Les TIC des outils pertinents en science et technologie

Introduction

Le milieu de l’éducation des adultes est en train de s’approprier les nouveaux programmes de la FBD et entre autres les programmes de science et technologie. Cet article dresse un portrait des usages pertinents des TIC. C’est-à-dire celles qui permettent le développement des compétences en science et technologie.

Les utilisations des TIC qui suivent sont proposées dans un contexte de développement de compétence tel que proposé dans les programmes du MELS

… les situations d’apprentissage contribuent à la réalisation de l’intention éducative du domaine général de formation auquel elles sont associées. Des situations signifiantes, ouvertes et complexes confèrent plus de sens aux apprentissages et favorisent l’intégration des contenus disciplinaires et des composantes des compétences. Elles sont signifiantes lorsqu’elles rejoignent les centres d’intérêt de l’adulte en s’inspirant des questions de l’actualité, des grands enjeux de société ou des réalisations scientifiques et technologiques en relation avec le quotidien. Elles sont ouvertes si elles amènent l’adulte à choisir sa démarche et qu’elles rendent possibles différentes pistes de solution. Leur nature complexe donne l’occasion de développer et de mettre en oeuvre plus d’une compétence. Les situations d’apprentissage amènent l’adulte à faire des liens entre des concepts généraux issus de différents champs disciplinaires et nécessitent la mobilisation d’un plus grand nombre de ressources. p.13

Dans une approche qui veut mettre de l’avant un enseignement des sciences et des technologies basé sur une démarche d’investigation, les TIC peuvent intervenir lors de …

  • … la collecte de données
  • … le traitement des données
  • … la production de documents
  • … la communication

La collecte des données

Faire des sciences et des technologies, c’est étudier le monde et le confronter à nos croyances à nos conceptions. C’est-à-dire recueillir les données du monde qui nous entoure pour les mettre en relation avec nos conceptions, nos modèles, etc.

Plusieurs technologies nous permettent d’une part de récolter des données et d’autre part de les conserver pour le traiter ultérieurement. En voici quelques-unes:

Recherche documentaire

Le Web regorge d’informations scientifiques, encore faut-il savoir les trouver, les interpréter, les analyser et juger de leurs pertinences. Il existe plusieurs moteurs de recherche qui permettent de parcourir le Web. Le plus populaire est sans doute Google. Je vous suggère ce petit cours en ligne pour augmenter vos compétences en recherche.

Base de données

De nombreuses bases de données sont disponibles sur le web. Grâce aux outils technologiques, il est possible d’avoir rapidement accès à ces données. Par exemple, sur le site d’environnement Canada, on obtient les températures moyennes d’une région durant les 50 dernières années.Ensuite, il est possible de télécharger ces données pour les traiter ultérieurement. Voici quelques bases de données pouvant être utilisées en classe de science et technologie.

Appareil photo / vidéo

Les appareils photo sont de formidables outils pour rendre compte du cheminement d’un projet (conception technologique, montage de laboratoire, etc.) et du développement d’un phénomène (position du soleil à chaque heure de la journée, germination d’une graine,etc.).

Les captures vidéos permettent de revoir des phénomènes évoluant dans le temps et de les analyser (ébullition de l’eau, chute d’un ballon, lancé d’une balle, etc.)

Les zooms inclus dans les appareils photo et vidéo permettent de capturer des détails pour les étudier plus tard. Par exemple, photographier en macro les pistils d’une fleur.

Dans cette catégorie, il ne faut pas négliger les appareils mobiles (téléphone, tablette, ipod) que les élèves ont entre leurs mains. Ils sont avantageux, car les élèves en connaissent le fonctionnement, ils sont disponibles et rapides d’utilisation.

Expérimentation assistée par ordinateur (ExAO)

L’Expérimentation assistée par ordinateur (ExAO) existe depuis plus de trente ans et est très largement utilisée en Europe et aux États-Unis. L’ExAO est un environnement d’apprentissage constitué principalement d’un ordinateur, d’un logiciel spécialisé, d’une interface électronique d’acquisition et de capteurs.

Quelques avantages de l’ExAO recensés dans la littérature.

  • Les données acquises sont immédiatement affichées à l’écran ce qui permet aux élèves d’associer plus facilement le phénomène réel et sa représentation graphique.
  • L’analyse qualitative précède l’analyse quantitative du graphique.
  • Les élèves ont plus de temps pour observer attentivement le phénomène de l’expérience puisque c’est l’ordinateur qui effectue la prise de données.
  • L’analyse des graphiques devient beaucoup plus interactive, car les élèves sont encouragés à reprendre l’expérience en changeant les variables et à en observer l’impact sur la représentation graphique.
  • L’ExAO permet la prise de plusieurs mesures en même temps grâce à plusieurs capteurs.
  • L’interaction constante de l’élève avec l’ordinateur peut mettre en évidence les conceptions de l’élève.
  • Le seul fait d’utiliser l’ordinateur peut avoir un effet motivant pour certains élèves.

Pour en connaitre plus sur l’ExAO

Traitement des données

Les TIC permettent d’analyser en peu de temps une quantité importante de données. Étant donné que les calculs sont faits par l’ordinateur,  l’élève est libéré des tâches de calcul ce qui lui permet de lire, d’interpréter et de conjecturer. Bref de réfléchir sur ses données.

Tableur

Les tableurs (Excel, Calc, etc.) permettent de traiter une grande quantité de données rapidement. De plus, il est possible de réaliser de nombreux graphiques dans un court laps de temps.

Logiciel d’analyse vidéos

Les logiciels d’analyse vidéos  (Tracker, LoggerPro, Capstone, etc.) permettent de pointer un objet en mouvent à chacune des images de la vidéo. Après un calibrage des distances, il est possible d’obtenir des graphiques (position en x, position en y, vitesse en x, etc.) en fonction du temps pour l’objet pointer. Pour en savoir plus, lisez cet article et celui-ci.

Carte conceptuelle

Les cartes conceptuelles permettent de regrouper sous forme visuelle plusieurs éléments en présentant les relations qui existent entre eux.

Exemple de carte sur l’efficacité énergétique

Cliquez sur l’image pour agrandir

Quelques logiciels pour créer des cartes conceptuelles

Traitement de l’image

Les logiciels de traitement de l’image permettent d’annoter de photo, de les grossir, de les superposer, etc. Voici ici un exemple, réalisé avec le logiciel en ligne pixlr.com/editor.

La production de contenu

Suite à une démarche d’investigation scientifique ou technologie, l’élève est invité à présenter son questionnement, sa démarche, ses résultats et sa conclusion. Ce travail qui consiste à mettre en forme l’ensemble du processus peut être fait de diverses façons. En voici quelqu’une…

Traitement de texte

Toujours utile pour rédiger des rapports de laboratoire et des textes de tous genres. Pour une plus value des TIC, l’élève doit pouvoir écrire dès le début sur le traitement de texte et non seulement l’utiliser pour une mise au propre.

Présentation assistée par ordinateur

Les logiciels de présentation assistée par ordinateur (PowerPoint, Impress, Prezi, etc.) permettent aux élèves de synthétiser les aspects importants de leur travail dans le but de le présenter. L’intérêt de ce type d’outil réside dans le fait que l’élève puisse modifier rapidement son travail dans le but de l’améliorer à la suite des commentaires de son enseignant ou de ses paires.

Exemple de réalisé avec PowerPoint et exporter au format pdf

Publication web (blogue, wiki, etc.)

Les différents outils de publication sur le web permettent aux élèves de diffuser leurs travaux (texte, image, vidéo, etc.) En diffusant leur travaux les élèves écrivent pour de véritables lecteurs, le travail sort de la classe. De plus ils peuvent recevoir des commentaires, voir le nombre de lecture, etc.(motivation)

Publication assistée par ordinateur (publisher, scribus, Inkscape)

La réalisation d’une affiche scientifique est une avenue intéressante pour présenter les résultats d’une démarche d’investigation.

Création de micros monde

Il existe des logiciels gratuits ou peu coûteux qui permettent aux élèves de simuler de monde en faisant varier différents paramètres (la gravité, les ressorts, la friction, etc.)

Voir les possibilités du logiciel Algodoo (environ 40$)

Modéliser une situation avec Tracker (gratuit)

La communication

Les TIC peuvent sans contredit faciliter les interactions notamment grâce à l’usage du courriel, des forums, des blogues, des réseaux sociaux ainsi que de la vidéo-conférence.

Les interactions constituent un moyen de faire comprendre la problématique, la nature les tâches, et de développer un esprit critique. En effet, lors d’une discussion, questionner, préciser sa pensée, confronter ses idées, etc. permet d’aborder la situation sous différents angles. Les interactions peuvent avoir lieu entre les élèves, entre des classes, avec des spécialistes, etc.  En voici quelques exemples:

  • confronter des résultats expérimentaux avec les informations trouvées sur le web
  • Interroger des scientifiques
  • Comparer différentes définitions d’un même concept
  • mener des enquêtes
  • réaliser des campagnes de sensibilisation

Et les connaissances dans tout cela…

Le web regorge de schéma, de vidéos et d’animations multimédias à caractère scientifique et technologique. Le recours à de telles représentations peut aider la compréhension, mais peut aussi lui nuire, voire consolider des conceptions erronées. Par exemple, la plupart des représentations du système terre-soleil induisent de fausses conceptions quant à la taille du soleil et de la terre.

Système terre-soleil
Source: Wikipédia

Par contre, l’utilisation adéquate de vidéos, de textes, d’images, de schémas et d’animations multimédias trouvés sur le web peut être un complément à l’apprentissage pour autant que les activités proposées aux élèves ne supposent pas que c’est le visionnement des ces supports qui provoque l’apprentissage. Ainsi toutes les tâches de production réalisées par les élèves grâce aux outils technologiques représentent un occasion d’apprendre.

Quelques liens où vous trouverez des représentations… Utilisez-les de façon judicieuse :)

Applet Java sur différents sujets

Animation en flash

Jeu sérieux

Conclusion

Des explications sur tous les phénomènes scientifiques et technologiques peuvent être trouvées dans des encyclopédies, sur le web, sur des CDROM. Par contre, la consultation de ces documents ou la lecture des livres scientifiques ne constituent pas un enseignement des sciences et des technologies qui vise le développent d’attitudes, de savoir-faire et de concepts scientifiques et technologiques.

Les technologies d’information et des communications évoluent à un rythme fou. Cette évolution rend disponibles des outils autrefois réservés aux scientifiques.  De plus, le savoir scientifique double environ tous les 10 ans. Il est donc illusoire de vouloir tout savoir, tout connaître et tout comprendre d’autant plus que le savoir admis autrefois n’est pas nécessairement celui admis aujourd’hui.

Le défi de l’enseignement des sciences et des technologies est double. Premièrement, les intervenants du milieu scolaire doivent s’adapter et se former aux innovations technologiques.  Deuxièmement, les enseignants doivent progressivement réorienter les contenus d’enseignement et les dispositifs pédagogiques afin de tenir compte de l’évolution de la didactique des sciences et des apports des nouvelles technologies. Et ce, pour permettre le développement de véritables compétences en science et technologie.

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