L'analyse d'une vidéo pour comprendre le processus de la mitose

VI.Analyse des résultats

De manière générale nous pouvons voir que dans la classe de 3OS, 5 questions sur 6 ont été correctement prédites après l'activité 4 et qu'une des questions avaient été mieux répondue à la première passation. Par exemple la prédiction faite par le groupe de la télophase est plus complète après l'activité 4 que l'activité 3. A l'activité 3, le groupe répond "Les chromosomes vont flotter dans le cytoplasme". A l'activité 4 ils répondent "Enfin, selon nous, si après la télophase l’enveloppe nucléaire ne s’est pas régénérée, les chromatides vont alors être libres dans le cytoplasme ce qui va créer un désordre qui va complément empêcher les cellules filles de faire la mitose".

Dans la classe de 2OS, deux questions ont été correctement répondus lors de l'activité 3 et l'activité 4, une question a été correctement répondu à l'activité 3 mais pas à l'activité 4 et le reste des questions n'ont pas été correctement répondues.

Nous observons une différence importante entre les résultats de 2OS et 3OS. A partir de cette différence, nous faisons l'hypothèse qu'en 2ème année, les élèves n'abordent pas la biologie moléculaire (ADN etc) alors qu'en 3ème année cela fait parti des thèmes dès le début de l'année scolaire. Nous pouvons imaginer aussi que les 2OS nécessitaient un guidage plus important dans l'analyse de la vidéo pour leur permettre de faire des prédictions.

Nous pouvons également relevé deux autres phénomènes interessants dans nos résultats qui seront analysés en détail par la suite. Premièrement, certaines questions chez les 2OS (prophase C, anaphase et télophase) ont été répondues correctement dès la première activité, avant même l'utilisation de la vidéo.

Le deuxième phénomène qui a été observé cette fois-ci à la fois chez les 2OS et les 3OS, est que certains groupes (métaphase pour les 3OS et prophase C pour les 2OS) avaient une prédiction correcte avant la passation de la vidéo mais que cette prédiction a été changée dans une version moins correcte ou moins complète après l'utilisation de l'artefact.

Prédictions correctes avant même l'utilisation de l'artefact:

Prenons l'exemple des réponses données par le groupe spécialiste de l'anaphase de la classe de 2OS. Le groupe a répondu correctement à l'activité 3 et 4.

activité 3: "Il n’y aura alors pas le même nombre de chromosomes de chaque côté, ce qui veut dire que, comme précisé dans la question précédente, il y aura des malformations et des malfonctions, cela pourrait même tuer la cellule."

activité 4: "Même réponse que l'activité 3"

Ce résultat suppose que les élèves possédaient déjà les connaissances pour pouvoir répondre à la question de prédiction même avant l'analyse guidée de la vidéo. En effet, vu que les analyses sont faites à partir des groupes d'élèves et non des élèves eux-mêmes, nous supposons que certains élèves parmi les groupes avaient bien compris la continuité de la mitose avant le visionnement de la vidéo.

Prédictions correctes à l'activité 3 et incorrectes à l'activité 4:

Nous prenons ici l'exemple de la réponse à la prophase par le groupe de 2OS:

activité 3 : "L’ADN ne peut pas être libéré et donc la métaphase ne peut pas avoir lieu (les chromosomes ne peuvent pas êtres attirés aux fuseaux mitotiques)."

activité 4 : "Si l’enveloppe nucléaire ne disparait pas, la cellule ne pourra pas se diviser car à la fin de la mitose on retrouve deux cellules ayant chacune une enveloppe nucléaire qui réapparait et un noyau fils qui se développe. Les chromosomes ne vont donc pas se condenser et la mitose n’aura pas lieu sans la disparition de l’enveloppe."

Nous faisons l'hypothèse que le groupe pensait devoir apporter une autre explication pour la même question alors qu'il fallait compléter la réponse par de nouvelles notions.

Concernant la classe de 3OS, ils répondent correctement à l'activité 3 lors de la métaphase C mais pas à l'activité 4.

activité 3 : "Les microtubules ne peuvent pas s’attacher donc pas de division, car pas de séparation des chromatides."

activité 4 : "Les microtubules ne peuvent pas s’attacher, donc lorsque la mitose va recommencer, les chromosomes n’ayant pas été séparés vont donc être multiplier et nous allons nous retrouver avec 4 chromatides et cela va poser problème pour la suite des phases".

Nous considérons que la deuxième prédiction est fausse puisque le groupe dit "la mitose va recommencer" alors que la cellule est bloquée et qu'elle ne pourra simplement pas faire la suite des étapes tant que la drogue fera effet. Le groupe a donc répondu correctement à l'activité 3 et nous pensons que le processus dynamique de la mitose visualisé dans la vidéo les a peut-être induits en erreur.

Le fait qu'ils répondent de manière moins complètes lors de la deuxième passation pourrait provenir de la formulation des questions. En effet, les questions posées lors de l'activité 3 et 4 étaient exactement les mêmes. Peut-être que les élèves n'ont pas trouvé l'intérêt à remettre les mêmes réponses étant donné qu'ils avaient les réponses correctes dès l'activité 3. Ils n'ont pas pu se réapproprier la question et n'ont donc pas voulu y répondre. Nous pouvons donc imaginer une reformulation des questions de prédictions lors de l'activité 4 comme par exemple: "Suite au visionnage de la vidéo, complète ta réponse des questions de l'activité 3, à savoir [question de prédiction]."

Nous allons maintenant nous focaliser sur l'analyse des prédictions qui n'ont été validées ni avant ni après le visionnage de la vidéo

Prédictions non validées dans les deux activités

Nous allons nous focaliser sur la classe de 2OS, puisque c'est dans les groupes spécialistes de la prophase et de la métaphase 2OS que les prédictions se sont relevés non atteintes.

Quelques exemple sont donnés ci-dessous:

Prophase D:

activité 3: "L’ADN serait partout dans la cellule et la métaphase ne pourrait pas avoir lieu (il y a besoin de chromosomes, c’est-à-dire de l’ADN condensé)."

activité 4: "Si les chromosomes ne se condensent pas, il n’y aura pas la formation des chromosomes à deux chromatides sœurs partageant le même ADN. Ces chromosomes condensés sont primordiaux car il faut que chaque chromatide puisse se séparer et aller vers les pôles lors de l’anaphase. Si on ne se retrouve pas avec le même nombre de chromatides aux deux pôles, les deux cellules filles ne seront pas identiques."

Ici, dans les deux activités, les élèves ont compris que le problème aura des conséquences sur le reste de la mitose. Cependant, ils n'arrivent pas à cibler quel sera exactement ce problème. Ils ne perçoivent pas que sans condensation de l'ADN, les microtubules ne pourront pas s'attacher correctement aux centromères des chromosomes.

Métaphase C:

activité 3: "La métaphase ne pourrait pas se dérouler car les chromosomes ne pourraient donc pas se déplacer pour s’aligner au centre de la cellule. Cela empêche le reste des phases."

activité 4: "La métaphase ne pourrait pas se dérouler car les chromosomes n’auraient donc aucun moyen de se déplacer pour s’aligner au centre de la cellule, ce qui empêcherait donc le déroulement du reste des phases."

Ici, dans les deux activités, les élèves ont bien compris que la cellule sera bloquée et ne pourra pas continuer le reste de la mitose, cependant ils n'ont pas identifié correctement le rôle des microtubules qui n'est pas d'aligner les chromosomes au centre de la cellule mais de les tirer dans les pôles.

Métaphase D:

activité 3: "Les chromosomes ne pourraient pas se séparer de manière égale. Cela mènerait à une mutation."

activité 4: "S’ils ne s’alignent pas, lors de l’anaphase il ne pourrait pas y avoir une séparation égale des chromosomes au pôle."

Ici les élèves ont compris que le non alignement des chromosomes aura pour conséquence une répartition inégale des chromosomes entre les cellules soeurs. A nouveau ils ont réussi à prédire le résultat final mais pas nécessairement pourquoi cela aurait lieu.

On remarque que la majorité des questions qui ont posé problème aux élèves de 2OS sont celles qui faisaient appel à des notions moléculaires. En effet, pour faire une prédiction correcte des connaissances préalables sur le rôle des microtubules étaient nécessaires. Comme mentionné ci-dessus, ceci ne fait pas parti du champ des 2ème année et ceci explique probablement les problèmes rencontrés.

Considérant que les élèves de 2ème année n'ont pas les même pré-requis que les élèves de 3OS il serait alors, selon nous, judicieux de mieux guider le dispositif autour de l'artefact. Nous estimons ne pas avoir assez guidé l'utilisation de la vidéo pour qu'ils s'en servent afin de répondre aux questions de prédictions. Si nous prenons l'exemple de la prophase C et de la métaphase D, il manque aux élèves les connaissances sur le rôle des microtubules. En guidant une meilleure analyse de la vidéo et en demandant aux élèves de décrire ce qu'ils voient ils auraient sans doute pu comprendre le rôle des microtubules dans le processus de division cellulaire.

Afin de pouvoir analyser au mieux les effets de l'artefact et ne pas être biaisé par le manque de connaissances de biologie moléculaire des 2OS, nous avons décidé de diminuer nos exigences quant aux prédictions attendues. Nous nous focalisons donc sur la progression de la réponse entre avant et après l'utilisation de la vidéo sans pour autant attendre une prédiction complète d'un point de vu moléculaire. Ainsi, nous proposons que de cette manière nos résultats permettront d'analyser plus spécifiquement l'effet de l'artefact lui-même.

On pourrait ainsi considérer que la réponse à la prophase D lors de l'activité 4, bien qu'incomplète, a en effet progressé comparée celle donnée à l'activité 3.

De même, dans la question de la métaphase D, les élèves ont su développer leur réponse en y donnant un peu plus de précision, notamment la migration aux pôles. De ce fait on peut également constater une amélioration de leur prédiction.

En ré-analysant les données de cette manière on peut ainsi observer également une progression des élèves après l'utilisation de l'artefact (figure 3).

VII. Conclusion

• • Discussion des conjectures, nuances, optimisation

Nous avions fait l'hypothèse que "Si on pose des questions sur la vidéo, les élèves vont l'observer dans tous les angles, ils vont alors développer le modèle à institutionnaliser" (CJ1), pour cela nous avons mis en place l'ED 1 "Les élèves analysent les questions de prédictions et regardent la vidéo pour y répondre." en espérant observer l'EA 1 "Les élèves seront capable de prédire les conséquences d'un phénomène sur la suite des étapes de la mitose. De plus, nous avions également établi une deuxième conjecture qui supposait que "Si on amène les élèves à produire et justifier un découpage en étapes d'une vidéo, ils vont alors prédire les conséquences d'un phénomène sur la suite des phases de la mitose", pour celle-ci nous avons mis en place l'ED 2 "Les élèves analysent la vidéo et la découpe en 4 phases." en espérant observer l'EA 2 "Les élèves déterminent que les différentes étapes ne sont qu'une image d'un processus continu et ils seront alors capable dans leur prédictions de prendre en compte le processus en son entier et de mentionner les conséquences sur la suite des phases de la mitose". Nos EA sont similaires et nous les avons traité ensemble.

Nos résultats montrent que pour une des deux classes (3OS) la CJ-MAP et la séquence mise en place à plutôt bien fonctionné. En effet, les groupes arrivent à effectuer des prédictions complètes sauf le groupe de la métaphase qui échoue à la question C (Figure 1). Ceci suggère que nos ED sont bien alignés à nos conjectures. Toutefois, la classe de 2OS, rencontre plus de difficultés à construire des prédictions complètes (Figure 2). Nous pouvons conclure de ces difficultés de plusieurs manière. Premièrement, nous pensons que cela pourrait s'expliquer par le fait que les élèves de 3OS, étant plus avancés dans le programme avaient plus de ressources pour pouvoir répondre aux questions et qu'il a peut-être manqué du guidage autant dans la séquence que dans l'artefact pour que les élèves de 2OS puissent effectuer des prédictions. Il faut également noter que ces élèves ont quand même réussi à faire des prédictions qui restaient toutefois incomplètes selon nos critères, c'est pourquoi nous n'avons pas pu les valider dans un premier temps. Nous avons ainsi réanalyser les résultats de la classe de 2OS selon des critères moins exigeants qui ne prenaient pas en compte la complétude de la réponse d'une point de vue moléculaire mais qui observait la progression de la prédiction suite à l'utilisation de l'artefact. De cette manière nous pensons pouvoir analyser l'effet de l'artefact lui-même et sans que ces résultats ne soient biaisés par le manque de connaissance de biologie moléculaire.

Afin de mieux cibler les connaissances des élèves d'entrée lors d'une deuxième passation, nous pourrions imaginer de leur demander de décrire ce qu'ils voient dans la vidéo en plus du découpage. Cela nous permettrait de voir de ce qu'ils savent à ce moment et d'analyser les prédictions en conséquence. De plus nous pensons que l'artefact pourrait être changé pour que les élèves puissent décrire ce qu'ils voient dans la vidéo. L'artefact n'est en effet peut être pas assez guidant pour des élèves de 2OS. Nous proposons l'utilisation de cette vidéo : "https://www.youtube.com/watch?v=dnXwm6-BBCQ" qui montre mieux les différentes mécanismes de la mitose grâce aux colorations. Cela aurait peut-être plus guider les élèves à comprendre le processus dans son entier et à leur permettre d'émettre des prédictions. En effet, comme mentionné plus haut, les élèves de 2ème ont eu plus de problème à émettre des prédictions au sujet du rôle des microtubules. Dans cette vidéo, ces dernières sont visibles et les élèves auront probablement plus de facilité à expliquer leur rôle.

En nous basant sur nos résultats, nous validons la CJ-map proposée en début de travail mais l'estimons incomplète et proposons donc deux nouvelles conjectures. En effet, nous concluons que les conjectures sont alignés à nos éléments de designs et nous ne préconisons pas de modifications mais une plus grande part de guidage dans l 'analyse de l'artefact et de pré-requis dans le sujet étudié en fonction du niveau des élèves en plus d'une modification de la vidéo utilisée.

VIII. Conjectures nouvelles et justification

Suite à notre analyse, nous proposons donc deux nouvelles conjectures.

La première CJ: Si on amène les élèves à mentionner tout ce qui est montré dans la vidéo, ils vont alors développer le modèle à institutionnaliser.

L'idée de cette CJ est de guider les élèves dans l'analyse de la vidéo en leur demandant de décrire tous les éléments qu'ils observent dans la vidéo (ED) et permet donc à l'enseignant de connaitre ce que l'élève a compris du modèle. L'EA serait que les élèves soient capables de faire des prédictions en fonction de leurs connaissances.

La deuxième nouvelle CJ que nous proposons provient de l'observation que les élèves ont travaillé par groupe de 4 où chaque groupe était responsable d'une étape de la mitose. A la fin de l'activité 4, chaque groupe a présenté sa phase en quelques phrases puis présenté les prédictions. Ceci fait en sorte que chaque groupe se sente responsable du savoir et donc que tous les élèves sont dépendants les uns des autres de manière positive au savoir (Abrami & al., 1996). C'est pourquoi nous pensons qu'il est nécessaire de formuler une nouvelle CJ:

• • CJ: Si chaque groupe devient spécialiste d'une étape de la mitose, les élèves auront une responsabilité individuelle et une interdépendance positive dans le rapport aux savoirs avec le groupe classe.

  • ED: Les élèves sont par groupe de 4, chaque est spécialiste d'une phase qu'ils devront expliquer aux autres élèves.

  • EA: Tous les élèves sont capables de faire des prédictions en lien avec toutes les étapes de la mitose.

• Modèles d'action applicables à d'autres cas, limites …

  • • L'utilisation guidée d'une vidéo peut être transposé à d'autres situations ou phénomènes souvent présenté en phases discontinues comme par exemple : la méiose ou la réplication de l'ADN.

    • Il serait nécessaire de refaire la même étude sur plusieurs autres classes de 2ème et de 3ème afin de savoir si certaines des observations sont significatives ou simplement le fruit d'une variation individuelle.

    • Lors d'itérations futures, il serait nécessaire que les élèves puissent agir sur la vidéo et en tirer des informations. Pour palier aux erreurs des élèves que nous avons observé (ex: l'incompréhension du rôle des microtubules), nous suggérons aux futurs enseignants d'intégrer dans la séquence une tâche qui demande aux élèves de décrire ce qu'ils voient dans la vidéo pour qu'ils puissent faire des prédictions.

IX. Bibliographie

• • Abrami, P., Chambers, B., Poulsen, C., De Simone, C., d’Apollonia, S. & Howden, J. (1996). L’apprentissage coopératif ; Théories, méthodes, activités. Traduction de Classroom Connections. Montréal: Les Éditions de la Chenelière inc. p. 2-3.

  • Berney, S. (2009). When and why does animation enhance learning? A meta-analysis. https://www.semanticscholar.org/paper/When-and-why-does-animation-enhance-learning-A-Berney/c6feb7b3253763a0758e2db0ba23286632797805