Choix et argumentation du sujet
Venant d'être mandatée pour réaliser un scénario sur la digestion destiné à être présenté dans l'espace "Alimentarium junior" du Musée de l'alimentation de Vevey, je profite de cette opportunité pour développer une réflexion théorique approfondie dans le cadre du travail STAF 16.
Ce scénario consiste à ordonner des séquences vidéos existantes ou à créer, fragmentées selon les 5 principales étapes de la digestion chez l'homme, complétées par une séquence expliquant les généralités et montrant une synthèse de la digestion.
Cette dernière séquence sera à disposition à l'entrée d'un mannequin géant représentant une femme couchée sur le côté. La caractéristique de ce mannequin étant de renfermer un boyau (une galerie) modélisant le tube digestif, que les enfants pourront traverser. A chaque étape, il y aura à disposition une séquence vidéo présentant les principales transformations des aliments à ce niveau.
Dans le cadre du travail STAF 16, je propose de développer, parallèlement à ce scénario vidéo, un environnement d'apprentissage informatique centré sur la séquence des généralités de la digestion.
Quelques aspects théoriques
Concernant la formulation des objectifs
Les objectifs spécifiques découlant de l'objectif général, au vu des contraintes liées au projet muséologique, vont être fragmentés selon les 5 principales étapes de la digestion humaine.
Ces objectifs spécifiques seront différenciés en deux niveaux correspondant aux niveaux de capacité de compréhension en relation à deux catégories d'âge : les enfants de 6-10 ans et ceux de 10 à 14 ans.
Concernant le niveau taxonomique des objectifs formulés
Selon la taxonomie de L'Hainault dans laquelle un objectif est défini par le niveau de l'opération mentale et le niveau d'abstraction du produit, la plupart des objectifs formulés sont du niveau de reproduction voire certains du niveau de conceptualisation. Ceci étant dû principalement au fait que les connaissances sur la digestion dans l'enseignement obligatoire sont essentiellement déclaratives, et que pour des enfants d'âges si différents, il est impossible de caractériser de manière précise les pré-requis.
Ces objectifs pourraient être d'un niveau taxonomique plus élevé dans des contextes plus larges ou plus élaborés, exemples :
- en comparant les mécanismes digestifs de différents êtres vivants;
- en y intégrant des connaissances sur l'alimentation (concept d'aliment, de nutriment, de classe d'aliments, de régime alimentaire...);
- en y associant les divers niveaux d'organisation du vivant (écosystème, individu, appareil, organe, tissu, cellule, organite, molécule, atome, particule...).
Concernant l'analyse des objectifs
Concernant l'analyse des objectifs, j'ai choisi d'utiliser les "niveaux de formulation" définis par G. de Vecchi et A. Giordan qui désignent des étapes de construction du savoir ; la connaissance passant par des niveaux de formulation successifs.
Un niveau de formulation est un énoncé correspondant à un seuil que l'on atteint; c'est un certain niveau d'abstraction qui se manifeste par un énoncé global que l'on demande à l'apprenant de produire et non de réciter. Plusieurs énoncés employant des mots différents peuvent correspondre à un même niveau de formulation.
Ces niveaux de formulation résultent d'un ensemble de recherches faites sur les conceptions des enfants et des adolescents à propos de la digestion. Certaines conceptions fausses sont retrouvées même après plusieurs enseignements de la matière.
Voici quelques résultats d'une évaluation qui a été effectuée sur des individus n'ayant jamais étudié le sujet, ou l'ayant étudié une ou plusieurs fois dans leur scolarité, suite à la question : Tu manges. En te servant d'un dessin essaie d'expliquer où vont et que deviennent une pomme et un jus d'orange quand ils sont entrés dans le corps.
De nombreuses erreurs concernent la place et la succession des organes, ainsi que l'existence très fréquente d'un double cheminement pour les aliments solides et pour les aliments liquides. Ce même type d'incompréhension persiste chez des apprenants plus âgés.
Relation avec d'autres concepts
A l'intérieur d'une discipline telle que la biologie, il existe des réseaux de relations entre les différents concepts (organe, appareil, croissance...). Mais dans la pratique, le champ conceptuel est beaucoup plus large et inclut un ensemble de concepts périphériques que l'on utilise naturellement dans la pratique tels que :
- des concepts physiques : états de la matière (solide, liquide), filtration, conservation de la matière, etc.;
- concepts chimiques : corps chimiques simples et composes, réaction chimique et transformation de la matière, etc.;
- concepts transversaux : temps (durée, succession des phases), échelle des grandeurs, passage de 2 à 3 dimensions, etc.
Dans ce document, les niveaux de formulation seront placés immédiatement après chaque objectif.
Quelques pré-requis conceptuels très généraux
- il faut manger pour vivre (si on mange pas, on meurt...)
- connaissance des aliments
- le rôle des dents
- les aliments sont avalés,
- ce qu'on mange passe dans le ventre
- relation entre bouche et estomac (ventre)
- les aliments sont "digérés" (sans savoir ce que cela comporte)
- relation entre aliments et expulsion
Description de l'environnement d'apprentissage
Si l'on se base uniquement sur les objectifs formulés, un didacticiel/ exerciseur pourrait être construit selon une séquence de questions-réponses permettant de vérifier les connaissances acquises et d'entraîner les connaissances déclaratives.
Ces systèmes permettent de nombreux types d'activités. Par contre, ils favorisent très peu l'initiative des apprenants étant donné que chaque séquence propose un choix de réponses restreint à celles prévues dans le programme. La conception de ses systèmes se base sur le dialogue interactif et l'apprentissage consiste à mémoriser et à entraîner des procédures associées aux concepts. Même si ces apprentissages peuvent être attestés par des performances, cela ne garantit pas la signification de ces apprentissages, notamment parce que l'apprenant n'a pas l'occasion d'exprimer sa propre compréhension.
Une manière d'augmenter le niveau taxonomique des opérations mentales et de permettre la construction des connaissances par l'enfant lui-même est de favoriser l'exploration et la découverte. Par exemple, plonger l'enfant dans un environnement particulier et proposer des activités de construction relevant de quelques processus simples impliqués dans la digestion, puis de complexifier la tâche tout en augmentant de degré de similarité avec la digestion humaine.
L'architecture de l'environnement d'apprentissage
Pour l'apprentissage des principaux concepts liés à la digestion, je propose une architecture de type "marché" qui comprendrait 5 parties, chacune divisée en 3 sous parties correspondant aux modules présentés ci-après.
- partie 1 : 3 micromondes distincts cherchant à favoriser la construction des connaissances par l'enfant
- partie 2 : connaissances encyclopédiques
- partie 3 : questionnaires à choix multiples
- partie 4 : aide "on line" composée d'exemples et d'une démonstration
- partie 5 : glossaire, permettant à l'enfant de trouver des définitions simples sans passer par les connaissances encyclopédiques
Dans ce travail, c'est la partie 1 qui va être développée.
Partie 1.
Cette partie comprend trois modules distincts de complexité croissante et de degré se similarité avec la digestion humaine croissant. Chacun de ces modules est présenté sous la forme d'un micromonde, c'est-à-dire un système informatique ouvert dans lequel l'enfant peut explorer un domaine ou un dispositif avec un minimum de contraintes de la part du système.
- le premier tente de faire construire à l'enfant une machine qui fabrique du jus de pommes
- le deuxième tente de faire construire à l'enfant une machine qui fabrique de la marsupilamine
- le troisième tente de faire construire à l'enfant un système digestif de type humain.
Les métaphores utilisées tentent d'expliquer de manière concrête et progressive les transformations subies par un aliment lors de la digestion : les transformations mécaniques par l'intermédiaire de 2 appareils, un broyeur, un malaxeur ; les transformations chimiques par l'apport d'enzymes ; enfin l'absorption et l'élimination par l'intermédiaire d'un 3ème appareil, un filtre.
Le but des métaphores étant de créer un effet de contexte et de permettre à l'enfant de donner un sens aux objets et activités proposés.
Quelques remarques concernant le choix de la métaphore :
La métaphore doit relever au minimum de :
- un élément de départ décomposable en petits morceaux
- un processus de transformation : décomposition en petits morceaux
- des éléments d'arrivée qui sont le résultat de la transformation : un produit "noble" (recherché) et des déchets solides
ainsi que le lieu de transformation qui doit être formé de plusieurs parties dont au minimum :
- un lieu d'entrée
- un lieu de broyage
- un lieu de malaxage
- un lieu de filtrage
- deux lieux de sortie distincts
Le premier module
Le premier dispositif relève essentiellement du concept de continuïté et des transformations mécaniques de la matière première.
Le dispositif à construire comprend plusieurs éléments aux fonctions différentes dont des éléments qui servent de passage, et d'autres éléments dans lesquels la matière est transformée.
- dont un broyeur, en premier, qui coupe la matière en morceaux grossiers
- un malaxeur qui mélange les morceaux broyés et coupe en morceaux plus petits
- un filtre qui permet le passage des très petits éléments
Projet graphique concernant le module 1 avec résultat recherché
L'objectif de ce module est de faire construire à l'enfant une machine à faire du jus de pommes à partir d'un jeu de 9 éléments, et de faire tester cette machine dans le but de l'améliorer.
Chaque élément étant associé à une fonction précise.
Dans ce jeu d'éléments, on distingue :
- 4 ustensiles simples dont :
- 2 entonnoirs : un large (permet le passage des pommes), un étroit (collecte le jus);
- 2 récipients : un cylindrique (recueille la pulpe), une bouteille (recueille le jus).
- 3 appareils :
- un broyeur (broye les pommes) ;
- un malaxeur (malaxe les pommes) ;
- un filtre (filtre le jus).
- 2 élémens de liaison :
- un tuyau large (permet le passage du broyeur au malaxeur) ;
- un tuyau étroit (permet le passage du malaxeur au filtre).
L'enfant peut associer les différents éléments comme il veut. A tout moment, il peut tester son dispositif et un feed back spécifique lui permettra de modifier son dispositif jusqu'à obtenir un dispositif fonctionnel.
Le feed back pourra se faire sous deux formes :
- une forme textuelle informera l'enfant des objets correctement placés et lui proposera de continuer ou de tenter autre chose (seule cette forme de feed back a été implémentée avec AW)
- une forme iconique, informera l'enfant du niveau de transformation de la pomme (entière, en gros morceaux, sous forme de compote, sous forme de jus ou de pulpe) ceci par l'intermédiaire d'une animation dans laquelle on verrait la pomme entrer dans la machine par l'objet placé dans la première zone, et se transformer selon le dispositif construit.
Niveau taxonomique de l'opération cognitive
La construction de cette machine relève, selon les enfants concernés :
- d'une activité de mobilisation convergente (opération cognitive dans laquelle l'enfant doit opérer un choix, ceci à l'aide de ses propres connaissances et proposer un produit qui réponde à plusieurs conditions),
- d'une activité de résolution de problème (opération mentale dans laquelle l'enfant doit proposer une solution à un problème jamais rencontré).
Par contre, l'activité "mentale" ou "intelligente"... de l'ordinateur effectuée lors du test relève de l'exploration du possible.
Pré-requis
- être capable de lire....
Il est tout à fait possible de prévoir une version pour les enfants qui n'ont pas encore acquis cette capacité, ceci en remplaçant l'écrit par du son. Notamment par :
- une présentation des 9 objets (style démo),
- une formulation de la consigne avec un exemple d'association de 2 éléments
- une formulation des feed back (style démo)
- savoir utiliser un ordinateur, notamment :
- manipuler la souris, notamment associer des figures sur l'écran (cliquer, faire glisser une figure, décliquer)
Analyse du contenu
Pour construire un dispositif comme proposé dans le module 1, l'enfant doit faire preuve de capacités conceptuelles et procédurales, notamment :
- identifier les objets proposés
- choisir les objets
- sélectionner et placer une figure dans le cadre
- encastrer les figures entre-elles
1. Identifier les objets (niveau taxonomique de conceptualisation)
En premier, l'enfant doit pouvoir identifier les objets comme étant des éléments nécessaires à la construction de sa machine. Pour l'aider dans cette activité, leur nom a été écrit à côté de chaque objet (pour les enfants qui savent lire bien-entendu !).
Il ne faut pas oublier que l'utilisateur, dans ce cas l'enfant, ne manipule pas d'objets concrets mais des représentations planes de ces objets. Il faut donc concevoir l'interface de façon à ce que les objets proposés servent à penser la solution et puissent être intériorisés par l'enfant comme n'importe quel langage
Les 4 premiers objets, (2 entonnoirs, un récipient simple et une bouteille) sont relativement faciles à reconnaître de par leur analogie avec les objets réels et de par leur fréquence de représentation dans les ouvrages pour enfant ou de vulgarisation.
Les 2 tuyaux sont déjà plus difficiles à identifier. Par contre, les 3 appareils encore plus difficiles à identifier surtout le dernier qui est le filtre. En effet pour remplir sa mission, c'est-à-dire laisser passer les plus petits éléments (ici les éléments liquides) et faire avancer les éléments plus grossiers, il a fallu le construire en biais.
Je fais l'hypothèse que quelques essais (voire un seul) permettront un degré d'identification suffisant pour construire la machine demandée. En outre, l'imagination ou l'esprit de jeu des enfants fera, que même, si certains objets présentés ne sont pas correctement identifiés, les enfants pourront quand même les déplacer, les associer, et leur donner un sens à ce moment-là.
Pour faciliter l'identification de ces objets par l'enfant, il serait opportun de les remplacer par des illustrations plus proches des objets réels tout en restant très schématiques.
Pour certains enfants, la possibilité de relier les objets entre-eux sera rapidement identifiée.
Pour favoriser ceci, la consigne a été formulée en intégrant l'idée d'association : "A l'intérieur de ce cadre, associe les objets comme tu veux, puis teste ta machine en appuyant sur TEST".
2. Choisir les objets
Cette activité complexe peut être analysée de plusieurs manières. Je choisis d'utiliser la méthode mathétique mise au point par Gilbert dont le but est de décrire la succession des comportements que l'apprenant pourrait présenter pour accomplir cette activité complexe.
Je fais l'hypothèse (à vérifier par une évaluation sur le terrain) que les opérations mentales des enfants seront essentiellement basées sur l'identification des entrées et sorties des objets. A ces comportement, s'ajouteront des comportements d'ordre sémantique, par exemple : Est-il pertinent d'associer 2 entonnoirs ?
Diagramme mathétique concernant le module 1
3. Sélectionner et placer une figure dans le cadre
Cette capacité a été considérée comme un pré-requis.
L'analyse mathétique de cette capacité est disponible dans
L'objectif de ce module est de faire construire à l'enfant une machine à fabriquer une potion magique (la marsupilamine) à partir d'un jeu de 9 éléments, et qu'il puisse tester cette machine dans le but de l'améliorer.
Pour ceux qui ne le savent pas encore, la marsupilamine a le pouvoir de transformer les humains en marsupilami, c'est-à-dire jaunes à pois noirs... pour la queue en tir bouchon, c'est une autre histoire.
Le produit de départ est cette fois est une goyangue.
Pour ceux qui ne le savent pas encore, la goyangue est un fruit exotique, hybride de la goyave et de la mangue, qui a comme particularité d'être d'un rouge éclatant.
Par contre, l'activité "mentale" ou "intelligente"... de l'ordinateur effectuée lors du test relève de l'exploration du possible.
L'analyse mathétique ce cette activité n'a pas été effectuée dans le cadre de ce travail.
L'objectif de ce module est de faire construire à l'enfant un système digestif de type humain, à l'aide d'un jeu de 6 organes digestifs et 4 sucs digestifs, et qu'il puisse tester ce système dans le but de l'améliorer. Ce module représente une activité de transfert des apprentissages des 2 premiers modules à la digestion humaine.
Par rapport au deuxième module, la complexification se situe par rapport au transfert à une fonction physiologique de l'être humain : la digestion.
Ce transfert implique notamment :
