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Connaissances et apprentissage# - Biologie


Enseignement et apprentissage des sciences

L'enseignement et l'apprentissage des sciences sont tous deux des efforts stimulants. En tant qu'étudiants, vous devez apprendre un nouveau vocabulaire important, créer des modèles mentaux sur lesquels vous pouvez « accrocher » les nouvelles connaissances conceptuelles et démontrer que vous pouvez réellement utiliser ces nouvelles connaissances. Il n'y a rien de plus satisfaisant pour un instructeur que ces « Aha ! » moments où un élève comprend soudain un concept important.

Dans BIS2A, nous sommes confrontés à des défis d'enseignement et d'apprentissage intéressants. L'un des principaux défis est que nous discutons de choses et d'idées physiques qui existent ou se produisent sur des échelles de temps et/ou de taille qui ne sont pas familières à la plupart des élèves. Qu'est-ce que ça veut dire? Considérez l'exemple suivant :

Exemple: Quelques défis associés à la création de modèles mentaux

Un instructeur enseignant la biologie de la faune peut vouloir parler des concepts de l'évolution en utilisant des becs d'oiseaux comme point de départ pour la discussion. Dans ce cas, l'instructeur n'a pas besoin de passer du temps à créer des images mentales de becs d'oiseaux de différentes formes (ou à tout le moins n'a besoin de montrer qu'une seule image); la plupart des étudiants s'appuieront facilement sur leurs connaissances passées et leur vie quotidienne pour créer des images mentales de becs de canard, d'aigle ou de pic et en déduire les différentes raisons fonctionnelles pour lesquelles la nature a pu sélectionner différentes formes. En conséquence, les étudiants n'auront pas besoin de déployer d'effort mental pour imaginer à quoi ressemblent les becs et peuvent à la place concentrer toutes leurs énergies sur la leçon évolutive de base.

Plus familièrement : si on vous demande de penser à quelque chose de nouveau qui est étroitement lié à quelque chose que vous connaissez déjà bien, il n'est pas trop difficile de se concentrer sur le nouveau matériel.

En revanche, dans BIS2A, nous demandons aux étudiants de réfléchir et de discuter de choses qui se produisent aux échelles atomique, moléculaire et cellulaire et à des vitesses allant de quelques microsecondes à des millénaires. La plupart des étudiants, nous le devinons, n'ont pas vécu à l'échelle du micro à l'échelle du nanomètre. Pourtant, cette échelle de longueur est l'endroit où se déroulent la plupart des événements communs à tous les systèmes biologiques. Les étudiants débutants, qui n'ont pas beaucoup réfléchi à la façon dont les choses se passent à l'échelle moléculaire, manquent de modèles mentaux sur lesquels ajouter de nouvelles informations. Ce point de départ impose à l'étudiant et aux instructeurs le fardeau de créer et de renforcer de NOUVEAUX modèles mentaux pour la plupart des choses dont nous parlons en classe. Par exemple, pour vraiment parler du fonctionnement des protéines, nous devons d'abord développer un ensemble commun de modèles et de vocabulaire pour représenter les molécules aux niveaux atomique et moléculaire. Non seulement ces modèles doivent trouver des moyens de représenter la structure de la molécule, mais les modèles doivent également contenir des idées abstraites sur les propriétés chimiques des molécules et la façon dont ces molécules interagissent. Par conséquent, les étudiants de BIS2A doivent faire des efforts pour construire des modèles mentaux de ce à quoi les protéines « ressemblent » et comment elles se comportent à l'échelle moléculaire. Étant donné que l'ensemble du cours est centré sur les biomolécules et les processus qui se produisent à une échelle microscopique, un argument similaire peut être avancé pour presque tous les sujets de la classe.

Remarque : Discussion possible

Comment interprétez-vous le terme modèle mental et pourquoi pensez-vous qu'il est important pour l'apprentissage ?

Certains des exercices en classe et du guide d'étude sont conçus pour aider à relever ce défi; la plupart des étudiants les ont trouvés très utiles. Cependant, certains étudiants sont plus habitués à étudier pour les examens en mémorisant des informations plutôt qu'en les comprenant. (Ce n'est pas de leur faute, c'est ce qu'on leur a demandé de faire dans le passé). Par conséquent, si les problèmes sont abordés avec l'attitude de « mémoriser à tout prix »

certains

des exercices BIS2A peuvent sembler d'abord inutiles. Par exemple, pourquoi vos instructeurs vous demandent-ils de dessiner à plusieurs reprises certains des concepts décrits en classe ? À quelle question à choix multiples cet exercice pourrait-il vous préparer ? S'il est vrai que certains de vos instructeurs ne vous demanderont pas de dessiner des figures compliquées lors d'un examen, ces exercices de dessin n'essaient pas de préparer les étudiants à une question spécifique. L'instructeur essaie plutôt de vous encourager à commencer à créer un modèle mental pour vous-même et à vous entraîner à l'utiliser. L'acte de dessiner peut également servir d'"auto-test". Lorsque vous vous forcez à écrire quelque chose ou à créer une image décrivant un processus sur papier, vous serez en mesure d'évaluer indépendamment la force de votre compréhension conceptuelle d'un sujet en voyant à quel point il était facile ou difficile de mettre votre image mentale de quelque chose sur papier. S'il vous est difficile de tirer un concept ou un processus de base de la classe SANS ASSISTANCE EXTERNE, il est probable que vous ayez besoin de plus de pratique. Si c'est facile, vous êtes prêt à ajouter de nouvelles informations à votre modèle. Tout au long du cours, vous continuerez à ajouter de nouvelles informations à votre modèle mental ou à utiliser le concept représenté dans votre modèle mental dans un nouveau contexte. Gardez vos dessins - ou d'autres mécanismes d'auto-test - à jour. Ne prenez pas de retard.

Incidemment, la présentation d'un concept de cours sur un examen dans un contexte que l'étudiant n'a jamais vu auparavant n'est PAS un complot diabolique de l'instructeur. C'est plutôt un moyen pour l'instructeur et l'étudiant d'évaluer si le concept a été appris et si cette connaissance peut être utilisée/transférée par l'étudiant en dehors de l'exemple spécifique donné en classe ou dans la lecture. Demander à l'élève de répéter ce dernier représenterait un exercice de mémorisation et ne serait pas une évaluation d'un apprentissage précieux et d'une réflexion indépendante ou une représentation de ce qui se passe dans la vie réelle.

IMPORTANT : L'idée que les étudiants de BIS2A seront testés sur leur capacité à UTILISATION concepts dans des contextes spécifiques qu'ils n'ont jamais vus auparavant est essentiel à comprendre ! Portez une attention particulière à cette connaissance. Développer des connaissances conceptuelles utilisables demande plus de discipline et de travail que la mémorisation. Le quartier se déplace également TRÈS rapidement et les concepts sont superposés les uns sur les autres. Si vous prenez trop de retard, il est très, très difficile de rattraper le temps perdu deux ou trois jours avant un examen. Soyez aussi discipliné que possible et tenez-vous au courant des supports de cours.

Ainsi, certains concepts sont difficiles à enseigner et à comprendre. Que devons-nous faire? Les instructeurs et les étudiants utilisent tous deux diverses astuces de communication pour simplifier ou rendre les idées abstraites plus pertinentes. Nous utilisons des outils tels que des analogies ou des modèles simplifiés (plus sur l'importance de ceux-ci sous peu) pour décrire des idées complexes. Rendre les choses plus compréhensibles peut prendre diverses formes. Les instructeurs peuvent essayer d'utiliser diverses simulations ou métaphores pour tirer parti des images mentales ou des modèles conceptuels que les élèves ont déjà (tirés de la vie quotidienne) pour expliquer quelque chose de nouveau. Par exemple, la chose X que vous ne comprenez pas fonctionne un peu comme la chose Y que vous comprenez. Parfois, cela aide à fonder une discussion. Une autre chose que vous pourriez surprendre un instructeur ou un étudiant est anthropomorphiser les comportements de choses physiques qui ne sont pas familiers. Par exemple, nous pourrions dire la molécule A "veut" d'interagir avec la molécule B pour simplifier la description plus correcte mais plus complexe de l'énergétique chimique impliquée dans l'interaction entre les molécules A et B. Les anthropomorphismes peuvent être utiles car, comme les comparaisons et les métaphores, ils tentent de lier la création de nouvelles idées et modèles mentaux aux concepts qui existent déjà dans le cerveau de l'élève.

Bien que ces outils puissent être formidables et efficaces, ils doivent néanmoins être utilisés avec précaution, à la fois par l'instructeur et par l'étudiant. Le principal risque associé à ces outils de simplification est qu'ils peuvent créer des connexions conceptuelles qui ne devraient pas exister, qui conduisent à des idées fausses involontaires, ou qui rendent plus difficile la connexion d'un nouveau concept. Ainsi, bien que ces outils soient valides, nous - étudiants et instructeurs - devons également être vigilants pour comprendre les limites de ces outils dans notre capacité à apprendre de nouvelles idées. Si ces outils pédagogiques sont utiles mais que leur utilisation comporte aussi des risques, comment procéder ?

Le remède comporte deux parties :

1. Reconnaître quand un de ces outils « simplificateurs » est utilisé et

2. Essayez de déterminer où l'analogie spécifique, la métaphore, etc. fonctionne et où elle échoue sur le plan conceptuel.

La deuxième instruction est la plus difficile et peut s'avérer difficile pour les apprenants, en particulier lorsqu'ils sont exposés pour la première fois à un nouveau concept. Cependant, le simple fait de penser aux problèmes potentiels associés à une analogie ou à un modèle est un exercice métacognitif important qui aidera les élèves à apprendre. Dans BIS2A, vos instructeurs s'attendront parfois à ce que vous reconnaissiez explicitement l'utilisation de ces outils pédagogiques et expliquiez les compromis associés à leur utilisation. Vos instructeurs vous aideront également en vous signalant explicitement des exemples ou en vous incitant à reconnaître un problème potentiel.

Remarque : Discussion possible

Pouvez-vous donner un exemple de vos cours précédents où un instructeur a utilisé un anthropomorphisme pour décrire une chose non humaine ? Quels étaient/sont les compromis de la description (c'est-à-dire pourquoi la description a-t-elle fonctionné et quelles étaient ses limites) ?

Utiliser le vocabulaire

Il convient également de noter un autre problème problématique qui peut inutilement déconcerter les étudiants qui débutent dans une discipline - l'utilisation de termes de vocabulaire qui ont potentiellement plusieurs définitions et/ou l'utilisation incorrecte de termes de vocabulaire qui ont des définitions strictes. Bien qu'il ne s'agisse pas d'un problème propre à la biologie, il est néanmoins important de reconnaître qu'il se produit. Nous pouvons nous inspirer d'exemples concrets pour mieux comprendre ce problème. Par exemple, lorsque nous disons quelque chose comme « J'ai conduit jusqu'au magasin », on s'attend raisonnablement à ce que certaines choses soient immédiatement comprises. Nous n'avons pas besoin de dire « Je me suis assis et j'ai contrôlé une plate-forme fermée à quatre roues, qui est alimentée par la combustion de combustibles fossiles vers un bâtiment qui collecte les biens que je veux obtenir et peut le faire en échangeant de la monnaie fongible pour ledit marchandises" pour transmettre l'essentiel de notre message. L'inconvénient d'utiliser les termes « conduit » et « magasin » est que nous avons potentiellement perdu des détails importants sur ce qui s'est réellement passé. Peut-être que la voiture est alimentée par batterie et c'est important pour comprendre certains détails de l'histoire qui suit (en particulier si cette partie de l'histoire implique d'appeler un chauffeur de dépanneuse pour qu'il vienne vous chercher après la panne de la voiture). Peut-être que connaître le magasin spécifique est important pour comprendre le contexte. Parfois, ces détails n'ont pas d'importance, mais parfois, s'ils ne sont pas connus, cela peut prêter à confusion. Il est important d'utiliser correctement le vocabulaire et de faire attention au choix des mots. Savoir quand simplifier et quand donner des détails supplémentaires est également essentiel.

De côté:

En laboratoire, les étudiants de premier cycle en biologie rapporteront souvent à leurs mentors que « mon expérience a fonctionné » sans partager des détails importants sur ce que cela signifie d'avoir « fonctionné », quelles sont les preuves, à quel point les preuves sont solides ou quelle est la base est pour leur jugement - tous les détails qui sont essentiels pour comprendre exactement ce qui s'est passé. Si et/ou lorsque vous commencez à travailler dans un laboratoire de recherche, faites-vous plaisir à vous-même et à votre conseiller de décrire EN DÉTAIL ce que vous essayiez d'accomplir (ne présumez pas qu'ils se souviendront des détails), comment vous avez décidé d'atteindre votre objectif ( conception expérimentale), quels étaient les résultats exacts (il est conseillé de montrer des données correctement étiquetées) et de fournir votre interprétation. Si vous voulez terminer votre description en disant "donc, ça a marché !" c'est aussi super.

Remarque : Discussion possible

Pouvez-vous penser à un exemple où l'utilisation imprécise ou incorrecte du vocabulaire a causé une confusion inutile dans la vie réelle ? Décrivez l'exemple et discutez de la façon dont la confusion aurait pu être évitée.


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