Conception d'un laboratoire d'initiation aux sciences assisté par ordinateur

Tel qu'il se pratique dans nos écoles, l'enseignement des sciences ne semble pas porter les fruits escomptés, ni gagner l'intérêt des élèves: plusieurs rapports du moins contiennent cette triste constatation (Ste Marie,1980,1981; Orpwood et Souque,1984 a,b). Pourtant la culture technologique dans laquelle nous sommes rend obligatoires une meilleure préparation et un plus grand intérêt pour les sciences chez nos jeunes. La préparation et la formation à la science doivent en effet tenir compte de l'évolution spécialement accélérée des contenus et des méthodes, dans presque toutes les disciplines. Enfin, à moins d'utopie, la formation de l'étudiant, l'éventuel artisan du monde scientifique, ne peut se concevoir sans que la curiosité, l'enthousiasme ou la créativité typiques de l'entreprise scientifique y aient une part importante, pour motiver mais aussi pour récompenser l'effort plus astreignant qui y préside. Cette thèse constitue le rapport d'une recherche-développement entreprise dans le but de proposer un ensemble de moyens pour améliorer la situation de l'enseignement des sciences dans les écoles. Nous nous inspirerons principalement de la théorie de Gagné (1984) en y ajoutant une connotation piagétienne lorsque nous parlerons d'acquisition par l'étudiant d'une stratégie cognitive. Nous allons élargir le modèle de Gagné, inspiré des théories de l’information, en favorisant des activités éducatives de type heuristique plutôt qu'algorithmique. Au lieu de procéder par une organisation ordonnée par le professeur des événements d'enseignement de manière à les faire apprendre et pratiquer par l'étudiant, nous allons développer un ordinateur-outil de laboratoire qui va permettre à l'étudiant de créer lui-même cette organisation ordonnée avant même de passer aux événements, c'est-à-dire d'exécuter son expérimentation. Cette démarche heuristique de l'étudiant sera rendue possible grâce à la capacité qu’aura cet ordinateur-outil de permettre la programmation directe d'expériences de laboratoire. Au cours de cette démarche, nous proposerons un modèle d'enseignement supporté par un ensemble d'expériences scientifiques dans un laboratoire assisté par ordinateur. Une illustration concrète en sera développée, soit le prototype du train électrique qui permettra à l'élève d'expérimenter en cinématique. Outre l'intérêt pour les sciences que cette approche devrait susciter chez les élèves, nous voulons favoriser chez l'élève l'émergence d'un mode de pensée et d'une approche scientifiques, dans un contexte de résolution de problèmes. Pour assurer la pertinence de cette entreprise, nous allons faire le point sur renseignement des sciences au Québec et au Canada, afin d'établir une problématique qui constituera le contexte de ce laboratoire de sciences avec son mode d’intervention. Pour en assurer la cohérence, nous ferons certaines considérations externes issues de disciplines contributoires à l’éducation avant d’établir un cadre théorique en éducation. Ceci permettra de caractériser notre modèle d'enseignement et d'en contrôler la légitimité, tant aux plans didactique, cognitif que psychologique. Découleront de ce modèle d’enseignement quelques rationnels didactiques et cognitifs qui nous permettront une production sur deux plans. Sur le plan théorique, nous exposerons les hypothèses qui sont une part intégrante du modèle et qui pourront éventuellement être soumises à la vérification expérimentale. Sur le plan pratique, nous donnerons la description détaillée d'un prototype d'expérience illustrant notre modèle et nous entreprendrons sa mise à l'essai avec des élèves du deuxième cycle du Primaire et du premier cycle du Secondaire. En conclusion, nous ferons un retour critique sur le rationnel spécifique de ce prototype.

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