Comment rendre efficace une animation (en biologie) ?

Comment rendre efficace une animation ?

Introduction :

Internet regorge d'animations et de vidéos en tous genres qui sont une ressource non-négligeables pour un enseignant. Toutefois à elles seules, ces artefacts ne suffisent pas à engager les élèves dans un apprentissage. Un dispositif doit être organisé autour de cet artefact afin que les élèves atteignent les objectifs d'apprentissage pré-établi.

De son côté, l'enseignant peut faire face à un cyber prof qui guide les élèves dans l'animation. Ces artefacts sont des ressources précieuses, néanmoins ils ne laissent pas un grand degré de liberté à l'enseignant qui doit organiser un cadre autour de l'animation afin de donner du sens.

Problématique :

Comment susciter la réflexion et des capacités d’explication et de prédiction autour d’un thème de biologie (la reproduction en milieu terrestre / aquatique, fécondation interne / externe), après avoir intégré le MàI, et introduire une notion essentielle (l’adaptation) grâce à un débat provoqué par le boitier de vote Plickers autour d’une animation.

Objectifs :

• • Que les élèves comprennent les différentes étapes de la reproduction sexuée d’animaux modèles en milieu terrestre et aquatique ainsi que les spécificités de la fécondation interne et externe (et donc qu’ils intègrent le MàI) afin de pouvoir mieux développer des explications et des prédictions pour des situations nouvelles.

• Le MàI comprend:

  • Savoir énoncer les étapes de la reproduction et ordonner des schémas de cette séquence.

  • Savoir énoncer les différences entre une fécondation interne et externe.

• • Comprendre (savoir prédire // expliquer) le lien entre abondance des gamètes, probabilité de fécondation et mode de fécondation (distinction mâle et femelle). Savoir prédire le type de fécondation en fonction du milieu.

  • Introduire la notion d’adaptation (évolution).

Conjectures :

• 1. Une activité stimulante autour d’une animation (Vignettes, vote Plickers et débat) rend celle-ci plus efficace pour intégrer le MàI.

     1. EO : Questions de synthèse justes (pourcentage de réussite, cf. critères de correction).

  2. Une activité stimulante autour d’une animation (vote Plickers et débat) rend celle-ci plus efficace pour susciter chez les élèves des capacités de prédiction et d’explication grâce au MàI.

• • 1. EO : Réponses aux questions d’explication et de prédiction (pourcentage de réussite, cf. critères de correction).

1. Le débat provoqué par le vote Plickers et l’activité sur les questions de prédiction et d’explication (point 5) aident les élèves à comprendre que les modes de reproduction interne ou externe sont une adaptation à un certain milieu.

   1. EO : Comparaison des résultats avec le deuxième vote Plickers et synthèse finale (comparaison des votes et pourcentage de réussite, cf. critères de correction).

Artefacts :

• • edu-Media : Reproduction sexuée des animaux.

    • Justification: L’animation permet d’observer (visualiser) un phénomène, la reproduction, qu’on ne pourrait pas observer autrement en classe ;

  • Vote Plickers :

Justification: le vote par Plickers permet de récolter des données quant à la progression des élèves et de créer un débat pour susciter la réflexion

Contexte curriculaire :

Thème abordés

Chapitre reproduction sexuée chez les animaux..

Classes concernées

9ème CO regroupements R1/R2/R3.

Nombre de périodes :

2-3 périodes, entre mi-janvier et fin février.

Scénario :

1. Vidéo d'animation, vignettes, puis lecture d'un court texte explicatif.

2. Vote Plickers et débat.

3. Questions d'explication et de prédiction.

4. Questions de synthèse.

Méthodes :

Plickers

Aux points 3 et 7 du scénario (en annexe). Après avoir vu l'animation, les élèves ont répondu à des questions. Le vote par l'application Plickers a débouché sur des résultats que nous avons cumulé entre nos groupes respectifs.

Les élèves ont d'abord répondu à des questions basiques pour les mettre en confiance dans le système avec les cartes de vote et ils ont eu finalement la question centrale sur le mode de reproduction le plus efficace.

Lors du point 7 du scénario, les élèves ont eu à nouveau la question sur le mode de reproduction le plus efficace, mais devaient cette fois utiliser les connaissances accumulées lors des phases 4, 5 et 6 du scénario (Débats, questions d'explication et de prédiction plus mise en commun et correction) pour montrer si leur choix s'était modifié au cours de la séquence.

Argumentation du débat

Nous avons classifié les arguments donnés par les élèves en 3 catégories selon le niveau de pertinence lors du débat avec les résultats ci-dessous. Les arguments ont été classifiés en peu pertinents, moyennement pertinents et très pertinents.

Questions d'explication et de prédiction

Le point 4 de notre scénario reposait sur des questions que nous avons donné aux groupes constitués par nos soins, pour qu'ils donnent une réponse ainsi que des arguments que leur permettaient de donner leur réponse.

Toutes les réponses des élèves ont été relevées suite à leur production et analysées sur la base de critères prenant en compte l’intégration des éléments vus successivement en classe lors de la séquence.

A chacune des questions posées au groupe, nous avons élaboré une grille d’appréciation des réponses produites par les groupes. Selon le nombre d’élèves, le nombre de questions traitées n’était pas le même entre les différentes classes. Les points attribués dépendaient des éléments attendus selon les objectifs d'apprentissage. Il s'agissait autant de points sur le fond, la forme que du nombre d'arguments proposés par les groupes.

L'appréciation a été donnée sous forme de pourcentages avec des résultats pouvant aller de 0 à 100.

Une fois les réponses corrigées, nous avons fait la moyenne du taux de réussite par question qui se retrouve sur le graphique.

Questions de synthèse

3 questions ont été posées séparément :

• Quelles sont les différences des modes de reproduction de la vache et de l'oursin (focalisez-vous sur la fécondation et le développement de l'embryon!)?

• Quels sont les avantages et les inconvénients de chaque mode de reproduction (vache vs oursin)?

• Dites en quoi les modes de fécondation interne et externe sont adaptées à un certain milieu.

Des critères de correction ont été mis au point et la correction des travaux a été effectuée. L'appréciation a également été donnée sous forme de de pourcentage avec des résultats pouvant aller de 0 à 100.

Résultats :

Résultats des votes Plickers à la question:

« Quel est le mode de reproduction le plus efficace ? »

A - La vache

B - l’oursin

C - Aucun des deux

D - Tous les deux, cela dépend du milieu

Avant débat et les questions de prédictions et d'explications:

45 votants au total.

Après débat et les questions de prédictions et d'explications:

46 votants au total.

Résultats débat:

• • • Arguments peu pertinents : 5.

    • Arguments moyennement pertinents : 5.

    • Arguments très pertinents : 17.

Exemples :

Résultats questions de prédictions et d'explications:

Questions de prédictions :

• 1. Qu'est-ce qui se passe si un oursin ne produit que quelques ovules comme les humains et si les spermatozoïdes sont simplement relâchés dans le milieu? Décrivez si ces gamètes ont beaucoup de chances d'être fécondés ? Que deviendrait cette espèce (l’oursin) ?

  2. Les couples d'oursins produisent des milliers d'embryons, les humains ou les vaches ne produisent en général qu'un ou deux petits. Comment pouvez-vous expliquer que les oursins n'envahissent pas les mers avec tous ces embryons devenus des oursins depuis des millénaires ?

  3. Comment pouvez-vous expliquer que les humains ne soient pas en voie d'extinction alors qu'il n'y a qu'une ou deux fécondations et embryons produits par couple ?

  4. Est-ce que la fécondation externe où les spermatozoïdes sont lâchés dans le milieu est possible pour des animaux terrestres ? Justifiez votre réponse.

  5. Pensez-vous qu'il y a des animaux à fécondation externe dans le désert : pourquoi ?

  6. Est-ce que le dauphin qui se reproduit dans l'eau mais avec une fécondation interne produit beaucoup d'ovules ou peu : pourquoi ?

  7. Avec ce modèle de la reproduction essayez de prédire est-ce que le saumon produit beaucoup d'ovules ? Justifiez !

Résultats questions de synthèse:

• 1. Quelles sont les différences des modes de reproduction de la vache et de l'oursin (focalisez-vous sur la fécondation et le développement de l'embryon!)?

  2. Quels sont les avantages et les inconvénients de chaque mode de reproduction (vache vs oursin)?

  3. Dites en quoi les modes de fécondation interne et externe sont adaptées à un certain milieu.

Critères de corrections des questions de prédictions et d'explications

Voir fichier annexé.

Discussion :

Vignettes :

L’activité avec les vignettes ne figure pas parmi les résultats puisqu’il s’agissait d’un calibrage. Cette première approche visait à focaliser l’attention des élèves sur l’animation et les principales étapes de la reproduction sexuée avec fécondation interne ou externe. Dès lors, nous présenterons ici quelques résultats qualitatifs observés en classe.

Premièrement, il semblerait que cette activité ne représente pas une difficulté majeure pour les élèves. Ils ont réussi rapidement à faire le lien entre les image et les légendes puis à les articuler dans le schéma proposé. Toutefois, il semblerait que les élèves de 9^ème R1 avaient de la peine à se baser sur la vidéo d’animation et se sont concentrés sur les vignettes pour construire intuitivement la temporalité du schéma.

À relever également qu’un des obstacles rencontrés dans cette phase de la séquence est la difficulté à comprendre l’échelle de chacune des vignettes. Il s’agit là d’un concept obstacle que nous n’avons pas réussi à prendre en compte dans nos consignes, il faudrait donc y remédier pour une prochaine passation.

Votes Plickers :

Les résultats du premier vote montrent clairement la tendance à penser que le mode de reproduction le plus efficace est celui de la vache. Une hypothèse possible pour ce résultat est que les élèves considèrent le mode de reproduction le plus proche de celui l’être humain comme étant le plus efficace.

Le deuxième vote montre une nette évolution de la tendance vers la réponse D, à savoir « tous les deux, cela dépend du milieu ». Ainsi, on pourrait conclure que la conjecture 3 est vérifiée si l’on ne prend pas en compte la troisième question de synthèse où les résultats sont clairement insuffisants (32%). Les débats et les questions ont donc permis de faire évoluer le vote des élèves. Cependant il n’est pas sûr que la notion d’adaptation soit réellement intégrée. Il est probable qu’ils aient simplement compris que les deux modes de fécondation fonctionnent bien et qu’il existe des contraintes pour chacun d’eux (notions basées sur les questions de prédiction et d’explication et les « avantages et inconvénients » de la synthèse). Ainsi, les élèves peuvent avoir compris que chaque mode de fécondation est adapté à un milieu particulier sans pour autant être capable de faire le lien entre adaptation et contraintes du milieu. D’ailleurs, pour la réponse D, les élèves pouvaient simplement comprendre que les deux modes étaient efficaces sans saisir que cela dépendait effectivement du milieu.

Lors d’une prochaine passation il faudrait un ED qui dirige les élèves vers l’objectif de la notion d’adaptation. Nous pensons améliorer l’efficacité de la séquence en modifiant l’ED du texte edu-media en l’intégrant aux questions de prédictions et d’explication. Nous pouvons imaginer qu’après avoir répondu en petit groupe aux questions, les élèves peuvent se corriger en se basant sur les informations du texte edu-media.

Débat :

Nous avons pu constater une bonne qualité d’argumentation dans les débats (voir figure résultats camembert). En effet, nous avons obtenus 17 arguments très pertinents sur 27 au total, signe que les élèves se sont intéressés au sujet. Nous pouvons néanmoins relever que le débat n’était pas anonyme et un effet d’inhibition s’est peut-être exercé sur certains élèves. Afin d’améliorer cet ED, nous pourrions proposer aux élèves de mettre par écrit de manière anonyme leurs arguments.

Réponses aux questions de prédiction et d'explication :

Les résultats obtenus par les élèves se situent en dessous du seuil de suffisance. Plus particulièrement, nous avons observé que 3 questions sur 7 étaient évaluées en moyenne au-dessous du seuil suffisance (66%).

Ainsi la conjecture 2 n’est pas vérifiée puisque le vote Plickers et les débats n’ont pas suffi à eux seuls à susciter des capacités de prédiction et d’explication jugées suffisantes. Nous pensons donc que le MàI n’a pas été bien intégré contrairement à ce que prévoyait la conjecture 1. Il semblerait en effet que les élèves ne soient pas capables de citer les caractéristiques et les contraintes propres à chaque mode de reproduction.

Par exemple, à la question « Pensez-vous qu'il y a des animaux à fécondation externe dans le désert : pourquoi ? » Réponse : « Non, il n’y en a pas, parce qu’il y a de la gravité ». Ici, il semblerait que les élèves ne recourent pas au MàI pour formuler leur réponse et qu’ils se bornent à répondre uniquement par des arguments limités issus de leur propre réflexion. Afin d’améliorer cet ED et de pousser les élèves à faire des réponses plus complètes, qui se réfèrent au MàI, il pourrait être judicieux de formuler des consignes dont les exigences sont plus clairement définies. Comme par exemple : « Utilisez dans votre réponse les termes suivants : gamète, fécondation, interne, externe, rencontre, milieu. »

Questions de synthèse :

Les résultats insuffisants à la question de synthèse 1 peuvent montrer deux choses : soit que le MàI n’a pas été intégré et cela va dans le sens de notre précédente remarque, soit que la démarche de comparaison n’a pas suffisamment été entraînée et représentait un obstacle. S’agissant de la démarche nous pourrions envisager de modifier l’ED afin de guider les élèves en imposant un tableau de comparaison pour s’assurer qu’il se focalisent sur le MàI.

Pour la question de synthèse 2, les résultats sont jugés suffisants car les éléments du débat reprenaient déjà ces points-là. Aussi, pour rejoindre la remarque sur le niveau des questions, cette dernière semble être plus accessible et rejoindre une définition simple du MàI.

Conclusion et perspectives :

En conclusion, il semblerait que nous avions trop d’objectifs à implémenter en fonction du temps consacré à la séquence et que ceux-ci auraient donc mérité plus d’ED pour les appréhender. Nous pensons donc qu’il nous faut diminuer le nombre d’objectifs et nous concentrer sur les plus essentiels. Notamment il s’agirait de supprimer la notion d’adaptation. Nos ED doivent mieux permettre d’atteindre ces objectifs, notamment avec des phases d’institutionnalisation après chaque activité.

La séquence que nous avons élaborée nous permet d'approcher le modèle des élèves par le biais des votes Plickers. Le premier vote révèle le modèle de l’élève et leur permet de prendre conscience de leur modèle naïf alors que le second permet d’attester du changement de modèle qui se rapproche du MàI. Cependant, les questions de synthèse ne nous permettent pas d’affirmer que les élèves soient capables de distinguer les caractéristiques des deux modes de fécondation. D’autant plus que les capacités de prédictions et d’explication n’ont pas été suffisamment développées grâce à cette séquence.

Pourtant nous avons fait évoluer le niveau cognitif des tâches d’un niveau de difficulté simple (identifier, citer) vers des un niveau plus poussés (expliquer, comparer).

Nous pourrions envisager pour une prochaine passation de supprimer la conjecture 3 qui alourdit significativement notre séquence et pourrait constituer une surcharge cognitive pour les élèves. Il faudrait nous concentrer davantage sur les ED nous permettant d’atteindre les autres objectifs et vérifier les conjectures 1 et 2 uniquement, sans toutefois négliger les questions de niveau cognitif plus élevé (questions type prédiction et explication).