En vedette - Une approche pratique à la physique dans la salle de classe
Développé par une équipe de chercheurs en photonique, des enseignants et des experts en pédagogie de 11 pays de l'UE, un nouveau kit pédagogique contenant du matériel pour mener des expériences aussi ludiques qu'intéressantes en salle de classe est distribué gratuitement aux écoles partout en Europe. Les développeurs du kit Photonics espèrent que d'ici 2015, quelque 2,5 millions de lycéens européens l'utiliseront pour mener des expériences pratiques en photonique (un domaine clé de la physique moderne et la technologie) et aiguiser leur intérêt pour la physique et la science en général. Ceci devrait par la suite encourager davantage de jeunes à embrasser des carrières dans les sciences, aidant ainsi l'Europe à surmonter la pénurie de travailleurs qualifiés dans les industries haute technologie. «La photonique porte sur la science de la lumière et les technologies de la lumière. Elle fait partie intégrante de presque chaque technologie dans cette ère numérique, de la communication aux soins de santé, et elle joue un rôle prépondérant dans les technologies que les élèves utilisent quotidiennement, comme Internet, les téléphones portables, etc.», explique Hugo Thienpont de la Vrije Universiteit Brussel (Université libre de Bruxelles, Belgique), qui a plus de 20 années d'expérience dans ce domaine. «En outre, il s'agit d'une technologie très intéressante sur le plan visuel, et les expériences avec la lumière peuvent en effet séduire les élèves, les passionner et aiguiser leur intérêt et leur curiosité.» Le professeur Thienpont était chargé du développement du kit Photonics Explorer et du matériel didactique pour les enseignants accompagnateurs au titre du projet Expekt («Photonics Explorer: developing a photonics educational kit for Europe's secondary schools»), soutenu à hauteur de 550 000 euros par un financement de la Commission européenne. Grâce au soutien de gouvernements et de l'industrie européens, l'équipe a ensuite mis en place «EYESTvzw», une organisation à but non lucratif qui assurera désormais la distribution à grande échelle du kit. Au fil des ans, l'impact sur l'enseignement de la physique pourrait se révéler considérable et encourager l'adoption plus généralisée de l'apprentissage par le questionnement plutôt que des approches théoriques moins efficaces et moins attrayantes. «Le peu d'intérêt que suscitent la science et la technologie est étroitement lié à la qualité de l'enseignement des sciences qui dissuade souvent les élèves de s'engager dans une discipline scientifique, voire de suivre une carrière dans ce domaine, et notamment celui de la physique. Les élèves n'ont pas souvent l'occasion de tester de réelles méthodes scientifiques et activités de recherche dans leurs cours traditionnels, et ce malgré que les expériences constituent une partie importante des travaux scientifiques. La nature plutôt théorique de la présentation du contenu, ainsi qu'un équipement et des références tout aussi obsolètes, contribuent souvent à l'image négative de la physique comme une discipline ennuyeuse et peu attrayante; ainsi, beaucoup d'élèves s'éloignent de ce parcours dès qu'ils le peuvent», explique le professeur Thienpont. En revanche, les techniques fondées sur le questionnement semblent énormément stimuler l'intérêt et la motivation des élèves, bien qu'on les adopte peu souvent en raison de contraintes de temps et des programmes. L'équipe d'Expekt a donc cherché à trouver une méthode simple et efficace pour introduire l'apprentissage par le questionnement dans les salles de classe. En travaillant en étroite collaboration avec la communauté éducative, ils ont mis au point le kit Photonics Explorer et ont formé les enseignants à son utilisation. Plus important encore, l'équipe s'est assuré que l'on puisse l'intégrer de manière homogène au programme scolaire et à différentes cultures d'apprentissage partout en Europe sans que les enseignants ou les élèves ne doivent pour autant passer plus de temps ou déployer plus d'efforts pour l'utiliser. Apprendre à utiliser le laser à l'école Chaque kit contient un ensemble de composants expérimentaux polyvalents tels que des lasers, des polariseurs, des LED et des miroirs, ce qui permet à un cours classique d'environ 30 élèves de travailler en groupe de deux ou trois personnes afin de mener des expériences pratiques. Conçus pour des élèves âgés de 12 à 14 ans ou de 16 à 18 ans, les thèmes concernés portent sur les bases de la photonique et de l'optique (de la réflexion et des couleurs à la diffraction et aux interférences), des domaines qui sont couverts par le programme de tous les pays européens. Les élèves peuvent par exemple faire partager un mot à l'aide de lumières LED par le biais d'une fibre optique, ils peuvent calculer les longueurs d'ondes des couleurs dans une ampoule à économie d'énergie en créant leur propre spectromètre ou encore développer leur propre «polarimètre» pour mesurer la concentration en sucre dans une solution en s'appuyant sur l'effet de la polarisation. «Ce sont bien plus que de simples composants dans une boîte», déclare le professeur Thienpont. «Photonics Explorer équipe les enseignants d'un cadre didactique qui est le fruit d'efforts volontaires de plus de 35 enseignants et professeurs d'éducation scientifique. Le kit Photonics Explorer est distribué gratuitement aux enseignants, mais uniquement à ceux qui suivront le cours de formation. Le cadre didactique est modulaire de par sa structure et donc flexible et éditable par les enseignants, afin qu'ils puissent l'adapter à leur propre style d'enseignement et à la situation de la classe. Ce kit a jusqu'ici été testé par plus de 1500 élèves en Belgique, en Bulgarie, en France, en Allemagne, en Pologne, en Espagne et au Royaume-Uni, et le matériel didactique a été traduit en huit langues, avec d'autres développements linguistiques prévus. Les évaluations des élèves et enseignants concernant l'utilisation du kit se sont révélées extrêmement positives, ajoute le professeur Thienpont. «La mise en œuvre de Photonics Explorer dans les salles de classe montre des effets très positifs à court terme, notamment au niveau d'une amélioration de la confiance en soi (auto-efficacité) et de l'intérêt global des élèves à l'égard de cette discipline. On constate que si les enseignants utilisent des techniques d'IBL en classe, les élèves montrent un plus grand intérêt et une plus forte confiance en eux, et leur perception de la physique n'en devient que meilleure», fait-il remarquer. «Pour les élèves hommes, l'intérêt pour la physique commence à mûrir après qu'ils aient travaillé avec Photonics Explorer; les filles, quant à elles, sont plus confiantes en terme de leur capacité scientifiques et leur auto-efficacité s'accroît.» Il est intéressant de noter que l'intérêt porté à la physique a également contribué à renforcer l'intérêt pour d'autres disciplines scientifiques. «Des entretiens auprès des enseignants et des élèves montrent que les élèves ont beaucoup apprécié les expériences pratiques, et les enseignants ont constaté un changement d'attitude important de leurs élèves envers la science en général», ajoute le professeur Thienpont. Jusqu'ici, EYESTvzw a distribué 300 des kits Photonics Explorer finalisés et la distribution se poursuit dans d'autres pays de l'UE; l'organisation à but non lucratif participant au projet est à la recherche de sponsors auprès de sociétés, des autorités gouvernementales, des ministères de l'éducation et de fondations. L'équipe prévoit d'actualiser le kit afin de suivre le rythme rapide des technologies en pleine évolution et envisage également de développer un kit semblable pour les écoles primaires et les universités. En promouvant ainsi l'apprentissage par le questionnement, Photonics Explorer sera à l'origine d'un meilleur enseignement en science, mais il donnera également un grand élan compétitif à l'Europe sur le long terme si, comme prévu, davantage d'élèves se tournent vers des carrières scientifiques. «Travailler avec ce kit incite à la créativité, au travail en équipe, à la résolution de problèmes et à la pensée critique; autrement dit, des compétences essentielles requises dans la main d'œuvre scientifique. En outre, il donne la possibilité aux élèves de travailler comme scientifiques et ingénieurs alors qu'ils sont encore scolarisés, ce qui leur procure les atouts nécessaires pour entreprendre une carrière en science et technologie», souligne le professeur Thienpont. Le projet Expekt a bénéficié d'un financement de la recherche au titre du septième programme-cadre (7e PC) de l'Union européenne. Lien au projet sur CORDIS: - Le 7e PC sur CORDIS - Fiche du projet Expekt sur CORDIS Lien au site web du projet: - Site web du projet «Photonics Explorer: Developing a photonics educational kit for Europe's secondary schools» Liens à des séquences vidéo/audio connexes: - Vidéo dédiée au projet Expekt Autre lien: - Site web de la stratégie numérique de la Commission européenne