Le pouvoir transformateur des cours de science sur le terrain
Par Bob Sharp
Traduction par Antoine Lafrance
Pourquoi le niveau du lac a-t-il baissé de plus d’un mètre? Pourquoi les caribous se font-ils frapper aussi souvent sur l’autoroute? Abattons-nous les arbres des forêts environnantes de façon durable? Pourquoi notre lac s’est-il rempli d’algues? Nos actions ont-elles des répercussions sur la zone intertidale? Chacune de ces questions, nées d’un souci et d’une passion pour l’environnement, compte parmi celles qui ont été posées depuis maintenant plus de 20 ans par des scientifiques et des représentants de communautés aux élèves du secondaire au programme de science sur le terrain Experiential Science 11 (ES11), instauré à l’école Wood Street Center, à Whitehorse, au Yukon. On souhaitait ainsi encourager les jeunes à recueillir eux-mêmes de l’information et à se servir de leurs découvertes pour faire des choix plus éclairés.
Dans cet article, nous verrons comment de telles questions ont suscité passion et engagement chez les élèves. Cette chance de travailler sur des problèmes « réels » leur permet de tisser des liens avec la communauté et les scientifiques de la région. Une telle approche de terrain, qui offre aux élèves et aux enseignants la chance de s’attaquer à des problèmes qui touchent leur communauté, a également le pouvoir de les marquer profondément. Les exemples que vous trouverez dans cet article vous aideront peut-être à comprendre les principes, l’organisation et les méthodes d’enseignement qui ont contribué au succès de ce programme, qui s’intègre tout à fait à une session d’études normale.
À l’occasion d’une présentation devant la classe d’ES11, un biologiste de la région et spécialiste des caribous nous a parlé de ses efforts pour faire augmenter la population de ces animaux près des Southern Lakes (ensemble de lacs au sud du Yukon). Il nous a d’abord appris que plus d’une douzaine de caribous y étaient tués chaque hiver par la circulation automobile, puis nous a indiqué les endroits précis où ils avaient trouvé la mort ces cinq dernières années. Ensuite, il nous a posé la question suivante : « Pourquoi les caribous se font-ils frapper aussi souvent? »
J’ai donc emmené mes élèves visiter cette section de l’autoroute (l’Alaska Highway). Nous avons constaté que presque tous les caribous, au moment de se faire frapper, se trouvaient là où du gravier avait été étendu sur la chaussée. Le lendemain, les discussions en classe ont donné lieu à plusieurs questions et spéculations. Les caribous ont-ils été tués en traversant la route? Est-ce qu’ils s’étaient arrêtés là? Pourquoi le bruit des camions ne les a-t-il pas effrayés?
Pour répondre à ces questions, les élèves ont dû se demander quel type d’information ils devaient chercher et comment ils s’y prendraient pour les recueillir. Un élève raconte : « En suivant la trace des caribous dans la neige, nous pouvions voir s’ils étaient venus directement sur la route, ou s’ils l’avaient d’abord longée. » Les élèves ont donc observé ces traces et, à l’aide d’un GPS, ont compris comment les caribous se déplaçaient. Ils ont découvert que ces derniers marchaient d’abord le long de l’autoroute sur plus d’un kilomètre avant de monter sur la chaussée. Une fois dessus, ils flânaient sur les bas-côtés enneigés. Pour comprendre ce qui attirait les caribous à ces endroits, les élèves y ont prélevé des échantillons de neige. Ils les ont ensuite analysés et ont découvert, en se servant de notions de conductivité, d’évaporation et de réactions à déplacement double, que la neige contenait énormément de sel. Des recherches plus poussées ont révélé qu’en fait cette neige était plus riche en sel qu’un bloc à lécher naturel (pierre formée de sels minéraux dont les grands herbivores raffolent).
[Picture caption] Le niveau de l’eau du lac Cowley avait baissé de plus d’un mètre en deux ans.
Au cours des trimestres suivants, les élèves ont tenu les responsables du ministère de la Voirie informés de leurs découvertes. Ils leur ont suggéré de faire couvrir l’autoroute de gravier nouvellement concassé; ainsi, le sel ne serait plus nécessaire pour étendre le gravier uniformément sur la chaussée. Au départ, les élèves craignaient qu’on ne les écoute pas et que rien ne change, mais des biologistes spécialistes des caribous les ont appuyés, reconnaissant la valeur de leurs recherches et prévoyant s’en servir pour faire avancer les choses. Voici comment un des élèves a vécu cette expérience :
« J’ai trouvé très formateur de recueillir du sel sur le bord de l’Alaska Highway, de l’apporter au laboratoire de chimie au Collège du Yukon et de découvrir le niveau de sel des mélanges de gravier étendus sur les routes, pour enfin comprendre pourquoi les caribous se tenaient à ces endroits. Nous avons également dû utiliser des notions de chimie, de biologie et d’écologie. Cette expérience d’apprentissage holistique a changé ma façon de percevoir l’éducation et le monde qui m’entoure. J’ai aussi appris que l’éducation pouvait être amusante, et que si un sujet m’intéressait, par exemple le rapport à l’environnement, il n’en tenait qu’à moi de l’explorer. » (2003)
Ce qui a rendu possible ce genre d’études, c’est le temps dont nous disposions et les nombreux domaines du savoir couverts par notre programme de science sur le terrain. En effet, les cours et activités de ce programme, dispensés par un même enseignant, s’étendent sur un trimestre complet et ont lieu tous les jours, ce qui permet aux élèves d’explorer des notions de biologie, de chimie, de géographie, d’art et d’éducation physique tout en acquérant des compétences pratiques. Les cours que nous avons choisis pendant l’élaboration du programme ES11 vont bien ensemble : leur contenu se recoupe à certains égards et peut être utile pour aborder des préoccupations de la communauté. Nous avons donc examiné le contenu des cours de sciences de 4e et de 5e secondaire, les stratégies d’enseignement mises en pratique dans chacun d’eux et leur application possible à des activités de terrain. En fin de compte, nous avons sélectionné les cours incluant prise de mesures, observation de l’environnement et analyse des interactions humaines.
Après évaluation, trois cours correspondaient à ces critères. Nous avons d’abord retenu le cours de chimie de 4e secondaire. On y présente par exemple les notions de moles, de molarité et de chimie quantitative; ce cours nous a ainsi donné plusieurs occasions de mesurer et de déterminer des concentrations chimiques dans l’environnement. A également été retenu le cours de biologie de 4e secondaire, dans lequel on s’intéresse aux êtres vivants, à leurs populations et à l’écologie. Il s’agit là d’une bonne occasion d’étudier les océans et les environnements terrestres et aquatiques qui nous entourent. Finalement, nous avons choisi le cours de géographie de 5e secondaire, où l’on explore la dynamique atmosphérique, la géomorphologie et la façon dont l’humain interagit avec l’environnement. Ce cours nous ouvre les yeux sur le monde qui nous entoure. Ainsi, ces trois cours ont été réunis à l’occasion de notre fameuse étude sur les caribous.
En 2005, des gens vivant près du lac Cowley ont sollicité l’aide des élèves du programme ES11 pour examiner le problème du niveau de l’eau du lac, qui avait baissé de plus d’un mètre en deux ans. Les élèves en ont discuté et ont proposé des pistes d’exploration pour en trouver la raison. Ils se sont donc divisés en quelques groupes pour se concentrer sur l’analyse de certaines caractéristiques précises du lac. Ils ont dressé un bilan hydrologique, procédé à un relevé bathymétrique, évalué la qualité de l’eau, enregistré la faune et la flore sauvages présentes dans le lac et constitué un historique de ce dernier en posant des questions à des résidents qui habitent la région depuis longtemps. Un élève a également suggéré de prélever un échantillon de fond pour voir si le lac s’était déjà asséché auparavant. Lors de notre premier essai de prélèvement, nous avons presque fait couler notre embarcation, des canots que nous avions attachés ensemble. Plus tard, pendant l’hiver, nous avons à nouveau prélevé un échantillon de fond, alors que la glace en surface était épaisse d’au moins 30 centimètres. L’étude de ces échantillons nous a menés à aborder le domaine de la paléolimnologie, à étudier les populations de diatomées et à procéder à une analyse des conditions paléoenvironnementales du lac.
D’autres projets d’études ont été élaborés pendant les discussions en classe. Par exemple, nous y avons planifié l’enregistrement des chutes de neige et de l’écoulement fluvial dans le haut du bassin de drainage, ainsi que l’observation de l’utilisation du lac par les oiseaux aquatiques au printemps. Les élèves ont également pris en note les inquiétudes de la communauté à propos du lac. Cette année-là, ils se sont même vu accorder une subvention pour acheter des outils de mesure de qualité pour la saisie de données. Nos enquêtes ont de ce fait beaucoup gagné en précision.
Comme ce fut le cas pour plusieurs autres études, celles menées au lac Cowley ont permis d’explorer des avenues auxquelles nous n’avions pas pensé au départ. Par exemple, la contribution de la paléolimnologie aux découvertes archéologiques dans la région a fourni de nouveaux renseignements sur la déglaciation qui a eu lieu à cet endroit il y a environ 10 000 ans. De plus, la découverte de périodes historiques où aucune diatomée ne se déposait dans l’environnement benthique du lac nous a portés à croire qu’à certaines époques, le lac faisait partie d’une rivière formée par la fonte d’un glacier.
[Picture caption] Notre premier essai de prélèvement a presque fait couler notre embarcation, des canots que nous avions attachés ensemble. Plus tard, pendant l’hiver, nous avons à nouveau prélevé un échantillon de fond, alors que la glace en surface était épaisse d’au moins 30 centimètres.
Les élèves se sont également intéressés aux effets qu’a eus le chemin de fer White Pass and Yukon Railway sur le lac Cowley. Ils ont créé un site Internet pour y déposer des données au fil de leurs recherches et tenir la communauté informée.
Les deux exemples mentionnés ci-dessus ont été tirés d’un lot de quelque 200 projets qui ont animé les classes d’ES11 au cours des deux dernières décennies. La liste complète est accessible sur le site Internet consacré au lac Cowley, où l’on expose les études de terrain réalisées (voir Références). Ces projets ont permis de mettre en lumière l’apport considérable des activités de terrain à l’intégration des apprentissages. Lorsque nous avons mis ce programme sur pied, les idées de sujets pour nos recherches nous sont venues de plusieurs sources : elles nous venaient entre autres à la lecture d’articles de journaux ou à l’écoute de présentations de données par des scientifiques dans nos classes. Ensuite, après environ trois ans, des gens et des groupes communautaires se sont mis à nous soumettre certains problèmes pour lesquels la collecte et l’analyse de données s’avéreraient particulièrement utiles.
La question que doivent se poser les enseignants lorsqu’on leur soumet un sujet d’étude, c’est : « Comment ce projet peut-il renforcer l’apprentissage dans les cours que nous donnons? » Nous considérons également la valeur à long terme de ces projets pour les élèves, les portes qui s’ouvriront à eux, soit pour des études supérieures, soit pour un emploi, une fois le programme terminé. Pour obtenir leur diplôme, les élèves de la Colombie-Britannique et du Yukon doivent avoir deux crédits d’un programme de compétence pratique, deux crédits d’un programme de beaux-arts et un cours d’éducation physique. Le programme de compétence pratique a été conçu pour familiariser les élèves à des outils de suivi qui s’accordaient bien avec les protocoles existants; le programme de beaux-arts, quant à lui, pousse les élèves à se concentrer sur l’illustration scientifique d’organismes biologiques et d’éléments du paysage par l’entremise d’une grande variété de médiums. Enfin, parmi les possibilités qu’offrait le programme de science sur le terrain pour un cours d’éducation physique, les élèves ont eu la chance d’être initiés aux environnements marins et d’obtenir un certificat de plongée en scaphandre autonome. Au terme de ce programme, ils ont donc reçu un total de vingt crédits, ce qui a rendu leurs choix de cours subséquents beaucoup plus flexibles.
Grâce au programme ES11, nous avons également eu la chance de mener plusieurs études en foresterie dans la région de Haines Junction. Après s’être entretenus avec le conseil des ressources renouvelables d’Alsek (Alsek Renewable Resource Council), les élèves se sont vu confier la mission d’étudier le taux de croissance de la forêt environnante et les effets de l’infestation du dendroctone de l’épinette sur cette dernière. Dans un secteur en particulier, nous avons marqué et surveillé la croissance de plus d’un millier de semis. Nous avons enregistré le taux de croissance de semis naturels dans des secteurs à peuplement forestier mature et la régénération d’autres secteurs ravagés par un feu de forêt. Nous avons également consigné le taux de croissance et la santé de semis issus de plusieurs blocs de coupe. Pour procéder à l’analyse des semis, nous nous sommes servis des méthodes énoncées dans le Forest Structure Analysis Protocol, d’après la Forêt modèle de Foothills. Nous avons aussi étudié le taux de croissance des arbres matures de la région, prélevant plus de deux cents échantillons et mesurant la hauteur et le diamètre d’épinettes blanches locales.
Pendant cinq ans, les élèves ont présenté l’avancement de leurs recherches au conseil forestier du Yukon (Yukon Forestry Council). Lors d’une présentation, trois jeunes filles de ma classe faisaient face à un comité de huit hommes peu souriants qui voulaient augmenter l’exploitation forestière dans la région et qui n’avaient donc aucune envie d’entendre les résultats d’analyse des élèves. Le lendemain, elles ont donné la même présentation à l’occasion d’un forum public au collège local et ont reçu un accueil beaucoup plus enthousiaste. Aujourd’hui, 15 ans plus tard, elles travaillent toutes les trois dans le domaine de la surveillance de l’environnement et se souviennent encore très bien de cette fameuse présentation devant le conseil forestier. Leurs présentations sur la foresterie locale au conseil des ressources renouvelables d’Alsek ont fait diminuer de sept fois le nombre d’autorisations de coupes accordées dans la région. Voici le témoignage d’un élève à l’époque :
« Une des choses que j’ai apprises dans le programme ES11, c’est que tout le monde a une voix. Tout est dans la manière de dire ce que l’on veut dire. Il est crucial de savoir apprendre par soi-même, de ne pas toujours se fier aux autres, aux brochures, aux manifestants, etc., à ce qu’ils essaient de nous faire croire. Faites vos propres recherches, instruisez-vous sur le sujet qui vous intéresse, et votre voix portera plus quand vous en parlerez. Les gens sont plus enclins à écouter une personne bien informée qu’une autre enflammée, au discours à sens unique. Et vous pourriez même apprendre quelque chose qui vous fera changer de point de vue sur ce que les autres disent. Avoir une voix ne se résume pas qu’à savoir quoi dire, c’est aussi être ouvert aux opinions des autres. » (1998)
Ces exemples d’activités de terrain issues du programme ES11 donnent un aperçu des multiples possibilités qui s’offrent aux élèves et aux enseignants, qu’il soit question de connaissances appliquées, d’engagement communautaire ou de renforcement du sens civique. Ils permettent également de constater que de telles activités nous mènent souvent à aborder des champs d’étude auxquels nous n’avions pas pensé de prime abord, et qu’il ne faut pas hésiter à faire appel à des scientifiques pour guider les élèves, ce qui leur apprend par la même occasion à travailler en équipe pour s’attaquer à des problèmes irrésolus. Ces expériences ont fourni de nombreuses occasions aux élèves de cultiver leur sens de l’engagement. Un autre élève commente :
« L’étude que nous avons faite sur les balanes à la crique de Coffin Point (à Ladysmith, en Colombie-Britannique), ainsi que d’autres études effectuées lors de ce même voyage, ont été des expériences des plus formatrices pour ce qui constitue aujourd’hui ma carrière, qui comprend de l’analyse statistique, des études d’habitats, de la collecte de données, l’application d’une méthode scientifique, etc. C’est aussi là que les élèves de notre classe d’ES11 ont été diplômés de l’association des instructeurs de plongée professionnelle (Professional Association of Diving Instructors). » (2000)
De 1995 à 2010, les classes d’ES11 ont étudié l’infestation du dendroctone de l’épinette dans la région de Kluane. Dès le départ, les élèves se sont fiés au protocole établi par le Service canadien des forêts pour étudier un transect de 100 m traversant une zone qui n’avait alors été observée qu’à vue d’œil. D’après le protocole, seuls les arbres ayant un DHP (diamètre à hauteur de poitrine) supérieur à 17,5 cm et se trouvant à moins de cinq mètres de la ligne doivent être relevés et enregistrés en fonction de leur taille et de leur niveau d’infestation. Nous sommes toutefois allés plus loin que ce qui était prescrit par ce protocole : nous avons plutôt compté tous les arbres dont le DHP était supérieur à 5 cm. Également, les élèves ont déterminé les peuplements infestés sur plusieurs transects parallèles de 100 m, à 50 m de distance les uns des autres. Ils ont compté tous les arbres de ces zones pour ainsi obtenir une meilleure représentation de l’écologie de la forêt. En 15 ans, nous avons fait l’étude et assemblé les données de plus de 80 transects. Périodiquement, les élèves sont allés prélever des échantillons de dendroctones de l’épinette sur des arbres infestés et les ont recensés selon leur stade de croissance (larvaire, nymphal ou adulte). Les résultats de leurs recherches, très minutieuses, différaient de ceux du ministère responsable de la foresterie au Yukon.
La mise en place d’un programme tel qu’ES11, qui met l’accent sur ce genre d’activités de terrain, a sans aucun doute eu un effet à long terme sur l’épanouissement des élèves et leur qualité de citoyen. Nous en avons eu un aperçu grâce à deux études faites sur d’anciens élèves d’ES11, qui ont été suivis pendant 10 ans après l’obtention de leur diplôme d’études secondaires. Ces derniers ont expliqué que cette expérience éducative avait joué un rôle très important dans leurs choix de vie subséquents. La plupart sentaient qu’ils avaient acquis un sens de la responsabilité environnementale et sociale, en plus de valeurs et d’une attitude essentielles pour s’attaquer aux changements climatiques.
« L’expérience a déterminé mes objectifs d’emploi à long terme; elle m’a mené à vouloir travailler pour une organisation qui fait la promotion du développement durable, de la sensibilisation à l’environnement et de la conscience sociale tout en jetant des ponts entre les gouvernements et la société civile. Elle a renforcé mon intérêt pour les études de développement axées sur des enjeux environnementaux. » (1999)
Comment cette approche a-t-elle contribué à des changements en éducation, en environnement et dans la société? Deux études à long terme sur les effets de ce programme 10 à 20 ans après que les élèves ont terminé leurs études secondaires sont en cours, mais les données préliminaires laissent entrevoir des résultats positifs et complémentaires. Il semblerait en effet que les élèves ayant participé à ce programme démontrent des niveaux d’engagement et de responsabilité civique et environnementale exceptionnels.
« Le bénévolat est essentiel pour améliorer le sentiment de communauté et des qualités telles que l’engagement et le dévouement. De telles qualités motivent les bénévoles à participer à des programmes de durabilité qui visent à régler des problèmes locaux et à répondre aux besoins de la communauté. C’est un choix de vie qui encourage les autres à pratiquer des activités qui les passionnent, mais aussi à prendre conscience de problèmes extérieurs à leurs cercles sociaux. J’ai personnellement aidé la Société de conservation de Sierra Leone à mettre en place des ateliers pour la communauté afin de sensibiliser les gens aux enjeux liés à l’environnement et aux ressources naturelles. J’organise et dirige également des études d’évaluation rapide de l’habitat côtier des tortues de mer et des méthodes de pêche. » (1999)
[Picture caption] Ils ont compté tous les arbres de ces zones pour obtenir une meilleure représentation de l’écologie de la forêt. En 15 ans, nous avons fait l’étude et assemblé les données de plus de 80 transects de 100 mètres.
Parmi les éléments qui les ont marqués à plus long terme, les élèves mentionnent les domaines d’études abordés, qu’ils ont trouvés pertinents et stimulants, les relations de travail et de coopération qu’ils ont établies au cours du trimestre et les diverses méthodes d’enseignement qu’ils ont suivies.
« Après avoir suivi le programme ES11 et poursuivi des études supérieures, j’ai la conviction que l’apprentissage par l’expérience est une façon d’apprendre et d’enseigner beaucoup plus efficace. De voir une moraine médiale, une vallée glaciaire, les effets des coupes à blanc, etc., nous a permis d’aller au-delà des simples “objectifs d’apprentissage” et de recevoir des leçons bien réelles. Dans un monde idéal, à mon avis, tous les programmes d’études devraient être axés sur le concret, et donnés de manière intensive et surtout, significative. » (2004)
Bien sûr, les champs d’études sur le terrain interpelaient plutôt les élèves doués pour apprendre par l’expérience et dans un contexte social. Les élèves parlent toujours des bienfaits à court et à long terme attribués à leur participation. Plusieurs d’entre eux disent avoir eu du mal à apprendre dans des classes traditionnelles, mais qu’ils se sont surpassés et ont acquis un sens de l’engagement en suivant des cours dans des domaines liés à l’environnement.
« Des programmes innovateurs de ce genre représentent un excellent modèle, et il serait bien qu’il soit appliqué dans d’autres régions du Canada et à d’autres domaines du savoir, comme la physique (ingénierie) et les sciences politiques et sociales. Je crois que le choix de l’endroit où j’irai, plus tard, m’installer avec ma famille et où mes enfants seront élevés sera grandement déterminé par l’accessibilité à des programmes comme ES11. » (1995)
Les trois exemples d’études mentionnés dans cet article et les commentaires d’élèves faits parfois plusieurs années après l’obtention de leur diplôme convergent et mettent en lumière tous les bienfaits qu’apporte une telle approche en éducation. Bien sûr, la mise sur pied d’un tel programme ne se fait pas comme celle d’un programme de science traditionnel au secondaire. Par contre, les avantages à long terme pour les étudiants parlent d’eux-mêmes sur la valeur de l’approche par l’expérience. Au cours des 20 dernières années, six enseignants ont appliqué ce programme, et ils assurent tous que leurs méthodes d’enseignement se sont améliorées. Bref, ils ne se font pas prier pour vanter eux aussi les mérites d’une telle approche. Les anciens élèves et leurs parents voient également tous ce programme comme transformateur et positif. D’après les élèves et les enseignants ayant participé au ES11, les efforts et l’engagement nécessaires à son bon fonctionnement en valent totalement la chandelle.
« J’ai eu la chance d’étudier auprès d’enseignants motivés, engagés et stimulants, et conscients de la situation actuelle du monde. Ils ont renforcé mon intérêt pour la politique internationale et m’ont encouragé à me diriger vers des études de développement et de collectivité durables. Ce programme m’a marqué profondément et m’a motivé à poursuivre des études qui avaient un lien avec l’environnement. » (1996)
Références
Les liens suivants mènent à des sources d’information utiles pour des enseignants qui souhaiteraient lancer leur propre programme d’études sur le terrain. Plusieurs des exemples sont toujours en cours (en anglais seulement).
www.experientialscienceprojects.weebly.com
www.cowleylake.weebly.com
http://es11.weebly.com/
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Bob Sharp a occupé plusieurs postes dans le secteur de l’éducation au Yukon. Il a fait ses débuts en 1968 comme directeur d’école à Ross River School. En 1994, il a créé le programme ES11 et il y contribue activement encore à ce jour.
Antoine Lafrance est étudiant en traduction professionnelle de l’anglais au français à l’Université de Sherbrooke et diplômé au certificat en traduction de l’espagnol au français de l’Université de Montréal.
Ce qui précède est une traduction de « Experiential Science Transforms Teens » qui a été publié en Green Teacher 108, Hiver 2016.
