A. GIORDAN, J.-L. MARTINAND et D. RAICHVARG, Actes JIES XXV, 2003
LES CONNAISSANCES GÉNÉTIQUES DES ÉLÈVES
À DIFFÉRENTES ÉTAPES DE L’ÉDUCATION
Katarzyna POTYRALA, Jerzy WOLEK Académie Pédagogique de Cracovie
MOTS-CLÉS : GÉNÉTIQUE – STRUCTURE DES CONNAISSANCES – QUESTIONS DES ELEVES
RÉSUMÉ : L’objectif des recherches a été l’analyse des programmes scolaires et des contenus génétiques dans les programmes au niveau des collèges et des lycées et ensuite l’analyse des questions des élèves concernant les problèmes génétiques. Le fait de pouvoir poser toutes les questions par les élèves a révélé le champ de leur ignorance et la liaison entre les limites de leur connaissances aussi que les possibilités d’utiliser ces connaissances dans la solution des problèmes.
ABSTRACT : The main aim of the research was the analysis of the curriculum and genetics teaching contents at junior high school and secondary school level and the analysis of the students’questions connected with the genetics problems. Making it possible for the students to ask questions revealed areas of ignorance and showed the connection between the range of genetics knowledge and possibilities of using it in problem solving.
1. INTRODUCTION
La nécessité d’introduire des problèmes génétiques dans les programmes scolaires de collège et ensuite la continuation de l’éducation génétique au niveau du lycée s’explique bien avec la nécessité de faire savoir aux jeunes les problèmes de la civilisation contemporaine, les questions morales et éthiques de plus en plus fréquentes et avec l’importance de l’intervention de l’homme dans le matériel génétique. Nous pouvons observer une tendance mondiale à introduire ce genre de problèmes au niveau de l’éducation pour les plus jeunes (élèves entre 11 et 16 ans). L’enseignant de biologie devrait actuellement réfléchir plus qu’auparavant sur les questions suivantes : dans quelle mesure et à quel niveau les élèves devraient (pourraient, seraient obligés de) comprendre le savoir acquis et ensuite, sur ce qu’il y a du primordial et du secondaire. Le savoir concernant les tests génétiques et les consultations génétiques, par exemple, les choix liés à ce genre de tests impliquant de fortes émotions et chargés de questions morales sont de plus en plus présents dans le programme de Biologie. L’échange international des opinions et des expériences sur les objectifs et les contenus de l’éducation génétique a abouti à la conception commune des solutions didactiques qui rendent accessible un difficile savoir biotechnologique aux élèves à de différents niveaux de l’apprentissage.
Nous avons essayé de vérifier les hypothèses de recherches suivantes :
1. La structure des connaissances génétiques de l’élève est cohérente indépendamment du programme scolaire réalisé.
2. Le savoir génétique mis à la portée des élèves pendant les leçons de génétique est ensuite exploité dans leur vie quotidienne et leur facilite l’acquisition de nouvelles expériences.
3. Le niveau des capacités des élèves quant à la façon de formuler les problèmes et les hypothèses de recherche les aident ensuite à les vérifier et à planifier les solutions.
2. MATÉRIEL ET MÉTHODES
Pour obtenir les données nécessaires à la vérification de l’hypothèse 1 nous avons analysé les programmes scolaires polonais de biologie concernant précisément l’enseignement de la génétique au niveau du collège (9 programmes d’auteur), du lycée (10 programmes d’auteur). Nous avons utilisé les critères d’évaluation des programmes d’auteur d’enseignement de biologie : liaison entre la conception du programme scolaire et contenu didactique, degré d’innovation du programme, choix et étendue des contenus didactiques, degré de difficulté du contenu didactique. Nous avons appliqué la méthode d’observation pédagogique pour vérifier l’hypothèse 2 et 3 (contrôles écrits qui
ont facilité aux élèves l’interrogation sur les problèmes présentés pendant les cours). Les informations ont été préparées sous la forme de provocations, de phrases contenant des opinions cachées ou des jugements ou encore sous la forme de questions toutes prêtes pour motiver les élèves à un travail de réflexion, à la recherche d'arguments, à des explications « pour » et « contre ». Les élèves de la Ire classe du lycée d’enseignement général réformé (60 personnes), de la IVe classe du lycée d’enseignement général (60 personnes) et les élèves de la IIIe classe du collège (60 personnes) ont été sujets de la recherche. Nous avons suivi 84 leçons de génétique au total.
3. RÉSULTATS DES RECHERCHES 3.1 Hypothèse 1
Les auteurs des programmes de biologie supposent l’introduction du contenu génétique à l’éducation au niveau de la première classe (7e année d’apprentissage), de la deuxième (8e année) ou de la troisième du collège (9e année). Les opinions des auteurs quant à l’adaptation de certains problèmes aux possibilités des élèves à un niveau donné sont fortement divisées. Pour certains, les problèmes génétiques font partie d’un ensemble plus vaste des problèmes. Pour d’autres, ils vont fonctionner dans le futur en liaison avec d’autres ou avec des actions interactives prévues. Certains auteurs ne définissent pas exactement le niveau auquel les contenus ci-dessus devraient être réalisés et dans un cas l’auteur ne précise pas les limites du programme scolaire en cette matière (sic !). L’analyse fait voir aussi bien la division entre les questions concernant la structure et les fonctions des composés biochimiques en faveur de l’étude plus approfondie de leur fonctions biologiques que l’inclusion du sujet de la mutation dans le chapitre « Maladies de notre civilisation » qui précédait le chapitre « Les bases matérielles de l’hérédité » ou encore une proposition concernant la réalisation des sujets liés aux genres et aux sources de la variabilité dans la nature dans le cadre du mot d’ordre « Les bases de l’évolutionnisme ». Nous avons aussi constaté, du point de vue des contenus didactiques, la coïncidence des programmes comparés serait 26 % et 24 % respectivement dans le collège et dans le lycée.
3.2 Hypothèse 2
Les questions posées par les élèves ont révélé le genre des plus fréquentes erreurs concernant le problème de l’hérédité et de la variabilité. Les questions touchant la génétique de Mendel semblent être plutôt faciles pour les élèves. Par contre les questions liées à l’application de la génétique à l’agriculture, à l’élevage, à la médecine ne sont claires que pour 60 % des élèves de la quatrième classe du lycée, 42 % des élèves de la première classe du lycée et pour 23 % des élèves du collège.
Les notions concernant les modifications génétiques des organismes ont été incompréhensibles pour 60 % des élèves du lycée, certains élèves les ont liées aux problèmes des modifications individuelles du régime des patients c’est-à-dire à la quantité et à la valeur calorique des aliments consommés, d’autres, par contre, ont trouvé que les compléments chimiques (p. ex. les agents conservateurs) dans les aliments les modifient génétiquement. Environ 40 % des élèves du lycée sont convaincus de l’hérédité des caractères acquis.
Le Tableau 1 présente les questions le plus fréquemment choisies par les élèves du fichier d’évaluation. Dans tous les groupes de recherche, les élèves ont le plus souvent posé les questions (1, 2, 5) concernant la bioéthique et l’influence de différents genres de recherches génétiques et des découvertes du domaine de la science génétique sur la santé et la vie des organismes (3, 4, 6, 7, 8). Le plus grand intérêt a été montré par les lycéens avec leurs questions détaillées sur les méthodes et les techniques de recherche appliquées dans les laboratoires, sur les objectifs des recherches et sur les possibilités de trouver un emploi après avoir fini les études dans cette discipline (11, 12).
En général, les élèves se sont le mieux débrouillés avec les problèmes touchant la génétique de Mendel. Par contre, les problèmes de modification génétique et de transgènèse ont été les plus difficiles pour eux. Cette régularité s’est répétée dans toutes les classes ce qui pourrait signifier que les problèmes particuliers n’ont pas été compris au même degré par tous les élèves.
Pour résumer, nous pouvons constater que les connaissances génétiques acquises à l’école aident les élèves à expliquer des mécanismes fondamentaux de l’hérédité des caractères mais contribuent moins à savoir interpréter correctement les plus récentes acquisitions de la science génétique. Les élèves du collège sont intéressés par les plus nouvelles acquisitions de ce domaine de la science, ils les touchent souvent à travers les médias mais, en même temps, ils ne savent pas interpréter les questions abordées en s’appuyant sur des bases scientifiques.
3.3 Hypothèse 3
Sur 180 élèves qui ont participé à la recherche, 107 n’ont posé aucune question, 59 ont posé une question chacun, 6 – 2 questions chacun et 8 – 3 questions chacun (au total 73 élèves ont posé 95 questions). La disposition du nombre d’élèves en ce qui concerne le nombre de questions posées est une disposition accidentelle. Dans le Tableau 2, nous avons présenté le nombre de questions posées par les élèves en tenant compte du partage en classe et en sujets.
1. En général, l’analyse des questions posées par les élèves nous démontre que le clonage a éveillé le plus grand intérêt des élèves puis les tests génétiques et le diagnostique prénatal.
2. Les élèves de la IVe classe du lycée d’enseignement général ont posé 51 % de la totalité des questions. Les auteurs des autres questions étaient (respectivement) les élèves de la IIIe classe du collège et de la Ire du lycée d’enseignement général.
Tableau 1.
Questions du fichier d’évaluation de la leçon de génétique le plus fréquemment choisies par les élèves Nombre des questions posées QUESTIONS
Ire du lycée IVe du lycée IIIe gymnase
1. Quelles réserves éthiques fait-on sur les méthodes de recherches et diagnostiques ?
28 16 18
2. A quel point la vie et la santé des patients sont menacées ? 13 15 26
3. A quel point les acquisitions des sciences de la vie influencent l’état de santé de la société ?
5 15
4. A quel point les acquisitions des sciences de la vie influencent la probabilité de l’identification des personnes ?
5 11
5. Jusqu’à quel moment peut-on prendre individuellement des décisions concernant sa propre santé ou la santé et la vie des membres de sa propre famille ?
10
6. Est-ce que les produits modifiés génétiquement sont nocifs pour la santé ? 5 5 6
7. Est-ce que les modifications génétiques sont nuisibles pour les organismes où des gènes étrangers ont été introduits ?
5
8. Quel est le but des modifications génétiques de certains organismes ? 7
9. Quels agents extérieurs influencent l’aspect extérieur des individus
particuliers dans leur milieu de culture ? 8 5
10. En quoi consiste la sélection artificielle, quels caractères sont importants du point de vue de la culture et comment peut-on les obtenir ?
5 9
11. De quoi la biotechnologie s’occupe-t-elle ? Quelles méthodes de recherches sont pratiquées dans les laboratoires biotechnologiques ? Quelles acquisitions des autres sciences sont exploitées par les chercheurs en biotechnologie ?
8 24 5
12. Quel genre de recherches biotechnologiques est mené dans le but
d’améliorer les aliments ? 10 12 7
Tableau 2. Nombre de questions posées par les élèves dans tous les groupes de recherche
Problèmes intéressants les élèves IIIeC IL IVL Au total
Clonage 21 15 6 42
Tests génétiques 3 8 17 28
Diagnostic prénatal – – 25 25
Au total 24 23 48 95
3. Les problèmes concernant le clonage (42 questions) ont éveillé le plus grand intérêt auprès des élèves de la IIIe classe du collège et de la Ire du lycée (respectivement 50 % et 36 %) et le moindre auprès des élèves de la IVe classe du lycée (seulement 14 % des questions).
4. Nous avons constaté un modèle différent dans le cas des tests génétiques (28 questions) : 61 % des toutes les questions ont été posées par les élèves de la IVe classe du lycée. Les élèves de la IIIe classe du collège ont été les moins intéressés (11 % des questions posées). Les élèves de la Ière du lycée en ont posé un peu plus.
5. Le diagnostic prénatal (25 questions) n’a été le plus intéressant que pour les élèves de la IVe classe du lycée ce qu’il faudrait probablement lier à leur maturité physique et émotionnelle.
Les questions et les problèmes formulés par les élèves sont, indépendamment du niveau de leur éducation, très généraux et montrent des erreurs de raisonnement (Tableau 3). Les élèves du collège posent volontiers des questions générales et ne concernant que les problèmes qu’ils ont touchés à travers les médias (accessibilité et utilité des tests génétiques). Les élèves de la Ire et de la IVe classes du lycée disposaient d’un savoir un peu plus élargi ce qui apparemment devrait leur faciliter des questions plus détaillées, cependant leur questions ont été aussi générales que dans le cas des élèves du collège. Ils ont interrogé le plus souvent sur l’influence des plus récentes recherches génétiques sur leur vie dans la société du XXIe siècle. L’analyse des questions posées par les élèves nous permet de constater qu’une large structure des connaissances acquises à l’école n'est pas liée avec leurs qualités scientifiques telles que, par exemple : interprétation, rassemblement des données.
Tableau 3. Exemples des questions posées individuellement par les élèves QUESTIONS/PROBLEMES
Problèmes intéressants
pour les élèves Ire CLASSE DU LYCEE IVe CLASSE DU LYCEE IIIe CLASSE DU LYCEE CLONAGE Selon quels principes
projette-t-on le développement des recherches ?
Dans quel sens vont les travaux sur le clonage ?
Quels sont les dangers liés aux clonage ?
Le clonage est-il une chance ou une menace pour l’humanité ?
En quoi consiste le clonage ?
Est-ce que les individus clonés sont identiques ?
DIAGNOSTIC PRENATAL
Quels genres de maladies - et de quelle intensité - peuvent apparaître chez l’enfant dont la mère âgée de 40 ans n’a pas fait d’examens prénatals ? Quel est le sens des examens prénatals ?
Est-ce que les examens prénatals représentent un danger pour la mère et l’enfant ?
TESTS GÉNÉTIQUES
Est-ce que, dans le futur, l’employeur pourra examiner l’ADN de l’employé ? Comment les tests génétiques vont-ils influencer la vie de l’homme au XXIe siècle ?
Est-il possible que les tests génétiques soient un service largement accessible ?
Que sont les tests génétiques ?
Qu’est-ce que le livret génétique de santé ? Est-il possible de préciser la longueur de la vie du patient à la base d’un test génétique ?
Les problèmes résolus par les élèves vérifiaient en même temps leurs capacités à la recherche d'informations, la formulation des problèmes, la création des projets et de leur solutions. Il est visible que, malgré les bases acquises du savoir génétique, les élèves ne savent pas nommer la difficulté, formuler le problème ou le mot-clé (ou question) convenable. Ils ont des difficultés à faire des hypothèses et, bien qu’Internet soit de plus en plus répandu, ils ne savent pas très bien retrouver des informations nécessaires. Environ 46 % des élèves ne savaient pas trouver le mot-clé convenable pour le moteur de recherche ou trouver les liens entre les mots-clés suivants.
4. DISCUSSION ET CONCLUSIONS
Les auteurs des programmes et des manuels remodèlent le savoir génétique mis à la portée des élèves. Ils changent sa structure, la complètent avec de nouveaux éléments ou forment des structures entièrement nouvelles. Nous avons ainsi affaire à une réorganisation didactique et même à une restructuration didactique du savoir. Cela est lié à la volonté de présenter les problèmes biologiques dans un contexte plus large : celui des sciences naturelles, de sociologie, de milieu, d’économie, d’éthique et même d’histoire. L’attitude concernant la réorganisation du contenu du programme scolaire est liée à la tendance à assurer aux élèves une bonne structure des bases des connaissances biologiques qui seront développées au niveau du lycée. La structure des connaissances de l’élève du collège est alors cohérente (hypothèse 1). La conscience de cette cohérence et surtout la connaissance, du côté des enseignants, des exigences fondamentales de la science génétique prévues par le programme scolaire (sans tenir compte du programme scolaire réalisé par eux-mêmes) pourrait faire augmenter l’efficacité de l’enseignement de la génétique au niveau du collège et du lycée.
Pour pouvoir poser des questions les élèves étaient obligés d’avoir déjà possédé des informations précises, des informations bien actualisées. Dans le cas des contenus génétiques, nous avons pu constater le transfert positif car à la base des questions posées nous avons conclu la facilité de l’acquisition d’une nouvelle expérience grâce à la précédente (hypothèse 2). Le transfert concernant la capacité de formuler des problèmes et des hypothèses, de rechercher des informations et d’analyser les données réunies a également été l’objet de notre recherche. Nous avons pu constater que malgré les différences entre l’étendue des connaissances acquises, le niveau des capacités des élèves n’est pas suffisant (hypothèse 3). Les expressions trop générales, le niveau de précision des questions individuelles peu avancé, tout cela a rendu aux élèves difficile la vérification des hypothèses des différentes sources d’information. Une recherche rapide des informations détaillées est fondée sur la capacité de savoir bien préciser le problème et de savoir lier des éléments particuliers de ce savoir en une structure logique. Nous avons pu constater dans ce cas le manque de transfert quant au fonctionnement cognitif car les élèves ont manqué d’habileté à résoudre des problèmes et à appliquer les stratégies mnémoniques. Les difficultés épistémologiques naissent par suite des suppositions intuitives, des préjugés, des conceptions individuelles et de chaque difficulté liée à l’acquisition du savoir.
Nos recherches ont confirmé l’opinion selon laquelle le transfert est lié au niveau de l’organisation des contenus acquis et successifs et qu’il dépend aussi bien des caractères et de l’activité de l’individu que de la situation d’apprentissage du contenu initial et final. L’enseignement des sciences génétiques au seuil du XXIe siècle exige l’abandon des méthodes qui servent des
informations, au profit d'un enseignement qui soulève des problèmes. L’exploitation des différentes sources d’information peut éveiller la motivation et l’activité des élèves. L’opinion ci-dessus est partagée par la plupart des auteurs des programmes scolaires analysés. La restructuration du savoir initial, des styles cognitifs des élèves, des techniques d’apprentissage devraient avoir lieu au cours de l’enseignement et de l’apprentissage de la biologie pour que tous ces éléments soient mieux adaptés à de nouveaux problèmes, objectifs et contenus. Chaque méthode stimulant l’apprentissage peut, malgré son nom, consolider la passivité cognitive.
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