Hdr présentation techno pour apprentissage

3.2 Le contexte du projet MathSV

En septembre 2001, une section pilote en Deug de biologie 1ere année, avec 200 étudiants inscrits, est créée à Lyon 1 pour bénéficier d’une pédagogie multidisciplinaire innovante (du moins en ce qui concerne les cours de mathématiques et certains domaines de la biologie, biologie animale, biologie végétale, génétique etc) intégrant les technologies de l’information et de la communication. Chaque équipe enseignante introduit les technologies dans l’enseignement de son domaine et le tout est intégré dans un site Web commun. Après deux années d’existence, le fonctionnement de cette section a été étendu à l’ensemble des quatre sections et ce sont aujourd’hui près de 800 étudiants qui chaque année, dans le cadre du L1 de la Licence "Sciences et Technologies" mention "Biologie", profitent de cet enseignement.

Le projet MathSV est crée pour l’enseignement des « Mathématiques : outils pour les Sciences de la Vie » (Charles et al. 2003, Ney et Charles 2003). Notons que MathSV est aussi le nom donné au site Web qui accompagne ce dispositif. J’en ai assuré la coordination avec S. Charles (maître de conférence au laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive, Lyon I). J’ai participé à la réalisation du site Web et à la mise en place de la nouvelle répartition des enseignements (voir plus loin). J’interviens également auprès des étudiants (cours magistraux et travaux tutorés). Enfin, j’ai conçu et coordonné un apprentissage par problème basé sur le site MathSV (section 3.5).

Le projet MathSV est le fruit d’une collaboration étroite entre enseignants et informaticiens du Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive et de la cellule de développement de PRACTICE dirigée par Christophe Batier. Le site web MathSV a servi de prototype à la plate-forme pédagogique SPIRAL (http://spiral.univ-lyon1.fr) mise à disposition des enseignants et des étudiants par PRACTICE, à partir d’octobre 2003.

L’objectif annoncé de cet enseignement de mathématiques en sciences de la vie est de montrer aux étudiants, à partir d’une situation réelle concrète, la nécessité de mobiliser des savoirs à la fois en biologie et en mathématiques, pour décrire, analyser et comprendre un phénomène biologique. Cependant, mettre en scène l’interdisciplinarité n’est pas simple en première année de 1er cycle universitaire, la difficulté première étant de montrer l’intérêt du dialogue entre mathématique et biologie (chapitre 2) aux étudiants. Aussi avons-nous clarifié nos attentes en définissant plusieurs objectifs spécifiques pour aider les étudiants à mieux comprendre ce qu’ils ont à apprendre. Dans les grandes lignes, il s’agit pour les étudiants de :

– Capitaliser des connaissances mathématiques de base, en analyse et sur les probabilités et statistiques, par l’acquisition de concepts, de théories et de techniques.

– Faire émerger des compétences par l’utilisation, la combinaison, la généralisation et la mobilisation de ces connaissances pour la résolution d’un problème biologique.

– Etre autonome, s’auto-évaluer, dialoguer, collaborer, pour acquérir un certain savoir-être dans le domaine de la Biologie Mathématique.

Ces objectifs relèvent d’une approche convergente où les disciplines sont rassemblées afin de résoudre un problème (Rege Colet 2002). La pédagogie interdisciplinaire se doit de limiter l’enseignement frontal au profit de méthodes d’enseignement qui, d’une part, favorisent le travail collaboratif et, d’autre part, permettent de structurer le travail individuel (Rege Colet 2002). Ainsi, pour ce nouveau cours de mathématiques en sciences de la vie, différents types de ressources pédagogiques ont été mis en place afin de répondre aux divers objectifs présentés ci-dessus. L’interdisciplinarité a été définie au chapitre 1 (section 3). Quant à la transdisciplinarité, telle qu’elle est définie au chapitre 1, elle ne faisait pas partie, à l’origine, des objectifs explicites de ce projet.

Des cours magistraux (CM). Ils sont réduits de 40% par rapport à un enseignement traditionnel ; les CM présentent les principales notions méthodologiques, illustrées par de nombreux exemples en biologie.

Des travaux tutorés (TT). Ils rassemblent les étudiants par petits groupes (environ 15 étudiants) en présence d’un tuteur et en salle informatique. Lors de ces TT, les étudiants tentent de capitaliser un maximum de connaissances sur des notions essentielles du cours, au travers de QCM. Puis, à partir de 2004, ils vont s’initier au travail collaboratif avec la résolution de situations-problèmes. Les tuteurs suivent également les étudiants à distance (e-mail et forum).

Des travaux dirigés (TD). Mathématiques et biologie sont mises à contribution dans la résolution d’un problème biologique, qu’il faut formaliser (mettre en équation), décrire et analyser, puis interpréter.

Ce dispositif a été mis en place dans le soucis d’aller vers la construction d’un savoir intégré, en associant plusieurs niveaux cognitifs selon la taxonomie de Bloom (1956) :

– L’analyse (niveau 4), par la traduction mathématique d’une question biologique : décomposer le problème de départ en sous-problèmes, distinguer ce qui est pertinent de ce qui ne l’est pas, distinguer les hypothèses des faits, etc.

– La synthèse (niveau 5), par la résolution, en dehors d’un contexte théorique pur, d’un problème mathématique appliqué à la biologie : concevoir une stratégie de résolution, combiner solutions mathématiques, faits expérimentaux et connaissances antérieures pour interpréter et conclure, etc.

– L’évaluation (niveau 6), par le développement de l’esprit critique des étudiants : porter un jugement sur la valeur de certaines méthodes, de certains résultats, utiliser des critères de valeurs spécifiques au champ des mathématiques et au champ de la biologie, etc.

Enfin, et c’est essentiel, un site Web accompagne ce dispositif, que ce soit en présentiel ou à distance. Ce site est consultable sur http://mathsv.univ-lyon1.fr dans une version différente de la version d’origine dont je vais surtout parler ici. Ce site est un véritable environnement informatique pour l’apprentissage humain (EIAH) car il propose des situations actives d’apprentissage et de résolution de problèmes (Luengo et al 2006). Pour cela, il intègre, dans un ensemble cohérent, des cours en hypermedia, des simulations d’expériences et des QCM avec un bureau virtuel individualisé et des outils de communication (agenda hebdomadaire, forum).