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iLab – des expériences clés éveillent l’intérêt pour les sciences naturelles

Les adolescents des pays riches ne s’intéressent pas aux sciences naturelles. En effectuant eux-mêmes des expériences au laboratoire pour écoliers à l’institut Paul Scherrer, des écoliers découvrent les interactions physiques et la fascination des sciences naturelles et de la technique.

La contradiction ne pourrait être plus grande: la plupart des jeunes gens est de l’avis que les téléphones portables et ordinateurs constituent des soutiens techniques extrêmement importants, sans cependant s’intéresser aux bases physiques. L’université d’Oslo a étudié ce phénomène et a publié des conclusions très préoccupantes. Dans le cadre du projet ROSE (ROSE = Relevance Of Scientific Education) des adolescents de plus de 30 pays ont été interrogés sur leurs intérêts pour des thèmes liés aux sciences naturelles. Le résultat est alertant: plus le pays est riche, plus l’intérêt pour les sciences naturelles diminue. 

Dans les pays les plus privilégiés, les ressources les plus précieuses disparaissent: notamment une relève intéressée et motivée, capable de préserver et d’améliorer, à l’aide d’innovations constantes, le niveau de développement de la société. La Suisse, pauvre en matières premières, est particulièrement vulnérable dans ce domaine. Il semble pourtant que ni la politique, ni l’économie ne se rendent compte de la gravité de la situation et au niveau de la formation une attitude dénégatoire par rapport aux sciences naturelles semble désormais être tradition.

En Suisse, l’institut PSI fournit un travail de pionnier

L’iLab est le premier laboratoire de physique pour écoliers en Suisse. Les expérimentations avec courtesimpulsions acoustiques, développés pour cela, sont uniques au monde. Les expérimentations proposées ont un lien direct avec les installations de recherche de l’institut. De plus, les jeunes gens ont la possibilité, en exerçant au cours d’expérimentations, de connaître toutes les phases importantes d’un projet de recherche, de se familiariser avec la façon de penser d’un chercheur et d’apprendre comment la recherche fonctionne. L’élaboration d’hypothèses, l’optimisation d’instruments de mensuration, l’analyse de résultats de mesures et leur transfert sur d’autres problématiques ou applications. Depuis l’ouverture du laboratoire en 2008, plus de 10'000 adolescents ont visité iLab. Aujourd’hui ce sont environ 20 classes par année.

Vivre activement les sciences naturelles et la technique
iLab offre aux classes d’école un programme journalier. Le matin est entièrement consacré aux expérimentations et à la recherche active. Les jeunes gens découvrent grâce à iLab et grâce à des expériences personnelles des interactions physiques. Ils effectuent en groupes de deux et sous l‘instruction d’un moniteur, des expérimentations avec des ondes sonores ou des équipements sous vide. Les expérimentations sélectionnées à cet effet sont conçues de manière à pouvoir faire un lien avec le quotidien et offrent des expériences d’apprentissage précieuses. Les adolescents comprennent, grâce à ces expérimentations avec le phénomène des ondes, comment les chauves-souris ou les dauphins localisent leurs proies et comment fonctionnent les systèmes d’assistance pour garer une voiture ou pour reconnaître les distances. Ils apprennent, à l’aide des expérimentations sous vide, le rôle important que joue la pression de l’air, un phénomène que nous sous-estimons souvent dans notre vie quotidienne. Ils réalisent des faux préconcepts de leurs esprits et se familiarisent avec la façon de travailler et d’approcher les choses dans les sciences naturelles.

L’après-midi, les jeunes gens visitent le centre visiteurs psi forum, où ils découvrent de nombreuses pièces exposées présentant un résumé des priorités de recherche de l’institut PSI. De plus les adolescents suivent des films 3D qui leur expliquent de manière passionnante le cycle du carbone ou la construction du laser à rayons X SwissFEL. Ensuite, les classes visitent les laboratoires et installations de recherche de grande taille du PSI, ce qui leur permet d’obtenir une impression réelle du monde du travail des scientifiques.

iLab est très apprécié par les jeunes

Après leur visite au iLab, les jeunes gens sont interrogés sur ce qui les a le plus passionné lors des expérimentations et en particulier à la physique. Les plus de 10'000 questionnaires permettent de faire les conclusions suivantes:

  •  plus de 80% indiquent que les expérimentations sont intéressantes et compréhensibles.
  • environ 50% sont fascinés par la physique. Ce taux de pourcentage est très élevé et contraste avec le désintérêt global pour les sciences naturelles constaté dans le cadre de l’étude PISA. Cela signifie que nous transmettons avec iLab aux adolescents une image bien plus plaisante des sciences naturelles que celle transmise par l’école depuis des décennies.

iLab en tant que source d’inspiration pour d’autres projets

iLab a des conséquences pour la politique de la formation du canton d’Argovie: le département cantonal de l’éducation soutient iLab et invite les écoles à s’y rendre. iLab a fortement influencé les décisions pour le lancement de différents projets au service pédagogique de la haute école spécialisée Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW): les étudiants rédigent des études de projets sur les expériences faites à iLab et contribuent ainsi au développement futur des projets. Les formateurs de la FHNW visitent iLab avec leurs étudiants et analysent la structure pédagogique des leçons en sciences naturelles. De plus, la FHNW a élaboré une brochure pour les enseignants présentant, à l’aide de nombreux exemples, les sujets d’enseignement pouvant être rattachés aux expérimentations iLab.

iLab a également servi de source d’inspiration pour le centre MINT affilié à l’EPF de Zurich: une unité d’étude appelée « ondes » y a été installée destinée à préparer les visites à l’iLab. En 2011, l’association « MobiLab », un laboratoire d’étude nature et technique, a été fondée à Aarau avec pour objectif de motiver les écoliers des classes primaires supérieures pour les sciences naturelles à l’aide d’expérimentations présentées à l’école. Une présentation d’iLab à l’occasion d’une conférence sur l’évaluation et l’application de l’étude PISA a considérablement contribué au lancement de ce projet.

Il existe un besoin urgent de laboratoires pour écoliers supplémentaires

Afin de pouvoir obtenir des résultats représentatifs au niveau suisse, il serait indispensable d’installer dans les petits cantons au moins un laboratoire pour écoliers et même deux à trois dans les plus grands cantons, ce qui signifie qu’il faudrait installer une bonne trentaine de laboratoires. Ce nombre correspondrait environ à la densité de laboratoires en Allemagne qui en compte actuellement 304. Les laboratoires d’étude de la Confédération, les deux EPF, les universités cantonales et les hautes écoles spécialisées ainsi que l’industrie de recherche seraient des institutions idéales pour héberger de tels laboratoires.

Financement des laboratoires pour écoliers

Afin de permettre aux institutions mentionnées d’installer des laboratoires pour écoliers, il serait nécessaire que le financement se fasse par la Confédération et les cantons ainsi qu’à l’aide de donateurs et sponsors. Dépendant de l’équipement des laboratoires, il est question d’une somme annuelle d’environ 15 à 30 millions de francs pour toute la Suisse, donc 2 à 4 francs par habitant – un prix modeste pour préserver la force innovatrice actuelle de la Suisse.