La réalisation d’instruments de mesure électroniques : une intervention didactique pour l’apprentissage interdisciplinaire en science expérimentale, en mathématique et en technologie

Abstract

Notre recherche de développement en didactique s’est articulée autour de deux pôles : l’engagement actif des élèves dans les paradigmes constructivistes de l’apprentissage par compétences et l’amélioration technologique d’un environnement de laboratoire utilisant la nouvelle technologie des systèmes MicrolabExAO. Pour ce faire, nous nous sommes intéressés aux possibilités didactiques offertes par ce nouvel environnement MicrolabExAO qui permet aux apprenants de réaliser leurs propres instruments de mesure électroniques avec l’expérimentation assistée par ordinateur (ExAO). En développant une intervention didactique appropriée, nous voulions permettre à l’élève non seulement de construire ses instruments, mais aussi d’en comprendre le fonctionnement. Par la réalisation concrète de quatre instruments de mesure, l’élève s’est approprié progressivement une démarche de résolution de problèmes complexes mobilisant des savoirs et savoir-faire en sciences expérimentales, en mathématique et en technologie. Dans l’activité finale de l’intervention didactique, pour vérifier le niveau d’intégration de cette démarche technoscientifique, nous avons demandé aux apprenants de transférer leurs apprentissages en situation nouvelle en construisant un manomètre de manière autonome. Ce faisant, les apprenants ont déployé leurs savoirs et savoir-faire en sciences expérimentales, en mathématique et en technologie pour construire l’instrument de mesure et en expliciter le fonctionnement, effectuant ainsi un apprentissage interdisciplinaire. Comme ils n’ont obtenu aucune directive de la part de l’enseignant ni aucun protocole de manipulations, nous pouvons dire qu’ils étaient placés dans une situation adidactique qui leur a permis de manifester une expertise de traitement interdisciplinaire.

Our developmental research in didactics has focused on two distinct aspects : The students' active engagement under the constructivist paradigms of competency-based learning and the technological enhancement of laboratory settings using the new MicrolabExAO environment. Towards these ends, we have explored the teaching possibilities offered by MicrolabExAO which allows learners to design their own electronic measuring tools with the computer assisted experimentation. By developing an appropriated teaching intervention, we wanted to enable the student not only to build his/her tools, but also to understand how they work. Through the actual implementation of four measuring tools, the student has progressively developed his/her own approach to resolving complex problems which call upon knowledge and skills in experimental sciences, mathematics and technology. In the final activity of the teaching intervention, with the objective of assessing the level of integration of this technoscientific approach, we have asked the learners to apply their new knowledge within the framework of building a manometer on their own. In doing so, the learners have deployed their knowledge and skills in experimental sciences, mathematics and technology in order to build the measuring tool and to explain its functioning, thereby achieving interdisciplinary learning. Since they have been given neither instructions from the teacher, nor operating protocols, we can say that they have been put in an adidactical situation which allowed them to demonstrate interdisciplinary expertise in their approach.