Enseigner les biosciences sans labos : mission (presque) impossible

Peut-on enseigner les biosciences ou sciences de la vie sans faire des travaux pratiques en laboratoires ? La question mérite d'être posée d'autant qu'elle soulève des enjeux liés à la qualité de l'éducation.

Au commencement était l'hybridation ...

Déjà en 1999, on s’interrogeait au sein de l’espace OCDE (Organisation de coopération et de développement économiques) sur l’avenir des laboratoires scolaires, notamment ceux utilisés pour l’enseignement des sciences. Il est indéniable que la mise en place, l’équipement et la maintenance régulière de ces laboratoires sont très coûteux.

Cependant à l'époque, la tendance n'était pas à leur bannissement mais plutôt à leur conception et à leur orientation en tenant compte des défis financiers, sécuritaires et technologiques. En France, par exemple, on a fait clairement le choix d'y intégrer les nouvelles technologies. Concrètement, dans un laboratoire scolaire de ce type, on peut aussi bien procéder à des expérimentations réelles qu'à des expériences virtuelles c'est-à-dire assistées par ordinateur.

Plus d'une décennie après, on en revient parce que le rapide développement des technologies a tendance à poser les laboratoires virtuels comme des alternatives aux laboratoires scolaires. Ce glissement s'opère dans le contexte de crise économique actuelle qui s’accompagne d’une raréfaction des ressources allouées à l’éducation.

Hanàa Chalak a mené une étude sur l'apport des expérimentations virtuelles sur la qualité des apprentissages (2012). Conclusion : la combinaison des expérimentations réelles et virtuelles est très utile pour l'apprentissage scientifique. Trois recommandations sont formulées :

1. Privilégier des approches « hybrides », réelles et virtuelles, de l’expérimentation afin de profiter de leurs apports simultanés.
2. Selon le thème abordé, il est plus intéressant d’utiliser le logiciel avant, pendant ou après l’expérience de laboratoire.
3. Encourager les élèves à développer leur raisonnement scientifique, en s’appuyant sur les logiciels d’expérimentation, mais aussi sur l’interaction enseignant-élèves, l’argumentation et les débats au sein de la classe.

 Place au tout numérique ?

On aura donc compris que si les moyens existent, l'association réel-virtuel en labo est l'idéal. Quid donc pour les écoles en manque de moyens pour s'offrir les deux types de labos ? Ne parlons même pas des pays africains où les budgets affectés au fonctionnement des écoles sont très dérisoires au point que les administrateurs doivent recourir à l’aide de généreux donateurs pour supporter les charges banales comme le recrutement d’enseignants ou l’achat de tables-bancs.

Dans ces conditions adieu les laboratoires scolaires ? Rien n’est moins sûr mais dans les écoles où ces laboratoires n’ont jamais existé, l’enseignement doit faire avec. Autrement dit, à défaut d’offrir aux élèves la possibilité d’expérimenter en réel, il est possible de mettre à profit le numérique qui est de loin le choix le moins coûteux.

Ressources virtuelles en biosciences

Trois options s'offrent aux enseignants dans ce cas : les simulations, les labos virtuels et les expositions. Tout d'abord les expositions virtuelles, elles ont pour vocation de présenter une thématique scientifique en image, en vidéo et en son. A titre d'exemple, le site du Musée Armand-Frappier propose trois expositions virtuelles dont l’une est intitulée « Zoom sur les microbes ».

Cette exposition couvre cinq thématiques : le monde microscopique, les microbes utiles, les microbes nuisibles, les biotechnologies, et le génie génétique. Elle comporte des photos, des illustrations, des séquences vidéo ainsi que des animations  que l’on pourra projeter en classe en appui au programme scolaire.

L’exposition « Zoom sur les microbes » ainsi que les autres sont accompagnées de ressources explicatives à l’intention des enseignants qui souhaiteraient s’en servir dans le cadre scolaire. D’autres expositions du genre et collant aux biosciences existent sur le web ou sont chroniquées sur Thot Cursus.

Ensuite les simulations. Elles consistent en un modèle manipulable sur un système réel ou théorique. Comme exemple de simulateur, on peut citer Phylogène développé en France pour l'enseignement de la classification et des relations de parenté entre les êtres vivants. Un dossier d'Eduscol est consacré à l'utilisation de ce simulateur.

Enfin, il y a les laboratoires virtuels où l'on peut réaliser les mêmes expériences que dans le réel avec beaucoup plus de précision et des informations détaillées sur les expériences menées. A titre d'exemple, le laboratoire virtuel du projet Eurêka.

Pour conclure, une optimisation de l'enseignement des biosciences suppose qu'il y ait en plus des cours théoriques des travaux en laboratoires réels et virtuels. Au cas où les laboratoires réels n'existeraient pas ou seraient défaillants, on peut au moins dépendre des solutions TICE : exemplifier les cours par les expositions virtuelles, réaliser des simulations et expérimenter dans les labos virtuels. Au demeurant, ces solutions ne peuvent se substituer complètement aux manipulations réelles.

Références

Chalak, Hanàa. "Apports de l'expérimentation virtuelle en sciences." Canopé 2012 https://www.reseau-canope.fr/notice/apports-de-lexperimentation-virtuelle-en-sciences.html

Éduscol. "Utiliser les TICE en SVT." Consulté le 27 mai 2014. http://eduscol.education.fr/numerique/dossier/archives/evolution/enseigner-l-evolution/tice-svt.

Laboratoire virtuel du projet Eurêka : http://labo.eureka.ntic.org/.

Musée Armand-Frappier. Centre d'interprétation des biosciences : http://www.musee-afrappier.qc.ca/.

OCDE. "Laboratoires de sciences dans les établissements scolaires : Tendances actuelles et lignes directrices." Consulté le 27 mai 2014. http://www.oecd-ilibrary.org/education/laboratoires-de-sciences-dans-les-etablissements-scolaires_457726658278.

Phylogène : classification et relations de parenté entre les êtres vivants : http://acces.ens-lyon.fr/evolution/logiciels/phylogene.

Illustration : Lab Science Career, cc.

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