L’art au service de la science 

Utiliser l’animation image par image pour découvrir, aborder et déconstruire les conceptions alternatives en enseignement des sciences 

Comme antidote au chaos de la vie, nous essayons tous de dessiner un modèle du monde dans notre tête, une carte mentale que nous sommes capables de comprendre et d’utiliser pour appréhender les phénomènes qui nous entourent. La plupart du temps, cette carte est suffisante pour expliquer la vie courante : comment prendre le métro, où va la Lune lorsqu’on ne la voit pas, pourquoi le café nous réveille, etc. Une personne curieuse cherchera des réponses à chacune de ces questions et à bien d’autres pour affiner sa carte mentale, mais qu’arrive-t-il aux limites de notre terrain connu ? 

Une carte incomplète 

Notre carte mentale se frotte continuellement au monde de tous les jours, et ce, généralement sans embûches. Par exemple, lorsque nous conduisons une voiture, nous nous référons (souvent sans y penser) à nos connaissances sur le Code de la route et le fonctionnement de notre véhicule. Bien sûr, nous ne savons pas tout ce qu’il y a à savoir sur notre voiture ou encore sur les règles de la route, mais nous en connaissons assez pour conduire et prendre soin de notre véhicule efficacement. Notre carte est usuelle, mais incomplète. Qui d’entre nous connaît tous les rouages de la mécanique de sa voiture ? En outre, plusieurs aspects de notre carte ne sont que des connaissances de surface. Par exemple, nous savons qu’à tel endroit la vitesse maximale est réduite, mais sans en connaître nécessairement la raison. Parfois, nous pensons savoir pourquoi, mais la raison réelle est tout autre. Il n’en reste pas moins que notre savoir de surface est suffisant pour que nous ralentissions à cet endroit.  

La carte n’est pas le territoire 

Quand nous rencontrons un nouveau phénomène que nous ne savons pas expliquer, nous sommes poussés en dehors de notre carte. D’un côté, il arrive qu’un aspect du monde que nous pensions connaître se révèle différent de l’idée que nous en avions. D’un autre, il arrive que notre explication pour un phénomène se révèle complètement fausse. Bien que cela ne change pratiquement rien à notre vie, cette nouvelle compréhension nous révèle qu’il y a quelque chose sous la surface qui nous échappe. Ces deux scénarios nous amènent à vivre un moment de dissonance cognitive : notre cerveau tente de mettre en accord ce que nous voyons avec ce que nous pensons savoir, de réconcilier la carte et le territoire. En science, nous parlons de modèles pour désigner les règles du monde que nous explicitons parfois à l’aide des mathématiques. Un bon exemple de changement de modèle générant son lot de dissonances cognitives dans l’histoire est le passage d’une vision géocentrique à une vision héliocentrique de l’univers. Encore aujourd’hui, des gens ont du mal à accepter et à comprendre cette idée.  

Les conceptions alternatives 

Les explications que nous croyons avoir pour déchiffrer l’univers naturel, mais qui se révèlent être fausses, sont des conceptions alternatives, et elles sont aussi difficiles à éliminer qu’à découvrir. Précisons d’emblée que les conceptions alternatives de nos élèves ne sont pas l’absence de connaissances. Elles sont plutôt des modèles qu’ils créent dans le but d’expliquer un phénomène à partir de bribes d’informations, d’observations incomplètes, en l’absence d’une éducation formelle. Par exemple, une conception alternative commune est que le Soleil tourne autour de la Terre et non l’inverse. Un élève peut en venir à cette fausse conclusion en observant les mouvements du Soleil dans le ciel et en ne sentant pas la Terre bouger sous ses pieds. 

Déconstruire une conception alternative 

Défaire une conception alternative n’est pas chose aisée. Il faut d’abord savoir la reconnaître, puis la traiter directement à de multiples reprises, et ce, sur une courte période. Si l’on passe trop peu de temps sur un sujet pour lequel un élève a une conception alternative, ce dernier risque d’assimiler seulement partiellement l’information et de créer un modèle hybride, à mi-chemin entre la réalité et ses préconceptions. Si l’on n’aborde pas sa conception alternative directement, l’élève risque de simplement adopter les deux systèmes parallèlement sans s’apercevoir du conflit entre les deux. Le processus demande donc que l’enseignant connaisse exactement les conceptions alternatives de ses élèves, et c’est là qu’un projet d’animation image par image trouve toute son utilité, tant pour débusquer les conceptions alternatives que pour les aborder.  

Étapes d’un projet image par image scientifique 

L’animation image par image scientifique passe par cinq étapes de production. D’abord, l’élève effectue des recherches sur le concept scientifique à l’étude. Puis, il rédige un scénarimage. Cette étape et les suivantes donnent à l’enseignant l’occasion de détecter les conceptions alternatives qui ont cours dans sa classe. L’élève fabrique ensuite son modèle physique, qu’il animera à la prochaine étape : la phase de la photographie. Durant celle-ci, l’élève anime le modèle en le bougeant d’une photo à l’autre pour imiter la réalité qu’il cherche à décrire. Enfin, le montage génère un produit qui peut être montré à la classe et évalué par l’enseignant. Le projet permet également d’étudier un même sujet de plusieurs façons différentes à la fois.  

Autres bienfaits pédagogiques 

Au-delà de la recherche de conceptions alternatives, un projet image par image permet, par son aspect artistique, de stimuler certains jeunes qui, autrement, ne seraient pas intéressés par un cours de sciences. Parallèlement, la production d’un film d’animation place l’élève dans la position de producteur actif de contenu plutôt que de consommateur passif. Plusieurs des habiletés requises pour un tel projet ont des répercussions bien au-delà des salles de classe, qu’il s’agisse des compétences en informatique pour prendre les photos et faire le montage, du travail d’équipe pour la recherche, le scénarimage et le modèle, ou de l’écriture et de la planification pour le scénarimage. Pareillement, ce sont plusieurs types d’intelligences différentes qui sont nécessaires pour mener à bien ce projet : artistique, interpersonnelle, spatiale et corporelle.  

Rétablissement de la trajectoire pédagogique 

Pour ramener un élève sur sa trajectoire pédagogique, il faut défier sa conception alternative de manière ciblée et répétée, mais aussi de telle sorte que l’ancien modèle soit complètement abandonné. Le meilleur outil pour ce faire est la dissonance cognitive. Le projet d’animation permet de défier les conceptions alternatives à de multiples étapes. Les discussions entre les élèves eux-mêmes lors de la recherche pour le scénarimage sont les premières sources de dissonance. Durant l’étape d’écriture et les suivantes, l’enseignant a à de multiples reprises la possibilité de déceler les conceptions alternatives et de les traiter avec des observations ou des informations. Le résultat définitif du projet et les cours suivants sont autant d’occasions de continuer à découvrir et à défier les préconceptions des élèves. Finalement, si un enseignant remarque qu’une conception alternative est systématiquement présente chez ses élèves d’année en année, il peut ajuster son approche pédagogique pour les prochains groupes. 

Détails pratiques pour un projet d’animation image par image scientifique 

Les constellations que nous connaissons sur terre n’existent que vues de notre système solaire. Prenons le W de Cassiopée, par exemple : ce dernier se déforme si nous nous déplaçons dans l’espace. Notre mouvement nous révèle également que certaines étoiles sont plus proches de la Terre et d’autres, plus lointaines ; le ciel a trois dimensions.  

La généralisation des tablettes en classe au cours des dernières années a ouvert la porte à l’animation de type slowmation. Ce terme, qui vient de la contraction entre slow et animation, décrit un film d’animation à deux images par seconde, surtout populaire dans un contexte éducatif. À deux images par seconde, un film est très rapidement produit (à peine 60 photos sont nécessaires pour produire 30 secondes d’animation), mais si le temps le permet, une succession de photos à 12 images par seconde crée une illusion de mouvement convaincante.  

L’atelier d’animation image par image de l’ONF aide les étudiants à réaliser des films d’animation image par image. Un certain nombre d’applications de stop-motion en ligne sont aussi disponibles pour aider les étudiants dans leur travail.

Un projet d’animation image par image scientifique demande plusieurs séances de travail. Nous conseillons de consacrer deux séances à la recherche et au scénarimage, ainsi que deux autres à la fabrication du modèle et au tournage. Un sujet scientifique peut être segmenté et les différents concepts, partagés dans la classe entre plusieurs équipes. Finalement, la présentation des films peut devenir pour la classe l’occasion de passer en revue l’ensemble du sujet.  

Apprenez à animer — une image à la fois  

Vivez l’expérience de l’atelier en ligne sur l’animation image par image offert par l’Office national du film du Canada. Ce module Web utilise des vidéos éducatives pour vous apprendre comment produire des vidéos d’animation image par image, et vous faire connaître des films d’animation image par image de l’ONF. 

Yann Audin est animateur scientifique au Planétarium Rio Tinto Alcan de Montréal. Il est titulaire d’une maîtrise et d’un baccalauréat en physique, d’une majeure en littérature et d’une mineure en mathématiques. Il a travaillé comme conseiller scientifique pour le Théâtre Bienvenue aux dames et comme aide-enseignant à l’Université Bishop’s. Yann est passionné par la science-fiction, l’astronomie et le cinéma. Il étudie maintenant la littérature comparée à l’Université de Montréal.  

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