Comment intégrer dans l'enseignement les développements génomiques, protéomiques, les bases botaniques et zoologiques : Développement de modèles d'enseignement et analyse de leur implémentation dans des classes secondaires

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg Plan La biologie change ! Quels changements pertinents pour l’école ? Comment intégrer ? Quelques résultats. Discussion et mise en perspective

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg Biologie change : Génome humain, chimpanzé, Riz, Bombyx m. etcBombyx m Accès séquences, informations, maladies,.. Biologie plus authentique Biologie plus accessible Biologistes pratiquent 30-70% in silico La BIST

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg La Biologie Change Aristote -> 1950 Visuelle, spécifique Empirique, descriptive, Ontologique. « Qu’est-ce que c’est » Historique -> explicative "Comment" et "Pourquoi" Moléculaire : paradigme actuel Mécanismes sous-jacents : "Comment ça fonctionne » Biocomp (CSTB, 2005)

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg La biologie a changé Vie = Organisme Vie = Molécules Vie = Information

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg 4 Types Génomes et ‘omics’ Geographical Info Systems (SIG) Simulations, Biologie des Systèmes Infobésité : apprendre dans une avalanche d’info

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg La biologie s’est accrue Biologie In vivo Biologie In Vitro Biologie In Silico

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg In vivo, in vitro, in silico… Intégration des TIC à l’enseignement/ apprentissage (didactique, EAO, iTIC, etc) ≠ Evolution de la discipline de référence BIO -> BIO + BIST

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg La BIST est partout mais… Ne REMPLACE PAS ! Le botaniste pratique une BIST L’écologue pratique une autre BIST Le généticien pratique encore une BIST L’anthropologue, l’ingénieur agronome, le médecin, …

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg Enseignement : la place de la BIST? La BIST est là Gérer ou subir Plus authentique ? Exemple : Insuline

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg Comment intégrer ? BIST : tous les domaines de la bio Insertion curriculaire : Coloration ou chapitre ? Enjeu de maîtrise de l’information. Produire ou subir ?

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg Exemple 1 Trouver la position de l’insuline sur les chromosomes humains doiop.com/ins Situer dans leur contexte chromosomique Mapviewer Nombre de chromosomes Caryotype.

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg De nouvelles manières de pratiquer la biologie BIST : des nouvelles façons d’expérimenter Rodriguez / phéromonesRodriguez / phéromones de traiter les données, pronostic-cancerpronostic-cancer de construire des connaissances en biologie Sophy : Geum urbanum / rivaleGeum urbanum rivale de publier HARF1HARF1

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg Exemple 2 Evolution de l’insuline PhiloPhylo doiop.com/phylo PhiloPhylo Beta.uniprot.org Insulin Cocher Phylodendron Cladogramme « Expérimenter » en classe ?

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg Exemple 3 Facteurs abiotiques doiop.com/bist Scénario 20 Confronter les espèces trouvées sur place aux prédictions d’après conditions physico- chimiques.

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg BIST 4 Infomanagement Rendre vivant le lien actualités savoirs de recherche - d’expérience « ombilic » Faits nouveaux Actualisation des connaissances Processus : Manières nouvelles scientifiques de construire la connaissance Chandrashekar, et al. (2006). Anselme

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg Exemple 4 Trouver pourquoi on a des Ac contre les Ag des autres groupes sanguins avant transfusion. Bookshelf Janeway * Solution Janeway Solution Pourquoi le Rhésus cause un problème à la naissance et pas les Ac ABO (Solution)Solution Maladie génétique : exemple Mucoviscidose Genes and diseases

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg Exemple 5 Participation à un projet de recherche européen. Exemple GlobeExemple Globe: Une classeclasse

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg Renversement de paradigme Sélectionné, organisé, prescrit « Au lieu de recevoir une information qui est sélectionnée, prescrite, préparée, dans des institutions clairement reconnues et lors d'études clairement délimitées, l'apprenant est inondé d'informations hétérogènes de sources informelles et acquiert des connaissance tout au long de son parcours. » Infobésité (information overload) « On demande ainsi à chaque individu de choisir des informations de sources diverses et de les intégrer en un ensemble cohérent et utile pour son travail ou sa vie en société. » Paquettte 2002

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg Complexité est à la Base La science n’est pas simple. Contexte - desincarné Réalité simple ? "The greatest intellectual sin that we educators commit is to oversimplify most ideas that we teach in order t make them more easily transmissible to learners. In addition to removing ideas from their natural contexts for teaching, we also strip ideas of their contextual cues and information and distill the idea to their "simplest" form so that students will more readily learn them. But what are they learning? That knowledge is divorced from reality, and that the world is a reliable and simple place. But the world is not a reliable and simple place, and ideas rely on the contexts they occur in for meaning " (Jonassen, 2003)p.8

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg Quelques résultats FormCont Scénarios BIST BIST4 apprendre dans une avalanche d’information IBL classes 2DF -> 4ème OS Questionnaires fin d’année Follow-up à l’uni-EPF, etc Analyse des wiki

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg Analyse des wiki De Q° descriptives, ordre 1 (Gage, Nate. 2008) Qu'est-ce qu'un chromosome ? (p.117 du Campbell) Les chromosomes sont des minces fibres de chromatine (matière fibreuse, composée d'ADN et de protéines, qui se trouvent à l'intérieur du noyau) qui se condensent et s'épaississent. iciici Vers Q° mécanisme, 2 ordre Comment les fragments viraux sont-ils transportés vers la surface de la CPA ? Comment les fragments viraux sont-ils transportés vers la surface de la CPA ?

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg Utilisation des ressources Maturation Compétence pour trouver, synthétiser. Mise en perspective des sources Évolue depuis Google -> Janeway

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg Questionnaires en fin d’année Format d'enseignement perçu comme efficace, favorisant la synthèse structurée par les questions, l'apprentissage en profondeur et l'autonomie, mais difficile. «Trouver soi-même les réponses on construit son apprentissage, on ne nous gave pas. Autonomie Étonnamment on ne survol pas le sujet car on l'approfondit. En cours traditionnel il est souvent mal exploré. »

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg °Analye quantitaive Les élèves se déclarent vraiment bien armés pour apprendre dans un monde de surabondance d'information (µ=3.08 sigma.494)

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg °Analye quantitaive Les élèves se déclarent capables de sélectionner des sources adaptées et de juger de la qualité des sources. (Wikipédia délaissé - > Campbell et même -> Janeway p.ex.) Les confrontations (présentations intermédiaires) sont perçues comme un outil de clarification et pour mesurer la compréhension plus encore que de partage de la connaissance. Ils se sentent plutôt (µ= 2.8 sur 4. sd=.82 1=jamais … 4=toujours) à l’aise avec la responsabilité de valider leurs propres connaissances,

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg °Analye quantitaive Corrélations Tolérance de l'incertitude est un aspect-clé : Autonomie dans la validation des savoirs, perception du travail de groupe Pistes Confrontation : régulation épistémique ou relationnelle. de savoirs ou de personnes Buts d’apprentissage ou de maîtrise ? « to know or to be seen as knowing » ? (Butera 2006)

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg Questionnaire follow-up « J'avoue que j'ai trouvé la méthode de question et de cours à faire soi-même nul, mais cette année, je trouve que ça me sert, car pour réviser les cours, je me fais un système de question-réponse et que je fais la plupart de mes cours à partir de livre... donc en résumé, c'etait chiant de faire cette méthode au collège, mais c'est une bonne préparation pou l'uni. »

Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg The End Questions à discuter Science -> hypothèses -> insécurité Liens sentiment séurité Science ? IBL ? Merci De votre attention !

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Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg Example : insulin alignment -> tree Scenario 5 Find insulin in protein database herehere Choose human Select many others : Align herehere Compare Similarity Gradual change Build tree here : examplehere example

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Collège Calvin - TECFA- IUFE in vivo - in vitro - in silico … incidences éducatives Lombard F Fribourg Possibly the strongest evidence for Evolution "Descent with Modification" [22], Common origin + gradual non-random change Based on authentic research data Sequences easily available -> universality of DNA, -> ‘quasi-universality’ of the genetic code Proteins with similar function in different species (orthologs) Strong evidence of common origin. Aligning their sequences reveals similarities and graduated differences, Differences in function of similar/homologous genes within a given species (paralogs) reveals common origin (gene duplication) How random changes can produce slightly different proteins can be explored. Convergence of gene-function can be discovered.

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