2006-03-23

Le laboratoire appliqué au programme des sciences de la nature

L’enseignement par le laboratoire est très utilisé au sein des cours de sciences au collégial. Ainsi, nous retrouvons des laboratoires de biologie, de chimie, de physique, faisant partie intégrante de la formation spécifique au programme des sciences de la nature. Je me suis alors questionné sur l’importance de l’enseignement par le biais du laboratoire dans le cas particulier des sciences de la nature.

Qu’est-ce qu’un laboratoire?
L’enseignant a pour tâche de créer des conditions et des situations qui sont susceptibles de stimuler, de soutenir et d’encadrer le processus d’apprentissage de l’étudiant. Selon moi, le laboratoire correspond à cette description. Chamberland, Lavoie et Marquis (2003) décrivent le laboratoire comme une situation dans laquelle les apprenants, sous le contrôle d’un enseignant, étudient les causes, les effets, la nature ou les propriétés d’objets ou de phénomènes par la manipulation et l’expérimentation. C’est une méthode grandement pédocentrée, puisque l’apprenant est responsable de ses apprentissages dans un cadre limite fixé par l’enseignant.

Le laboratoire; proche de la réalité
Le laboratoire est ce qui se rapproche le plus du milieu de travail en sciences ce qui a un effet motivateur pour l’apprenant. Il est vrai que la méthode scientifique est plus ou moins appliquée dans le laboratoire de recherche puisque seuls les meilleurs résultats obtenus seront utilisés pour fin de publications, et ceux qui sont moins représentatifs seront laissés de côté. Cependant, contrairement à ce que monsieur Jacques Désautels mentionne dans son article L’idéologie antédiluvienne du nouveau programme des Sciences de la nature et l’éducation à la citoyenneté (1999), la méthode scientifique est une notion importante dans l’enseignement. Elle permet le développement du travail rigoureux et amène l’apprenant à émettre des hypothèses et à se questionner sur les résultats attendus et obtenus. Les connaissances antérieures sont alors activées et facilite la greffe de nouvelles connaissances aux connaissances déjà acquises par l’élève, ce qui correspond au courant constructivisme. Travaillant moi-même en laboratoire de recherche depuis plus de sept ans, les techniques et aptitudes acquises au sein des sessions de laboratoire en éducation post-secondaire font partie intégrante de mon quotidien. L’utilisation du Ph mètre ou de la balance, ainsi que de la pipette et du cylindre gradué doivent faire partie de la formation de base de tout scientifique. Il ne faut pas oublier que les sciences de la nature est un programme pré universitaire, et que l’apprenant doit maîtriser un certain nombre de techniques à son entrée à l’université afin qu’il démontre un certain degrés d’autonomie dans les laboratoires offerts dans les institutions d’enseignement supérieure.

Développement de l’apprenant
La réforme demande à l’enseignant de mettre l’étudiant en situation de tâche authentique et complexe. Le laboratoire répond à ces exigences, car il permet à l’étudiant d’effectuer des tâches complexes tel que la mise en œuvre de protocoles expérimentaux par lesquels l’étudiant devra initier toute une série de stratégies cognitives qui se terminera par la rédaction d’un rapport de laboratoire structuré selon les normes établies. L’apprenant aura aussi à développer des compétences de haut niveau tel la pensée critique et la pensée scientifique, ainsi que la pratique d’une tâche qui nécessite rigueur. Le laboratoire permet aussi à l’étudiant d’adopter un comportement responsable et sécuritaire, comportement qu’il pourra par la suite mettre en pratique en milieu de travail et même dans l’exercice de tâches quotidiennes, puisque le domaine de la sécurité est applicable à plusieurs sphères d’activités. Par le fait même, l’étudiant développera de l’autonomie en laboratoire puisqu’il doit y réaliser sa propre expérimentation, parsemées d’essaies et d’erreurs. L’étudiant étant plus autonome en laboratoire, puisqu’il doit lui-même effectuer sa propre expérimentation, développera de la confiance en soi en plus des connaissances procédurales acquises en cours d’expérimentation. Le laboratoire permettra aussi de renforcir les connaissances déclaratives abordées en classe, puisqu’il devra les utiliser dans un contexte différent que le contexte théorique.



Le laboratoire : une technique sociocentrée
Le matériel étant une ressource limitée au sein des établissements d’enseignement, les laboratoires se font souvent en équipe de deux, permettant à l’étudiant la pratique du travail d’équipe, aussi retrouvée fréquemment en milieu de travail. Cette technique d’enseignement de retrouve donc à mi-chemin entre l’enseignement individualisée et sociocentrée. Les collaborations étant fréquentes au sein de la collectivité scientifique. De plus, le laboratoire permet à l’étudiant d’effectuer des apprentissages en profondeur, puisque les connaissances préalablement acquises en classe deviendront concrètes à l’aide de l’expérimentation, tout en développant la dextérité propre au scientifique. En effet, les outils utilisés ne faisant pas partie de notre quotidien, l’étudiant doit apprendre à les manipuler de façon efficace et sécuritaire. Ce processus n’est pas possible avec un laboratoire virtuel puisque l’étudiant n’est pas directement en contact avec les outils en question. Alors, comment démystifier ces appareils qui semblent tout droit sortis d’un autre monde si ce n’est qu’en les apprivoisant par l’utilisation.

Le rapport de laboratoire
Le laboratoire est souvent suivit de la rédaction d’un rapport de laboratoire où l’apprenant doit réfléchir aux résultats qu’il attendait avant expérimentation (hypothèse émise), aux résultats obtenus et expliquer ces mêmes résultats. Il doit expliquer pourquoi il a obtenu ces résultats, quelles sont les causes d’erreurs et quelles sont les applications possibles de cette expérimentation. Cette méthode pousse l’étudiant à réfléchir et déduire les différentes possibilités qui se présentent à lui. Cette démarche lui permet d’atteindre plusieurs niveaux taxonomiques de Bloom, soit l’analyse, la compréhension et l’analyse, ces deux derniers faisant partie du niveau de complexité le plus élevé de cette taxonomie. La rédaction du rapport de laboratoire pousse donc l’étudiant à raisonner avec rigueur, qui est un des buts du programme des sciences de la nature. L’étudiant pourra alors utiliser internet et différents moyens de recherche afin de compléter son rapport de laboratoire et ainsi compléter sa rédaction. Si chaque équipe doit effectuer un expérimentation différente, ou sur un échantillon de nature différente, chaque équipe pourrait même aller jusqu’à présenter leurs résultats en classe et ainsi partager leurs connaissances acquises avec le reste du groupe afin que tous les étudiants en bénéficient.

Les limites du laboratoire
Le laboratoire n’a évidemment pas que des côtés positifs. Il coûte très cher à l’établissement d’enseignement. Le matériel de laboratoire étant très dispendieux, un laboratoire peu complexe peut s’élever à plusieurs milliers de dollars. De plus, il y a contrainte de temps et d’espace. L’institution d’enseignement doit posséder les locaux nécessaires, et suffisamment sécuritaires. Ces locaux doivent entre autre être munis de douche de sécurité, de couverte ignifuge, de lave yeux. La contrainte de matériel empêche aussi l’étudiant de tester plusieurs variables. Il ne peut souvent qu’effectuer les conditions proposées par l’enseignement et s’y restreindre. Cependant, cette contrainte se rapproche aussi du milieu de travail, les fonds de recherche étant souvent limités. De plus, un laboratoire doit se dérouler dans un temps limité, puisqu’un autre groupe suivra sûrement la période suivante. L’étudiant qui travaille alors plus lentement manquera de temps pour terminer ses expérimentations. Cet inconvénient peut devenir source de frustration et de démotivation chez l’apprenant s’il ne réussit pas l’expérimentation, puisqu’il n’y a pas de reprise possible, le matériel étant rationné. De plus, le laboratoire demande à l’enseignement une surveillance étroite afin de minimiser les risques de blessures dues aux différents produits chimiques, aux flammes utilisées, ou aux appareils mécaniques qui peuvent être dangereux. Sachant qu’une centrifugeuse peut tourner à plusieurs milliers de G, une mauvaise utilisation pourrait avoir des effets catastrophiques, autant sur les ressources physiques que humaines. L’enseignement a donc la tâche de responsabiliser ses étudiants sur l’utilisation sécuritaire des différents appareils et des différents produits qui peuvent parfois être cancérigènes, poisons, inflammable et la liste est encore longue… Ces inconvénients peuvent être palliés par le laboratoire virtuel, mais celui-ci ne possède pas les avantages que présente le laboratoire conventionnel.

L’évaluation et le laboratoire

Comment s’effectue l’évaluation au sein du laboratoire? L’évaluation peut être composée d’évaluations formatives et d’évaluations sommatives. L’enseignant qui circule au sein des équipes réalisant leurs expérimentations pourra se permettre des rétroactions afin de faciliter la mise au point et la correction de certaines lacunes des étudiants, agissant ainsi en tant que guide pour l’apprenant. L’évaluation formative peut être ainsi faite d’équipe en équipe. Le rapport de laboratoire peut, quant à lui, servir d’instrument d’évaluation formative ou sommative, au gré de l’enseignant. Je crois cependant qu’il serait bon de demander à l’étudiant d’effectuer une tâche complexe en laboratoire qui sera évaluée de façon sommative, afin de voir l’évolution de l’étudiant en cours de session. L’enseignement peut aussi se fier non seulement aux observations effectuées en classe, mais aussi au cahier de laboratoire que l’apprenant peut tenir à jour tout au cours de la session. L’étudiant pourrait même aller jusqu’à construire un porte folio, qui pourra servir d’évaluation sommative.

Alors, pourrait-on remplacer le laboratoire conventionnel par le laboratoire virtuel? Selon moi, oui, mais avec restriction. L’importance du laboratoire conventionnel reste sans aucun doute d’une absolue nécessité constatant tous les avantages qu’il offre à l’apprenant, autant sur le plan cognitif, personnel qu’interpersonnel. Cependant, certains laboratoires peuvent être remplacés par des laboratoires virtuels, permettant ainsi à l’étudiant d’effectuer plusieurs essaies et erreurs à moindre coûts et sans la pression exercée par la limite de temps et de matériel. Évidemment, le rapport de laboratoire reste de mise, peu importe le type de laboratoire effectué. Le laboratoire virtuel permettra ainsi à l’étudiant de développer d’autres aspects de la science en question.

Bibliographie

Chamberland, Gilles, Louisette Lavoie et Danielle Marquis, 20 formules pédagogiques, Presses de l’Université de Québec, Québec, 1995, 176 pages

Hermann, G, (2003), Les méthodes d’apprentissage, Le carrefour de réussite, 258p
Legendre, R (1993), Dictionnaire actuel de l’éducation, Montréal, Guérin

Louis, R; H. Bernard (2004) L’évaluation des apprentissages en classe : théorie et pratique, Laval (Qc) : Éditions Études Vivantes.

Pratte, Marielle, décembre 2002, Enseigner-Un Acte Professionnel en Pleine Évolution, Pédagogie Collégiale vol 16 no 2, p17-25

Scallon, G (2004) L’évaluation des apprentissages dans une approche par compétence, Saint-Laurent (Québec), ERPI, 342 pages

Tardif, J. Pour un enseignement stratégique, 1992, ED Logique, 474p
http://labo.ntic.org/
date de consultation : 20 mars 2006
http://www.meq.gouv.qc.ca/ens-sup/ens-coll/Cahiers/program/200B0.pdf
date de consultation : 17 mars 2006

1 Comments:

Blogger Mélanie Morin said...

Bonsoir!

Vous avez oublié d'inscrire le symbole copyright, l'année ainsi que votre nom après le titre de votre article!

Mélanie

23/3/06 22:08  

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