Des laboratoires de biologie à la maison en temps de pandémie

Pour permettre à mes étudiants de réaliser des laboratoires de biologie à distance, j’ai préparé pour eux de petites trousses qu’ils peuvent se procurer au Cégep moyennant un dépôt remboursable. J’ai complètement revu les laboratoires que je fais habituellement dans un cours en présence pour en concevoir de nouveaux qui permettent aux étudiants d’acquérir les mêmes compétences d’analyse dans un contexte différent. Les étudiants jugent ces laboratoires aussi engageants que formateurs, même davantage que les laboratoires qu’ils réalisent habituellement en classe. J’en suis moi aussi enchantée!

Pourquoi des laboratoires à la maison?

À l’hiver 2021, j’enseigne en Sciences de la nature (à la formation continue) le cours General Biology II, le deuxième cours de biologie du programme. Ce cours inclut chaque semaine une plage horaire de 3 heures pour des laboratoires.

En pleine pandémie, je n’ai pas voulu imposer à mes étudiants de se présenter au collège en personne pour les laboratoires. Certains peuvent avoir des problèmes de santé qui les rendent vulnérables, s’ils attrapent la COVID-19, d’autres peuvent habiter avec des personnes à risque. J’ai trouvé plus inclusif de faire en sorte que les étudiants puissent réaliser leurs laboratoires à la maison.

Une trousse de laboratoire à la maison

Le défi a été de concevoir des laboratoires qui pouvaient se réaliser à la maison avec du matériel peu coûteux et léger. Je voulais que le matériel nécessaire pour toute la session entre dans un petit sac de plastique refermable.

Les étudiants peuvent soit venir récupérer leur trousse au comptoir du secrétariat de la formation continue, soit, s’ils étaient incapables de se déplacer, le recevoir par la poste. Puisque le matériel est léger et peu encombrant, les frais de poste sont raisonnables.

Les trousses que j’ai préparées pour mes étudiants.

Les étudiants qui ont pu se présenter au comptoir devaient laisser un dépôt de 10$ en échange du matériel. De cette façon, nous pourrons récupérer les seringues et les éprouvettes et les réutiliser. Une option économique et écologique!

Des exemples des laboratoires que les étudiants ont réalisés

L’un des laboratoires que je fais faire aux étudiants portait sur les enzymes. Ils ont exposé la lactase (contenue dans un comprimé de Lactaid) a des températures différentes, pour observer l’effet de la température sur la dégradation du lactose en glucose et en galactose. Les étudiants ont utilisé des bandelettes pour tester le glucose. Les données recueillies ont été analysées statistiquement sur Excel. Pour ce laboratoire, les étudiants devaient utiliser du lait qu’ils avaient à la maison (ou aller en acheter s’ils n’en avaient pas: ils étaient informés à l’avance).

Ce laboratoire se rattache à des situations de la vie courante: les personnes qui sont intolérantes au lactose doivent réfléchir à la façon de prendre leurs médicaments pour ne pas les exposer à des températures qui en perturberont l’action. En présence au collège, les laboratoires que les étudiants faisaient étaient généralement moins « connectés » à la vie quotidienne, pour tirer profit de tout le matériel perfectionné que nous avons à notre disposition.

Une étudiante a photographié les bandelettes qu’elle a utilisées pour tester le glucose pendant le laboratoire sur la dégradation du lactose par la lactase.

Pour un autre laboratoire, les étudiants devaient utiliser une patate de leur garde-manger pour étudier l’osmose, dans une activité qui leur permettait de faire lien avec les techniques réelles de conservation des aliments par déshydratation osmotique.

Comment se déroulent les laboratoires à la maison?

Explications en grand groupe

Au début des séances virtuelles de laboratoire, chaque semaine, je rencontre les étudiants en grand groupe par visioconférence pour leur donner des explications théoriques utiles pour comprendre l’expérimentation qu’ils ont à faire et discuter du protocole du laboratoire. Cela prend environ 1 heure.

Préparation en équipe et manipulations

Ensuite, les étudiants se réunissent en équipes de 4 ou 5. Les équipes sont les mêmes pour toute la session, ce qui permet aux étudiants d’apprendre à se connaître et d’apprendre à travailler ensemble.

La première tâche qu’ils ont à faire en équipe chaque semaine est de remplir une fiche (un document Word en ligne) à propos du laboratoire qu’ils vont faire. Ils doivent entre autres y inscrire:

• leur hypothèse
• leur démarche pour vérifier leur hypothèse
• les tests statistiques à utiliser,
• etc.

Ensuite, ils réalisent chacun chez soi, mais tous au même moment, les manipulations nécessaires pour le laboratoire. Si l’un d’eux a une difficulté, il peut solliciter l’aide de ses coéquipiers.

En présence au collège, les laboratoires se font habituellement en équipe de deux. Il arrive qu’un des membres de l’équipe prenne le contrôle et que l’autre se trouve dans une position de spectateur. À la maison, chacun doit être actif. Je trouve que cela favorise davantage les apprentissages de tout le monde.

Pour ma part, lors des séances virtuelles synchrones, je circule d’équipe en équipe, passant environ 10 minutes avec chaque équipe à tour de rôle, pour répondre aux questions des étudiants, les interroger sur leur démarche et valider qu’ils sont sur la bonne voie. Le chef de l’équipe (qui change chaque semaine) peut se filmer en train de réaliser des manipulations, si les étudiants veulent s’assurer qu’ils s’y prennent comme il faut.

Les étudiants ont aussi la possibilité de me téléphoner en tout temps lors du cours en ligne s’ils ont besoin d’une aide urgente afin que je rejoigne immédiatement leur équipe, mais cela est très rare. En général, les étudiants sont très autonomes.

J’adore ces petites occasions de conversation que j’ai avec mes étudiants. Cela me permet d’apprendre à les connaître, ce que j’ai moins l’occasion de faire lors des séances de cours théorique.

Quand ils ont terminé les manipulations, tous les étudiants mettent leurs données en commun dans un fichier Excel qui est partagé en ligne.

Retour en plénière pour préparer l’analyse

Les étudiants reviennent tous ensemble en visioconférence pour discuter des résultats recueillis dans le fichier Excel et déceler des tendances dans les données obtenues.

Analyse et conclusion en équipe

Les étudiants repartent ensuite en équipe pour faire l’analyse des données (en expliquant leur choix de méthode d’analyse) et pour rédiger une conclusion. Ce travail leur prend environ 30 minutes.

Réflexion individuelle

Pendant le laboratoire, je demande aux étudiants de prendre une photo d’une chose qu’ils aiment et d’une chose qu’ils n’aiment pas. Après le laboratoire, ils doivent écrire un billet dans leur journal de bord sur Moodle («module journal»). Je leur demande de faire une réflexion sur l’activité: ce qu’ils en ont pensé, ce qu’ils en ont retiré. Ils peuvent y déposer leurs photos. Le journal de bord n’est pas évalué de façon sommative, mais les étudiants le complètent et le contenu est très intéressant et très utile pour moi.

Voici quelques extraits de certains des journaux des étudiants (traduits de l’anglais):

• «Je me sentais comme un vrai scientifique en faisant le laboratoire. Utiliser toutes les éprouvettes et mesurer des quantités précises était très amusant. Ce sont des petites choses comme ça qui me manquent à cause de la pandémie.»
• «J’ai aimé que les explications soient claires.»
• «C’est un laboratoire que je recommanderais à mes amis.»

Repenser mes laboratoires

À première vue, les activités de laboratoire associées aux cours de sciences et de technologie ne sont pas faciles à réaliser à distance. Il faut un travail considérable de réflexion et de planification pour trouver de bonnes idées d’activités que les étudiants peuvent réaliser à la maison avec du matériel peu coûteux et peu encombrant qu’on peut leur prêter.

À elle seule, la préparation du laboratoire sur les enzymes a nécessité 10 bonnes heures. Cinq pour le laboratoire avec la patate. Dans ce contexte, je ne peux qu’encourager les enseignants intéressés à se lancer dans l’aventure en équipe: travaillez avec vos collègues afin de vous répartir la tâche.

Malgré tout le travail que ça a demandé, je suis très satisfaite de mes laboratoires. Je suis fière de pouvoir proposer des activités formatrices et inclusives à mes étudiants, en cette période particulièrement difficile pour plusieurs d’entre eux.