Avant-propos

Ces deux citations illustrent sur un ton ironique les faits suivants :

1. L’enseignement des sciences dites naturelles (physique, chimie, biologie, géologie, …) est fondamentalement basé sur une dualité théorie-pratique.
2. L’enseignement a un coût.

Sans entrer dans des considérations sociologiques et géopolitiques complexes et souvent controversées, il est clair que l’une des causes principales limitant le développement des aspects pratiques de l’éducation scientifique est d’ordre financier.

En outre, en ce qui concerne les sciences naturelles, son volet théorique demande moins de moyens matériels que son volet pratique, c.-à-d. l’accès à des laboratoires. La pratique engendre des dépenses auxquelles les institutions d’enseignement et de formation doivent faire face. Malheureusement, selon la situation sociale ou la position géographique de l’établissement, on observe des inégalités profondes quant aux capacités d’application correcte des programmes de travaux pratiques (TP). Ce constat est valable, avec plus ou moins d’intensité, partout dans le monde ; que ce soit au niveau d’écoles défavorisées situées dans des pays dits « développés » ou de la grande majorité des écoles situées dans des pays émergeants. Peut-on faire quelque chose pour élever un tant soit peu le niveau technologique des TP effectués dans des écoles défavorisées, voire y implanter des laboratoires avec des moyens limités et ainsi améliorer l’apprentissage des sciences ? Je crois que c’est possible et c’est pourquoi j’ai créé le concept «RECYCLABS ».

Le but de RECYCLABS est de publier une série de manuels de TP de (bio)chimie et de biologie de niveau fin d’études secondaire/premier cycle universitaire à l’usage de toute personne (étudiants et enseignants) concernée par ces disciplines. La méthodologie appliquée étant d’amener l’étudiant à la connaissance théorique à partir d’observations et d’analyses issues de la pratique.

Si l’approche initiale de ce projet est essentiellement observationnelle et cognitive, les activités proposées dans RECYCLABS concernent également la gestion journalière (inventaires, classements, propreté, sécurité, etc.) d’un laboratoire. Ceci implique que ses utilisateurs sont amenés à s’astreindre à une certaine discipline de travail requise par de bonnes pratiques de laboratoire et le respect de l’environnement. La création et la gestion d’un espace de TP, aussi élémentaire soit-il, est une entreprise qui doit être considérée comme durable ; elle implique donc obligatoirement l’adoption d’une attitude responsable. Il s’agit clairement d’un choix. Finalement, les partenaires de l’apprentissage auront non seulement acquis des connaissances, mais aussi -on le souhaite- une meilleure formation pour gérer eux-mêmes leur propre développement.
Ces manuels de travaux pratiques sont destinés à un public le plus large possible et sera particulièrement utile aux personnels d’écoles situées dans les pays émergents ainsi qu’à des établissements à faibles ressources situés dans d’autres pays.

RECYCLABS : le concept

Il s’agit d’un projet consistant en la création d’un recueil d’expériences simples et relatives à un thème particulier (par ex. l’eau, la cellule, la production d’énergie, la nutrition, …). La méthodologie appliquée pour la réalisation de cette compilation s’inspire des principes de la « Chimie Verte » et se décline en 4 étapes :

1. Le développement de manipulations simples basées sur le recyclage non destructif direct et un budget raisonnable.
2. Le test de ces manipulations.
3. La formulation du protocole expérimental.
4. L’application de celui-ci à des cas de la vie courante.

La mise au point de chaque manipulation est basée sur :

• la simplicité : les protocoles expérimentaux sont rédigés de manière aisément compréhensible, réalisant un compromis entre la complexité des manipulations, l’importance des moyens disponibles et l’acquis pédagogique.
• le recyclage non destructif direct : le matériel de laboratoire (verrerie, consommables, …) est principalement remplacé par des objets domestiques réutilisables (bocaux en verre, récipients en plastique, …) qui ne sont pas éliminés.
• le « low cost » : dans la mesure du possible, les réactifs sont préférentiellement constitués par des produits d’usage domestique et de droguerie, facilement accessibles et moins coûteux que ceux des fournisseurs de produits de laboratoire. – Le matériel d’étude expérimental est issu de la vie courante (denrées alimentaires et milieu naturel). L’utilisation d’appareils de mesure est simplifiée. Le cas échéant, les intervenants essayent de se procurer les articles les moins chers possibles (occasions, liquidations, etc.).

RECYCLABS se veut un projet ouvert, typiquement « open source », en ce sens que les feed-back des utilisateurs sont non seulement les bienvenus mais aussi nécessaires pour améliorer le contenu des ouvrages. Cette interactivité sans frontières aura également pour effet de briser la rigidité de la transmission du savoir scientifique, souvent considéré comme élitiste et rébarbatif. J’ose espérer que ce travail contribuera un tant soit peu à l’apprentissage scientifique des personnes manquant de grands moyens en les incitant à utiliser, dans la mesure du possible, les moyens du bord. L’utilisation d’une verrerie standard de laboratoire est bien sûr idéale. Si ce n’est pas le cas, on perdra peut-être un peu de précision dans les mesures mais le contenu pédagogique sera respecté.

RECYCLABS : l’approche pédagogique

Après presque 30 ans de carrière dans l’enseignement, dont quatre en Afrique et 21 dans des établissements de formations de niveaux secondaire et supérieur pour adultes (appelés Enseignement de promotion sociale en Belgique), je me suis rendu compte que la méthodologie « traditionnelle » d’enseigner les sciences expérimentales était peu efficace. En effet, le modèle « standard » est basé sur une dualité théorie/pratique. Intellectuellement, on a tendance à considérer que la théorie doit obligatoirement précéder la pratique, sinon l’apprenant risque d’exécuter une quelconque manipulation mécaniquement, sans comprendre ce qu’il fait. La pratique est vue comme une application de la théorie ; cela implique que, pour ne pas travailler de manière irréfléchie, l’apprenant est supposé avoir assimilé au préalable un bagage théorique suffisant pour lui permettre de maîtriser ses actions. La plupart du temps, cette approche fonctionne relativement bien dans un système « favorisé » où les moyens pédagogiques sont suffisants et les élèves studieux ; mais, qu’en est-il des établissements éducatifs où ces moyens font défaut ou auprès d’élèves en décrochage ?
En revanche, en appliquant une didactique parallèle, qui consiste à redécouvrir une loi naturelle à partir d’observations et de manipulations, j’ai constaté qu’elle s’avérait plus productive en termes d’apprentissage. Bien sûr, ce processus doit au préalable être orienté par la formulation d’une hypothèse directrice et la connaissance d’un minimum de notions de base (prérequis).
Cette approche alternative vient d’ailleurs d’être développée récemment dans l’édition spéciale du Journal of Chemical Education  intitulée: « New Visions for Teaching Chemistry Laboratory » (December 13, 2022. Volume 99, Issue 12. Pages 3811-4186).

RECYCLABS : le contenu

Partie I : LA VIE ET L’EAU

Chapitre 1. Quelques notions fondamentales 

1.1. Comment définir la vie ? 🔗

1.2. Les grands groupes d’êtres vivants. 🔗

1.3. Quand la vie est-elle apparue sur terre ? 🔗

1.4. De quoi est composé le vivant ? 🔗

1.5. Quel est le rôle de l’eau dans les mécanismes vitaux ? 🔗

1.6. D’où vient l’eau ? 🔗

1.7. Une (très) brève histoire des océans. 🔗

1.8. Pourquoi l’eau a-t-elle une place si importante ? 🔗

Chapitre 2. Étude des principaux paramètres physiques et chimiques des eaux naturelles.

2.1. Introduction et le cas de l’eau « pure ». 🔗

2.2. Que va-t-on étudier et pourquoi ? 🔗

2.2.1. Le pH et l’alcalinité. 🔗

2.2.2. La dureté : le calcium et le magnésium. 🔗

2.2.3. Un composé fréquent : les sulfates. 🔗

2.2.4. L’eutrophisation : les nitrates. 🔗

2.2.5. L’eutrophisation : les phosphates. 🔗

2.2.6. La salinité de l’eau de mer et le sel marin. 🔗

2.3. Conclusions générales. 🔗

Partie II : LES BIOMOLÉCULES    

La biochimie : définitions.

Chapitre 1. Les glucides.

Chapitre 2. Les lipides.

Chapitre 3. Les protides.

Chapitre 4. Les acides nucléiques.

Partie III : LES MÉTABOLISMES ÉNERGÉTIQUES

Chapitre 1. La respiration cellulaire.

Chapitre 2. Les fermentations.

Chapitre 3. La photosynthèse.