Une évolution constante
Avec l’évolution constante de la technologie, nous sommes confrontés à une obsolescence rapide des produits (Bureau de la consommation [BC], 2004). Prenons l’exemple de l’automobile, domaine dans lequel la production d’un nouveau modèle nécessitait auparavant de quatre à six ans, alors qu’aujourd’hui les modèles sont revus et réinventés après environ deux ans (BC, 2004). Selon le BC, cette obsolescence rapide des objets oblige le consommateur à posséder des capacités et des compétences relatives à la technologie: «On s’attend à ce que les jeunes d’aujourd’hui fassent preuve de plus de connaissance de la technologie que les générations antérieures, et à ce qu’ils soient mieux préparés en tant que consommateurs de demain» (p. 30). En réponse à l’obsolescence rapide des produits, des membres de la communauté québécoise cherchent à permettre aux citoyens et aux citoyennes d’améliorer leurs compétences au regard de la technologie. Par exemple, dans un article publié dans le journal La Voix Pop du Sud-Ouest (Desroches, 2016), un citoyen de la ville de Montréal présente son « Café-réparation ». Monsieur Gérald Guimond, ancien enseignant de charpenterie- menuiserie à la Commission scolaire de Montréal, souhaite amener les jeunes et les moins jeunes à apprendre à réparer des objets de leur quotidien. D’autres organisations de ce type existent partout au Québec. L’organisme environnemental Équiterre en donne une liste sur son site Intemet .
Les citoyens du Québec et ces différentes organisations ne sont pas les seuls à avoir réagi à la nécessité de développer des compétences en technologie. Le MELS en a fait de même en intégrant la technologie dans les cours de SCIences.
Son importance dans l’apprentissage
Puisque les activités scientifiques et technologiques stimulent la curiosité des élèves (MELS, 2007a, 2007b), nous pouvons considérer la dissection mécanique comme importante dans le cheminement scolaire de ces derniers. En effet, comme que le stipulent Younis et Tutunji (2012) dans leur recherche réalisée auprès d’étudiants en ingénierie, la démarche de rétro-conception, dont la dissection mécanique fait partie, permet de lier les apprentissages en contexte de classe avec des éléments de la vie de tous les jours. Par ailleurs, selon une recherche réalisée par Dalrymple (2009) auprès d’étudiants en ingénierie, une activité de type DAA (Disassemble/Analyze/Assemble), dont la dissection mécanique forme les deux premières étapes, favoriserait la motivation ainsi que le transfert des apprentissages. La dissection mécanique aide également l’apprenant à réaliser l’utilité de ce qu’il voit en classe, puisque « la théorie n’est plus juste de la théorie; on voit qu’elle peut réellement servir! » (Doucet et al., 2007b, p. 3) Plus encore, selon Potvin et Hasni (2013), ancrer les apprentissages dans la vie de tous les jours favoriserait l’augmentation des résultats scolaires et susciterait l’intérêt des élèves.
Finalement, l’arrimage entre différents principes scientifiques et contextes concrets devient possible, notamment grâce à la dissection mécanique. Dans un même ordre d’idées, la dissection mécanique image certains concepts. Par exemple, les systèmes de transmission ou de transformation du mouvement, des concepts prescrits dans le programme de 4e secondaire en S&T, peuvent être imagés à l’aide de la dissection mécanique (MELS, 2007a, 2007b). En effet, il est possiblement difficile d’imaginer le mouvement réalisé par différentes pièces dans un objet ainsi que de comprendre l’utilité de chacun des mouvements. C’est en observant des objets réels dans toutes leurs particularités que les élèves ont l’occasion de mieux comprendre. Avoir accès à l’objet réel ou à un objet formé à l’aide d’une imprimante 3D peut pennettre à l’élève, autrement que sur une image ou une photo, de le regarder sous tous ses angles, de sentir l’odeur qu’il dégage, d’écouter les sons qu’il produit, etc.
Par ailleurs, l’apprentissage par la dissection mécanique en classe s’inscrit dans une vision de type utilitariste de l’enseignement et de l’apprentissage de la S&T, dans laquelle l’élève est envisagé comme un (futur) utilisateur de technosciences (Barma et Guilbert, 2006). Les cours de S&T l’amènent à saisir le fonctionnement des diverses technologies ainsi que d’en comprendre l’utilisation dans la vie quotidienne. C’est dans l’optique de responsabiliser, de conscientiser et d’autonomiser l’élève au regard des technologies avec lesquelles il interagira dans son quotidien que la dissection mécanique prend toute son importance. Malgré sa pertinence pour l’apprentissage, il existe peu d’ informations à propos de son enseignement et son apprentissage.
La synthèse du chapitre
En conclusion, nous constatons que des citoyens, des organismes ainsi que le MELS ont répondu à la nécessité soulevée par le BC (2004) d’amener les jeunes et les moins jeunes à développer leurs compétences en technologie. Rappelons que la technologie a été intégrée aux cours de sciences au secondaire en 2007. De plus, une forte proportion d’enseignants n’a pas reçu de formation initiale en technologie. Malgré une place bien définie dans le PFEQ, peu d’informations sont fournies aux enseignants à propos de son enseignement et son apprentissage. Par exemple, nous savons que les enseignants doivent amener les élèves à s’approprier différentes démarches, dont l’analyse technologique. Par contre, nous en savons peu en ce qui concerne des manières de guider les enseignants dans l’enseignement et l’apprentissage de ces démarches.
Ce mémoire se concentre sur deux des sept démarches présentées par le PFEQ, soit l’analyse technologique et l’observation. Nous avons choisi de traiter de la dissection mécanique, une activité permettant aux élèves de développer autant la démarche d’analyse technologique que l’observation. Elle stimule la curiosité des élèves (MELS, 2007 a, 2007b), elle permet d’imager certains concepts, de voir l’utilité de la théorie (Doucet et al., 2007b). Elle s’inscrit dans une vision utilitariste de la S&T dans laquelle l’élève est un futur utilisateur de technosciences, d’une part, ainsi que dans une vision technocratique puisqu’elle peut encourager les élèves à encourager une carrière en sciences et génie, d’autre part (Barma et Guilbert, 2006). Au final, par ce mémoire, nous souhaitons en apprendre davantage sur l’activité de dissection mécanique (démarche d’analyse technologique) ainsi que l’observation de l’objet à l’aide des cinq sens (démarche d’observation). Nos questions de recherche et nos objectifs seront détaillés dans les deux prochains chapitres.
L’observation réalisée par des élèves du secondaire
L’observation chez des élèves du secondaire semble, selon notre recension des écrits, avoir été peu abordée par les chercheurs en didactique. En effet, nous avons répertorié seulement deux textes que nous avons classés dans cette catégorie. Le premier texte, écrit par Haslam et Gunstone (1998), aborde l’influence qu’un enseignant peut exercer sur les élèves lorsqu’ils réalisent des observations. Cette recherche a été menée auprès de trois enseignants de sciences de 10e année en Australie et leurs élèves. Les données ont été recueillies par l’entremise de questionnaires écrits, d’entretiens et de l’enregistrement audio-vidéo de la classe.
Les résultats montrent que plusieurs élèves croient qu’observer est un processus dirigé par l’enseignant. De plus, près de 95 % des élèves pensent que les observations qu’ils réalisent sont influencées par la taille du groupe avec lequel ils travaillent. Il en va de même pour les trois enseignants. Deux de ces derniers spécifient qu’observer nécessite une entrée sensorielle. Pour sa part, le texte Kohlhauf, Rutke et Neuhaus (2011) présente une recherche qui détermine si les connaissances antérieures, les habiletés langagières et l’intérêt pour le sujet ou l’objet observé influencent l’observation réalisée par le jeune enfant, l’adolescent ou l’adulte. La méthodologie employée dans cette recherche a retenu notre attention. En effet, la façon dont les élèves observent est consignée sur un enregistrement audio-vidéo. Les 100 participants, âgés de 4 à 29 ans, ont observé trois animaux vivants. Ils devaient, en plus de remplir trois questionnaires, verbaliser leurs observations. Finalement, outre la méthodologie, nous retenons que seules les connaissances antérieures des élèves ont influencé l’observation.
La rétroconception
La définition de la démarche de rétroconception (reverse engineering) a évolué dans le temps. Au départ, seuls les objets concrets étaient admis dans cette définition, alors que nous considérons désormais que tout ce qui est réalisé par l’humain (p. ex. des logiciels) peut être analysé. Chikofsky a participé à l’élaboration de deux définitions de cette expression en 1990 et en 2005. Ce qui les distingue est que seule la définition de 1990 inclut l’idée de créer une représentation de l’objet en fin de processus. La rétroconception, selon Chikofsky et Cross (1990), prend son origine dans l’analyse d’objets concrets: « La démarche de rétro-conception est un procédé d’analyse d’un système pour identifier les composantes, leurs interrelations et créer une représentation du système dans une autre forme ou de façon plus abstraite» [traduction libre] (1990, p. 15). Eilam et Chikofsky (2005) définissent aussi ce concept: «La rétro-conception est le procédé d’extraction de connaissances ou de plans de design de tout ce qui a été créé par l’être humain» [traduction libre] (p. 3). Nous constatons que la démarche de rétro-conception peut s’appliquer dans différents contextes. Par ailleurs, la définition d’Eilam et Chikofsky est très large, puisqu’elle ne détaille pas les étapes et n’inclut donc pas la création d’une représentation.
Dans un même ordre d’idée, Doucet et ses collaborateurs (2007b) ont défini brièvement la démarche de rétro-conception et n’y incluent pas l’étape de la création d’une représentation: «La rétro-conception (ou « reverse engineering ») est une technique qui consiste à étudier un objet existant pour en déterminer le fonctionnement» (p. 1). Finalement, la définition de la démarche de rétro-conception de Younis et Tutunji (2012) est retenue pour ce mémoire: « La démarche de rétro-conception est un processus qui demande de démonter et d’analyser un système afin d’ identifier ses composantes et leurs interrelations.
La rétro-conception est aussi utilisée pour créer une représentation d’un système à un haut niveau d’abstraction. »[traduction libre] (p. 1) Ce choix se justifie par le fait que cette définition est plus précise que les précédentes et qu’elle aborde l’étape de la création d’une représentation, tout comme Chikofsky et Cross (1990). C’est la création d’une représentation en fin de processus qui distingue cette étape des autres démarches exposées dans ce mémoire. La figure 1 présente les étapes, de manière simplifiée, de la démarche de rétro-conception
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Table des matières
Introduction
Chapitre 1 Problématique
1.1 Les objets de recherche
1.1.1 Une évolution constante
1.1.2 Une intégration de la technologie dans les programmes de formation
1.1.3 La dissection mécanique
1.1.4 Une pratique inspirée de l’industrie
1.1.5 Une place bien définie dans le programme
1.1.6 La place de l’observation et des sens dans la dissection mécanique
1.2 La pertinence sociale et scientifique
1.2.1 Son importance dans l’apprentissage
1.2.2 Le peu de détails à propos de son enseignement et son apprentissage
1.3 La synthèse du chapitre
Chapitre 2 Recension des écrits
2.1 La formation du corpus des écrits
2.2 La dissection mécanique
2.2.1 La dissection mécanique dans l’industrie
2.2.2 La dissection mécanique dans les écoles supérieures d’ ingénierie
2.2.3 La dissection mécanique au secondaire
2.3 L’observation
2.3 .1 L’observation abordée de façon théorique
2.3.2 L’observation réalisée par des élèves du secondaire
2.3 .3 L’observation réalisée par des jeunes enfants/élèves du primaire
2.3.4 L’observation réalisée par des étudiants universitaires en enseignement
2.3.5 L’observation réalisée grâce aux sens
2.4 Le problème de recherche
Chapitre 3 Cadre de référence
3.1 La dissection mécanique
3.1.1 L’analyse technologique
3.1.2 La rétro-conception
3.1.3 La reconception
3.1.4 La dissection mécanique
3.1.5 La figure récapitulative
3.2 L’observation et les sens
3.3 Une posture épistémologique constructiviste/socioconstructiviste
Chapitre 4 Méthodologie
4.1 Le devis de recherche
4.2 Le recrutement des participants
4.3 La collecte de données
4.3.1 L’enregistrement audio-vidéo de la dissection mécanique
4.3.2 L’entrevue semi-dirigée
4.4 L’analyse
Chapitre 5 Analyse des enregistrements audio-vidéo et des entrevues semi-dirigées
5.1 L’équipe A
5.1.1 L’enregistrement audio-vidéo
5.1.2 Les entrevues semi-dirigées
5.1.3 Les tableaux récapitulatifs
5.2 L’équipe B
5.2.1 L’enregistrement audio-vidéo
5.2.2 Les entrevues semi-dirigées
5.2.3 Les tableaux récapitulatifs
5.3 L’équipe C
5.3.1 L’enregistrement audio-vidéo
5.3.2 Les entrevues semi-dirigées
5.3.3 Les tableaux récapitulatifs
5.4 L’équipe D
5.4.1 L’enregistrement audio-vidéo
5.4.2 Les entrevues semi-dirigées
5.4.3 Les tableaux récapitulatifs
5.5 L’équipe E
5.5.1 L’enregistrement audio-vidéo
5.5.2 Les entrevues semi-dirigées
5.5.3 Les tableaux récapitulatifs
5.6 L’équipe F
5.6.1 L’enregistrement audio-vidéo
5.6.2 Les entrevues semi-dirigées
5.6.3 Les tableaux récapitulatifs
5.7 Le tableau récapitulatif global de l’utilisation des sens
Chapitre 6 Construction d’une typologie des démarches utilisées par les élèves pour réaliser la dissection mécanique
6.1 La dissection mécanique séquentielle
6.1.1 Le tableau récapitulatif des étapes de la dissection mécanique séquentielle (équipes A, E, F)
6.1.2 La définition, les propriétés et les conditions d’existence des catégories
6.1.3 Le schéma représentant la dissection mécanique séquentielle
6.2 La dissection mécanique par systèmes
6.2.1 Le tableau récapitulatif des étapes de la dissection mécanique par systèmes (équipes B et D)
6.2.2 La définition, les propriétés et les conditions d’existence
6.2.3 Le schéma représentant la dissection mécanique par systèmes
6.3 La dissection mécanique en spirale
6.3.1 Le tableau récapitulatif des étapes de la dissection mécanique en spirale (équipe C)
6.3.2 La définition, les propriétés et les conditions d’existence
6.3.3 Le schéma représentant la dissection mécanique en spirale
6.4 La synthèse du chapitre
Chapitre 7 Discussion
7.1 Le lien avec la compétence 2 du PFEQ du programme ATS
7.2 Le choix de l’objet versus la démarche utilisée
7.3 L’examen ministériel de 4e secondaire
7.4 Le rôle de la définition de la dissection mécanique pour le cas de figure séquentiel
7.5 Les sens utilisés en technologie versus les sens utilisés en sciences
7.6 Les recommandations
7.7 Le retour sur les objectifs de la recherche
Conclusion
Le retour sur les résultats de cette recherche
Les limites
Les pistes de réflexion
Références
Appendice 1
Appendice 2
Appendice 3
Appendice 4
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