Conception et développement d'un environnement informatisé d'expérimentations contrôlées et assistées à distance par ordinateur (Ex@O)

La démarche scientifique (ou expérimentale) en milieu scolaire nécessite des savoir-faire expérimentaux qui ne s’acquièrent habituellement qu’en présentiel, c’est-à-dire en laboratoire institutionnel où l’enseignant ou le technicien sont présents et peuvent, à tout moment, assister pleinement l’apprenant dans sa démarche d’investigation scientifique et technologique. Ils peuvent l’orienter, le diriger, susciter sa réflexion, faire des démonstrations réelles ou contrôler son expérimentation en lui montrant comment paramétrer les outils d’expérimentation assistée par ordinateur (ExAO). Pour répondre aux besoins de la formation à distance, cette recherche de développement en didactique des sciences et de la technologie propose de mettre à la disposition des apprenants et des enseignants un environnement de laboratoire informatisé, contrôlé et assisté à distance. Cet environnement, axé sur un microlaboratoire d’ExAO (MicrolabExAO), que nous avons nommé Ex@O pour le distinguer, a été testé de manière fonctionnelle, puis évalué en situation réelle par des étudiants-maîtres et des élèves de l’éducation des adultes qui ont pratiqué et expérimenté la démarche scientifique, en situation de laboratoire réel, mais à distance. Pour ce faire, nous avons couplé le logiciel MicrolabExAO à un logiciel de prise en main à distance avec outils audio et vidéo (Teamviewer). De plus, nous avons créé et inséré, dans le logiciel MicrolabExAO, une aide en ligne pour télécharger et faciliter la prise en main à distance. Puisque cet environnement Ex@O permet de multiplier les contacts des apprenants avec une expérimentation concrète, ce prototype répond bien à l’un des objectifs du Programme de formation de l’école québécoise (PFEQ) qui est de rendre l’apprenant plus actif dans ses apprentissages. Et parce que ce premier prototype d’environnement Ex@O permet d’effectuer des activités en laboratoire à distance, nous avons pu vérifier qu’il met aussi l’accent, non seulement sur les savoirs, mais également sur les savoir-faire expérimentaux en sciences et technologie, traditionnellement développés dans les locaux des laboratoires institutionnels. Notons ici que la démarche expérimentale s’acquiert très majoritairement en laboratoire en pratiquant, souvent et régulièrement, le processus inductif et déductif propre à cette démarche. Cette pratique de la démarche expérimentale, à distance, avec la technologie Ex@O qui l’accompagne, nous a permis de vérifier que celle-ci était possible, voire comparable à la réalisation, pas-à-pas, d’un protocole expérimental effectué dans un laboratoire institutionnel.

In the school environment, the scientific (or experimental) approach requires experimental «savoir-faire» which is usually acquired in presential, that is to say in an institutional laboratory where the teacher or technician are present and may, at any time, fully assist the learner in his inquiry-based scientific and technological approach. The teacher or technician can direct, guide and stimulate the learner’s thinking, to do live demonstrations and control experiment by showing the learner how to configures the computer assisted experimentation (expérimentation assistée par ordinateur or ExAO) tools. To meet the needs of distance learning, the R&D in science and technology education, provides learners and teachers with a computer laboratory environment, controlled and attended to from a distance. In order to distinguish between the remote computer lab environment and the ExAO microlaboratory, we named our environment Ex@O. It was first tested in order to werify its functionality and it was then evaluated in classroom situations by student teachers and students of adult education who practiced and experienced the scientific approach. This was done with a computer laboratory environment, but from a distance. To achieve this, we combine the MicrolabExAO software with a grip remote, and audio and video tools (Teamviewer). In addition, we have create and included in the MicrolabExAO software, online help in order to facilitate the download and the grip remote laboratory. Because of Ex@O, the learner benefits from increased contacts with concrete experiments. In doing so, the Ex@O prototype meets the objectives of the « Programme de formation de l’école québécoise » (PFEQ), which is to increase the learner’s active participation in his learnings. With the first version of Ex@O prototype, where the learner can perform activities in remote laboratory, we were able to verify that it also focuses not only on knowledge, but also the experimental science and technology « savoir-faire », traditionally developed in institutional laboratories. Note here that the experimental approach is acquired almost exclusively in the laboratory practicing, often and on a regular basis, both inductive and deductive processes which are specific to this approach. The practice of the experimental approach from a distance with the Ex@O technology, has enabled us to verify that it was possible, even comparable to a real, step-by-step, experimental protocol traditionally conducted in an institutional laboratory.