

IlidculHJ d'ét'-!lonuag,c n'élant pd.ti tioulcvé. Il ctil nécc6ddict: qu'une IUdl\t...-eUVfe

<Je l'CII.::it:igudul (chaugclIlcnl J'uu HuUcur) rlloJific tri:ti fortt:IJH::nt le dUllhtinc

dc UH.:li:iUfctl de l'un dcü débillHt:lrcol3 pUll l' llUlllll UCI:H)in de coutrèlt: ilppdl'i.li~~c.

" "J'rdlu:iforrualiulJ du lualél'icl .

L1alldlyse dCI;li l'é~lIhdlt:ipeut provoquel" Li l.:1"ili,tu~du IIl<.Jl~ritd

flHU'ui cl LUll'Juire à ,Jeu àlU~liul'dliul1tiilt::chlli'jllt.:::i, Un cX~luplc

dciluuub-tJ:iilif COUl.:t:rnc une uu.>dificalilJH dppurlée (jUX l~nt:tiutcb de phototiyutht:bC, bUI' l'u"UIJùüiliou del;i éludiaulti (figul"t:: 1 LL,lti). Les enctinlcs illitialcu~clJl

lIli ...,~ à leur di"po~iliollp'''l ..oi''''icll! dc:> orifice .. 1I11i<lu,,~ pour l'clIll'oie "1

ad burlic du flux d'air. Llaugllh.-~uljjliuude Id ditipcl'::iiuu ÛCti IJll:U:itlctl de

Ir"IlUIclll", ap""" phOlo"y"lhi:bc (1Ig'H"" 15[, cl 1 5c) il cOllduil Ictl élève:>

à ÎULl'iuliul:J:. }Jal"IUi d'aulrt:tf {dclcurb."ld r~pal'lililH~!Ion hu.-.aogt:llc t.lu

C()~"lliJu.ü 1'4;:uccinlc ,-:d!ltii 4U'UIl..: lldgilalion vdrL.• Llc de l'dÎr du-dct:i::iu,\j

di,;~..liffércnlti fl"aguICultil i

. C"::.i réHexiutlti unt dbuull à IlüdjOIlCliuH d'uué: uralupc de dit'Ùu:iiou'l (ligure t!.bitl, à d.rolle) à llclllr~c Je clhHplt: bolle dlclbtiilU1JaliOIl.

I.coti pOlllpCD ulilit:iétti pr~::Jctllcul4.Jt::I!X v'Jic~ cl peuvent êtrt: bri.1Il~IH.~C~CH "dV i.lIl! (iib1Jll·i..111uUà Id tiurllc de llcIIC(:llllc) Ut! Cll lIalnonlll

(17)

catH <le cOlIslater 'lue celle do .. ble post;ibilité Il'est l'as <liocutéc par les élèves, ceux-ci eHct.:tuaut le brancilClllcnl lIu côté 0'" "enseignant a cJépo5tS la pOlnfJ~. DiJns cc l~at:l, colllllH~ dans les l:as p ..écédt:tluuent cités. l.-:'e:sl la visuallSilliolJ des {:ollséquences (contaluill.dlioll de llair de It~nf~ciIle I ltiallH

COZ" par llair extérieul· - plusélevéie lors(fu'oll asph·e l'air, d'où IH~n:ii6 tance de la photosy .. lhèse) 'lui incite à <lis"uter loutes les possihilités ,l'installation des élé/llents du montage_

L'utilisation du procédé -appa.-emlllent très sitllple- <le IH-élève-Illelll d'un fragment de feuille rectangulaire de 10llgneur et largeur définies, révèle. lorsqu'il est ulilisé collectivement, le manque d'altentioll des étudiallts. Aprèa qu'aient été défillis un p.-incipe de prélèvement du h-i1Il-lucnt (figure 5) el les dirHensÎons de celui-ci, la nécessiLé d'opérer de IlIa-Iliè.-e reproductible esl ressentie. Cependant. la réflexion '"este partielle sila reproductibilité dll découpage (figure

'1)

est garantie par l'emploi

.1',",

"pat.·on" en papier nÜllimétré. ni l'orientation du frag.nent su." la feuille (<:on .... onter lea figures 5 et 12bis). ni la po .. ition rel"tive de celui-ci Slll" 1" Ii.ube (à nervation palrllée, dunc de dcntiiLé tr~s variable) ne tiOlil ~nviHésgéetl Il apparait. après coup. que ce mi""!Ue de définition d'une méthode -dllnt le principe est jugé

!!-J.!!iQ!..!

très 8Ï1nple- a cJey COfl9écallell(;eH divc"bll~.!;t :

hélérllgénéité des l"assea iniliales de départ et de la capacilé pllO.osyn.l.e-li'lue, illlpossibilité d'installer dans la IJOfle le nomù.-e de er-ag,"ents p.-évns pOlir l'analyse Slillisli'lue.

3 - ~~!H!!g,-,--vi .. !""y!!,!_de 1'()!.>.i!:~liJà ~Ile!!"h·e et de!'!....!~!!!!!!':'!è

'.!'-'tenu!'!.

J)anti un~ expérience présenlée 80US la t'orille la plus usuelle, du

(:UUI"S des séancca COHI'aIlLes de travaux IJlt.&liqucs. l'étudiant cbl !iuuvellt

(18)

vltl à vld d'un luod~hj (cXCJ,ul)l~ d~lt.:l"J,uil1"'liull lIexüch:" dt: la dObe d'une

~tlIH:itiu'LC, l.:iHéUq1lc de ...édL:liou dilUI IItypt UOhutf" .. ,). La tiÎlualiun cxpé-rilllelll~lc1"'éticlllét: ici peut pel""lell"" de Il,uJiCie'' l'i.IUiluJe d" l'éluJi~1I1

lICVdut lfé{:)u::c(réiiulLaluon 4.:0UfUl"UH; .i..tUX pr~vitii()uti).

et

ci ptuL 6Ul"VtHlÎl"

à Ull til~dc liuHi .. alnmcnl "Vi.lIl"" d .. ll·"vail. 10"';'lu'i1 St: lienl al'l", à la fLiVt:UI' lit: &:iOn c:xpéricn(;t:. à t"aire prt.:uvt;: d'un t:~pril crilique. Poul' illu-=,-lI'cl' ccll~ ~itualion. UOllti citerons l'fûxclllplc c.J1uu incidt:ut provûtJué pd 1· 11l,;II:;Jtii::lIdUt.

A 1'1 ... " d" plu .. i"u,. .. ,.épéLiliollli. la hUlllle ""P,.oduCliiJililé "c .. l"é~ulté.lltl o~tcnua (fl1·épOIH:le phutObYllthtSllltUtl1 Je:à tltttiUl:i) '.Huelle leti étu~ dlu l'lb à pcuticr quiUt!I\llafh·ltitnl pa l'fa ilclIlcnt lCb coudhlon:.; dl t;:Xpél· icuco, g r a L e à l U i t définition l'il:uurcutic du protu(;olc de • .-""vaHII

. Li.l fuurniture

(Pi.l' l't:luh.:igllilnt)d1uIl lol dt.: plOilllt.:ti iJP,lJil1'CllllUCuL titHubtc:iLICti, Ill.Ùt.i

à

c.qJLeLitét6 .-.holùtiYllthétiquct6 variét:b. t':llgcfu.1rc uue hél~l·ugénéitélnallcuc.Juc

d~b rét6ultalt6. lOl'ti tllun nouv~l CtitléÙ. Ap"·C:.:f:i dit..:udtiÎon, (;e l·étiullül in.prévll t:til iUllJuté à "Pétal phYdiolo~iqut:non l.ul'Hugbue UCd pl.antcti ll • faLt~ur nOIl

di.li,·" ...cnl pd .. "II con.pl"j ....'IU'à ccl inLiJ"nl, Cill" 1" .. planle .... 0111 culliv<ic.

Cil ::ict""t:ct r~nÜIit;Baux étudiantti dU 1l101lleut dc la Inalilpulaliou. La

forulur-1"liù" de l'hYl'ulhè .. " a ""Ilend .. .:;, ch"", '1 ..elque .. élèvc. 1" .. o .. h"il d'ulle verification expél'irnenta.le ; l'cutitignaut dcvdll fournir t:ii:pdr~lllt.::nlle.b lot~ "Xibl""1". dan,;

1"

bUI d" con,p"""" \" .. ""p"cilé. phololiynlhéli.-I"c" "0"-I·Cbpund~Ull~l:L Le tiuccè::i Je ccll~ v~riJïI..:dtioHt..l provoqué, cht::t. IC:à étu-llii!ul:i llui Ildvaient. Jécid~e. UUc ~ulitdaLliùn lr~tj bupéricurc à Ltllc (pl'ilti IIl~uHc::ileut.lortiqu'i1&:1 réutuiidbcnl à .i..lllc::iudl"t lin bllt dil"CLlt.:~llenl a~i:iiguti

p ... t1t:utH..:il!udnl. (MalJaeurt:lH:iCIU.CUl, Id pJ:upûrliuu dcluelle d'élèvdti 'lui Ulé..1HiJc:~lt:lIlLcth;: curiusHé iicicnlifiqlle t.:til rclalivt:.:lucnt ptU élevéc, luêlllC ddllti llcti cuudiliOIl:i où Ou ..:ht.:f(;ht.:à Id prUVU(llu:::r).

(19)

· b~EHani5a!!~!-c.!!.L!~~~!_LE~~!eCl!! : les diffél-ente~ CO(lIpo~ilnleli

Ile )'expérilnenlalion (urganisalioll, rédlisalioll du Inontage, analY$e de

do"",~es ) ont fait al'paraIlre une divisio" des taches selon des cuuples d'inlérêts : travail théorique - travail technique, organisateurs-exécutants.

La création et le Inaintien de rappucls dans le gruupe : courdinatiuu d" travail, intégration du triJvail i'HJivid"e1 dans l'en .. el11ble, mobilité de ..

individus, ont uéc~ssiLéL1ne attentioll perluancnte de la part de fli eu 2:ieiguanl.

La COfUlllllUica lion ;

I.es écllanges au sein d'un groupe. réalitldnt lIneétape de

l'expé-rience' ont été relative.nent aisés et niJturels. Par exemple: les étudiants analysant l'aclion des facleurs exlernes sur l'assimilation duCO ... ont incité les respunsables du montage à ,"ieux définir certains élémenls (sl'edr"

d'énlls6iondes sources IUIllineuHes. allgnlentalïon du niveau d'ét..:laircilleul),

les élèves 'Jui se sont chargés du ll-aitement slati .. (i'I"e des résullatll Ollt planifié le travail de (lellée des fragments, etc __ .

La cOllllnunication entre groupes a élé plus difficile. Si cerlain""

douuées Bont transnaises par vole non verbale (le Inonlage, des graphiqueti.

diverti docun-lent6). llesficuliel de l'inforillatiOJl entre gl'oupea repo~e Bur

le conlple rendu rédigé, ronéotypé, puis distribué individuellement aux

étudiants. D'une part. ce texte revêt une illlpo.·talice particulière car il ~til

le supporl de la poursuite du travail. D'autre (lad, il n'est pas destiné à l'enseignant qui 'tonnatl" l'expérience; ce dentier aspecl a rendu le6 exposés plus explicites et plus complets. Cependant, ces échanges entr" groupes ont été l'uccasion de critiques ollltuelles fréquentes, les élève .. nlis en situation de s'inlorlner éllieltant des jugeillenls précis el sévèrc::I.

luais perdant le~r discerl1elllent au InOlllcnl de la rédaction de leur propre

(20)

LtH

. h-!_H.1!I}Ol"t~ ~_~~_~~!!~~l.b~!l.L;

L1 ...l.lticul.:c dt: Huldliun t:L& COUl"l:i tl'exél:ulluildu ll"aVi.lit t:l l'intJ."êl "'"l:::i ncl Qutàcilé pdr Ct: type inhdl..itu~t de IllJ'dvauX pl'allqu~ullfunt t:uu~i

d~1"cl' l'euüt:lHnilul (;unllnc uu didc. plulOL '-Iulun jUgtL I.a fOl"IUt: (lUe prt:uc..h"jj Lj thUll:tiull Hualc dt "apprCl1tiQ~dgc(une iulcl·[·og .... tion annoIH.:ét.: dt:ti le dJp<.4l"l pdr l'cu~it.d~lIant)oc lu·éuLl'UI.H:: qu'une lHlllu ..~lé •..-t5tudiauLti.

./t::1Hit:ignaul t:tipéri.dt (lue ICb LurHliliuub dc tl'avait ûiutii Ll"éét::::.

~ulgl.,cutc&·di~nl p"ug"utoibivt~Ulcul le dl:gr~ c.J'illltL..tlivc, duue Li'auluutHUit::

dc~tiludidUlti. 11u'CU iloilo JjjJti luUjuUl"b elé dlllol:ii. La l'cl:1H~1'chtdt:dOl.:uI1Jt::ul::i LUIUplélllculairt:ü d tiu6cilé plubit::urti iuilidlivcl::J, pcrtjoulit::l1tHi (déjà Lilé~::t). 1).,; luèlllC~ ceJ'taiuctl üuggtHilioul:j d'txpét-icIH':CD. lion p."éVUtti initiâlclltcnl, uulété iailt::ü (~Il 7d-7'J ; élalJl1bticllu.::nt d'uh bildndu ~ilrLont:. par COIUPLtl'ili:iUIi

ue"

'Iuanliléli r""p"divc .. <l.. COl

a....

lmité cl d" 1"tlHit!oll proouil).

Pdr cûntl"6, c1eal dalHi it:: dUllh.dnt:: de ll~xéculiull prali4u~(lue L:C,s

.itudidUl!i! ~t:: suut 1l1ùulI'éti IllaJ c::ntraiuéb à COUll"ôlt.:f d'Ullc lnanièl-C:: aulonUlne lt;ur 1l"i.lvaH(cXt.:luplc ; élaIH.:b~ilé du nJuUlagc, c:fficacilédu llh.ulc dc

J:iUp-pl'CtitiiUH du COL' cct.."). A Cc litre, le rCLUll.'t:j à l'cHDcignaul cbl l"t::t:ilé 1"'';'1''''"1 jUli'lu'à la liu <lu lrav,til.

lUlel"r0l:éd dur llitpPO.'1 tiq.JecitÎqut de cet cJ)tjc::ignclllcnt, IC:Ji ~tu

dianl~ tApl"huent *lUI"tout la tiati::ifat:tiull JH'lh:UI'~cpdr "l'OCCdüiullLl'uliliticJ" (Iclu"ü) cunudât::HianCCtit i_. _Le _"t:~l"el _{IUdjeur cal}_L:clui _de _"u·d.vuil~_puti _I~é.;dibé

"IICl:IiV"!1lCIlI

là

lilr" iuoivid ..c1) la lulalil,j <le la d.illlarl:lic ,,"p.iriIllenia le", CXprill)dutüÜud t'iulérêt qu1ilb ont porté ... ux clbpccttà luélhodulugiquts.

(21)

NOlis ltën.erC;UIlS ll.l;.li Loil~guctiqUl ont app0tt8 d.lit': CD~lil'iIH,tiDH

à la réali.sation de Ilexpél'ienc~décrite:

- M. L. CIIAMP(<iNY cl M. MO\JSSI':AU: tvlaftr"" ,le Hecllerches aut:NI{S. (Données cl Inesures conc~rnallt)li1Ctioli des j'acteurs cxlerlletl

sur l'asailllilatioll ploolosyulhéli'l"c du Haricul).

- L. CO[)DE:HC (Ma lire de Iled,crelles au CNRS. Sll'Ilcl""es foliaire6 luicl'oscupie éleclronhlllc à Lalayage).

- J. CiAIlNIE:ll (A .. sislanle Dusage epedrophulolJléld'IUe de ]la111idon).

M. ClIERN (Man,·e-Aasislalll. Strllcturee fuliairee, ruio'u"cul'ie upli 1IIle).

- J. HOAHAlJ(Aesislanl. Apprelllissage du calcul slalisli'l"e).

Dea indications pratiques précit:ies cOllcernaut l'ulilisaliuJI dit priucipe de "IlICs"r" pundé,'ale" de la phuluay"thèse et eOIt applicatiu" a" niveau de l'enseignelBenl Hecoudaire .Ioivcllt paraitre dalls : - f)ocillncJllalion