LOGICIEL

Guillaume Berthelot est professeur de S.V.T dans le collège Jean de la Fontaine au Mée sur Seine dans l’académie de Créteil, collège membre de notre réseau des collèges pilotes. Guillaume est un adepte des créations numériques et nous voulions vous présenter l’une d’elles : le logiciel Thyp (pour Teste tes HYPothèses). Ce logiciel gratuit et très efficace permet de simuler des expériences très diverses sur le monde vivant.

La mise à l’épreuve des hypothèses est une caractéristique fondamentale de la science. Dans notre vie quotidienne, nous nous satisfaisons souvent d’intuitions. Nous pourrions par exemple déclarer : “je suis persuadé que je vais mieux grâce à ça”, mais nous n’avons pas le temps, les moyens ou l’envie de vérifier la validité de cette affirmation. La science cherche, quant à elle, à produire des informations fiables, éprouvées. C’est la raison principale qui motive la confiance que l’on peut accorder à ses conclusions.

Quelles sont les caractéristiques de la démarche scientifique qui permettent cela ? Elles sont nombreuses, mais citons-en deux, très récurrentes : la multiplication des observations, le recours à des comparaisons entre situations qui ne diffèrent que par un seul facteur.

Une goutte pour l’esprit critique : multiplier les observations

Le monde réel est complexe et il est impossible de le comprendre en s’appuyant sur des observations uniques. Une connaissance ne devient rigoureuse (par exemple : l’hiver est une saison froide, le soleil se lève à l’est, les êtres vivants sont constituées de cellules) que lorsqu’elle s’appuie sur des observations répétées. Il est pourtant tentant (et souvent fondé) de s’appuyer dans notre vie quotidienne sur des observations limitées. Lorsqu’il s’agit de sujets complexes (santé, environnement…), il est judicieux de ne pas accorder autant de confiance à nos intuitions fondées sur des observations restreintes qu’aux conclusions issues de la recherche scientifique.

Pour que les élèves perçoivent l’importance de la multiplication des observations, il faut leur faire réaliser l’influence du hasard dans des jeux de données limitées. Dans notre activité sur l’Enquête Moineaux, nous parvenons à cet objectif en faisant en sorte que des groupes d’élèves différents placés dans les mêmes conditions observent un nombre différent d’oiseaux. En les interrogeant sur les causes possibles de ces différences, les élèves proposent plusieurs explications : la présence de travaux, les conditions météorologiques, etc. Nous n’avons pas forcément à les considérer mais nous devons comprendre que seules des observations multiples peuvent mener vers des conclusions fiables.

Enseigner c’est répéter !

Revenons au logiciel Thyp. L’une de ses forces est qu’il reproduit la complexité du vivant. L’auteur de Thyp, Guillaume, nous explique : “A chaque fois que l’on clique pour choisir un cobaye, le logiciel génère un individu unique. Par exemple, lorsque que l’on clique sur une souris, les algorithmes du logiciel attribue au cobaye des paramètres physiologiques uniques comme le poids, la taille,… En ouvrant thyp dans 5 onglets différents, on travaille sur 5 cobayes uniques. Autre exemple, si l’on injecte une bactérie mortelle dans la souris, seule 10 % survivront … Il m’est arrivé d’ouvrir une vingtaine de fois le logiciel pour trouver une souris survivante … mais quelle surprise chez les élèves à ce moment-là ! La séance se lance toute seule ensuite…“

Comme le logiciel est utilisé de manière récurrente, les élèves apprennent progressivement qu’il n’est pas possible de tirer de conclusions fiables à partir d’un nombre limité d’observations. Placée dans des conditions données, une graine peut germer ou ne pas germer, sans que ce soit révélateur d’une loi généralisable. Seule la répétition des observations permet de tirer des conclusions solides. Il est possible de prolonger cette réflexion en la reliant à des outils mathématiques statistiques qui permettent de tirer de l’information à partir d’un jeu d’observations.

Guillaume précise : “Quand j’évalue les élèves, je leur donne le niveau atteint. Pour atteindre le niveau expert à la compétence “élaborer une stratégie de résolution”, il est nécessaire qu’ils aient répété l’expérience. S’ils ne l’ont pas fait, j’explique toujours pourquoi une seule observation ne suffit pas. Peut-être que par hasard cette souris était déjà stérile, et donc que la manipulation n’a en réalité rien provoqué. Ce travail, je le commence dès la sixième avec la germination des graines et je le poursuis dans des contextes plus difficile, en complexifiant chaque fois les explications.“

De l’esprit scientifique à l’esprit critique

Toute cette réflexion n’est pas propre aux expériences de biologie. En EPS par exemple, pour savoir si un certain type de lancer est plus efficace qu’un autre, il est là aussi nécessaire de multiplier les observations. Dans chaque discipline ou presque on pourra trouver des situations qui permettent de faire prendre conscience aux élèves qu’une conclusion basée sur des observations uniques n’est pas digne de confiance.

Il est ensuite capital de faire comprendre aux élèves que ce constat est aussi valable dans notre quotidien. Les élèves reconnaissent par exemple qu’une évaluation unique ne traduit pas vraiment son niveau scolaire, d’où le recours à des moyennes qui s’appuient sur des évaluations multiples. Certains stéréotypes véhiculent également des idées fausses, en généralisant de manière abusive des observations restreintes.

Les cours de sciences – mais au final de toute discipline qui intègre un esprit scientifique – offrent la possibilité d’aider les élèves à compléter leur panoplie d’outils de raisonnement. L’exploitation du logiciel Thyp permet de répéter encore et encore le même message pour que les élèves s’en imprègnent. Cette première étape (l’explicitation et la répétition du même message) est indispensable mais encore insuffisante. Pour forger l’esprit critique des élèves, il est ensuite nécessaire d’exposer les élèves à des situations de la vie quotidienne où différentes affirmations sont données et de les amener à reconnaître celles qui s’appuient sur des observations répétées et de les associer à des affirmations plus dignes de confiance. Pour atteindre cet objectif, des quiz peuvent être proposés en fin de séance.

Pour aller plus loin…