Présentation

Dans le cadre du Mois de la pédagogie universitaire 2014
Projets d’innovation pédagogique : de l’idée aux changements
Patrick Ayotte
Département de chimie
L’apprentissage par les pairs : une formule pédagogique
alternative pour l’enseignement de la thermodynamique
1. Problème, difficulté, défi, lacune
2. Solution choisie
3. Embûches, surprises rencontrées dans la
réalisation du projet
4. Quel conseil donneriez-vous à une ou un collègue
intéressé à se lancer dans une expérience
semblable à la vôtre?
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1. Problème, difficulté, défi, lacune
Cours théoriques (CPH315, CPH317). Travaux pratiques (CPH316, CPH405).
-Présentations magistrales mal
adaptées à l’enseignement de la
thermodynamique.
-Très mauvaise préparation préalable
des chimistes en mathématiques.
-Cours avec même contenu offert en
parallèle aux biochimistes (CPH311).
-Compréhension très limitée des
concepts fondamentaux de la
thermodynamique, i,e., soupe à
l’alphabet : P, V, n, R, T, S, U, H, G, A,
Cv, Cp, ap, kT, …
-Expériences vétustes.
-Matériel vieillissant nécessitant mise à
jour périodique coûteuse.
-Peu d’intégration avec les cours
théoriques (CPH315, CPH317).
-Montages expérimentaux déjà
assemblés: manipulations se limitant au
clavier.
-Protocole trop détaillé laissant peu de
place à la réflexion et à l’initiative.
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2. Solution choisie pour les cours théoriques
Recours des approches pédagogiques actives pour CPH315 - Matière à
l’équilibre (S2) et pour CPH317 - Matière en transformation (S3).
L’apprentissage par les pairs (APP) a été développée à travers le monde
depuis plus de vingt ans:
1) l’objectif des professeurs se déplace de l’enseignement vers
accompagner les étudiants dans leurs apprentissages;
2) l’instruction par les pairs est mieux que l’instruction par les experts;
3) une meilleur compréhension mène à une meilleure capacité de
résoudre des problèmes, et pas nécessairement l’inverse.
Lorsque les étudiants et les professeurs s’y investissent de manière honnête
et sérieuse, cette méthode pédagogique « active » permet :
1) d’aider l’étudiant à devenir plus autonome dans ses apprentissages;
2) de développer l’esprit critique;
3) de développer la capacité de travailler efficacement individuellement
et en équipe;
4) de développer un apprentissage en profondeur de la matière par la
conception de représentations concrètes des concepts abstraits de
la thermodynamique par l’étudiant.
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2. Solution choisie pour les travaux pratiques
Nouvelle approche pédagogique pour les travaux pratiques de chimie
physique misant sur un caractère distinctif de la faculté des sciences :
le lien enseignement-recherche.
Nouvelles expériences
CPH316 - Méthodes de la chimie physique (S2)
-Expérience de Joule-Thompson: premier principe de la
thermodynamique (énergie).
-Thermodynamique des élastomères: second principe de la
thermodynamique (entropie).
CPH405 - Travaux pratiques de chimie physique (S4)
-Points quantiques: synthèse (colloïdale) et caractérisation
(spectroscopie d’absorption et de fluorescence)
-Cristaux liquides: caractérisation (microscopie à lumière
polarisée, diffraction des rayons X aux petits angles)
5
Appui aux études supérieures
6
35
30
25
y = 1.8069x - 9.4087
R² = 0.9964
20
15
16
18
20
22
Longueur de la molécule (A°)
24
Intensité radial de diffraction
Longueur de l'intercouche (A°)
Graphique: Intensité radiale de
diffraction en fonction de l'angle 2ө
pour le composé 10 à 120˚C
Graphique de la distance
intercouche en fonction de la
longueur théorique de la
molécule
12
10
8
6
4
Valeur expérimentale
2
Gaussienne
0
3
3.5
4
2ө
Appui aux études supérieures
7
Tempétature (C)
Températures des transitions de
phase en fonction du nombre
d’atomes de carbone dans la
chaîne
165
cristallin a
smectique C
145
125
Smectique C a
nématique
105
85
7
8
9
10
11
12
nématique a
isotrope
Nombre de carbone
Appui aux études supérieures
8
3. Embûches, surprises rencontrées dans la réalisation du projet
Cours théoriques (CPH315, CPH317):
-Très grande difficulté à engager les étudiants à participer et s’investir dans la
méthode pédagogique « active ».
-La plupart se montrent réfractaires devant les exigences de la méthode en
terme de leur responsabilisation envers leurs apprentissages.
-Constatation de méthodes de travail défaillantes, de compétences
mathématiques marginales, et de leur culture du travail et de l’effort peu
développée ou valorisée.
Travaux pratiques (CPH316, CPH405):
-Les quatre nouvelles expériences ont été de francs succès.
-Les étudiants constatent immédiatement la qualité de l’activité en terme
d’objectifs pédagogiques et de développement de leurs aptitudes pour le
travail expérimental, l’analyse et l’interprétation quantitative.
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4. Quel conseil donneriez-vous à une ou un collègue intéressé à se lancer dans
une expérience semblable à la vôtre?
-Évaluer attentivement le risque et le niveau d’appui au sein de leur
département et de leur faculté.
-Ne s’engager qu’avec des alliés fortement mobilisés et convaincus.
-Garder étroit contact avec les étudiants, les coordonnateurs et les directeurs
de programmes impliqués dans les changements de contenus et d’approche
pédagogiques susceptibles de susciter de la résistance et des revendications
de la part des étudiants.
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Remerciements
Profs. Serge Lacelle, Armand Soldera, Yue Zhao, Pierre Harvey
Drs. Régina Zamojska, Daniel Fortin, Paul-Ludovic Karsenti
Guillaume Marcotte, Pierre-Alexandre Turgeon, Étienne Levert,
Sarah Delage, Guillaume DeGranpré