En Techniques de laboratoire, profil Biotechnologies, les élèves réalisent un véritable travail de recherche scientifique pour découvrir des bactéries qui produisent des biomolécules microbiennes d’intérêt. Ce projet s’articule à travers une séquence d’activités partagées entre plusieurs cours.
C’est grâce à des collègues joyeusement motivés et prêts à se lancer dans ce projet, au soutien financier du ministère de l’Économie et de l’Innovation via le programme et à la contribution de 3 partenaires (le Centre national en électrochimie et en technologies environnementales (CNETE), Kersia Canada et le Musée de la biodiversité du Québec) que la recherche est devenue un outil d’apprentissage.
Genèse du projet
En 2020, j’étais sur le point de compléter un projet de recherche pour découvrir des biomolécules d’origine microbiennes d’intérêt industriel. La recherche de telles biomolécules passe par l’isolement de microorganismes à partir d’échantillons environnementaux au moyen d’un petit dispositif, la puce d’isolement (isolation chip ou ichip).
Le dispositif d’isolement de microorganismes, le ichip. Le ichip est composé de 3 pièces (à gauche), dont la pièce centrale qui est inoculée avec une suspension d’un échantillon environnemental. Les pièces sont assemblées à la suite de l’inoculation (à droite).
Dans le cadre de mon projet de recherche, les microorganismes producteurs de biomolécules d’intérêt industriel étaient mis en évidence par des techniques de criblage sur gélose. Puis, ils étaient identifiés par un ensemble de techniques relevant de la microbiologie ou de la biologie moléculaire.
Le caractère multidisciplinaire de ce projet de recherche a fait émerger une nouvelle possibilité: exploiter la recherche comme outil d’apprentissage durant la formation des techniciens et techniciennes de laboratoire en biotechnologies.
Les activités de laboratoire: leur préparation et leur déploiement
La transposition du projet de recherche en un projet pédagogique multidisciplinaire cohérent a impliqué le développement de 8 activités de laboratoire réparties dans 5 cours et touchant 3 disciplines scientifiques. Le tout a mobilisé 3 enseignantes, 1 enseignant et 1 technicienne en travaux pratiques.
La toute 1re étape consistait à assurer la formation de toute l’équipe en réalisant les 8 étapes expérimentales.
Les activités de laboratoire ont ensuite été intégrées dans nos cours respectifs de manière à calquer la séquence expérimentale du projet de recherche qui les a inspirées.
Dès leur 1re session, les élèves entament la séquence et la complètent lors de la 5e session. En progressant à travers la séquence, les élèves sont amenés vers 2 objectifs:
- Développer des compétences techniques précises (travailler stérilement, préparer des milieux de culture, etc.).
Ces compétences faisaient déjà partie des cours. Elles ont été contextualisées à l’intérieur d’une séquence expérimentale. Elles sont représentatives des tâches réelles d’un technicien ou d’une technicienne de laboratoire œuvrant en recherche, mais aussi dans d’autres domaines professionnels. - S’initier à des activités de recherche.
Au fil de certaines activités de laboratoire, les élèves apprennent à prendre des décisions ou à développer des méthodes. Par exemple, les bactéries isolées sont différentes d’une année à l’autre et l’identification de certaines exige une recherche pour arriver à déterminer la séquence de tests à réaliser pour parvenir à une identification juste.
Séquence des activités pédagogiques au fil de la formation en Techniques de laboratoire, biotechnologies
Les élèves progressent à travers les activités au fil de 5 cours où ils et elles réalisent subséquemment:
- l’échantillonnage d’eau et de sol (étape 1, à la session 1)
- l’isolement de microorganismes à l’aide du ichip (étapes 2 et 3, à la session 2)
- la recherche de producteurs de biomolécules d’intérêt (étapes 4 et 5, à la session 4)
- l’identification par 2 types de méthodes (étapes 6 à 8, aux sessions 3 et 5)
La collaboration entre élèves par le mentorat
La séquence d’activités de laboratoire a fourni un contexte propice à la collaboration entre les élèves de 1re et de 2e année où les seconds jouent le rôle de mentors pour les premiers.
L’étape 4 de la séquence, le criblage des bactéries sur gélose, présente un niveau de difficulté important puisqu’elle exige que les étudiants fassent un choix: ils doivent déterminer le type de biomolécule d’intérêt industriel qu’ils désirent mettre en évidence. Des protocoles permettant la mise en évidence de quelques biomolécules sont suggérés, mais les élèves sont libres de se lancer dans une recherche bibliographique pour développer leur propre méthode pour une biomolécule de leur choix.
Un laboratoire collaboratif permet aux élèves de 2e année d’accompagner les élèves de 1re année dans ce choix, mais aussi dans sa mise en œuvre. Des équipes sont formées entre les élèves des 2 cohortes qui réalisent donc ensemble cette étape expérimentale.
Dans une perspective plus large, c’est aussi une façon d’introduire les élèves à un des piliers de la recherche: le réseautage!
L’implication d’étudiants en Techniques de bureautique: Microédition et hypermédia
Lors de la réalisation de la séquence expérimentale par l’équipe enseignante, des captations vidéo ont permis le développement de 7 capsules vidéos pédagogiques. Certaines expérimentations comportent beaucoup d’étapes, d’autres requièrent des rappels de certaines techniques. En démontrant des techniques pertinentes, ces vidéos représentent un support à la préparation des élèves, que ce soit en classe ou à la maison.
Le montage des capsules vidéo a été réalisé par des élèves de Techniques de bureautique: Microédition et hypermédia. (Ce programme a été récemment fermé par le ministère de l’Enseignement supérieur. Au Cégep de Shawinigan, il a été remplacé par Techniques de graphisme.) Grâce à la collaboration d’enseignantes et d’enseignants de Techniques de bureautique, les capsules ont été développées en recourant à 2 voies:
- soit en étant l’objet d’un travail pratique réalisé dans le cadre du cours Montage vidéo
- soit en étant l’objet d’un contrat avec l’entreprise-école du Cégep de Shawinigan, Opus
Les retombées
Ce projet a des retombées évidentes autant pour les enseignantes et l’enseignant que pour les étudiants et les étudiantes.
Du côté enseignant, le projet a permis:
- d’apprivoiser la recherche
Mes collègues qui se sont lancés dans ce projet ne réalisent pas officiellement d’activités de recherche et pourtant… elles et il en font maintenant dans le cadre de leurs cours respectifs! C’est grâce à l’audace de Zoé Dupuis, Michelle Bernier et Annet Lavallée, responsables des cours de microbiologie, d’Alexandre Melançon, en charge du cours Introduction aux technologies biologiques et chimiques, et de Cara Morais, technicienne en travaux pratiques, que ce projet a pu se concrétiser. - de collaborer
Le projet a fourni les conditions propices au partage de pratiques, de matériel et de connaissances entre personnes enseignantes d’un même programme d’études.
Il a aussi permis une 1re collaboration avec des enseignants et enseignantes d’un autre programme, lors de la préparation des capsules vidéos.
Du côté étudiant, ce projet est apparu comme un outil pour:
- rendre la recherche plus accessible
La démarche d’accompagnement permet de faciliter le 1er contact des élèves avec l’univers de la recherche. Les élèves peuvent moduler le niveau de difficulté auquel ils et elles souhaitent être confrontés en choisissant de sortir ou non des sentiers battus lors de certaines étapes expérimentales. - alimenter leur curiosité
La liberté offerte aux élèves à certaines étapes stimule leur curiosité. Celle-ci est palpable au laboratoire par les questions plus nombreuses et souvent surprenantes, par l’envie de certains de sortir du cadre prévu et par les initiatives que les élèves osent prendre. - fournir un contexte différent pour consolider des apprentissages
Par l’activité de mentorat, les élèves de 2e année consolident leur acquis par leur transmission aux élèves de 1ère année. Cette activité fournit aussi un cadre d’échange peu fréquent entre les élèves de cohortes différentes. - décloisonner les apprentissages
Au fil de l’acquisition des connaissances dans de nouvelles disciplines scientifiques, les élèves voient leur projet évoluer au laboratoire. Ils et elles prennent conscience que le problème qui leur est soumis peut être résolu de façon globale en mettant à profit des apprentissages tirés de disciplines distinctes. Les étudiantes et les étudiants expérimentent ainsi les relations entre les disciplines.
