A. GIORDAN, J.-L. MARTINAND et D. RAICHVARG, Actes JIES XXVI, 2004 1
UNE EXPERIENCE SUR L’USAGE D’IMAGES ANIMÉES
POUR L’ENSEIGNEMENT DE CONCEPTS INTEGRÉS
DE MORPHOPHYSIOLOGIE
Marlise A.V. ARAÚJO1, Tânia A.S. CARDONA2 1 Lycée Pedro II, Humaità II, 2 Fondation Oswaldo Cruz
MOTS-CLÉS : EXPÉRIENCE DIDACTIQUE – APPRENTISSAGE DES SCIENCES
RESUMÉ : On présente et on évalue une méthodologie didactique utilisant simulations simplifiées et images animées par software et centrée sur la compréhension de l'homéostasie physiologique pour aider à l'apprentissage des concepts abstraits en biologie, comme la production d’énergie cellulaire et ses relations à la santé humaine. 48 % du groupe exposé à la stratégie innovatrice a obtenu un résultat positif aux tests sur ces sujets contre 10 % du groupe de contrôle.
ABSTRACT : We’ve made a didactic experience to verify the usefulness of animations and software to stimulate the understanding of biological abstract concepts, both of them concerning to physiologic homeostasis. One example of such concepts can be given as the cellular energy production and its relation with the quotidian human health knowledge. The final tests revealed that 48 % of the students exposed to the proposed new learning methods achieved high levels in the proficiency tests, against only 10 % of the students from the group of control.
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Nous avons développé une méthodologie didactique en vue d’améliorer la compétence des élèves de lycée à l’utilisation des théories biologiques actuelles pour comprendre le fonctionnement de leur propre corps et de la santé humaine. Bachelard (1938) a déjà critiqué l'inadéquation d’une présentation des concepts scientifiques de façon si organiciste que leur transfert à la discussion de l’expérience vécue est impossible et la mise en cause des conceptions spontanées des élèves. Encore aujourd'hui, il est possible de vérifier cette difficulté : les élèves, en général, n’arrivent pas a transposer au quotidien les savoirs sur les sciences naturelles appris à l’école.
Une analyse qui a porté sur 265 élèves d’un des plus importants lycées brésiliens a montré qu’une grande partie d'eux a de grandes difficultés en intégrer les concepts de production d’énergie cellulaire au fonctionnement des systèmes morphophysiologiques et à la qualité de la santé. À la lecture de ce résultat, nous avons réalisé une expérience didactique utilisant des simulations simplifiées et des images animées par software et centrée sur la compréhension de l'homéostasie physiologique comme une condition fondamentale pour la santé humaine. Pour développer cette approche, nous avons choisi un thème qui puisse mettre en relation l'intérêt des élèves pour leur corps à la théorie de la production d'énergie cellulaire aux conditions nécessaires pour pratiquer des activités sportives. Les principaux objectifs de l’expérience décrite dans ce texte ont été :
1. Améliorer les stratégies didactiques pour l’enseignement de concepts abstraits en Biologie dans un contexte transdisciplinaire.
2. Vérifier l’impact d’usage de simulations simplifiées et d'images animées par software pour stimuler l’apprentissage des concepts basiques en science de la santé.
3. Étudier l’usage de matériel digital pour développer la capacité de travailler avec de multiples formes de représentation du langage.
4. Étudier l’usage de matériel digital pour évaluer l’apprentissage des concepts scientifiques intégrés au contexte quotidien.
2. DESCRIPTION ET DISCUSSION DE L’EXPÉRIENCE 2.1. Stratégie utilisée
Pour orienter les activités du cours nous avons choisi le thème « Comment développer un corps idéal ? » Avant de commencer l'expérience, les élèves ont répondu à des questionnaires pour vérifier leurs connaissances préalables sur le thème choisi. Les questions ont été classées en sept catégories présentées ci-dessous. Les résultats ont été comparés à ceux obtenus à la fin du cours. Après avoir étudié les conceptions préalables des élèves de Terminale, ils ont été séparés en deux groupes et soumis au même travail : préparer un exposé sur la question « Comment développer le
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corps idéal pour chaque type d'activité physique ? ». Dans ce travail, chaque groupe a été divisé en sous-groupes, chacun avec une activité sportive différente. Ensuite, on a proposé des questions et des situations-problèmes mettant en relation le fonctionnement musculaire avec les différents systèmes physiologiques. Le but était d'élaborer un régime alimentaire adapté à chaque sport. Les situations-problème proposées étaient :
1. Quelle est la constitution physique idéale pour pratiquer les différentes types d’activités sportives ?
2. Quelle est la relation entre le régime alimentaire et la morphophysiologie de la structure musculaire ?
3. Comment les facteurs génétiques peuvent influencer la capacité de l’athlète ?
4. Comment les cellules musculaires obtiennent l’énergie nécessaire à partir de l’alimentation ? Le groupe de contrôle a seulement utilisé les sources bibliographiques scolaires habituelles. L'autre groupe a aussi utilisé le matériel informatique testé, contenant des images animées sur le fonctionnement des fibres musculaires et du système de synthèse d'énergie, en plus d’un simulateur mettant en relation l'activité sportive avec les différents types de réserves énergétiques corporelles. Les élèves de ce dernier groupe ont été poussés à consulter des spécialistes en nutrition et en éducation sportive pour des informations additionnelles.
2.2. Le software utilisé
Bioquímica (Eduardo Galembeck & Bayardo B. Torres, UNICAMP, Brésil) est composé de six différentes activités : 1- La consommation d’oxygène pour une mitochondrie isolée ; 2- La chaîne de production de l’énergie cellulaire ; 3- L’utilisation de l’énergie pour la contraction musculaire ; 4- La cinétique de la réaction des enzymes ; 5- La fonction et la physiologie de la nutrition ; 6- La formation des radicaux libres. Chaque activité permet l'observation des effets produits par des manipulations de données dans quelques situations simulées par le programme. Les résultats sont représentés en graphiques ou en schémas dynamiques utilisés pour aider à la compréhension et à la capacité d’explication de la théorie étudiée.
2.3. Les résultats
Avant d’analyser les différences entre les deux groupes d’élèves, il faut évidemment remarquer qu’il est impossible d’éviter une intercommunication. Pour faire une comparaison plus précise de l'efficacité de la méthode proposée, nous avons besoin de prolonger notre expérience sur une plus grande population et sur d'autres écoles.
En parlant de la performance des élèves participant à notre expérience didactique, nous pouvons clairement constater leur intérêt pour les sujets abordés, leur plaisir de travailler de la façon
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proposée et le développement de leur compétence pour expliquer la relation entre chaque facteur physiologique étudié et la construction d'un corps idéal pour les différents types d'activité sportive.
Catégories d’évaluation :
1- Décrire les structures et le fonctionnement du système musculaire.
2- Expliquer la fonction des nutriments pour l'activité athlétique.
3- Expliquer le mécanisme de production de l’énergie cellulaire.
4- Capacité d'utiliser le langage graphique pour représenter les phénomènes biologiques.
5- Capacité d'interpréter les images du simulateur digital. 6- Capacité d’utiliser le système de recherche à l'Internet. 7- Pourcentage des élèves qui ont trouvé 80 % des réponses correctes.
Tests de vérification des connaissances des élèves avant et après l'expérience
3. CONCLUSION
La méthodologie utilisée a augmenté significativement l’apprentissage et l’acquisition des compétences voulues.
L’évaluation faite par les élèves a indiqué deux facteurs principaux associés aux bons résultats : 1) le plaisir de résoudre des problèmes en utilisant des procédures plus dynamiques ; 2) La facilité de comprendre le fonctionnement des systèmes cellulaires par les images animées.
Cette méthodologie a révélé l’inadéquation de la durée de la journée traditionnelle des classes de Biologie (90 min).
Cette stratégie didactique a montré, enfin, un grand potentiel pour l’enseignement des thèmes transdisciplinaires comme la production et la conservation d’énergie.
BIBLIOGRAPHIE
BACHELARD G. (1938). La formation de l'esprit scientifique. Paris : Vrin, 1993
ROPÉ F., TANGUY L. (1994). Savoir et compétences - De l'usage de ces notions dans l'école et l'entreprise. Paris : L'Harmattan.
