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Des ateliers interdisciplinaires en Sciences de la nature

Présenté par : Alexandre LerouxContact : [email protected]

38e colloque de l’AQPC – Vendredi 8 juin 2018

En un regard

Ateliers interdisciplinaires - Résumé

ChimieBio Math Et autres!Physique

Intégration

Activités

pédagogiques

Aujourd’hui…

Ateliers interdisciplinaires - Plan

Pourquoi? Problématique et contexte théorique

Comment? Réflexions réalisées et processus

Quoi? Plusieurs exemples d’activités réalisées

Et donc? Retombées et idées

Ensemble dans un monde en mouvement…

Ateliers interdisciplinaires - Introduction

Analyse

comparative

R-9 Le renforcement de liens interdisciplinaires

entre les disciplines de la formation spécifique et

entre les disciplines de la formation générale et de

la formation spécifique ainsi que l’intégration

des savoirs (transfert des apprentissages).

Insatisfaction

Ateliers interdisciplinaires - Problématique

Activité d’intégration

tardive…

Q. Serait-il possible

d’organiser des activités

d’intégration inter-

disciplinaires dès la

première année?

Interdisciplinarité : c’est quoi?

Ateliers interdisciplinaires - Théorie

L'interdisciplinarité c’est l'utilisation, l'association et la

coordination des disciplines appropriées, dans une

approche intégrée des problèmes. (Clary et Giolitto, 1994)

Autrement dit, c’est faire travailler

ensemble deux ou plusieurs disciplines!

Monodisciplinaire

Bidisciplinaire

Tridisciplinaire

N-disciplinaire

Multidisciplinaire

Pluridisciplinaire

Interdisciplinaire?

Un peu de taxonomie…


MultidisciplinaireMulti = Nombreux

• Juxtaposé

• Séquentiel

• Complémentaire

• Thème commun

Juxtaposition de

deux ou plusieurs

disciplines.

(Lenoir, 2003)

PluridisciplinairePluri = Plusieurs

InterdisciplinaireInter = Entre

• Intégré

• En interaction

• Combiné

• Simultané

Intégration de

deux ou plusieurs

disciplines.

(Lenoir, 2003)

IntradisciplinaireIntra = À l’intérieur

TransdisciplinaireTrans = Par-delà

• Transcendant

• Transversal

• Holistique

Aller au-delà

des disciplines.

(Lenoir, 2003)

Avantages de l’interdisciplinarité


• Apprentissage plus réel et concret (Lowe, 2002)

• Met en évidence les liens entre les matières

• Meilleur apprentissage global (Lenoir, 1998)

• Transferts de connaissance et d’habiletés

• Nouveau regard sur les contenus (Camel, 2009)

• Décloisonne les disciplines (Duchastel, 1999)

• Rend la matière plus significative (McDonald, 1994)

• Aide à résoudre des problèmes quotidiens (Duchastel, 1999)

L’approche interdisciplinaire présente de

nombreux avantages bien documentés.

Ce qu’on faisait déjà

Ateliers interdisciplinaires - Réflexion

Sorties et visites

éducatives

Très bien, mais

pas assez fréquent

Problèmes

multi disciplinaires

Très bien, mais

pas assez ensemble

Conférences

scientifiques

Très bien, mais

pas assez actif

But

Ateliers interdisciplinaires - Objectif

3) Doit se dérouler au collège durant les heures régulières

2) Disciplines doivent être intégrées et non séquentielles

4) Les étudiants doivent être actifs

5) Le contexte doit être authentique

6) Il doit y avoir un aspect ludique

Concevoir des activités d’intégration

interdisciplinaires en première année

du programme de Sciences de la nature.

1) Doit combiner plusieurs profs de plusieurs disciplines

Contraintes

Défi #1 : Quand?

Ateliers interdisciplinaires - Processus

Déjà surchargé

d’activités!

En classe? (Team teaching)

Trou

horaire

commun

Trou horaire?

Horaires

variables et peu

compatibles.

Étudiants plus

âgés concilient

travail-famille.

Après les cours?

Trou

horaire

commun

Défi #1 : Quand?


• Tous les

étudiants de 1ère

année en SN

Caractéristiques

• 2 heures sur

l’heure du midi

• Tous les profs

de ces étudiants

(dans la mesure

du possible)

Nous avons créé notre propre trou horaire de SN!

Trou

horaire

Premières retombées positives!


Pour meubler le trou horaire, nous avons

créé un calendrier complet d’activités!

• Activités sociales

profs et étudiants

• Conférences scientifiques

• Périodes d’aide

avant les examens

• Activités d’orientation (visite des universités, etc.)

• Activités d’enrichissement (Rapports de labo, Antidote, etc.)

• Activités d’intégration

Défi #2 : Qui?


Des profs passionnés sont chargés de créer des

activités d’intégration et de gérer le trou horaire.

• Deux disciplines

différentes (rotatif).

Règles internes :

• Choisis en comité

de programme.

• Pas les mêmes

que les RCD et

RCP de SN.

Dégrèvement

annuel

0,30 ETC

DEUX profs

pour superviser

le projet!

Défi #3 : Où?


Il a fallu réserver un local assez grand pour accueillir en

même temps tous les étudiants de première année en SN!

Occasionnellement, nous avons aussi utilisé plusieurs classes

adjacentes en divisant les étudiants en sous-groupes.

Environ 100

étudiants

attendus par

activité

Défi #4 : Comment?


Plusieurs stratégies ont été utilisées pour

favoriser une bonne participation.

0

20

40

60

80

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415

Participation aux activités optionnelles

ExamensProf

insistant

Prix de

présence

Matière

à examen

Bonus ou

faible %

Activités obligatoires en fin de session.

Obligatoire


Rappel par

courriel MIO

Calendriers remis

lors de l’accueil

Inclus dans les

plans d’études

Calendrier

sur Moodle

Rappel en classe

par les profs

Messages sur le

fil de nouvelles

Varier les moyens de communication est

très important pour informer les étudiants.

Défi #4 : Comment?

Défi #5 : Quoi?


Il a fallu marier les disciplines...

Évolution et diversité Chimie générale Calcul différentiel

Chimie des solutions Calcul intégralPhysique mécanique

Ces cours n’ont pas (encore) pu être intégrés…

Chimie organiqueÉlectricité et magn.

Biologie humaine Algèbre linéaire

Statistiques en santé

Onde et physique mod.

Grande variabilité de grille de cours en deuxième année…

20 activités créées de 2011

à 2018 (1 à 3 par session)

• 40-100 étudiants par activité

• 2-6 profs par activité

• 1-2 heures par activité

Ateliers interdisciplinaires - Résultats

Analyse élémentaire spatialeExoplanètes

Déroulement

• Lecture préalable d’un guide

• Équipes de 8 étudiants

• Tous les projets sont différents

• Accompagnement par les profs

Évolution et diversité Chimie générale+

Astrobiologie : Vie extra-terrestre


A) Dessinez la structure de Lewis de

cette molécule biologique.

B) Remplacez tous les atomes par des

analogues pour former une molécule

extra-terrestre. Dessinez-la en 3D sur

le chevalet.

Exemple :

Constat : Les équipes de 8 sont trop

grandes et se fragmentent d’elles-

mêmes. Nous recommandons des

équipes de 4 étudiants maximum.

Évolution et diversité Chimie générale+

Astrobiologie : Vie extra-terrestre


Peter et Rosemary Grant

Géospize à bec moyen

Îles Galapagos

Génétique des populations aux îles Galapagos

Évolution et diversité Calcul différentiel+


Constat : Former des équipes

prédéfinies permet une meilleure

hétérogénicité et entraide.

A) Calculez la

vitesse d’évolution.

t

P(t)

(bec mince)

(bec épais)

P (t)M

EP (t)

2500

0

(1980)

Exemple : Nombre de Géospize à bec épais ou

bec mince après une sécheresse

Cahier de l’élève

à remplir

B) Comment

Lamarck expliquerait

ce phénomène?

Évolution et diversité Calcul différentiel+

Génétique des populations aux îles Galapagos


La fin de l’ère du pétrole

Déroulement • Bref exposé

• Rôles variables dans les équipes

• Fabrication de molécules

• Aspect compétitif (jeu)

Optimisation

Chimie générale Calcul différentiel+


A) Déterminez le nombre

d’atomes de carbone dans

l’essence qui permet de

maximiser les revenus.

Exemple :

Constat : L’aspect manuel

et compétitif est très

apprécié par les étudiants.

B) Fabriquez des molécules en

3D pour obtenir le maximum

d’argent!

Chimie générale Calcul différentiel+

La fin de l’ère du pétrole


Tyrolienne en folie!

Déroulement • Un problème réel sous la forme d’un défi

• Aucun cahier ni formules

• Étudiants en mode découverte

• Étudiants en mode collaboration

Uniquement avec

le film GoPro

d’une descente en

tyrolienne de 1

km, calculez la

vitesse maximale.

Physique mécanique Calcul intégral+


Exemple :

Constat : Le mode découverte est bien

adapté aux petits groupes d’étudiants.

Physique mécanique Calcul intégral+

Tyrolienne en folie!


Archéochimie : Datation au carbone-14

Cycle du carbone Archéologie

Déroulement

• Contexte réel (musées)

• Objets différents par équipe

• Méthode graphique

• Méthode mathématique

Chimie des solutions Calcul intégral+


Constat : Les thématiques avec accessoires et

costumes augmentent la motivation des étudiants.

A) Résolvez l’équation différentielle.

Exemple :

Chimie des solutions Calcul intégral+

B) Trouvez l’ordre de la réaction.

C) Calculez l’âge de l’échantillon.

Archéochimie : Datation au carbone-14


La course à l’ébullition

Déroulement

• Étudiant NYA + Étudiant NYB

• Les questions alternent entre les deux cours

• Les étudiants s’entraident

• C’est une course pour trouver la solution!

Course

Chimie générale Chimie des solutions+


Exemple :

Eau (1 L) Sel (117 g) Sucre (361 g)

A) Prédisez quelle

solution va bouillir à la

plus haute ToC.

B) Trouvez la réponse

à l’aide des forces

intermoléculaires.

C) Trouvez la réponse

à l’aide des propriétés

colligatives.

Constat : Le mentorat est profitable

pour les deux étudiants.

Chimie générale Chimie des solutions+

La course à l’ébullition


L’intelligence artificielle dans les jeux

Intelligence artificielle Théorie des jeux

Déroulement

• Expérimentation

de concepts

• Jeux de sociétés

Analyse

combinatoire

Informatique+Mathématiques


Exemples : Dilemme du prisonnier

Constat : Ce modèle a

été particulièrement

populaire auprès des

garçons!

Course à l’armement AlphaGoJeu du douanier

Informatique+Mathématiques

L’intelligence artificielle dans les jeux


Les Palmes de M. Schutz

Chimie générale Littérature+

Déroulement• Lecture de la pièce de théâtre

• Visionnement du film

• Analyse par les profs experts

• Retour en classe

Marie et Pierre Curie

1898

1989


B) Illustrez les problèmes associés

à la recherche scientifique à l’aide

d’exemples tirés du film.

Constat : La collaboration avec la

formation générale est non

seulement possible, mais efficace!

A) Montrez comment l’auteur

humanise les chercheurs.

Exemple :

Chimie générale Littérature+

Les Palmes de M. Schutz


Bio + Chimie + Math+Physique

GIEC vs Climatosceptiques

Déroulement Analyse de données Affrontement

d’arguments

négationnistes


Exemple :

« Les ''scientifiques'' ne

mentionnent jamais

l'activité solaire. En

1858-1860, il y a eu la

plus grosse tempête

solaire. Me semble qu’il

y a en eu plusieurs

autres depuis 50 ans. »

– Darwin Jonas

Constat : Le contexte réel

et très authentique a

vraiment plu aux étudiants.

Bio + Chimie + Math+Physique

GIEC vs Climatosceptiques


Méthode scientifique : Life!

Sciences de la nature + Sciences info-math.

Méthode scientifique

Déroulement

• Technicien de laboratoire

• Analyste scientifique

• Vulgarisateur scientifique

• Directeur scientifique

Mise en situation Conway’s

Game of Life


Exemple : Logiciel Golly A) Formulez une hypothèse

sur l’apparition des carrés.

B) Proposez un test d’hypothèse.

C) Mesurez les résultats.

D) Écrivez les lois identifiées.

E) Faites un

échange

d’information

avec une

autre table.

Constat : Il est

intéressant de diviser

la tâche des équipiers

en rôles distincts.

Sciences de la nature + Sciences info-math.

Méthode scientifique : Life!

Casse-tête!

Ateliers interdisciplinaires - Discussion

Avez-vous des idées d’activités interdisciplinaires?

1) Écrivez votre discipline sur

un morceau de casse-tête.

2) Choisissez un cours préféré.

3) Trouvez un voisin d’une

autre discipline.

4) Collez vos morceaux.

5) Réfléchissez ensemble et

écrivez une idée d’activité

interdisciplinaire au centre.

Mais, est-ce que ça fonctionne?


Nous avons sondé les étudiants après chaque activité.

0

10

20

30

40

50

60

4 3.5 3 2.5 2 1.5 1

Moyenne : 3,67

(Très en accord!)

Commentaires des étudiants


« L’atelier consolide la matière vue en classe. »

« C’est une autre façon d’apprendre. »

« Ça permet d’avoir des points de vue différents. »

« Ça aide à comprendre les notions des deux matières. »

« L’atelier m’a permis de découvrir de nouvelles forces. »

« L’atelier montrait bien comment appliquer la théorie. »

« Le partage de connaissances était très apprécié. »

« C’était intéressant et le fun d’être mixé avec d’autres. »

« C’était une bonne préparation pour les examens. »

« C’était cool à l’os! »

« J’ai apprécié le travail d’équipe. »

Résumé : Facteurs de réussite


Planification

• Regrouper plusieurs profs

• Libérer un temps commun

• Réserver un grand local

• Rassembler plusieurs groupes

• Associer un faible pourcentage

Contenu

• Contexte authentique

• Mise en scène ludique

• Difficulté moyenne

• Pas trop de nouveau contenu

• Contenus bien agencés

• Petites équipes (4-5)

• Favoriser l’entraide

Réalisation

• Inclure un aspect compétitif

• Étudiants dans l’action

• Durée de ~1 heure

Cette méthode est

applicable à toutes

les disciplines et tous

les programmes!

Mot de la fin

Ateliers interdisciplinaires - Conclusion

Réalité

Rêve

Avec la révision du programme de SN qui

s’en vient… on peut se permettre de rêver!

Questions et collaboration

Ateliers interdisciplinaires - Conclusion

Contactez-moi par courriel au

[email protected] si vous êtes

intéressés à utiliser une de nos activités!

Documents

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