OBSERVATIONS SUR L'USAGE D'APPAREILS
DANS LES DEUX ATELIERS INTERACTIFS
D'UNE EXPOSITION SUR LE LAIT
Elsa KASSARDJIAN, Pierre CLÉMENT L.I.R.D.H.I.S.T., Université Claude Bernard - Lyon 1
MOTSCLÉS: EXPOSITION SCIENTIFIQUE DIDACTIQUE DE LA BIOUXiIE
-LA MAINÀLA PATE -DÉMARCHE EXPÉRIMENTALE
RÉSUMÉ : Ce travail s'inscrit dans une recherche sur l'impact de deux ateliers interactifs qui occupent l'essentiel du temps des élèves quand ils viennent visiter l'exposition avec leur professeur. TI présente les deux ateliers, une analysea priori concernant les difficultés possibles des élèves, la méthodologie mise en place pour la recherche, et des premières observations sur l'usage des appareils par les élèves dans ces deux ateliers.
SUMMARY : This paper deals with a research about theimpactof two interactive experimental sites. Indeed, we have studied an exhibition visited only by school groups and focused on experiences. This text presents the group activities, an a priori analysis of the students' potential
difficulties, the methodology of the research, and the first observations concerning the way children used the different instruments.
1. INTRODUCTION
L'exposition Histoires au fil du lait aété créée et financée par un organisme privé, le CIDIL (Centre
Interprofessionnel de Documentation et d'Infonnation Laitières), en partenariat avec ADEMIR (une association active dans la diffusion de la culture scientifique, et notamment de la démarcheLa Main à
la Pdte, àVaulx -en-Velin) et EbuIliScience (un nouveau lieudeculture scientifiqueà Vaulx-en-Velin, où des manipulations simples font réfléchir sur la démarche scientifique).Cetteexposition est résolument novatrice, en focalisant l'activité des visiteurs (essentiellement des scolaires) dans un des deux ateliers qui ont été créés, et qui sont gérés chacun par un animateur.Lasituation mise en place viseàrendre les élèves actifs, en postulant que c'est par leurs activités expérimentales que les enfants vont le mieux apprendre.LeCIDIL a conçu son exposition autour de deux messages:
*
le lait est un produit vivant, contenant des micro-organismes (bons ou mauvais, ce qui justifie différents traitements du lait et de ses produits) ;*
le lait et les produits laitiers sont bons pour notre organisme: ils renfennent des protéines, des lipides (à l'origine de la crème et du beurre), du calcium, ...Ànoter aussi qu'il existe une contrainte de temps, car la visite ne dure qu'une heure et demie.
2. PROBLÉMATIQUE ET MÉTHODOLOGIE
La présente communication se limite à une première analyse du fonctionnement des élèves dans chaque atelier, par rapportàl'utilisation des instruments qui y sont disponibles.Laquestion est de savoir en quoi ces instruments aident les élèves et/ou introduisent des difficultés par rapport aux objectifs de ces ateliers. Comme cette recherche est en cours, nous ne présentons ici que notre analyse
a prioriet nos premières observations.Lereste de notre travail comporte l'analyse d'autres données, pour répondre à d'autres questions visant à évaluer l'impact des deux ateliers :
• Film du déroulement des ateliers pour analyser les dialogues et comportements des élèves. • Questionnaires écrits remplis par chaque élève individuellement, avant et après la visite. • Suivi de retours en classe où chaque groupe expose à l'autre ce qui a été fait dans son atelier. • Analyse de visites sans atelier, pour cerner l'impact des seuls panneaux de l'exposition. Ces données sont actuellement recueillies et en cours d'analyse.
L'ensemble du travail est uniquement réalisé sur des élèves de 6e car le programme de début du collège correspond largement aux messages de l'exposition et notamment de ses ateliers. Un travail préalable a été effectué pour analyser, dans les programmes des écoles, collèges et lycées, les notions qui recoupent les objectifs de l'exposition, et leurs niveaux de fonnulation spécifiques à chaque classe.
En plus de la présentation des analysesa priori, nous proposons dans ce travail, un résumé des observations réalisées sur 4 classes de 6e qui ont suivi les ateliers. Trois d'entre elles, sont issues d'écoles publiques de banlieues lyonnaises, classées en zone d'éducation prioritaire (ZEP) et la quatrième vient d'un collège privé de la région de Grenoble. Ces observations découlent simplement
d'une prise de notes lors du suivi des ateliers, d'une discussion informelle avec les élèves, et d'une première lecture de réponses des enfants en pré- et post-tests.
3. PROGRAMME DE 6e CORRESPONDANT À L'EXPOSITION
Le programme de 6ème s'organise en trois parties qui se veulent cohérentes dans leurs objectifs de formation: Initiation àla connaissance de notre environnement, l'organisation du monde vivant, quelques pratiques au service de l'alimentation humaine. Pour l'illustration de cette partie, l'enseignant a le choix, entre un élevage et une culture. Des notions relatives à la nunition, à la reproduction, à la croissance sont mobilisées.
Voici les connaissances du programme de 6e qui sont présentes dansHistoires aufil du lait:
oLesprotéines (appanenant au groupe des protides), sont des matières organiques
(substances carbonées). Elles contiennent aussi de l'azote.
oDepuis l'apparition de l'élevage, les protéines du lait sont les plus anciennement
consommées par l'Homme.
o identification des protéines présentes dans le lait entier.
oLa coagulation est défmie comme la transformation d'une substance ŒglIIIique
fluide en une matière moins fluide, voire solide.
oExPérience: par chauffage du blanc d'œuf, les élèves observent la coagulation lb
l'albumine.
PROTÉINES liJl...:c'est cette même albumine qui est responsable de la formation de la .. peauft
du lail
Le passage de l'état liquide à l'état solidedépendàla fois de la température, de la
concentration en protéines, du pH du milieu et de la présence de sel.
oExpérience : lest du Biuret pour mettre en évidence la présence de protéinesdansle
blanc d'œuf (le blanc d'œuf est mis en contact avec du sulfale de cuivre, rincé; on observe le virage caractéristique, du bleu au violet, quand il y a ajout de soude).
oFiche particulière: dans le manuel Nathan, il y a un document spécial conœmant
.. la fabrication d'un fromalleft.
oLes lipides sont des matières organiques.
oExPérience: mise en évidence de laprésence de lipidesdansle jaune d'œuf, en en
LIPIDES déposant une goutte sur du papier; la tâche persiSie après le séchage.
oObservation de Iloutlelettes lioidiaues au microscooe.
Vitamine: substance présentedansdenombreux végétaux (fruits, légumes), et
CALCIUM et VITAMINES bénéfique pour l'organisme.
o :identification des vitamines présentes dans le lail
ODEUR COULEUR ARÔME
oArôme: Odeur dégagée par un produit alimentaire, un parfum...
oNotion de test coloré avec notamment le test du biurel
4. ATELIERS
4.1 Atelier microbiologie 4.1.1 Déroulement
Les enfants commencent par regarder du fromage bleu à l'œil nu, puis ils s'intéressent plus
précisément aux moisissures, en les regardant à la loupe manuelle et à la loupe binoculaire, Ensuite,
observation est facilitée par l'emploi d'unecaméracouplée à un téléviseur, ce qui permet à tous les élèves de commenter la même préparation de lame.Àce moment de l'atelier, l'animateur introduit le
panneau
"Lavie du lait domestiqué ". qui définit et illustre
la
notion de micro-organisme.
la
troisième expérience consisteàensemencer un yaourt. Pour cela, les enfants ajoutent une cuillère de yaourt acheté dans le commerce, à un gobelet rempli de lait. Après avoir été couvert de cellophane, l'ensemble est placé à l'étuve. La dernière expérience consiste à détruire des bactériesparla chaleur.n
s'agit de montrer aux enfants que des bactéries, après exposition à des températures élevées (une préparation est mise au micro-onde), perdent leur mobilité initiale.4.1.2 Analyse a priori
Un microscope peut être délicat àmanipuler pour des élèves de 6e qui, pour la plupart, n'en ont jamais utilisé: difficultés de manipulation ainsi que d'identification d'images artefactuelles. Mais les principaux problèmes risquent de se situer au niveau de l'interprétation : compréhension du grossissement, et donc de la faible taille de ce qui est observé ; et appropriation de concepts biologiques tels que micro-organismes, bactéries, cellules, moisissures, .,.
4.1.3 Premières observations
*
Nous avons pu constater que les enfants sont spontanément attirés par le microscope. Cet instrument exerce sur eux une sorte de fascination. Contrairementàce que nous redoutions, les élèves n'ont eu aucune difficultéàfaire des observations au microscope. Les modèles de microscope utilisés sont récents et particulièrement simples à manipuler: les mises au point sont facilesàfaire ; aucune lame n'a été cassée! Etla caméra est facileàbrancher sur un oculaire et très performante : l'image sur écran est d'excellente qualité, permettant des échanges colIectifs sur ce qui est vu au microscope (la performance de cette aide didactique a souvent été soulignée : Ndiaye, 1990) : aucune difficulté d'usage de cet instrument de la part des élèves.En revanche, nous avons pu constater, en discutant avec des enfants sortant de l'atelier, que beaucoup n'avaient aucune notion sur l'ordre de grandeur des micro-organismes (et notamment des bactéries qu'ils venaient d'observer au microscope). Les réactions de dégoût ont été nombreuses, avec l'imagination qu'ils sentiraient désormais grouiller dans leur ventre tous ces micro-organismes ingérés. La non maîtrise des échelIes de grandeur était manifeste, ainsi que l'absence de conceptualisation de ce qu'est une cellule ou une bactérie.
*
Pendant J'atelier, les enfants ne peuvent pas observer la formation de leurs propres yaourts, puisqu'une attente de 24 heures est nécessaire. Ils pourront certes reproduire cette expérience chez eux. Dans l'atelier, ils doivent "faire confiance" à l'animateur quant à cette transformation prochaine du lait en yaourt. L'utilisation del'étuveen tant que source de chaleur, n'apporte rien ici. L'animateur précise d'ailleurs que, chez soi, elIe peut facilement être remplacée par un radiateur.*
Un four à micro-ondes a été utilisé pour tuer des bactéries: la difficulté ici n'est pas venu de l'instrument, mais de l'expérience elIe-même, qui utilise des bactéries mobiles afin de matérialiser leur mortparleur immobilité (après passage au four micro-ondes). D'abord cette observation n'est pas évidente, la moindre vibration de la table donnant l'impression que les bactéries bougent, même si elles sont mortes. Ensuite, quand ça marche, les élèves retiennent que tout ce qui est vivant bouge : ce qui est faux pour la plupart des bactéries et autres celIules (trouver des souches de bactéries mobilesn'a d'ailleurs pas été évident pour monter cette manipulation). Enfin, le TÔle stérilisateur du four à micro-ondes n'est pas évident...
*
En résumé,dans cet atelier, c'est moins l'usage d'instruments qui aétéà la source de difficultés, que l'ensemble de chacune des expérimentations qui utilisent un instrument ; et notamment la non maîtrise par les élèves de connaissances biologiques qui ne peuvent être acquises par une seule observation : comme les concepts de cellule ou de bactérie, avec leurs caractéristiquesetleur taille. Comment espérer qu'en si peu de temps des élèves construisent le concept de cellule qui a demandé plus de 200 ans pour émerger et s'imposer (Host, 1987) ? Idem pour le conceptde bactérie (les microbes de Pasteur), ou encore celui de moisissure ...4.2 Atelier nutrition 4.2.1 Déroulement
Il y a là encore 4 expériences. Les élèves commencent par écrémer du lait, grâce à une écrémeuse centrifugeuse: ils y versent du lait chaud et recueillent lacrèmeliquide d'un côté, le lait écrémé de l'autre.Du beurre est ensuite fabriquéàpartir de la crème: chaque élève prélève un peu de crème dans un tube fermé, puis agite l'ensemble jusqu'à ce qu'une phase solide apparaisse. Pendant ce temps, l'animatrice engage une conversation sur les produits laitiers et la matière grasse. Les enfants fabriquent ensuite du lait caillé en ajoutant de la présure à du lait. Cene expérience, comrne la précédente pour le beurre, ne nécessite que du matériel courant (gobelet, petite passoire, faisselle). L'atelier prend fin par un dosage du calcium de différentes boissons (lait, jus de fruit, eau minérale) : les enfants utilisent pour cela des bandelettes de dosage, dont on peut tirer deux types d'informations, qualitatives (en présence de calcium, la bandelette verte devient rouge), et quantitatives (la bande est composée de 5 carrés, et plus il y a de calcium, plus le nombre de carrés roses est important). 4.2.2 Analyse a priori
*
L'écrémeuse permet de séparer rapidement la crème du petit lait. Cene séparation aurait pu être montrée d'une façon plus simple, en laissant reposer du lait entier: mais il faut pour cela plusieurs heures, ce qui est incompatible avec la durée de l'atelier. La présence de cet appareil dans l'atelier permet également à l'animatrice d'introduire la notion de mécanisation de l'industrie laitière. En revanche, elle n'aide pas à comprendre facilement que la crème est plus légère que l'eau. Cene notion n'était peut-être pas prioritaire dans les objectifs du CIDIL. Le recours à l'écrémeuse peut poser d'autres problèmes, car son fonctionnement fait appel à des notions physiques comme la densitéetla force centrifuge, que les élèves, majoritairement, ne maîtrisent pas.*
Les manipulations simples, non mécanisées, peuvent aussi poser problème. La crèmeobtenue avec l'écrémeuse est très liquide: elle est remplacée par une crème plus épaisse, achetée dans le commerce, pour fabriquer du beurre à la main. Mais le beurre ainsi obtenu ne ressemble pas à celui que les élèves connaissent et consomment: il est plus mou, moins jauneetd'odeur différente.Ce qui pourrait poser problème.
*
L'utilisation des bandelettes pour le dosage du calcium, tout en restant magique, ne posera sans doute pas de problème aux élèves, habitués à faire confiance aux adultes sans tout comprendre ... Le but est simplement de montrer que le lait contient beaucoup de calcium.4.2.3 Premières observations
*
L'écrémeuse el la crème. L'appareil fonctionne bien comme une boîte noire pour les élèves.sans que cela ne semble poser problème. C'est sans doute imputable au
fait
Que nous vivons dans une
société de consommation: les enfants sont habitués à utiliser. ou à voir utiliser nombre d'appareils sophistiqués sans pour autant en comprendre le fonctionnement (TV. voiture•...). L'ignorance des mécanismes de fonctionnement de I·écrémeuse. ne semble pas les avoir gênés danslacompréhension du phénomène de séparation de la crème. Le problème vient plutôt du fait que la majorité des enfants n'ont jamaisvude lait entier!
Les enfants semblent bien comprendre que la crème peut exister sous différentes formes. d'une part parce que dans le commerce. on en trouve de la crème liquide épaisse. et d'autre part grâce à l'animatrice qui explique bien cet aspect. Elle évoque aussi les micro-organismes impliqués dans la maturation de la crème.
*
Le beurre. En revanche. les enfants ne perçoivent pas bien que si le beurre obtenu est plus mou.c'est surtout dû au fait que les globules gras n'ont pas été suffisamment éclatés. Ils pensent que le beurre est mou parce qu'il est chaud, et qu'i1 durcira au frigo (ce que l'animatrice a d'ailleurs cautionné ...). Ils n'ont jamais observé de globules gras en regardant du lait au microscope (et ce n'est pas dans les objectifs de l'autre atelier. centré sur la microbiologie).Làencore, ce sont des lacunes de connaisance. plus que les instruments. qui gènent la compréhension. L'évocation (ou l'usage en parallèle) d'une baratteetdu baratage permettrait peut-être l'obtention d'un beurre plus familier. Au demeurant. ces petites difficultés ne doivent pas être exagérées : cette fabrication artisanale de beurre est très active. et semble marquer positivement et durablement les enfants.
*
Le dosage du calcium. Les élèves ont d'autant moins demalà comprendre que le lait en contient beaucoup, ce qu'i1s savaient déjà avant l'exposition. L'utilisation des bandelettes colorées ne pose pas de problème. et introduit surtout un côté ludique.S. CONCLUSION
Contrairement à certaines de nos hypothèses. l'usage d'appareils dont le fonctionnement est peu maîtrisé par les élèves. ne leur a guère posé de problèmes : ceux-ci sont surtout venus de la non maîtrise de notions scientifiques. qui ne peuvent pas être acquises par de simples observations. aussi dynamiques soient-elles.
BIBLIOGRAPHIE
HOST V.,Histoire de la biologie. tome 2. p. 1-64. Paris: TEC et DOC Lavoisier" 1987.
