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Les sciences expérimentales en voie technologique

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Les projets technologiques accompagnés en lycée professionnel associent démarche technologique et démarche de projet. Élèves comme professeurs s’y retrouvent !

Les lycéens des séries STL (sciences et technologies de laboratoire) spécialité biotechnologies sont très souvent heureux et fiers de leur travail et s’épanouissent dans nos formations. La première raison de ce succès est en lien avec le dossier évoqué : la démarche technologique particulière à nos séries, qui, au cœur des enseignements de spécialité, met en œuvre des allers-retours permanents entre expérimentation et conceptualisation. Cette démarche permet une pédagogie différenciée et adaptée à nos élèves. La seconde raison est liée à une modalité pédagogique particulière qui a été introduite avec la rénovation du baccalauréat : le projet technologique accompagné (PTA) dont la finalité est de vérifier que chaque élève s’est approprié l’ensemble des étapes de la démarche de projet au laboratoire de biotechnologies. Son but est de répondre à une problématique, qui est plus modestement un questionnement mais que les élèves, par groupe de trois ou quatre, choisissent et définissent. Les objectifs sont de construire et de réaliser ensemble une expérimentation, afin de répondre à ce questionnement. Les enseignements de biotechnologies comme les PTA1se réalisent dans des espaces dédiés : les laboratoires, ateliers sécurisés qui sont des lieux d’apprentissage à effectif réduit où doivent s’instaurer le respect, la confiance, d’où une qualité de l’accompagnement des élèves et un travail en équipe qui en sont renforcés.

Faire pour comprendre

La pratique expérimentale n’a pas pour objectif d’entrainer à une gestuelle technique (les baccalauréats technologiques ne sont plus professionnalisants), mais c’est un moyen d’acquisition des savoirs. « J’entends et j’oublie, je vois et je me souviens, je fais et je comprends. » L’élève qui comprend acquiert un savoir par la pratique. Il renforce alors son savoir-faire et développe des compétences.

Se questionner sur les sujets avec une finalité qui fait sens

La démarche est toujours contextualisée pour donner du sens aux apprentissages. Les questions traitées sont choisies dans les domaines variés et contemporains des biotechnologies (santé, bio-industries, environnement, assurance qualité, sécurité biologique, OGM, etc.). Elles concernent l’élève et lui permettent de mieux comprendre le monde en prenant une posture de chercheur : À quoi cela sert-il ? Comment cela fonctionne-t-il ?

Un exemple en terminale STL : comment fait-on pour produire un lait sans lactose au laboratoire ? Il faut d’abord analyser des laits dits « sans lactose », puis chercher comment éliminer spécifiquement ce lactose, émettre des hypothèses, explorer et mettre en œuvre des techniques, analyser ses résultats, argumenter ses interprétations, etc. Des concepts seront inévitablement abordés : la digestion des biomolécules glucidiques, les enzymes et leurs propriétés, la production d’enzymes bactériennes, etc., mais la démarche est expérimentale et l’enseignant apporte les savoirs au moment où ils sont nécessaires, quand les besoins s’expriment et que ces questions font sens pour l’élève.

Instaurer une confiance mutuelle par l’expérimentation au laboratoire

Au cœur de la formation de l’élève, la pratique au laboratoire développe des compétences et renforce l’estime de soi : l’élève doit choisir (du matériel adéquat), établir (un mode opératoire), mettre en œuvre (une analyse des risques biologiques ou chimiques), réagir (devant un appareil), imaginer des procédures de contrôle pour valider la technique employée, analyser des résultats (les mettre en forme, résoudre des calculs), produire (un support de présentation, une argumentation). Réaliser un protocole développe l’exigence et l’autonomie, et permet de comprendre des concepts scientifiques et technologiques.

Valoriser les compétences

Des compétences plutôt inhabituelles dans un parcours scolaire classique sont particulièrement développées au travers du PTA, comme être curieux, soigné, se préoccuper de la sécurité d’autrui, respecter l’environnement en gérant les déchets du laboratoire. Ces compétences contribuent à la formation de l’élève citoyen.

S’appuyer sur une démarche de projet

La démarche de projet accompagne la démarche technologique au travers d’un projet technologique accompagné (PTA), réalisé en classe de terminale et évalué à l’examen (coefficient 6 sur un total de 40). Ce PTA permet d’exprimer une créativité et de développer d’autres compétences telles que travailler en équipe ou restituer son travail. Il rend les élèves fiers de leur production, car une grande autonomie dans le choix du sujet est laissée à chacun des groupes projets (constitués de trois ou quatre élèves). Le questionnement choisi doit répondre à un besoin, par exemple : Les insectes sont-ils un bon substitut à la viande ? Un gel hydroalcoolique est-il aussi efficace qu’un savon ? Peut-on évaluer les propriétés antimicrobiennes du henné ?

Ce travail commence par une phase de choix et de formalisation des projets élèves d’environ douze heures qui leur permet de s’associer entre pairs qui partagent un intérêt commun pour un objet d’étude, de définir la problématique et de produire un cahier des charges. Les élèves y ont parfois déjà réfléchi en classe de 1re. Leur professeur veille alors à leur faire comprendre l’enjeu de cette phase, qui ne doit pas privilégier les groupes d’affinité aux dépens des exigences d’un travail coopératif. Chacun doit trouver sa place et donc être motivé par le questionnement choisi.

Vient ensuite, vers le mois de janvier, une phase de réalisation d’environ six heures pour chaque groupe projet au cours de laquelle, à tour de rôle, un groupe présente son projet au reste de la classe et lui demande de contribuer aux expérimentations proposées. C’est le moment des prises d’initiative et c’est un test fort de préparation et de maitrise du sujet, car les pairs interrogent ! Les élèves sont donc fortement engagés dans l’organisation et l’explicitation de leurs attentes auprès de leurs camarades, ils ont dû envisager la faisabilité des manipulations mises en œuvre, les aspects matériels et techniques, en sollicitant préalablement les agents de laboratoire du lycée. Rien n’est laissé au hasard et le professeur les accompagne, il guide leur cheminement en les amenant à se poser les bonnes questions. Certaines manipulations nécessitent que les élèves recommencent ou reviennent observer les résultats en dehors des heures de cours. Il arrive que les expériences échouent, mais ce n’est pas une faute ; un résultat même négatif est toujours exploitable et les élèves ne sont pas sanctionnés sur les résultats obtenus, seules la démarche et leur analyse critique sont importantes et valorisées.

Au cours de ces deux phases, chaque élève est évalué par le professeur accompagnateur, qui doit poser une note de conduite de projet en renseignant des indicateurs connus des élèves tels que la gestion du temps, la pertinence de la recherche et du traitement d’informations, celle des activités mises en œuvre, la prise d’initiatives et de responsabilité, la participation au travail d’équipe.

La dernière phase est celle de l’exploitation des résultats et de la préparation des supports de présentation (durée huit heures), en vue d’une restitution en partie collégiale (un dossier écrit de quinze pages suivi d’un exposé devant un jury extérieur) puis individuelle, au travers d’un entretien de dix minutes avec le jury. Sont alors exprimées des compétences d’argumentation, d’analyse et de communication et le jury peut apprécier l’investissement de chacun au sein du groupe. Le projet est également le support d’évaluation d’un autre enseignement qui a vu le jour, l’ETLVEnseignement technologique en langue vivante..

Des valeurs essentielles

Ce PTA met en jeu des valeurs essentielles que les élèves mobilisent lors de cette expérience : respect, confiance et exigence. Ce sont des valeurs que portent les enseignants de manière générale dans l’espace laboratoire, où l’exigence et le respect sont indispensables, car il faut faire confiance à l’élève avant de l’amener à gérer la sécurité individuelle et collective. Lors des PTA, l’enseignant va plus loin dans la confiance et l’exigence, car il accompagne plus qu’il ne pilote, tout en restant le garant de la bonne conduite des séances. Les élèves éprouvent ces mêmes valeurs vis-à-vis de leurs pairs, ils apprennent les contraintes d’une responsabilité partagée et la richesse de l’intelligence collective. C’est l’autonomie qui se construit et qui développe des compétences psychosociales. Ces compétences, essentielles et transculturelles, sont étroitement liées à l’estime de soi et aux compétences relationnelles, qui sont les deux faces d’une même pièce : relation à soi et relation aux autres. L’OMS (Organisation mondiale de la santé) en identifie dix principales renforçant l’estime de soi et qui vont par deux : savoir résoudre les problèmes et savoir prendre des décisions, avoir une pensée critique et avoir une pensée créatrice, savoir communiquer efficacement et être habile dans les relations interpersonnelles, avoir conscience de soi et avoir de l’empathie pour les autres, savoir gérer son stress et savoir gérer ses émotions.

Aucune étude ne permet encore de faire le lien avec le climat scolaire, mais tous les enseignants vous diront que leurs élèves ont grandi au cours de ce PTA et qu’eux aussi, ils ont beaucoup appris en passant de la posture du face-à-face à celle de côte à côte. Ils ont fait un pas vers le lâcher prise, souvent difficile pour un enseignant. Certains avouent même que des élèves les ont épatés. Une étude de 2014 menée auprès de 15 000 lycéens dans 100 lycées par Kamel Hamchaoui2donne des résultats qui montrent qu’en voie technologique, toutes séries confondues, les élèves ont un ressenti plus positif du climat scolaire, particulièrement sur les axes de la relation avec l’enseignant et celui du sentiment de justice. Nous faisons le pari que le PTA renforcera ces éléments positifs dans la série STL biotechnologies et qu’il contribuera à la réussite des élèves, tous capables.

Claudine Schuster
Inspectrice biotechnologies génie biologique, académie de Créteil

Notes
  1. http://cache.media.eduscol.education.fr/file/Biotechno/73/0/RESS_T_STL_Biotechno_projet_220730.pdf
  2. Doctorant qui travaillait avec Éric Debarbieux