Favoriser une expérimentation plus personnelle en TPE avec la boîte à outils

Trop souvent les élèves se contentent pour leur TPE de rechercher des protocoles tout faits. Comment favoriser une expérimentation plus personnelle ? La "boîte à outils" peut les aider à concevoir leurs propres protocoles.

- Pourquoi utiliser la boîte à outils en TPE ?
- Un exemple : un TPE sur l’alcool
- Utiliser la boîte à outils pour favoriser une expérimention personnelle
- Tout sur les TPE

Pourquoi utiliser la boîte à outils en TPE

En 1ère S il est appréciable que les élèves répondent à la problématique qu’ils ont choisie en suivant une démarche qui soit scientifique, c’est à dire en travaillant sur du concret, en cherchant des réponses par l’expérience et pas seulement par l’internet.
On les pousse donc à expérimenter mais beaucoup d’entre eux répondent en recherchant des protocoles tout prêts, clé en main, une belle recette à suivre, sur le net, dans les livres ou dans leurs cours passés. Ils le font (peut-être) en partie parce que c’est la solution de facilité mais aussi parce qu’il est difficile de trouver autre chose.

Dans le meilleur des cas, pour les sujets les plus classiques, ils en trouvent et réalisent donc ces expériences, sans vraiment en comprendre les paramètres, les tenants et les aboutissants.
Les élèves ne trouvant pas de protocole ne manipulent parfois pas du tout et se contentent de leurs sources bibliographiques. Ces informations tendent à les rassurer car ils ont peu confiance en leur capacité à expérimenter et à découvrir par eux-mêmes.
On a donc là une attitude bien peu scientifique d’élèves qui préfèrent utiliser des données toutes faites, plutôt que de les créer ou même simplement de les vérifier.

Un exemple : un TPE sur l’alcool

L’alcool est sujet relativement classique de TPE. Les disciplines couplées sont ici SVT et Physique/Chimie, dans le thème l’Homme et la Nature.
On prend l’exemple de deux groupes ayant travaillé sur ce sujet, à quelques années d’intervalle, avec des problématiques légèrement différentes mais dans lesquelles les élèves ont rencontré dans leurs recherches la fermentation et son équation.
Les deux groupes ont mis en évidence cette fermentation par l’ExAO mais y sont arrivés par des chemins différents.

- Le premier (orienté par leur professeur) a repris et réalisé tel quel le protocole du programme de spécialité de Terminale avec Levures + Glucose et sonde O2, CO2 et éthanol.

- Le second groupe a trouvé au cours de ses recherches les étapes de la fermentation. Ils ont donc été "encouragés" à vérifier leur "découverte" expérimentalement et ont à leur disposition la boîte à outils, dans laquelle ils ont pu choisir seuls ce qu’il leur fallait.

Ils ont demandé à utiliser l’ExAO avec les sondes à CO2 et à éthanol pour faire leur mesure dans un mélange de raisin et de Levures, reproduisant le début de la vinification.

(L’accompagnement par l’enseignant a été ici en particulier de discuter avec les élèves de l’échelle de temps nécessaire car ils avaient prévu de laisser leur mélange plusieurs jours avant la mesure. Or les sondes à éthanol et à CO2 ne sont pas prévues pour de très hautes valeurs et la mesure dans ces conditions aurait posé des problèmes matériels. Il a donc fallu ramener les élèves à un temps de mesure plus proche du début de l’expérience.)

La démarche a été bien différente pour les deux groupes, ainsi que l’appropriation :
- Pour le premier groupe les courbes sont belles mais elles n’ont pas été vraiment exploitées dans la production. D’ailleurs l’expérience a été réalisée très tard dans le déroulement du TPE, le contenu de la production étant presque bouclé. Elle n’est finalement là que pour illustrer et pour répondre à l’injonction : il faut expérimenter !
De fait cette expérience était mal intégrée dans la production et faisait pièce rapportée.

Lors des questions de leur oral, ces élèves ont été bien ennuyées pour justifier l’utilisation de la sonde à dioxygène dans leur mise en évidence de la fermentation alors que le dioxygène n’apparaissait pas dans l’équation présentée. Elles ignoraient donc le pourquoi de cette mesure qu’elles avaient faite (pourquoi la fait-on d’ailleurs  ?)

- Pour le second groupe les mesures sont moins belles (il n’y a que des mesures ponctuelles et pas une courbe) mais le protocole est personnel et original. Le groupe d’élèves comprenait les paramètres de l’expérience puisqu’ils les avait déterminés eux-mêmes.

Utiliser la boîte à outils pour favoriser une expérimention personnelle

- Un premier pas est donc de considérer les informations trouvées non comme des vérités mais comme des pistes à vérifier, c’est à dire comme des hypothèses. Ces recherches sont souvent nécessaires car la plupart des sujets choisis sont trop complexes pour qu’à partir de leur seul fond de connaissances les élèves puissent formuler ces hypothèses.
(On peut aussi dés le départ les pousser à s’orienter vers des sujets simples et accessibles)

- A partir de là il faut concevoir l’expérience plutôt que de chercher si elle existe déjà.
C’est ici que la boîte à outils peut intervenir.
Les élèves sont (pour la plupart) parfaitement capables de construire un protocole mais l’aspect pratique leur échappe, ce que l’on ne peut pas leur reprocher. Ils sont capables d’imaginer ce qu’il faudrait faire mais ne connaissent pas le comment, ce qui peut les décourager et les conduit à rechercher ces protocoles tout faits.
On peut donc les aider sans faire le travail à leur place en leur donnant accès à la boîte à outils qui pourra leur indiquer ce comment qui leur manque et qui les bride. Ils auront le temps de la réflexion pour adapter le contenu de la boîte à outils dans une démarche qui est la leur.

La boîte à outils leur permettra aussi de voir ce qui est réalisable et ce qui ne l’est pas au laboratoire de SVT du lycée.

L’utilisation de la boîte à outils nous rapproche de ce que les élèves peuvent faire avec leurs connaissances de Physique Chimie où les protocoles sont souvent plus généralistes, pour mettre en évidence, mesurer, titrer, suivre une réaction... (les titres des TP sont souvent assez explicites sur ce point).
Ce sont des techniques qui peuvent facilement se transposer à un exemple différent : des élèves qui ont appris à mesurer un pH en chimie sauront le refaire dans le cadre d’un TPE sur les shampoings s’ils veulent vérifier les pH inscrits sur les flacons...
Les élèves ont d’ailleurs parfois des fiches qui récapitulent ces techniques. (En pratique il nous a néanmoins manqué pour certains TPE l’équivalent en physique chimie de la boîte à outils qui les rassemblerait pour faciliter la recherche des élèves ou les amener vers ce que leur programme ne leur a pas encore permis de rencontrer).

La boîte à outils se place sur ce même plan technique en s’affranchissant de l’exemple avec lequel nous prenons soin de l’imbriquer et qui donne sens quand nous travaillons en SVT, mais qui peut-être rend plus difficile le réinvestissement de la technique sur un sujet tout à fait différent.

En savoir plus sur la boîte à outils et y accéder

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