lundi 17 février 2020

changement conceptuel, découvrir les bactéries, effets du changement climatique, mercredis des sciences au MHS

Jump-to-Science vous informe d'évènements essentiels pour votre pratique enseignante,  stimulants pour vos neurones, ou ceux de vos élèves, importants pour le futur d'une planète accueillante pour l'humain.
A déguster sans modération…



Conférences sur le changement conceptuel (fr et an)

L'apprentissage des sciences et les changements conceptuels à la lumière des développements récents en neuroscience et en sciences de l'éducation.

Mercredi 26 février 14h -16h U 159 – Uni Dufour
Le Prof. Patrice Potvin, dans une conférence destinée à la fois aux enseignant·e·s et aux personnes travaillant dans la recherche, discutera de ces nouveaux développements scientifiques et leur de leur impact sur l'enseignement des sciences. Flyer-conference.pdf

Wednesday february,26 18h-19h SCII A150 - at Sciences II  Quai Ernest-Ansermet 30, Geneva

Reconsidering conceptual change in science education in light of recent neuroscientific findings
Towards a better understanding of conceptual change:

The conference (in English) is aimed both at researchers and educators


Le bioscope vous invite à l'événement  :Découvrir les bactéries
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Date, heure et lieu de l'événement :
Mardi 25 février 2020 de 18:00 à 20:00 (heure : Suisse)
Centre Médical Universitaire (CMU)
Point de rendez-vous: 7-9 avenue de Champel dans la cour (photos ci-dessous).
1206 Genève
Suisse
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SOIRÉE PUBLIQUE DÉCOUVRIR LES BACTÉRIES !
Une pièce de monnaie porte-t-elle plus de bactéries qu'un smartphone? Ou que du savon? Combien de micro-organismes avons-nous dans le corps? A quoi ressemblent ces êtres microscopiques?
Venez répondre à ces questions en observant des bactéries lors de la prochaine soirée publique du Bioscope au CMU.
Apportez-nous vos objets du quotidien afin de les tester!
INFORMATIONS : 
Lieu: point de rendez-vous 7-9 av. de Champel dans la cour du CMU (photos ci-contre).
Une personne du Bioscope vous redirigera vers la salle.
Atelier scientifique.  Sur inscription - gratuit. Tout public - Enfants accompagnés d'un adulte 
Pour rester informés des activités du Bioscope, visitez notre site bioscope.ch ou envoyez-nous un e-mail à bioscope@unige.ch.


Leçon d'ouverture du semestre : Valérie Masson-Delmotte, co-présidente au GIEC

Changement climatique: à quoi s'attendre
Marches pour le climat, grèves étudiantes, interdiction des plastiques à usage unique dans plusieurs pays, 2019 a montré la mobilisation croissante de la société face à l'urgence climatique. À l'heure de cet éveil sur un enjeu majeur pour notre société, une multitude d'articles, de chiffres, de statistiques sur le réchauffement climatique émergent. Mais comment se retrouver dans cette abondance d'informations?

À l'occasion de la leçon d'ouverture, Valérie Masson-Delmotte, co-présidente du groupe n°1 du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC), fera ressortir les chiffres clés du changement climatique sur la base de trois rapports spéciaux du GIEC.
 
Ces rapports fournissent le meilleur état des connaissances actuelles sur le climat à travers différentes disciplines et font le point sur les changements observés et leurs causes, sur les opportunités et risques futurs en fonction de l'évolution des émissions de gaz à effet de serre et des choix de développement socio-économiques. Ils proposent également des solutions en matière d'action au service d'un développement durable, permettant de préserver la biodiversité et de vivre toutes et tous dans un environnement sain.

Changement climatique: à quoi s'attendre ?

Analyse de trois rapports spéciaux du GIEC

Valérie Masson-Delmotte

Mardi 25 février 2020 | 18h30 Uni Dufour


Les Mercredis des sciences tous les mercredis au musée d'histoire des sciences


Nous vous rappelons les Mercredis des sciences, qui sont ouvert à tous et gratuits !



Venez, en famille ou entre ami-e-s, au Musée d'histoire des sciences expérimenter, manipuler et apprendre des histoires scientifiques en tous genres.
Tous les mercredis d'octobre et novembre à 15h au musée,
Gratuit et sans réservation

Au programme :

- Mercredi 19 février, 15h : Du mercure à la pompe à vide, la pression se montre !
- Mercredi 26 février, 15h : De l'ambre à la pile, l'électricité se décharge !

Les Mercredis des sciences se poursuivent jusqu'au 1er avril.
 

vendredi 7 février 2020

Les meilleures histoires de Science en 2019



David Grimm dans la revue Science (ici), a sélectionné les textes les plus intéressants à propos des découvertes scientifiques de l'année écoulée. Ils ne reflètent pas nécessairement la science la plus importante de 2019 (pour cela, consultez la percée de l'année), mais quelques-uns des articles que David Grimm a eu le plus de plaisir à lire.

encourage le lecteur à aller vérifier dans l'article d'origine :  ici


Fig 1:Le génome de nos ancêtres contient des indices d'(auto) "domestication". [img]. Source :Federico Gambarini/picture-alliance/dpa/AP Images 
De nouvelles données génétiques suggèrent que les premiers humains se sont domestiqués…
Les humains sont très fiers d'avoir domestiqué des chats, des chiens et d'autres animaux. Mais la créature la plus importante que nous ayons apprivoisée est nous-mêmes. De nouvelles preuves génétiques suggèrent que nos tempéraments - et même nos visages - pourraient être le résultat d'avoir chassé les brutes de nos premières sociétés, faisant de nous un groupe plus amical et plus coopératif.





Fig 2: Le réseau souterrain de d'organismes qui relient les arbres [img]. Source :Kabir Gabriel Peay
'Wood wide web'—the underground network of microbes that connects trees—mapped for first time
«Wood wide web» - le réseau souterrain de microbes qui relie les arbres - cartographié pour la première fois

On pourrait le voir comme l'Internet pour les arbres. Pour la première fois, les scientifiques ont cartographié comment des millions d'espèces de champignons et de bactéries échangent des nutriments entre le sol et les racines des arbres, formant un vaste réseau interconnecté d'organismes à travers les bois. Les résultats pourraient aider les chercheurs à mieux prédire le rôle que les forêts joueront dans le changement climatique.





Fig 3:une mystérieuse explosion dans l'espace lointain…  [img]. Source :R. MARGUTTI/W. M. KECK OBSERVATORY 
Les astronomes ne peuvent toujours pas déchiffrer la «vache», une mystérieuse explosion dans l'espace lointain


Vous êtes friands de questions astronomiques mystérieuses: celle-ci est particulièrement étrange: un objet inhabituellement brillant qui est apparu dans le ciel en 2018, que les scientifiques appellent AT2018cow, ou la "vache". Est-ce un nain blanc torchage? Une étoile déchirée par un trou noir? Les astronomes ne sont toujours pas sûrs. Quoi qu'il en soit, dit l'un, "C'est super bizarre."




Fig 4:Des rats de laboratoire jouent à cache-cache pour le plaisir. [img]. Source : ANTAGAIN/ISTOCK.COM 
Des rats de laboratoire jouent à cache-cache pour le plaisir, selon une nouvelle étude

Il se passe beaucoup plus de choses dans le cerveau des rongeurs que nous ne l'apprécions. Les rats font de l'exercice juste pour le plaisir for the fun of it. Ils rient lorsqu'ils sont chatouillés. Et, selon une nouvelle étude, ils apprécient le jeu de cache-cache. Ils jouent même avec les gens.






Fig 5: un écran 3D de type Star Wars qui projette simultanément la vidéo, le son et même la sensation tactile.[img]. Source :Science
Découvrez le nouvel écran de type Star Wars qui pourrait «révolutionner» la réalité virtuelle
Une galaxie «loin, très loin» n'est peut-être pas si éloignée après tout. Des chercheurs ont inventé un écran 3D de type Star Wars qui projette simultanément la vidéo, le son et même la sensation tactile. Ils n'ont pas tout à fait créé le fameux appel de détresse de la princesse Leia, mais une telle avancée n'est plus à des années-lumière.






Fig 6: Ce microbe n'a plus besoin de manger pour grandir [img]. Source : KWANGSHIN KIM/SCIENCE SOURCE 
Ce microbe n'a plus besoin de manger pour grandir, grâce à un peu de génie génétique
Imaginez ne plus jamais avoir à vous asseoir ou à payer pour un repas. Des scientifiques en ont fait une réalité pour une bactérie chanceuse : Escherichia coli. Grâce à un peu de génie génétique, le microbe autrefois s'alimentant avec du sucre peut désormais survivre simplement en absorbant du dioxyde de carbone, comme le font les plantes. Des travaux futurs pourraient créer des microbes qui aspirent les gaz à effet de serre de l'air et les transforment en médicaments et autres composés importants.






Fig 7: Le débit serait de 39 bits par seconde ... quelle que soit la langue  [img]. Source :VAN HINSBERGEN ET AL., GONDWANA RESEARCH (2019)  M2020/SHUTTERSTOCK.COM 
La parole humaine aurait un taux de transmission universel: 39 bits par seconde
Parcourez le monde et certaines langues sonneront beaucoup plus rapidement que d'autres. Les parisiens semblent parler plus vite que les vaudois ?  Pourtant selon une nouvelle étude, toutes les langues transmettent la même quantité d'informations dans le même laps de temps. Le débit est d'environ 39 bits par seconde, soit environ le double de la vitesse du code Morse.





Fig 8: Cette image montre l'image de l'Eurasie dans son état actuel. [img]. Source :VAN HINSBERGEN ET AL., GONDWANA RESEARCH (2019) 
Des géologues découvrent l'histoire d'un continent perdu enfoui sous l'Europe
Oubliez Atlantis. Le Grand Adria est la vraie affaire. Les géologues ont reconstitué l'histoire de près d'un quart de milliard d'années de cette masse terrestre géante, qui se trouve maintenant submergée, non pas sous un océan quelque part, mais en grande partie sous le sud de l'Europe.




Fig 9: la chair humaine est un nouveau détecteur de matière noire ...  et révèle donc l'absence de matrièe noire selon ces chercheurs [img]. Source :KOVACEVICMIRO/ISTOCKPHOTO  
Si ce type de matière noire existait, les gens mourraient de blessures par balle inexpliquées

Les chasseurs de matière noire ont ajouté un nouveau détecteur inhabituel à leur liste: la chair humaine. Si un certain type de substance insaisissable existait, il tuerait de temps en temps des gens, vaporisant une blessure tubulaire à travers eux. Mais parce que personne n'est mort de telles blessures, ce type de matière noire n'est pas réel, concluent les scientifiques. Pourtant, ce n'est pas une mauvaise idée pour  un scénario de film d'horreur.


Fig 10: une  «horloge épigénétique» mesurerait mieux l'âge des chiens que *7 … [img]. Source :SERGEY RYUMIN/GETTY IMAGES 
Voici une meilleure façon de convertir les années canines en années humaines, selon des scientifiques

Traditionnellement, pour déterminer l'âge d'un chien en années humaines, on multiplie simplement son âge par sept. Maintenant, les chercheurs disent qu'ils ont trouvé une meilleure méthode, bien plus scientifique, qui implique une «horloge épigénétique». Essayez la calculatrice vous-même; de nombreux lecteurs l'ont fait, ce qui en fait notre histoire la plus populaire de l'année.


encourage le lecteur à aller vérifier dans l'article d'origine :  ici

(Les membres Jump-To-Science peuvent obtenir ces articles).

Références:

mercredi 29 janvier 2020

Le point scientifique sur le coronavirus nouveau (nCoV2019)

Le coronavirus nCoV2019 qui défraie les médias : qu'en sait-on vraiment ? 

Pour répondre aux questions d'élèves, mesurer les progrès dans la compréhension et la lutte contre et peut-être modérer les angoisses ? 


Fig 1: Les Coronavirus sont variés et certains sont la cause de rhumes banals en hiver notamment... [img]. Source :Wikipedia coronavirus

Nature tient une page avec les nouvelles scientifiques d'heure en heure

  • un labo australien a pu répliquer le virus en labo
  • un cas de transmission humain-humain hors de chine identifié
  • Le nombre de cas d'infection (4515 le 28I20) est en augmentation, ainsi que les morts (> 100)
  • le R0 définissant le nombre probable qu'un malade risque d'infecter est estimé :  R0 of 1.4 to 2.5.  (cf.les effets de ce paramètre et un logiciel pour en explorer les effets :  Jump-to-science)  sur les raisons de l'inqiuétude voir aussi : Pourquoi une telle inquiétude du vaccin ?
  • etc , encourage le lecteur à aller vérifier dans l'article d'origine :  ici

L'analyse de la séquence est disponible auprès du ARTIC Network

La séquence est connue

Le Prof Kaiser  des  HUG fait  le point 

L’UNIGE recommande de s’informer par le biais de sites officiels régulièrement mis à jour :
L’OFSP a également mis sur pied une hotline:
  • Pour la population : 058 463 00 00
  • Pour les voyageurs et voyageuses : 058 464 44 88
QUESTIONS FRÉQUENTES
Pour tout complément d’informations, nous vous recommandons de consulter la page des réponses aux questions fréquemment posées du site officiel de l’OFSP. Les Hôpitaux universitaires de Genève ont également mis en ligne des vidéos explicatives. Par ailleurs, notons que les HUG abritent le Centre national de référence des infections virales émergentes (CRIVE), épicentre de compétences genevois qui analyse toutes les suspicions de contamination pour le territoire helvétique.


vendredi 24 janvier 2020

Inutile de tenter d'éliminer ou changer les (mis)conceptions… Conférences Prof- Potvin


Inutile de tenter d'éliminer ou de changer les (mis)conceptions... : apports récents des neurosciences sur la manière dont un cerveau apprend les sciences

Deux conférences grand public ( et une formation pour formateurs voir plus bas)

Pourquoi les élèves changent si difficilement leurs conceptions …

Vos élèves ont de la peine à appliquer, lors des évaluations, les explications physiques, chimiques ou biologiques du monde que vous avez fort bien expliquées et illustrées...

En vous inspirant d'un modèle basé sur l'idée de changer les conceptions (changement conceptuel, Posner, 1982), vous avez pourtant pris la peine de faire émerger les conceptions initiales (p. ex Giordan, De Vecchi, 1987), discuté les modèles naïfs, vous les avez mis en défaut et montré combien le modèle que vous leur présentez explique bien mieux les faits observés.
  
… et pourtant les conceptions naïves ressortent, vos élèves persistent à colorer en rouge vif l'artère pulmonaire, à dessiner des tuyaux qui conduisent les aliments vers les organes sans passer par le sang (ici), à dessiner un tuyau qui relie la bouche de la mère par le cordon ombilical au foetus(ici), à écrire qu'un mobile ralentit dès qu'il n'est plus soumis à une force (cf ici ), etc. ;-((

On peut se désoler, s'énerver, se résigner…, ou comprendre comment un cerveau apprend et comment on peut changer ses enseignements.Puis discuter comment on peut changer ses enseignements.

Comment rendre les élèves capables d'utiliser les modèles enseignés pour prédire / expliquer  …

Notre compréhension de ce qui se passe quand un cerveau apprend les sciences a été bousculée par des recherches récentes - notamment en neurosciences avec les travaux de Houdé (2019) sur l'inhibition des concepts naïfs - pour accéder à une compréhension plus avancée.

Les modèles de changement conceptuel classiquement enseignés (Strike & Posner, 1982) ) sont remis en question et un nouveau modèle s'impose : les implications pour l'enseignement sont profondes.

  recommande chaudement  à chaque enseignant de sciences - ou à  chaque bibliothèque d'école un excellent ouvrage complet mais abordable, par le conférencier du 26 février à l'UniGE détails ici.pdf
Potvin (2016,) résume ce constat p. 244
  recommande chaudement Potvin, P. (2019).
  • Lorsqu'on examine les erreurs que les apprenants commettent lors de leurs tentatives de s'approprier certains contenus scientifiques, on remarque que celles-ci présentent une certaine récurrence ainsi qu'une structure cohérente;
  • ll est alors déraisonnable de croire que de telles erreurs soient de simples fautes commises passivement ;
  • ll faut plutôt reconnaître qu'elles sont vraisemblablement le résultat de résistances actives motivées par des adhésions antérieures; des croyances déjà là;
  • Les chercheurs ont appelé conceptions de telles adhésions. Ce sont des représentations mentales que les individus créent ou entretiennent à propos de ce que les choses sont ou de ce qu'elles font, pour les soutenir dans leur compréhension du monde;
  • Malheureusement, certaines de ces conceptions s'inscrivent en infraction avec le savoir scientifique enseigné à l'école et causent alors des interférences. On les appelle parfois misconceptions;
  • La première étape pour parvenir à surmonter les difficultés que causent de telles conceptions est de s'intéresser à leur origine.
Potvin (2016,) résume les causes de ces conceptions tenaces   p. 274 
recommande chaudement Potvin, P. (2019).
  • Les conceptions que les élèves entretiennent relativement au fonctionnement du monde trouvent leur origine dans les interactions sociales, mais aussi dans les interactions physiques (muscles, sens) que ces derniers ont avec leur environnement ;
  • […]
  • Pour mieux agir sur - et prévenir - les conceptions inattendues, il est important d'en reconnaître l'existence et de se mettre en projet d'en comprendre l'origine et les propriétés;
  • Dans la tourmente du métier, ce diagnostic peut être mené utilement de manière intuitive, mais il peut aussi être mené plus systématiquement, par l'emploi de questions pièges et la compilation des réponses;[…]

…Changement conceptuel ?

Potvin (2016,) résume les modèles classiques du changement conceptuel p. 282 
recommande chaudement Potvin, P. (2019).
  • Les premiers modèles de changement conceptuel étaient basés sur l'ambition de remplacer les conceptions personnelles des élèves par des conceptions qui se rapprochent de celles admises par la communauté scientifique;
  • ll est alors supposé, si les réponses des élèves s'améliorent, que les conceptions initiales indésirables soient abandonnées, oubliées ou bannies;
  • […]
  • Le modèle le plus emblématique de cette tradition est celui de Posner et al, qui propose le respect de quatre conditions permettant de favoriser les échanges conceptuels: (1) insatisfaction (à l'égard de la conception initiale), (2) intelligibilité, (3) plausibilité et (4) fertilité (de la conception à faire apprendre);
  • Toutefois, les conflits cognitifs n'atteignent pas toujours facilement leur objectif car les élèves ont tendance à les éviter ou à en réduire la portée par toutes sortes de mécanismes psychologiques qui sont étrangers aux considérations épistémiques ;
  • De plus, les dynamiques de conflit, bien qu'elles ne visent pas les personnes, peuvent parfois accidentellement (et malgré les précautions) porter atteinte à l'estime de soi des apprenants;
  • […]
     
Jump-To-Science avec l'IUFE, le Neurocenter et la faculté des Sciences remercient le Prof. Patrice Potvin de l'Université du Québec à Montréal (UQAM) de venir partager son expertise sur ces changements le 26 février avec  2 conférences (voir plus bas).  
Sa vision très large et approfondie mais aussi concrète lui permet d'ancrer son discours dans les questions épistémologiques, de développer la didactique, et de faire état de recherches très récentes. Il est aussi capable de parler aux enseignants de manière claire et adaptée - en français  comme en anglais !
Potvin (2016,) résume cette nouvelle approche  p. 350
  recommande chaudement Potvin, P. (2019).
  • Plusieurs études basées sur des méthodologies issues des sciences cognitives et des neurosciences appuient aujourd'hui l'hypothèse selon laquelle les conceptions initiales des élèves ne disparaissent pas lors des processus de changements conceptuels ;
  • […]
  • Nous avons ainsi proposé un modèle de changement conceptuel que nous avons appelé la prévalence conceptuelle et qui sbppose à l'idée que l'apprentissage des concepts diff ciles est un processus de remplacement ou de transformation. Ce modèle se déploie en trois étapes;
  • Puisque le statut des conceptions initiales ne semble pas facilement pouvoir être diminué au moyen de conflits cognitifs, on propose de plutôt tenter de faire entrer le plus rapidement possible les conceptions désirées dans la course. C'est la première étape, qui propose de décrire dès le départ aux apprenants les modèles scientifiques à faire apprendre;
  • La deuxième étape consiste à installer des réflexes inhibiteurs qui vont entraîner les apprenants à reconnaître les circonstances où ils devraient résister à utiliser leurs conceptions personnelles et plutôt employer les conceptions apprises lors de létape 1 ;
  • La troisième étape consiste quant à elle à automatiser l'emploi des concep- tions à faire apprendre et à étendre leur utilisation au plus grand nombre possible de contextes où elles s'appliquent de manière utile;
  • L'ensemble de ces trois étapes, qui prend pour objet de traitement didac- tique non pas les conceptions elles-mêmes, mais leur disponibilité et leur expression (ou leur non-expression), ressemble, à certains égards, à lépi- génétique, qui s'intéresse elle aussi à la disponibilité et à l'expression (des gènes);
  • […]
Pour se préparer  encourage le lecteur à aller vérifier dans une sélection d'articles.
  • Masson, S., Potvin, P., & Riopel, M. (2009). Utilisation de l'imagerie cérébrale pour l'étude du changement conceptuel en sciences. In M. Riopel, P. Potvin, &  J. Vaszquez-Abad (Éd.), Utilisation des Technologies pour la recherche en éducaiton scientifique (p. 197‑222). Québec: Presses de l'Université Laval.
  • Potvin, P., Sauriol, É., & Riopel, M. (2015). Experimental evidence of the superiority of the prevalence model of conceptual change over the classical models and repetition. J Res Sci Teach, 52(8), 1082‑1108. https://doi.org/10.1002/tea.21235

Deux conférences ouvertes à tous / une formation de formateurs

Mercredi 26 février 14h -16h U 159 – Uni Dufour

L'apprentissage des sciences et les changements conceptuels à la lumière des développements récents en neuroscience et en sciences de l'éducation.

L'apprentissage des sciences est à un moment charnière. Les modèles classiques du changement conceptuel sont remis en question par des recherches récentes en neurosciences qui montrent que l'apprentissage de nouvelles conceptions de la nature ne remplacent pas les précédentes.
Quelle sont les implications pour l'enseignement et l'apprentissage des sciences?
Le Prof. Patrice Potvin, dans une conférence destinée à la fois aux enseignant·e·s et aux personnes travaillant dans la recherche, discutera de ces nouveaux développements scientifiques et leur de leur impact sur l'enseignement des sciences.
A imprimer pour votre établissement Poster.pdf  |  Flyer-conference.pdf

Wednesday february,26 18h-19h SCII A150 - at Sciences II  Quai Ernest-Ansermet 30, Geneva

Reconsidering conceptual change in science education in light of recent neuroscientific findings
Towards a better understanding of conceptual change:

From challenges by recent research to implications for science teaching and learning strategies.
Prof. Patrice Potvin of UQAM (Université du Québec à Montréal) will discuss these developments with a focus on recent neuroscience research and the deep implications for science teaching and learning. This opens very broad and yet deep perspectives, based on recent research.
The conference (in English) is aimed both at researchers and educators


Une formation pour formateurs (sur inscription)


Jeudi 27 Février 8h15 -12h salle P_S03 UniPignon devant uniMail


Le modèle de prévalence conceptuelle et ses implications pédagogiques,

pour les formateurs d'enseignants,


La recherche récente montre que l'approche classique par le changement conceptuel n'est pas adaptée. Nouvelles conceptualisation des modèles et implications pédagogiques : Comment former les enseignants de sciences à des stratégies plus efficaces


Première partie avec les participants de 8h15 à 9h, conférence de P. Potvin jusqu'à 11h puis bilan avec les participants jusqu'à midi


Ouvert à d'autres formateurs, sur inscription auprès de francois.lombard@unige.ch


(Les membres Jump-To-Science peuvent obtenir ces articles).

Références:

  • Giordan, A., & De Vecchi, G. (1987). Les origines du savoir : Des conceptions des apprenants aux concepts scientifiques. Delachaux et Niestlé.
  • Houdé, O. (2019). Olivier Houdé : « L'inhibition cognitive est la clé de notre intelligence ». La Recherche, 4‑6. avril 2019, intranet.pdf
  • Masson, S., Potvin, P., & Riopel, M. (2009). Utilisation de l'imagerie cérébrale pour l'étude du changement conceptuel en sciences. In M. Riopel, P. Potvin, & J. Vaszquez-Abad (Éd.), Utilisation des Technologies pour la recheche en éducaiton scientifique (p. 197‑222). Québec: Presses de l'Université Laval.
  • Masson, Steve, Potvin, P., Riopel, M., Foisy, L.-M. B., & Lafortune, S. (2012). Using fMRI to Study Conceptual Change : Why and How? International Journal of Environmental and Science Education, 7(1), 19‑35.
  • Strike, K. A., & Posner, G. J. (1982). Conceptual change and science teaching. International journal of science education, 4(3), 231‑240.
  • Potvin, P. (2019). Faire apprendre les sciences et la technologie à l'école : Épistémologie, didactique, sciences cognitives et neurosciences au service de l'enseignant. Presses de l'université Laval.
  • Potvin, P., Sauriol, É., & Riopel, M. (2015). Experimental evidence of the superiority of the prevalence model of conceptual change over the classical models and repetition. J Res Sci Teach, 52(8), 1082‑1108. https://doi.org/10.1002/tea.21235



lundi 6 janvier 2020

La modélisation en sciences : dans la recherche et dans l'école …

Le PER (Plan d'étude Romand) pose la modélisation comme une compétence transversale des math et sciences expérimentales : la MSN 35 modélisation.
Cette compétence est de plus en plus explicitement au centre de l'activité scientifique, - certains diront qu'il n'y a pas de science sans modèles.
"Un modèle scientifique est une représentation abstraite, simplifiée, d'un système de phénomènes qui rend ses caractéristiques principales explicites et visibles et peut être utilisé pour générer des explications et des prédictions"  (Harrison &Treagust, 2000).

Il n'y a pas d'apprentissage des sciences sans que les élève maitrisent de nouveaux modèles pour comprendre le monde au-delà du sens commun.
Cf p. ex (Quillin, K., &Thomas, S., 2015, Schwarz, C. et al., 2009, Tiberghien, A.,1994, Treagust, D. F., et al., 2002).

La manière dont on peut aider les élèves à acquérir ces nouveaux modèles est remise en question par des travaux récents : par exemple 
Potvin, P., (2013) ici, qui donnera deux conférences le mercredi 26 février (francais à 14h15 U 159, en anglais à 17h15 SCII).

encourage le lecteur à aller vérifier dans les articles d’origine cf en bas.

Le terme de modéliser peut avoir de nombreux sens : on peut parler d'un processus de développement de modèles mentaux, de formalisation de ces modèles pour les communiquer, les discuter ou encore les intégrer dans des ordinateurs pour faire des prédictions, des explications. Cf. p. ex. Martinand, J.-L. (1992),Coquidé, M., & Le Maréchal, J. F. (2006)


Pour les applications en classe Cf. par exemple Bio-tremplins : Rechercher le top-modèle pour expliquer la biologie ?

La place de la modélisation dans les enseignements est donc un double défi : à cause de la transformation de la science mais aussi les enjeux inévitables de la numérisation de l'école.

La science est-elle devenue virtuelle, abandonne-t-elle les manipulations et l'expérience ?



Un cycle de conférences grand public avec culture&rencontres sera l'occasion de voir comment certain-e-s des meilleur-e-s scientifiques du moment conçoivent la modélisation, et si elle remplace, s'oppose, ...ou s'articule avec l'expérience et l'observation !


Pour améliorer ses cours peut-être, mais aussi pour se faire plaisir et écouter des spécialistes enthousiasmant-e-s - et une belle opportunité d'y emmener des élèves… pourquoi pas ?

Modéliser le réel,,Un outil et un défi pour la
                science,,ENVIRONNEMENT BIOLOGIE,,CLIMAT
A 20h Entrée libre Aula du Collège de Saussure 9, Vieux-Chemin-d’Onex, Petit-Lancy

Depuis 1998, culture&rencontre organise des cycles de conférences scientifiques, en collaboration avec l’UNIGE. Cette année, les cinq scientifiques choisis présenteront les applications de la modélisation dans des domaines aussi variés que le climat, la biologie et l’environnement. Pourquoi modéliser le réel? Est-ce vraiment possible d’appréhender la complexité de notre environnement à l’aide d’un modèle informatique 3D? Les mathématiques peuvent-elles expliquer le monde?
Autant de questions et défis qui attendent les chercheurs

Des publications sélectionnées par les conférenciers pour vous !

Les conférenciers proposent aux abonnés de une sélection d'articles - qui sont indiqués sous leurs noms - pour vous préparer et profiter au mieux des conférences. Ou approfondir après. Ou pour ceux qui ne peuvent pas venir...
(Les membres Expériment@l-Tremplins peuvent obtenir ces articles
Vu le début de l'année : une première sélection pour la première conférence … les autres suivront !

imageMercredi 8 janvier 2020 à 20h

L’histoire d’un lézard : quand Darwin rencontre von Neumann et Turing
Prof. Michel Milinkovitch, Département de génétique
et évolution, Faculté des sciences, UNIGE
Le lézard ocellé naît brun avec des points blancs. Sa peau se transforme en- suite en un labyrinthe de pixels verts et noirs, chaque pixel correspondant à une écaille. L’ensemble de ces écailles se comporte comme un ‘automate cellulaire’, un modèle inventé dans les années 1940 par le génial mathématicien John von Neumann. Nous démontrons que la peau du lézard ocellé est le premier exemple connu d’un automate cellulaire vivant. Pour comprendre cette observation spectaculaire, nous devons rencontrer un autre mathématicien de génie, Alan Turing, pionnier de l’informatique.
encourage le lecteur à aller vérifier dans l’article d’origine : ici




Mercredi 15 janvier 2020 à 20h

Jusqu’où peut-on modéliser le monde qui nous entoure ?

Prof. Bastien Chopard, Département d’informatique, Faculté des sciences, UNIGE

Les ordinateurs modernes offrent des moyens d’investigation scientifique de plus en plus puissants. Le monde qui nous entoure peut être simulé par l’informatique, pour mieux le comprendre et le prédire. Mais quels sont les modèles de la réalité à disposition? On parle notamment d’équations mathématiques, d’automates cellulaires, ou de systèmes multi-agents. Et quelles sont les limites de cette démarche? Peut-on tout modéliser? Cette présentation tentera de donner quelques réponses à travers des exemples d’applications allant de simples systèmes physiques à des modèles économiques et physiologiques.
 


Mercredi 22 janvier 2020  à 20h
 

Modélisation et ADN préhistorique :à la recherche de nos origines

Dr Mathias Currat, Département de génétique et évolution,

Faculté des sciences, UNIGE
Notre patrimoine génétique se trouve sous la forme de molécules d’ADN et recèle une multitude d’informations sur l’évolution de nos ancêtres, notamment leurs migrations et leurs interactions avec d’autres formes humaines aujourd’hui disparues. La simulation informatique est l’une des techniques de pointe utilisée pour décoder ces informations en combinant différents aspects biologiques et environnementaux dans des modèles mathématiques. Son application à l’ADN préhistorique ouvre de fabuleuses perspectives de recherche.

le conférencier propose ces articles



  • Currat, M., & Excoffier, L. (2011). Strong reproductive isolation between humans and Neanderthals inferred from observed patterns of introgression. Proceedings of the National Academy of Sciences, 108(37), 15129‑15134. https://doi.org/10.1073/pnas.1107450108
  • 2016 Hofmanová Z, …, Currat M, …et al . Early farmers from across Europe directly descended from Neolithic Aegeans. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, published ahead of print June 6, 2016.
  • Pinhasi, R., Thomas, M. G., Hofreiter, M., Currat, M., & Burger, J. (2012). The genetic history of Europeans. Trends in Genetics, 28(10), 496‑505. https://doi.org/10.1016/j.tig.2012.06.006



  • Mercredi 29 janvier 2020 à 20h

    Comprendre le climat grâce aux simulations numériques

    Dre Maura Brunetti, Institut des sciences de l’environnement, UNIGE

    Le climat de la terre est un système très complexe: des boucles de rétroaction entre ses composantes, notamment l’atmosphère, les océans et la banquise, peuvent le stabiliser ou, au contraire, le déstabiliser et mener à des points de bascule où une petite perturbation provoque un changement rapide et irréversible, potentiellement catastrophique. Faute de pouvoir réaliser des expériences sur la terre entière, les simulations numériques sont indispensables pour comprendre le climat et étudier quelles interactions sont les plus importantes et quel est leur e et. Cette présentation illustrera quelques exemples de simulation de points de bascule dans le climat.
    encourage le lecteur à aller vérifier dans les articles sélectionnés par la chercheure :
    • Brunetti, M., Kasparian, J., &Vérard, C. (2019). Co-existing climate attractors in a coupled aquaplanet. Climate Dynamics, 53(9), 6293‑6308. https://doi.org/10.1007/s00382-019-04926-7
    • Lenton, T. M., Held, H., Kriegler, E., Hall, J. W., Lucht, W., Rahmstorf, S., & Schellnhuber, H. J. (2008). Tipping elements in the Earth’s climate system. Proceedings of the National Academy of Sciences, 105(6), 1786‑1793. https://doi.org/10.1073/pnas.0705414105


    Mercredi 5 février 2020  à 20h

    Un ordinateur et des maths pour simuler la matière et le vivant

    Prof. Assyr Abdulle, Institut de Mathématiques, EPFL

    La simulation numérique a révolutionné la recherche en sciences naturelles. Elle est devenue essentielle, au même titre que la théorie et l’expérimentation, mobilisant les mathématiques et les outils numériques pour créer des modèles de la matière ou du vivant. Le dé est de rendre les idées mathématiques calculables et décomposables en modules élémentaires aptes à être mis en œuvre sur un ordinateur. Des exemples basés sur la simulation d’accidents vasculaires cérébraux, de fonte des glaciers ou d’écoulement de chaleur dans un microprocesseur illustreront cette approche.

    (Les membres Jump-to-science  peuvent obtenir ces articles…).


    Références:




    • Coquidé, M., & Le Maréchal, J. F. (2006). Modélisation et simulation dans l’enseignement scientifique : Usages et impacts. Aster, 43, 7‑16. https://doi.org/10.4267/2042/16799
    • Harrison, A. G., & Treagust, D. F. (2000). A typology of school science models. International journal of science education, 22(9), 1011‑1026. https://doi.org/10.1080/095006900416884
    • Martinand, J.-L. (1992). Enseignement et apprentissage de la modélisation en sciences (Laboratoire interuniversitaire de recherche sur l’éducation scientifique et technologique). Institut national de recherche pédagogique.
    • Potvin, P. (2013). Proposition for improving the classical models of conceptual change based on neuroeducational evidence : Conceptual prevalence. Neuroeducation, 2(1), 16‑43. https://doi.org/10.24046/neuroed.20130201.16
    • Quillin, K., & Thomas, S. (2015). Drawing-to-Learn : A Framework for Using Drawings to Promote Model-Based Reasoning in Biology. Cell Biology Education, 14(1), es2‑es2. https://doi.org/10.1187/cbe.14-08-0128
    • Schwarz, C., Reiser, B. J., Davis, E. A., Kenyon, L., Achér, A., Fortus, D., Shwartz, Y., Hug, B., & Krajcik, J. (2009). Developing a learning progression for scientific modeling : Making scientific modeling accessible and meaningful for learners. Journal of Research in Science Teaching, 46(6), 632‑654. https://doi.org/10.1002/tea.20311
    • Tiberghien, A. (1994). Modeling as a basis for analyzing teaching-learning situations. Learning and Instruction, 4(1), 71‑87. https://doi.org/10.1016/0959-4752(94)90019-1
    • Treagust, D. F., Chittleborough, G., & Mamiala, T. L. (2002). Students’ understanding of the role of scientific models in learning science. International journal of science education, 24(4), 357‑368. https://doi.org/10.1080/09500690110066485

    lundi 30 décembre 2019

    2019 restera dans les mémoires comme l'année où l'humanité a capturé la toute première image d'un trou noir. L'année a également apporté de nouvelles vues sur certaines des plus petites créatures vivantes de la Terre et des signes inquiétants de son changement climatique. L'équipe de presse de Nature a effectué une sélection des clichés les plus frappants de la science et du monde naturel.


    Avec ses vœux pour l'année 2020 Jump-To-Science vous en présente quelques unes pour vous donner envie

    encourage le lecteur à aller vérifier dans l’article d’origine :  ici  intranet.pdf
    A black hole


    Figure 1 La collaboration Event Horizon Telescope a dévoilé cette première image directe d'un trou noir  (ici)et de son horizon d'événements en avril. L'équipe a utilisé huit observatoires radio pour capturer l'anneau de lumière autour du vide, qui est au centre de la galaxie Messier 87. Crédit: ETH Collaboration [Img]



    Depth-color coded projections
                of three stentors
    Figure 2 Les stentors sont un groupe de protozoaires unicellulaires d'eau douce. Cette image a remporté le deuxième prix au Concours de microphotographie Nikon Small World 2019 et a été prise à un grossissement de 40 fois par le chercheur Igor Siwanowicz au Janelia Research Campus du Howard Hughes Medical Institute à Ashburn, en Virginie. Credit: Dr. Igor Siwanowicz [img]





    Soyuz MS-15 spacecraft ascending into space after its
            launch from Kazakhstan
    Fig 3: L'astronaute Christina Koch a pris cette photo du vaisseau spatial Soyouz transportant sa collègue de la NASA, Jessica Meir, à l'approche de la Station spatiale internationale (ISS). Le 18 octobre, les deux femmes ont effectué la première sortie dans l'espace entièrement féminine de l'histoire (ici), pour réparer une batterie défectueuse sur la station orbitale internationale. [img]. Source: Christina Koch/NASA


    Clownfish in a bleached anemone
    Fig 4 : Un poisson explore une anémone de mer blanchie dans la mer Rouge, au large des côtes de l'Arabie saoudite. Comme les coraux, les anémones forment des relations symbiotiques avec les algues qui sont perturbées lorsque les océans deviennent trop chauds, ce qui fait que l'anémone expulse les algues et devient incolore.[img] Credit: Morgan Bennett-Smith
    L'article de Nature en montre plusieurs autres toutes plus belles ou impressionantes  encourage le lecteur à aller vérifier dans l’article d’origine :  ici

    Références: