ProjetMiticDidabio-11-Nally-Aeberhard-Ponticelli

Projet MiTIC par : Erminia, Annick, Aude

Groupe

• Erminia Nally
• Annick Aeberhard
• Aude Ponticelli

Problématique

Comment guider l'activité d'observation des animations sur la circulation sanguine et le cycle cardiaque pour que les élèves comprennent mieux la dynamique de ce processus biologique ?

La circulation sanguine et ce qu'elle implique n'est pas évidents à comprendre pour les élèves d'autant plus que l'on utilise la plupart du temps des représentations statiques.
Avec une animation l'élève est face à une représentation dynamique qui est plus proche de la réalité ce qui lui permet de mieux assimilé les tenant et les aboutissants de la circulation et du cycle cardiaque.

1ère conjecture : L'animation seule ne suffit pas à l'acquisition des connaissances, elle doit être intégrée dans un cadre préalablement bien défini.

2ème conjecture : Il faut découper la séquence afin d'éviter la surcharge cognitive. Il faut cibler certaines étapes du cycle puis ensuite voir l'ensemble.

3ème conjecture : Pour que l'élève comprenne le mécanisme dynamique, il est favorable qu'il l'explique à quelqu'un d'autre.

Objectifs d'enseignement

Objectifs généraux : Décrire, expliquer (l'élève explique le rôle du coeur et de la circulation sanguine dans le fonctionnement de l’organisme) et communiquer (l’élève présente à l’aide d’un schéma le trajet du sang dans le corps ou le fonctionnement du coeur selon les groupes).

Objectifs spécifiques : Repérer les informations afin de répondre à un questionnaire, réaliser un schéma de synthèse, échanger et confronter les connaissances "acquises".

Contexte curriculaire

Classes de 8eme année au C.O. niveau A, B et H.
Les classes sont en demi groupe et donc peu nombreuses.
Nous enseignons toutes les 3 dans ce degré dans des établissement différents.

Thème

Thème très général: le système cardiovasculaire

Réalisation d'un poster et présentation

Buts

Production d'un schéma récapitulatif sous forme d'un poster à présenter à la classe.
Travail par groupe de 2.
Deux problématiques : La moitié des groupes travaille sur le cycle cardiaque et l'autre sur la circulation sanguine (grande et petite) et les échanges gazeux.

Problématique 1:
Un globule rouge se trouve dans l'oreillette droite de ton coeur. Un instant après, ce même globule rouge se retrouve cette fois-ci dans ton oreillette gauche. Indique le chemin que ce globule rouge a emprunté. Quel chemin devra-t-il parcourir pour revenir au point de départ ?

Problématique 2:
Comment le cœur se rempli-t-il de sang puis se vide lors du cycle cardiaque ?

1. Regardez une première fois les animations en lien avec votre problématique
2. Lisez le questionnaire
3. Répondez aux questions à l'aide des animations

Voici le support d'exercice qui sera distribué aux élèves : http://tecfa.unige.ch/perso/lombardf/iufe/docetu/mitic-011/exercices_mitic-ponticelli-nally-aeberhardt.odt
Attention: Votre poster devra permettre à l'autre moitié de la classe de comprendre votre problématique.

Choix de l'artefact

Les deux voir trois animations sont complémentaires. Elles seront donc utilisées conjointement.

Sur la circulation du sang : http://system.paraschool.com/soutien/flashcours/cappe/svt/cappe_svt_bio1_circulation.swf
http://www.edumedia-sciences.com/fr/a387-circulation-sanguine


Sur le cycle cardiaque : http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=bio-0011-3 http://www.alessandroconti.ch/ress/phases_slow.swf
http://www.edumedia-sciences.com/fr/a395-cycle-cardiaque

Sur les échanges gazeux : file:///Applications/%20Didacticiels/Animations%20en%20Flash%20Edumedia/Master-geneve/Medias/html/a385-echanges-gazeux.html http://www.edumedia-sciences.com/fr/a385-echanges-gazeux http://www.edumedia-sciences.com/fr/a403-echanges-organes-sang

Table des responsabilités

Phase 1 : Cours théorique (4h)

- Composition du sang
- TP Observation des cellules du sang
- Les différents vaisseaux sanguins

Phase 2 : Réalisation du projet MiTIC (2h)

- Présentation des animations en salle informatique
- Les élèves réalisent les exercices individuellement à l'aide des diverses animations (exercices sur l'anatomie du système, les échanges gazeux et sur la double-circulation)
- Les exercices sont ramassés et corrigés par l'enseignante
- Réalisation d'un schéma par groupe

• Tâches du maître:

Réalisation d'un questionnaire
Met l'accent sur les points clés
Assister les élèves dans l'utilisation de l'artefact
Guider les élèves dans leur "recherche" durant la visualisation des animations

• Tâches des cyberprof (...des auteurs derrière l'artefact MiTIC)

Montrent à l'élève un phénomène dynamique
Permettent de varier la vitesse et dégager les différentes étapes du phénomène
"Expliquent" le phénomène

• Tâches de l'élève

Visualiser à plusieurs reprises l'artefact
Observer
Jouer avec l'artefact pour en retirer un maximum d'information ("recherche")
S'interroger, expliquer au partenaire
Répondre au questionnaire

Phase 3 : Présentation des schémas (poster) à la classe (1h)

• Tâches du maître

Assure le bon déroulement des présentations
Ecoute
Corrige ou ajoute des précisions si nécessaire
Fait une synthèse

• Tâches des cyberprof (...des auteurs derrière l'artefact MiTIC)
• Tâches de l'élève

L'artefact utilisé durant cette phase est un poster réalisé par les élèves. Ils deviennent donc également "cyberprof"
Réalisent un poster (nouvel artefact) sur la base des animations
Présentent leur poster et l'expliquent aux autres élèves.
Ecoutent et réagissent aux présentations des autres groupes

Articulation prof-médiation technologique

Articulation prof-cyberprof en termes de rôle de l'enseignant présent et des intentions pédagogiques dans l'artefactmédiation technologique. Inscrit dans le tétraèdre pédagogique.

Définitions des modalités de recueil des traces

Observation de la réaction des élèves face aux animations (nombre d'interventions nécessaires par l'enseignant).
Série d'exercices à résoudre à l'aide des animations choisies (permet de découper et de pointer les différentes phases de l'animation). Feuille d'exercices relevées et corrigées par l'enseignante.
Poster réalisé par les élèves.
Explication du poster par les élèves.

Planification permettant l'expérimentation au plus tard le 18 février

La séquence sera passée courant février 2011. Elle fera suite aux chapitres Digestion, Excrétion et Respiration.

Observations et analyse

A.P : Les animations sont bien faites et bien complémentaires. Cependant, il aurait été judicieux de prévoir un schéma légendé du cœur ou alors une question précise avec un cœur à légender dans le questionnaire, incitant ainsi les élèves à rechercher sur internet les légendes du cœur. Car les élèves n'ont pas eu l'idée par eux-même de faire cette recherche alors qu'ils disposaient d'un accès internet.
Le rôle du prof a été primordiale. Il a consisté à aider les élèves à faire le liens entre les différentes animations qu'ils avaient à leur disposition. En effet, même si j'avais bien insisté sur le fait qu'ils disposaient de plusieurs animations et qu'il était important qu'ils se servent de toutes ces animations, les élèves n'ont visiblement pas bien compris la nécessité d'utiliser plusieurs animations et restaient bloqués sur une (donc dans l'impossibilité parfois de répondre au questionnaire). De plus, certaines animations comportaient des options à activer ou désactiver, or les élèves n'ont pas "joué" avec ces animations. J'ai dû encore une fois les aider à manipuler des animations pourtant simples. Les élèves n'ont donc pas réussi à utiliser de manière efficace les différentes animations.
Donc : Rôle du prof = aide à l'utilisation du cyberprof.

A.A : Le schéma du cœur légendé distribué aux élèves dans le cadre préalable a ôté les problèmes de vocabulaire (oreillette, ventricule, veines, artères...) aux questions du questionnaire et à permis aux élèves de se concentrer sur la dynamique du cycle cardiaque et de la circulation sanguine. La lecture du questionnaire avant d'aller en salle informatique semble aider les élèves à chercher les informations dans les différentes animations car ils ont pris connaissance de l'ensemble des questions et savent ce qu'ils doivent chercher comme information.

Le questionnaire aide à cibler certaines étapes clé du cycle mais la relation entre la forme et la fonction reste difficile à concevoir par les élèves (question: pourquoi la cavité gauche est-elle plus musclée que la cavité droite?). La dernière question du questionnaire avait pour but que les élèves voient l'ensemble de la dynamique. Pour le thème sur l'anatomie et le cycle cardiaque, les élèves arrivent bien à résumer les différentes étapes et leur ordre successif. Pour le thème sur la circulation sanguine dans le corps, la question d'ensemble se résume à une énumération de lieu parcouru par un globule rouge. Il n'y a pas la notion de sang oxygéné ou non. Les élèves ont eu de la peine à concevoir le rôle de la double circulation (rejet CO2 plus oxygénation du sang pour la petite puis distribution d'oxygène aux cellules et élimination des déchets cellulaires pour la grande).

Lors de la présentation des affiches, les élèves ont présentés assidument leur affiche. Il est assez facile de repérer les groupes qui ont bien compris la dynamique et ceux qui n'en ont pas saisit la portée. Cette présentation ne suffit pas à la compréhension de la dynamique pour les élèves de l'autre thématique. Il est donc nécessaire de faire une synthèse par la suite avec les élèves.

E.N.: Les élèves ont semblé très motivés à utiliser l'ordinateur et les animations comme support d'informations pour répondre à leur questionnaire. Par soucis de vouloir voir ce qu'ils réussissaient à retirer des animations sans notions préalable, j'ai rencontré le même problème qu'A.P. concernant le schéma de l'anatomie du coeur. Les élèves ne semblent pas capables à ce stade de trouver par eux-mêmes l'information qui leur manque.
Les élèves se sont bien prêtés au jeu d'essayer de comprendre le mécanisme par eux-mêmes à l'aide des animations car cela était perçu comme une sorte de défi, challenge. Ils s'expliquaient mutuellement par groupe de 2 ce qu'ils observaient et comprenaient.
Le questionnaire leur a permis de progresser étape par étape. La plupart des groupes se sont principalement focalisé sur une animation et ont rapidement oublié les autres (donc pas ou peu d'utilisation de la complémentarité des animations).
Les schémas sur le cycle cardiaque ont été réalisé relativement facilement par les élèves qui ont découpé le processus en différentes étapes.
Le schéma de synthèse de la circulation sanguine a posé plus de problème car les élèves avaient de la peine à passer à la représentation schématique, cherchant à dessiner le plus précisément possible et le plus de vaisseaux et d'organes possibles.
La présentation a été faite sérieusement. Pour la circulation sanguine, l'idée de mouvement était bien présente. Pour le cycle cardiaque, il s'agissait plutôt d'une succession d'étapes (saccade).
Le sens de circulation semble avoir été bien compris (Cf: résultats obtenus pour l'ex concerné à l'épreuve).

Synthèse

• Nécéssité d'avoir une connaissance préalable des terme se rapportant à l'anatomie du coeur (cadre préalable)
• Le travail sur la base du questionnaire a permis aux élèves de progresser étape par étape (découpage)
• Focalisation sur une animation, pas d'utilisation de la complémentarité mais pas forcément un désavantage pourrait aussi refléter d'un choix des élèves sur l'animation qui leur convient le mieux.
• Obstacle de l'utilisation de l'outil informatique pour certains élèves. Importance de l'enseignante.
• Pour thème circulation sanguine: la question de synthèse a été mal formulée par rapport à nos attente, en effet, le rôle de la double circulation n'est pas demandé.Question devrait être retravaillée.
• Les animations si elles ont bien aidé à comprendre les phénomènes dynamiques, n'ont pas permis aux élèves d'acquérir le lien entre la forme et la fonction: Pourquoi la cavité gauche est-elle plus musclée que la cavité droite ? Quelles tâches et consignes donner aux élèves pour qu'ils comprennent mieux le lien forme fonction ? Inclure dans le questionnaire des questions portant sur le rôle de certaines spécificités anatomiques afin qu’ils puissent prédire les effets sur la fonction d'un changement de la forme.
• Difficulté à réaliser une représentation schématique de la circulation sanguine (soit aucun schéma terminé, soit 1 élève qui y passe 45 min).
• Le fait de présenter devant la classe permet à l'élève de s'approprier les notions. Reformulations, Sérieux, Cohérence des propos, Capacité de répondre à des questions
• Le transfert d'élèves à élèves ne se fait pas. Nécéssité de faire une synthèse avec les élèves : INSTITUTIONALISATION

Retour sur les conjectures

1ère conjecture : L'animation seule ne suffit pas à l'acquisition des connaissances, elle doit être intégrée dans un cadre préalablement bien défini.
Confirmée par nos observations.
Cadre préalable : vocabulaire (anatomique), schéma(s), liens avec des chapitres précédents…

2ème conjecture : Il faut découper la séquence afin d'éviter la surcharge cognitive. Il faut cibler certaines étapes du cycle puis ensuite voir l'ensemble.
Confirmée par nos observations sur le questionnaire.
Améliorations possibles : accentuer le découpage, prévoir une fiche méthode pour l’utilisation de l’artéfact (mode d’emploi ou fiche outil).

3ème conjecture : Pour que l'élève comprenne le mécanisme dynamique, il est favorable qu'il l'explique à quelqu'un d'autre.
Difficile à évaluer.
Améliorations possibles : Augmenter les interactions entre les élèves en remplaçant la présentation par une discussion-débat.

Conclusion

L'investigation d'une animation aide les élèves à mieux comprendre la dynamique d'un processus biologique.
Nos observations et leurs analyses sont en accord avec les résultats de la méta-analyse réalisée par Berney, S. Betrancourt, M. (2009). When and why does animation enhance learning? A meta-analysis.
« The results of the meta-analysis support the hypothesis of the beneficial effect of the presence of animated display for learning dynamic phenomena. »

Sources

Général MiTIC

• de Vries, E. (2001). Les logiciels d'apprentissage : panoplie ou éventail ? . Revue Française de Pédagogie, 137, 105-116
• Gauthier, P.-D. (2004). Taxonomies des outils TICE. Portail des Technologies Educatives de la GEV, Mission Outils TICE. Retrieved from http://gev.industrie.gouv.fr/article.php3?id_article=474
• Kobbe, L. (2006). Framework on multiple goal dimensions for computer-supported scripts: Knowledge Media Research Center (KRMC).

Sur les effets de l'animation :

• + Les modalités de l'illustration et l'apprentissage Rasch, T., & Schnotz, W. (2009).Interactive and non-interactive pictures in multimedia learning environments: Effects on learning outcomes and learning efficiency.Learning and Instruction, 19(5), 411-422. http://dx.doi.org/10.1016/j.learninstruc.2009.02.008
• +++ Berney, S. Betrancourt, M. (2009).When and why does animation enhance learning? A meta-analysis
• +++ Tversky, B., Morrison, J., & Betrancourt, M. (2002). Animation: can it facilitate? International Journal of Human-Computer? Studies, 57(4), 247-262.
• ++ O'Day, D. H. (2007). The Value of Animations in Biology Teaching: A Study of Long-Term? Memory Retention. CBE Life Sci Educ, 6(3), 217-223.

Quelques citations clé de l'article: Berney, S. Betrancourt, M. (2009). When and why does animation enhance learning? A meta-analysis

• Does the use of animation in a learning context improve comprehension and / or knowledge acquisition of dynamic phenomena, compared with static illustrations?
• Hence, a better question to ask is: when and why do animations improve learning?
• An animation may provide more information for the learner, since it offers a direct visualization of the microsteps that are the minute changes occurring in a dynamic system, which have to be inferred from a series of static graphics (Bétrancourt, Morisson and Tversky, 2001). Another clear advantage is its ability to convey changes over time (Schnotz & Lowe, 2003). Conversely, a series of simultaneously presented static graphics allows for the different states or steps within a depicted process to be consulted at any time, while an animation must be repeated as a whole (Bétrancourt et al., 2001).
• Lowe (1999) distinguishes three dynamic changes depicted in an animation: translation, transformation and transition, which focus on position, form and inclusion changes respectively. Schnotz (2005) identified several functions of animations which influence positively the learning. The enabling effect (Schnotz & Rash, 2005) translates the beneficial potential of an animation which allows the learner to process more information than with static graphics. This effect is akin to the supplantation effect (Salomon, 1994), which is an external cognitive aid for mental operations or processes. The facilitating function (Lowe & Schnotz, 2008) helps the learner to build a dynamic mental representation of the analogous dynamics of the phenomenon, but may lead to an “illusion of understanding”.
• Instructional effects of animation may not always be beneficial (Schnotz, Böckheler &Grzondziel, 1999). The animations must be adequately processed in order to extract the necessary information for a coherent mental model building. The subprocesses - selection, organisation, and integration (Mayer, 2005) - may be hindered because the multiple components of the dynamic structure compete with the learner’s attention (Lowe, 1999). Another difficulty is the transience of the animation, which by definition, has to be processed in motion where it could be difficult to perceive all the simultaneous basic changes (Bétrancourt et al., 2001).
• integration and collaboration processes of visual and verbal information are necessary (compulsory) in new knowledge building. The description of processes involved in the dynamic phenomenon comprehension building is illustrated by the multimodal comprehension model of Narayanan and Hegarty’s (1998).
• The results of the meta-analysis support the hypothesis of the beneficial effect of the presence of animated display for learning dynamic phenomena.

ENT

• La La gêne à exposer ses idées.
• la territorialité du texte
• Ce que l'enseignant fait mieux et ce que la médiation TIC fait mieux (Fr)

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