Proposer aux élèves des animations de complexité croissante pour aborder un problème complexe

Usage d'un MITIC

pour

l'étude de la régulation de la glycémie

Sibylle Baruchel, ECG Henry-Dunant (classe 3OS)

Vesna Lopes, ECG Henry-Dunant (classe 3OS)

Stéphanie Federico, Collège André-Chavanne (classe 4OS)

Introduction

Dans le cadre du chapitre du système endocrinien traité à l'école de Culture Générale mais aussi au Collège, le modèle de la régulation de la glycémie (voir schéma ci-dessous tiré du CAMPBELL 2007) est un modèle largement institutionnalisé dans les différents établissements du postobligatoire genevois. Or les procédés dynamiques, comme les rétroactions (feed-back) et les notions de causes à effets sont difficilement compréhensibles pour les élèves, car les modèles (version papier) ne permettent pas toujours de le faire. C'est pourquoi, intégrer et choisir un artefact technologique comme par exemple une animation dans un dispositif d'enseignement, nous semble judicieuse. Nous pouvons dès lors nous poser certaines questions, comme par exemple : l'usage d'animations a-t-il un effet positif sur les modèles mentaux que chaque élève se fait avant de venir en classe ou de traiter un sujet ?

En effet, chaque élève porte un modèle plus ou moins pertinent, mais certainement insuffisant pour permettre de prédire ou d'expliquer des phénomènes liés à la régulation de la glycémie. C'est pourquoi, il nous semble indispensable de faire évoluer leurs modèles vers un modèle qui leur permet d'effectuer ces tâches de prédiction et d'explication et finalement vers le modèle à institutionnaliser.

Dans un autre registre, il semblerait que les étudiants pensent que la science est une accumulation de faits à propos du monde qui nous entoure, plutôt que des explications (établi par des gens) sur ce monde (Sandoval, 2003). C'est pourquoi, bien souvent, les élèves apprennent des nouvelles notions, des nouveaux concepts, sans réellement comprendre en profondeur les notions de base et leur « savoir primaire » (« prior knowledge », Tanner & Allen, 2005). Ils apprennent des choses sans prendre le temps de déconstruire leurs préconceptions puisqu'ils sont convaincus que la science est simplement une accumulation de faits. Or, dans un enseignement dit de changement conceptuel, il est primordial que les élèves se rendent compte de leur préconceptions, qu'ils comprennent d'où elles viennent et qu'ils puissent les confronter avec les nouvelles données (le nouveau savoir, les données réelles) afin de les résoudre et de réellement les comprendre.

Dans ce contexte, il est absolument nécessaire de faire réaliser aux élèves qu'ils ont des préconceptions qui n'expliquent pas en profondeur certaines données, qu'ils doivent acquérir de nouveaux modèles pour pouvoir prédire et expliquer les données réelles. Dans le but d'aider nos élèves à franchir cette étape, nous leur proposons de nouveaux modèles qu'ils doivent tester et confronter avec leurs modèles initiaux. Nous espérons que l'utilisation des animations choisies dans le cadre de la régulation de la glycémie, permettra à nos élèves d'entamer cette démarche de réflexion sur leur savoir et de faire évoluer leurs conceptions positivement.

I. Objectifs de la séquence

I.1. Objectifs de démarche d'apprentissage:

- Améliorer le modèle mental de l’élève sur la régulation de la glycémie.

- Appliquer des modèles dans la résolution de problèmes.

- Mobiliser son savoir dans une situation différente. (Bertrand-Renault, 2001: atelier didactique Rémy Kopp)

I.2. Objectifs notionnels:

- L’élève sait prédire l’effet d’une augmentation de la glycémie sur la production d’insuline.

- L’élève sait prédire l’effet d’une diminution de la glycémie sur la production du glucagon.

- L’élève sait prédire l’effet d’une hypo-insulinémie ou absence d’insuline (exemple : situation diabète type I) sur la régulation de la glycémie.

II. Problématique

L’usage d’un artefact (animation) de régulation de la glycémie peut-il contribuer à améliorer le modèle mental de l’élève ?

III. Conjectures

1. Obliger les élèves à employer leurs modèles initiaux permettrait de les mettre en défaut et de les faire évoluer vers le modèle à

institutionnaliser.

2. Confronter les élèves de manière répétée à des données réelles combinées à l’utilisation d’artefacts (animations) leur permettrait de se rendre compte de l’évolution de leurs modèles mentaux.

3. Tester différents artefacts (animations) permettrait de faire évoluer le modèle explicatif des élèves vers le modèle à institutionnaliser.

4. L'itération répétée d'exercices permet de mieux faire évoluer leur modèle initial.

IV. Artefacts

Deux artefacts (animation) sont proposés aux groupes d'élèves en salle informatique (un trop synthétique et un autre plus complet selon nous).

1^ère animation (trop synthétique): http://musibiol.net/biologie/cours/glycemie/docus/recapit.swf

Cet artefact est trop synthétique, car il est déjà sous forme de schéma et est assez proche des modèles qui sont sous forme papier. Il ne représente pas l'aspect cyclique de la régulation de la glycémie, ni la rétroaction. Il n'offre pas beaucoup de possibilité d'interaction, à part le choix entre la situation de jeûne ou l'état après un repas. Il ne met en avant que les organes concernés, les hormones produites et leurs actions. La représentation est trop linéaire.

2^ème animation (plus complète): http://biologiehumaine.free.fr/Documents/Homeostasie/Regulation.glycemie/regulation.swf

Cet artefact est plus complet, car il mentionne les valeurs et l'évolution de la glycémie au cours du temps. Il est légendé et plus détaillé. L'interactivité est plus présente, car il permet de mettre sur pause et de revenir en arrière, ce qui permet une interactivité plus dynamique.

V. Modalités d’observations des effets et productions attendues

L'enseignant récolte:

- un pré-test dans lequel on demande à l’élève d’utiliser son modèle initial pour répondre à une question (faire sortir les pré-conceptions).

- un pré-test après un cours introductif à l'endocrinologie et avant l'utilisation des artefacts.

- un questionnaire qui accompagne l'utilisation de l'artefact numéro 1.

- un questionnaire (le même) qui accompagne l'utilisation de l'artefact numéro 2.

- un post-test dans lequel les élèves sont confrontés à des nouvelles données réelles.

Les élèves sont donc régulièrement confrontés à la même grille de questions complétées à chaque fois de questions plus difficiles et plus complexes ce qui devrait permettre d’apprécier l’évolution des réponses des élèves.

En salle informatique, l’enseignante prend des notes à l'aide d'une grille d'observation sur :

- l'utilisation de l'artefact par les élèves : le teste-t-il de façon répétée, utilisent-ils toutes les possibilités de l’artefact, vont-ils regarder les

légendes, prennent-ils des notes, posent-ils des questions ?

- l'interaction entre les élèves: se posent-ils des questions entre eux ? s'aident-ils?

- la réponse des élèves à des questions spécifiques de l'enseignante.

A la fin du dispositif l'élève reçoit:

- le dossier complet des ses travaux afin qu'il constate et réalise sa progression avec comme consigne de noter au moins deux éléments sur lesquels il estime avoir progressé.

VI. Dispositif (ébauche de scénario)

Prévu sur deux séances complètes de cours (soit 2x45 min), complété de 30 minutes au début du troisième cours. Le deuxième cours se déroulera en salle informatique.

Cours 1 (2x45 min) : Chaque élève porte un modèle (préconceptions) plus ou moins pertinent, mais certainement insuffisant pour permettre de prédire et d'expliquer des données réelles et authentiques.

· 15 min : phase individuelle. Objectif : faire émerger les conceptions initiales des élèves avec des données réelles.

L’enseignant donne une définition simple de la glycémie, puis soumet les élèves à une question: trop de barbe à papa à une fête foraine et votre taux de glucose dans le sang augmente, comment réagit votre organisme?

L'enseignant demande aux élèves de mettre par écrit comment ils conçoivent la régulation de la glycémie avec ces données réelles simples.

Rôle de l’élève : l’élève doit essayer de répondre à la question par écrit (réponse justifiée, sous forme de texte et/ou d’un schéma) -> pour l’enseignant la récolte de cette réponse est une trace des conceptions initiales (modèle mental initial). Participe à répondre à la conjecture 1.

· 70 min : groupe classe. Objectif : permettre à l'élève d'acquérir des notions théoriques de base sur l'endocrinologie.

Travail en groupe sur des notions théoriques de base de l’endocrinologie (illustrées par d’autres exemples que la régulation de la glycémie).

Rôle de l’élève : l’élève doit échanger avec ses pairs et prendre connaissance des nouvelles notions théoriques. L'élève doit lire, s'informer et écouter.

Cette étape ne permet pas de répondre directement à nos conjectures mais est nécessaire pour la progression de l'élève.

Cours 2 (2x45 min) : en salle informatique.

· 10 min : phase individuelle

Pré-test (avant utilisation des artefacts) : reprendre à l’exemple de la barbe à papa avec une grille de questions plus affinées.

Rôle de l'élève : l’élève doit répondre aux questions par écrit après avoir eu quelques notions théoriques supplémentaires par rapport à son modèle initial.

L'enseignant récolte les réponses aux questions. Cette étape permet de répondre à la conjecture 1.

· 30 min : phase individuelle ou par deux Chaque artefact constitue un modèle plus ou moins simplifié / élaboré (proche du modèle à institutionnaliser) qui représente un saut plus ou moins important par rapport au modèle initial de l'élève.

Rôle de l'élève : L'élève consulte un premier artefact (synthétique). Il dispose de la grille de questions pour le guider dans sa réflexion et l'exploration de l'artefact. Cette étape permet de répondre aux conjectures 1, 2 et 4.

· 40 min : phase individuelle ou par deux

Rôle de l'élève : L'élève consulte un deuxième artefact (plus proche du modèle à institutionnaliser). Il dispose de la grille de questions pour le guider dans sa réflexion et l'exploration de l'artéfact. Cette étape permet de répondre aux conjectures 1, 2 et 4.

· 10 min : phase de réflexion individuelle

L'enseignant demande à l'élève d'évaluer les deux artéfacts en répondant à une grille de questions plus spécifiques à l'utilisation des artefacts. L'élève fait évoluer son modèle vers le modèle à institutionnaliser. Son choix l'amène à prendre conscience de la distance qui le sépare de la maitrise du modèle à institutionnaliser. Cette étape permet de répondre à la conjecture 3.

Rôle de l'élève : L'élève analyse et compare son utilisation des deux artefacts.

Cours 3 (30 min).

· 10 min : phase individuelle

Pré-test (avant utilisation des artefacts) : reprendre l’exemple de la barbe à papa avec une grille de questions plus affinées.

Rôle de l'élève : l’élève doit répondre aux questions par écrit après avoir eu quelques notions théoriques supplémentaires par rapport à son modèle initial.

L'enseignant récolte les réponses aux questions. Cette étape permet de répondre à la conjecture

· 30 min : phase individuelle ou par deux Chaque artefact constitue un modèle plus ou moins simplifié / élaboré (proche du modèle à institutionnaliser) qui représente un saut plus ou moins important par rapport au modèle initial de l'élève.

VII. Résultats, analyse et discussion

1. Résultats

1.1 Sélection des dossiers d'élèves:

Pour chaque classe (1 collège, 2 ECG), 4 dossiers d'élèves ont été sélectionnés. Bien entendu, tous les dossiers ont été parcourus, mais en raison d'une analyse détaillée et longue, seulement 4 dossiers ont été sélectionnés. Le choix des dossiers a été fait sur la question qui fait ressortir les préconceptions. La sélection s'est portée sur les dossiers d'élèves où les préconceptions erronées ou incomplètes étaient évidentes.

De plus, pour chacune des classes, il y a eu une sélection des productions, car certains élèves n'étaient pas présents sur la totalité du dispositif, d'autres ont abandonné en cours de route en ne répondant plus aux questions ou en mentionnant continuellement "je ne sais pas" aux questions.

1.2 Choix des questions analysées

Nous avons sélectionné 5 questions ouvertes:

Question 1: Décrivez à l'aide de vos connaissances comment l'organisme s'adapte à la situation ci-dessous. Proposez soit un texte écrit et/ou un schéma qui doit être légendé et commenté. "Trop de Barbe à Papa à une fête foraine et votre taux de glucose dans le sang augmente..."

Question 2: Pouvez-vous expliquer la notion d'hyperglycémie?

Question 3: Pouvez-vous expliquer la notion d'hypoglycémie?

Question 4: Décrivez, le plus précisément possible, le trajet de l'insuline depuis son lieu de synthèse jusqu'à son entrée dans la cellule cible.

Question 5: Où va le glucose en excès dans le sang sous l'effet de l'insuline? Soyez le plus précis possible.

La question 1 nous a permis de faire ressortir les préconceptions. De plus, elle est présente par la suite dans tous les tests/questionnaires.

Les questions 2 à 5 sont présentes dans le pré-test, questionnaire 1 et questionnaire 2.

Nous avons sélectionné 4 questions de type QCM communes au pré-test, questionnaire 1, questionnaire 2:

Questions avec une réponse possible:

1. L'insuline est :

□ Une hormone hyperglycémiante.

□ Une cellule hyperglycémiante.

□ Une cellule hypoglycémiante.

□ Une hormone hypoglycémiante.

□ Je ne sais pas.

2. L'hormone hyperglycémiante est :

□ LH.

□ Le glucagon.

□ L'insuline.

□ FSH.

□ Je ne sais pas.

Questions avec plusieurs réponses possibles:

1. Le foie :

□ est le seul effecteur de la régulation glycémique.

□ agit sur la glycémie uniquement en libérant du glucose dans le sang.

□ possède des enzymes permettant l'hydrolyse du glycogène et d'autres permettant la synthèse du glycogène.

□ est insensible à l'insuline.

□ est sensible au glucagon.

□ Je ne sais pas.

2. La glycémie :

□ est le taux de glucose plasmatique.

□ est maintenu à peu près constante par le système nerveux.

□ diminue temporairement à la suite d'un exercice physique.

□ diminue temporairement à la suite d'un repas.

□ est diminuée chez les personnes atteintes de diabète sucré.

□ Je ne sais pas.

1.3 Méthodes d'analyse utilisées

La méthode d'analyse pour les questions ouvertes est le codage par induction (type qualitatif que l'on quantifie pour la représentation graphique) où l'on compte le nombre d'indicateurs qualitatif dans la réponse (Schneider, 2009). Pour les questions QCM, l'analyse est d'ordre quantitatif, les réponses étant soit justes soit fausses. Durant la séquence, nous avons également observé comment les élèves utilisaient les différentes animations, comment ils interagissaient entre eux, s'ils posaient des questions etc...

1.3.1. Indicateurs utilisés

Pour la question ouverte numéro 1: "Trop de Barbe à papa à une fête foraine et votre taux de glucose dans le sang augmente....." (posée dans le pré-test, avant utilisation des animations, questionnaire 1 et questionnaire 2):

• l'élève mentionne que le glucose augmente, alors production d'insuline

• l'élève mentionne que l'insuline régule la glycémie (ou baisse taux de glucose dans le sang)

• l'élève mentionne que le pancréas détecte le fort taux de glucose du sang

• l'élève mentionne que les cellules β du pancréas détectent le fort taux de glucose du sang

• l'élève mentionne que les cellules β du pancréas se situent dans les îlots de Langerhans

• l'élève mentionne que l'insuline est synthétisée par le pancréas

• l'élève mentionne que l'insuline est synthétisée par les cellules β du pancréas

• l'élève mentionne que l'insuline passe dans la circulation sanguine

• l'élève mentionne que l'insuline intervient sur les cellules cibles

• l'élève mentionne que les cellules cibles sont les cellules du foie, muscles, tissus adipeux

• l'élève mentionne que l'insuline se place sur des récepteurs au niveau des cellules cibles

• l'élève mentionne que suite à cela, le glucose entre dans la cellule cible

• l'élève mentionne que le glucose va être stocké sous forme de glycogène

• l'élève mentionne les étapes dans l'ordre chronologique (pour question D1)

Pour les questions ouvertes 2 et 3: pouvez-vous expliquer la notion d'hyperglycémie? pouvez-vous expliquer la notion d'hypoglycémie? (posées dans le pré-test avant utilisation des animations, questionnaire 1 et questionnaire 2):

• l'élève mentionne trop de sucre dans le sang

• l'élève mentionne pas assez de sucre dans le sang

• l'élève mentionne qu'il y a une valeur normale non chiffrée

• l'élève mentionne qu'il y a une valeur normale chiffrée

• l'élève mentionne que le sucre en question est du glucose

Pour la question ouverte 4: décrivez, le plus précisément possible, le trajet de l'insuline depuis son lieu de synthèse jusqu'à son entrée dans la cellule cible (posée dans le pré-test avant utilisation des animations, questionnaire 1 et questionnaire 2):

• l'élève mentionne le pancréas et/ou cellule

• l'élève mentionne le passage dans le sang de l'hormone

• l'élève mentionne que l'insuline va vers les cellules cibles

• l'élève mentionne que l'hormone se lie sur des récepteurs

• l'élève mentionne que les cellules cibles sont les hépatocytes, les myocytes et les adipocytes

Pour la question ouverte 5: où va le glucose en excès dans le sang sous l'effet de l'insuline? Soyez le plus précis possible (posée dans le pré-test avant utilisation des animations, questionnaire 1 et questionnaire 2):

• l'élève mentionne que le glucose entre dans les cellules cibles

• l'élève mentionne que les cellules cibles sont des hépatocytes

• l'élève mentionne que les cellules cibles sont des myocytes

• l'élève mentionne que les cellules cibles sont des adipocytes

• l'élève mentionne que le glucose est stocké sous forme de glycogène

• l'élève mentionne que le glucose est stocké sous forme de lipides

Pour les questions QCM les réponses sont soit justes au fausses, donc pas d'indicateurs présents.

Pour les observations des enseignantes, les indicateurs seront des observables de comportement.

1.4 Résultats observés

1.4.1 Graphiques de progression par élève

2 exemples:

Les 12 résultats représentés sous forme d'histogramme pour les 12 élèves analysés sont en fichier à disposition à la fin de la page.

1.4.2. Observations des enseignantes

Nous pouvons constater les faits suivants:

• • les élèves ont testé de façon répétée les animations 1 et 2.

  • certains utilisent toutes les possibilités de l'animation 1 et 2.

  • certains prennent des notes personnelles.

  • certains posent des questions sur l'animation à l'enseignante.

  • certains discutent entre eux sur les animations.

1.4.3. Réponses du questionnaire comparant les deux animations donné aux élèves

A la question: "Est -ce que cette animation vous a aidé à compléter vos connaissances?".

Les élèves ont répondu:

Animation 1 : 4OS(SF): 6 élèves /11

ECG3OS(SB): 7 élèves/12

ECG3OS (VL): 1 élève/16

Animation 2: ECG3OS(SB): 10 élèves/12

ECG3OS (VL): 5 élèves/16

Animation 1 et 2 : 4OS(SF): 5 élèves /11

ECG3OS(SB): dont 7 élèves avec les deux

ECG3OS (VL) : 8 élèves /16 avec les deux. Pas complètement (ni 1, ni 2) : 2 élèves /16

A la question: "Avec quelle animation avez-vous préféré travailler? "

Les élèves ont répondu:

Animation 1: 4OS(SF) : 10 élèves /11

ECG3OS(SB): 5 élèves/12

ECG3OS (VL): 1 élève/16

Animation 2: 4OS(SF) : 1 élève / 11

ECG3OS(SB): 6 élèves/12

ECG3OS (VL): 15 élèves/16

A la question: "Donnez une brève explication de votre choix".

Les élèves ont répondu:

• "l'animation 1 ne me permet pas de répondre à toutes les questions, l'animation 2 un peu plus. Par contre, l'animation 1 est plus simple à comprendre."

• "L'animation 2 est plus complète et on comprend mieux."

• "L'animation 1 est plus simple mais l'animation 2 est plus riche en informations."

• "L'animation 1 est plus simple à comprendre que l'animation 2."

2. Analyse et discussion

Par rapport à la conjecture 1: "Obliger les élèves à employer leurs modèles initiaux permettrait de les mettre en défaut et de les faire évoluer vers le modèle à institutionnaliser".

Les indices récoltés nous laissent supposer que les élèves ont utilisé leur modèle mental initial, ils ont pris conscience qu'il existe et qu'ils devraient le faire évoluer pour pouvoir répondre aux questions posées.

Exemple de réponses d'élève:

Par rapport à la conjecture 2: " Confronter les élèves de manière répétée à des données réelles combinées à l’utilisation d’artefacts (animations) leur permettrait de se rendre compte de l’évolution de leurs modèles mentaux".

Pour les élèves qui semblent s'être réellement impliqués dans la tâche, nous supposons que cette conjecture a été vérifiée car les traces écrites nous montrent non seulement une prise de conscience de leurs progressions mais aussi que leurs modèles mentaux semblent avoir évolués positivement.

Exemple de réponses d'élève:

Par rapport à la conjecture 3: " Tester différents artefacts (animations) permettrait de faire évoluer le modèle explicatif des élèves vers le modèle à institutionnaliser."

Les données récoltées nous font penser que cette conjecture a été vérifiée. En effet, la simple utilisation de l'un ou l'autre artefact n'aurait pas permis de répondre à l'entier de notre questionnaire. Les deux artefacts semblent complémentaires et utiles pour permettre à l'élève de progresser. Ce fait soulève la question du choix de l'artefact, si on choisit une animation trop proche du modèle mental de l'élève, il y a un risque de minimiser les effets de progression attendus, ou au contraire si l'animation est trop complexe de compromettre la compréhension. Cela ne veut pas dire qu'un artefact plus complexe ne doit pas être proposé à l'élève, ce qui est important ici c'est que l'élève prenne conscience que l'artefact en question malgré sa difficulté lui permet de dépasser son modèle mental et qu'il lui permet de répondre aux données réelles.

Majoritairement, les élèves estiment ne pas pouvoir répondre (ou de manière incomplète) uniquement à l'aide de l'animation 1 au questionnaire proposé. La plupart des élèves ont relevé que l'animation 2 est plus complète et complexe mais qu'elle permet de mieux répondre au questionnaire.

On relève que la conjecture 3 n'aurait pas pu avoir lieu, si on n'avait pas accompagné les élèves avec un questionnaire guidant. En effet, "lâcher" les élèves dans l'utilisation des artefacts sans documents guidant, n'a pas grand sens. Nous concluons qu'il est absolument primordial d'accompagner l'élève dans l'utilisation des artefacts.

Exemple de réponses d'élève:

Par rapport à la conjecture 4: " L'itération répétée d'exercices permet de mieux faire évoluer leur modèle initial ."

Les données récoltées nous permettent également de supposer que l'exercice de répondre de manière répétée à des questions combiné à l'utilisation répétée des artefacts permettent de faire évoluer positivement le modèle initial de l'élève.

Exemple de résultats:

Une petite perle qui relève néanmoins une progression signifiante d'un modèle mental d'une l'élève (3OS):

2.1 Limites et améliorations générales du dispositif

2.1.1. Limites

• La densité et la répétition du questionnaire peut induire chez certains élèves une surcharge cognitive et donc une lassitude qui est traduite par un désinvestissement ou une régression dans les réponses.

• La limite des artefacts: les animations (surtout la première) peuvent être à l'origine d'incompréhensions ou de mésinterprétations chez les élèves.

  • L'existence de biais par rapport à la formulation de certaines questions ouvertes qui ouvre la porte sur la tentation de recopier le schéma présent à l'écran (cf. artefact 1). Ici, exiger un texte au lieu d'un schéma pourrait obliger l'élève à faire une transposition.

  • Certaines questions ajoutent une complexité terminologique non nécessaire pour le programme demandé. Cette complexité peut avoir des conséquences sur la bonne compréhension des notions plus simples. Par exemple: lipogenèse, lipolyse, glycogénogenèse, néoglucogenèse etc.. Il est à noter que les mots tel que: hyper/hypoglycémie et hyper/hypoglycémiante sont des termes à savoir et qu'il y a eu certaines inversions à ce niveau-là.

2.1.2. Améliorations

• • Encourager l'interaction entre élèves en proposant un travail de groupe, pour contrer le désinvestissement de certains élèves.

  • Réduire la longueur du questionnaire pour éviter la lassitude et le désinvestissement des élèves.

  • Supprimer le pré-test après la théorie, car on a pu constater qu'il n'amenait pas de grands résultats.

  • Choisir une animation qui n'amène pas une complexité terminologique trop importante serait à envisager.

  • Éviter de choisir un artefact trop statique.

  • Améliorer le choix des questions adaptées par rapport à l'artefact et à l'institutionnalisation visée.

VIII. Conclusion

Suite aux discussions intéressantes du colloque MITIC, nous allons conclure sur 3 points qui nous semblent essentiels de mentionner pour l'intégration d'un artefact dans notre enseignement.

Dans un premier temps, il est intéressant de relever la double question du nombre d'artefacts à utiliser pendant une séquence et du choix de ces artefacts. Notre choix était de proposer deux artefacts à nos élèves : un artefact plutôt simple que nous avons estimé proche du modèle mental initial de la plupart de nos élèves et un artefact plus complexe dont la fonction était de faire progresser l'élève vers un modèle à institutionnaliser.

La plupart des élèves ont estimé avoir mieux progressé avec l'usage de l'artefact 2, ce constat nous mène à une autre question : pourquoi ne pas se limiter à un seul artefact ?

En effet, dans notre dispositif l'avantage majeur de se limiter à un seul artefact est que cela permet que les élèves aient plus de temps pour réfléchir sur l'artefact qui s'approche du modèle à institutionnaliser. Or, nous estimons que c'est justement l'utilisation combinée des deux artefacts qui a permis à nous élèves de progresser par palier et de finalement mieux comprendre l'artefact 2. Parce que l'utilisation de deux artefacts est finalement une confrontation de deux modèles et c'est cette notion de confrontation qui est intéressante car elle permet l'évolution du modèle mental chez l'élève.

Dans un deuxième temps, pour une confrontation efficiente des modèles, il convient d'avoir bien défini au préalable : les objectifs d'apprentissage, les consignes et les documents-guides. Nous relevons que le contexte d'utilisation de l'artefact est absolument essentiel car l'utilisation libre d'un artefact n'amène pas une grande progression du modèle mental chez l'élève mais uniquement une familiarisation dans l'exploration des potentialités de l'artefact. Ce point est aussi intéressant, l'élève a besoin de prendre connaissance de l'outil avec lequel il travaille mais rapidement il est dans notre devoir de les guider de manière structuré afin de faire évoluer leur modèle mental.

Dans un troisième temps, il nous paraît important d'ajouter que les documents qui guident l'élève encourage l'utilisation répétée de l'artefact ce qui détermine également la progression du modèle mental de l'élève. Nous relevons donc l'importance de l'itération des allers-retours entre le modèle mental de l'élève et l'artefact qui est aussi un modèle dans notre cas.

IX. Bibliographie

• • Bertrand-Renault Simone (2001, Atelier Rémy Kopp).

  • Sandoval, W. A., & Reiser, B. J. (2003). Explanation-Driven Inquiry: Integrating Conceptual and Epistemic Scaffolds for Scientific Inquiry. Science Education, 88(3).

  • Schneider, D. (2009). Research Methods in e-Education, Study book: School of E-education, Hamdan Bin Mohammed e-University.

  • Tanner, Kimberly. Allen, Deborah. (2005).Approaches to Biology Teaching and Learning: Understanding the Wrong Answer Teaching? toward Conceptual Change. Cell Biol Educ 4(2). DOI: 10.1187/cbe.05-02-0068.