Anchoring Science Instruction in Multimedia Learning Environments

Goldman, S.R., Petrosin, A.J., Sherwood, R.D., Garrison, S., Hickey, D., Bransford, J.D. and Pellegrino, J.W. (1996)
Learning Technology Center, Vanderbilt University
in International Perspectives on the Design of Technology-Supported Learning Environments , pp 258-284 , edited by Vosniadou, De Corte, Glaser and Mandl.
Lawrence Erlbaum Associates, Publishers, New Jersey

Problématique

Cet article tente de montrer les possibilités et avantages de l'enseignement dit "anchored instruction" dans l'enseignement des sciences.

Le concept de "anchored instruction" est une forme d'enseignement où l'étudiant doit apprendre à résoudre des problèmes relevant de situations très concrètes. L'apprentissage devient ancré (anchored instruction) dans la complexité du réel et n'est plus associé à des situation idéales et simplifiées

Des expériences antérieures ont montré que les élèves qui ont reçu des informations dans un contexte de résolution de problème se rappellent mieux ce qu'ils ont lu et sont capables d'utiliser ces informations pour développer des stratégies de résolution pour de nouveaux problèmes (transfert de connaissances).

Ainsi, pour l'apprentissage des sciences, les auteurs font très justement remarquer que les étudiants doivent faire l'expérience du faire  de la science et pas seulement être confrontés au produit fini et bien poli de ce processus.

Dans ce but, les auteurs ont développé une série appellée Scientists-in-Action  qui permet, par l'utilisation de vidéo et ordinateurs, de placer les élèves dans des situations de résolution de problèmes proches de celles auquelles sont confrontées les scientifiques.
Concrètement, le premier épisode de la série est une vidéo qui se déroule en trois temps:

  1. L'histoire débute dans le bureau d'une hydrologiste qui explique son métier. Celle-ci est interrompue par l'irruption de sa secrétaire qui lui annonce un accident: un camion-citerne transportant un liquide dangereux s'est renversé sur l'autoroute. Il y a risque de contaminer une rivière qui est la source d'eau potable d'un village voisin. L'hydrologiste se rend immédiatement sur place. Le conducteur est inconscient. La nature du liquide transporté est inconnue, cependant des informations sont données sur ses propriétés.
    La vidéo stoppe et les élèves doivent essayer de déterminer:
  2. Une fois que les élèves ont terminé, la vidéo continue et on peut voir comment les experts (hydrologiste, pompiers, chimiste) ont résolu les mêmes problèmes. On obtient encore quelques informations sur les méthodes à utiliser pour prévenir la pollution de la rivière.
    La vidéo stoppe et on demande aux élèves de déterminer quelle est la meilleure stratégie à adopter pour prévenir une pollution.
  3. Une fois le problème résolu, la vidéo redémarre et on voit les experts à l'oeuvre pour résoudre ce problème
    Fin de la vidéo et dernier problème: déterminer à quel moment le liquide atteindra la station de pompage.
Dans ce contexte les auteurs ont réaliser deux expériences dont le but était d'examiner:
  1. le degré d'apprentissage des faits contenus dans la vidéo
  2. l'attitude des élèves face à la science et aux scientifiques

Expérience 1

Sujets et matériel

Deux groupes d'élèves de 10-11 ans ont été choisis:
  1. Le premier groupe (Network) a visionner un reportage réel d'un journal télévisé couvrant un déraillement de train-citerne. Ce train contenait un pesticide dangereux qui contamina une rivière qui elle-même pollua un lac. Un biologiste est interviewé pour expliquer quels dommages à court et long termes sont prévisibles.
  2. le deuxième groupe (Tanker Solve) a visionné le même reportage que le premier groupe. Puis il a vu la vidéo décrite ci-dessus et tenté de résoudre les problèmes associés.

Procédure

Les élèves de chaque groupe passent un pré-test touchant: La même série de questions est posée dans le post-test.

Résultats

L'analyse du post-test a montré que les élèves du groupe "Tanker Solve" avait un meilleure résultat que ceux du groupe "Network" pour ce qui était de l'acquisition du contenu. Par contre les deux groupes ont donné des réponses similaires aux deux questions d'attitude (2.a. et 2.b.): peu ou pas de changement de leur image des sciences et scientifiques.

Expérience 2

Sujets et matériel

Trois groupes d'élèves de 14-16 ans. L'expérience s'est déroulée de la même façon que la première avec les modifications suivantes:
  1. un troisième groupe (Tanker Watch) a été introduit: celui-ci comme le groupe "Tanker Solve", a vu le reportage télévisé puis la vidéo du camion renversé. Cependant il n'a pas résolu les trois problèmes associés à la vidéo.
  2. dans le post-test, un transfert de connaissance a été évalué: capacité à lire une carte topographique.

Résultats

Pour ce qui est l'acquisition du contenu, on n'a pas noter de différence entre les deux groupes "Tanker", par contre ces deux groupes étaient meilleurs que le groupe "Network".
La seule différence en faveur du groupe "Tanker Solve" concerne la question de la neutralisation de l'acide (travail pratique qu'ils ont dû réaliser).
Quant à leur attitude face à la science, comme dans la première expérience, tous les groupes n'ont montré que peu ou pas de changement de leur image des sciences et scientifiques.
Dans le test de transfert de connaissance, le groupe "Tanker Solve" a mieux réussi que le groupe "Tanker Watch" car le premier groupe a pratiqué la lecture de carte alors que le deuxième a seulement vu quelqu'un le faire dans la vidéo. Le control négatif était le groupe "Network" qui n'avait jamais vu de carte topographique.

Conclusion

De manière générale, l'environnement multimédia s'est révélé plus adéquat que le simple reportage télévisé pour l'acquisition de connaissance (contenu). Cependant le groupe qui a résolu pratiquement des problèmes (Tanker Solve) n'a pas eu un taux de réussite supérieur à celui qui n'a fait que regarder la vidéo (Tanker Watch). On a noté un avantage pour le groupe "Tanker Solve" dans le cas d'activité très spécifiques (comment neutraliser un acide). Dans la tâche de transfert, le groupe "Tanker Solve" qui s'est exercé à la lecture de carte s'est montré supérieur au groupe "Tanker Watch". Quant à la question de l'attitude face à la science et aux scientifiques, elle n'a que peu été affectée, quelque soit le mode d'apprentissage.
Un des points sur lequel le Vanderbilt Group va mettre l'accent, sera celui de la nature de l'aide et guidance apportée aux élèves afin de leur facilité l'appréhension de problèmes complexes tels que ceux présentés dans Scientists-in-Action.

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Jeudi, 2 mai 1996
Daniel Scherly