Dans le cadre du Mois de la pédagogie universitaire 2014

Projets d’innovation pédagogique : de l’idée aux changements

Patrick AyotteDépartement de chimie

L’apprentissage par les pairs : une formule pédagogique alternative pour l’enseignement de la thermodynamique

1. Problème, difficulté, défi, lacune2. Solution choisie3. Embûches, surprises rencontrées dans la

réalisation du projet4. Quel conseil donneriez-vous à une ou un

collègue intéressé à se lancer dans une expérience semblable à la vôtre?

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1. Problème, difficulté, défi, lacune

Cours théoriques (CPH315, CPH317).

-Présentations magistrales mal adaptées à l’enseignement de la thermodynamique.

-Très mauvaise préparation préalable des chimistes en mathématiques.

-Cours avec même contenu offert en parallèle aux biochimistes (CPH311).

-Compréhension très limitée des concepts fondamentaux de la thermodynamique, i,e., soupe à l’alphabet : P, V, n, R, T, S, U, H, G, A, Cv, Cp, ap, kT, …

Travaux pratiques (CPH316, CPH405).

-Expériences vétustes.

-Matériel vieillissant nécessitant mise à jour périodique coûteuse.

-Peu d’intégration avec les cours théoriques (CPH315, CPH317).

-Montages expérimentaux déjà assemblés: manipulations se limitant au clavier.

-Protocole trop détaillé laissant peu de place à la réflexion et à l’initiative.

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2. Solution choisie pour les cours théoriques

Recours des approches pédagogiques actives pour CPH315 - Matière à l’équilibre (S2) et pour CPH317 - Matière en transformation (S3). L’apprentissage par les pairs (APP) a été développée à travers le monde depuis plus de vingt ans:

1) l’objectif des professeurs se déplace de l’enseignement vers accompagner les

étudiants dans leurs apprentissages; 2) l’instruction par les pairs est mieux que l’instruction

par les experts; 3) une meilleur compréhension mène à une meilleure

capacité de résoudre des problèmes, et pas nécessairement l’inverse. Lorsque les étudiants et les professeurs s’y investissent de manière honnête et sérieuse, cette méthode pédagogique « active » permet :

1) d’aider l’étudiant à devenir plus autonome dans ses apprentissages;

2) de développer l’esprit critique; 3) de développer la capacité de travailler efficacement

individuellement et en équipe; 4) de développer un apprentissage en profondeur de

la matière par la conception de représentations concrètes des concepts abstraits de

la thermodynamique par l’étudiant.

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2. Solution choisie pour les travaux pratiques

Nouvelle approche pédagogique pour les travaux pratiques de chimie physique misant sur un caractère distinctif de la faculté des sciences : le lien enseignement-recherche.

Nouvelles expériences

CPH316 - Méthodes de la chimie physique (S2)-Expérience de Joule-Thompson: premier principe

de la thermodynamique (énergie).

-Thermodynamique des élastomères: second principe de la thermodynamique (entropie).

CPH405 - Travaux pratiques de chimie physique (S4)-Points quantiques: synthèse (colloïdale) et

caractérisation (spectroscopie d’absorption et de fluorescence)

-Cristaux liquides: caractérisation (microscopie à lumière polarisée, diffraction des rayons X aux petits angles)

Appui aux études supérieures 6

Appui aux études supérieures 7

3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 40

2

4

6

8

10

12

Graphique: Intensité radiale de dif -fraction en fonction de l'angle 2ө

pour le composé 10 à 120˚C

Valeur expérimentaleGaussienne

2ө

Inte

nsité

radi

al d

e di

ffrac

tion

16 17 18 19 20 21 22 23 2415

20

25

30

35

f(x) = 1.80686186133606 x − 9.40865944889911R² = 0.996423504508767

Graphique de la distance in-tercouche en fonction de la

longueur théorique de la molécule

Longueur de la molécule (A°)Long

ueur

de

l'int

erco

uche

(A°)

Appui aux études supérieures 8

7 8 9 10 11 128595

105115125135145155

Températures des transitions de phase en fonction du nombre d’atomes de carbone dans la

chaînecristallin a smectique CSmectique C a né-matiquenématique a isotrope

Nombre de carbone

Tem

péta

ture

(C)

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3. Embûches, surprises rencontrées dans la réalisation du projet

Cours théoriques (CPH315, CPH317):-Très grande difficulté à engager les étudiants à participer et s’investir dans la méthode pédagogique « active ».-La plupart se montrent réfractaires devant les exigences de la méthode en terme de leur responsabilisation envers leurs apprentissages.-Constatation de méthodes de travail défaillantes, de compétences mathématiques marginales, et de leur culture du travail et de l’effort peu développée ou valorisée.

Travaux pratiques (CPH316, CPH405):-Les quatre nouvelles expériences ont été de francs succès.-Les étudiants constatent immédiatement la qualité de l’activité en terme d’objectifs pédagogiques et de développement de leurs aptitudes pour le travail expérimental, l’analyse et l’interprétation quantitative.

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4. Quel conseil donneriez-vous à une ou un collègue intéressé à se lancer dans une expérience semblable à la vôtre?

-Évaluer attentivement le risque et le niveau d’appui au sein de leur département et de leur faculté.

-Ne s’engager qu’avec des alliés fortement mobilisés et convaincus.

-Garder étroit contact avec les étudiants, les coordonnateurs et les directeurs de programmes impliqués dans les changements de contenus et d’approche pédagogiques susceptibles de susciter de la résistance et des revendications de la part des étudiants.

RemerciementsProfs. Serge Lacelle, Armand Soldera, Yue Zhao, Pierre

Harvey

Drs. Régina Zamojska, Daniel Fortin, Paul-Ludovic Karsenti

Guillaume Marcotte, Pierre-Alexandre Turgeon, Étienne Levert, Sarah Delage, Guillaume DeGranpré