Les élèves apprennent souvent mieux lorsqu'ils peuvent appliquer ce qu'ils apprennent. Dans le monde des sciences, cela signifie s'engager dans la pratique de la science. Mais cela peut être un défi pour les enseignants lorsqu'ils traitent de sujets difficiles à observer, comme l'évolution biologique. La solution? Évolution numérique — logiciel informatique dans lequel évoluent les populations d'organismes numériques.

Avida est un logiciel d'évolution numérique utilisé par les biologistes et les ingénieurs dans lequel les organismes numériques se répliquent, muter et rivaliser avec d'autres organismes numériques pour les ressources dans leur environnement virtuel. Avida est censé fournir un véritable exemple d'évolution, pas une simulation. Reconnaissant qu'Avida pourrait être un outil pédagogique puissant, les chercheurs ont développé une version éducative du logiciel appelé Avida-ED.

Amy Lark, professeur adjoint d'enseignement des sciences à la Michigan Technological University, affirme qu'Avida-ED est un programme plus convivial qu'Avida, une plate-forme de recherche pour mener et analyser des expériences avec des programmes informatiques auto-réplicables et évolutifs. Avida-ED permet aux étudiants d'observer et d'expérimenter sans aucune connaissance spécialisée en informatique. Lark et ses collègues de la Michigan State University (MSU) ont récemment publié les résultats d'une étude nationale, étude de cas multiples en Le professeur de biologie américain détaillant comment le programme Avida-ED a été utilisé dans les classes de lycée et de collège.

Les co-auteurs de Lark incluent Robert Pennock, développeur d'Avida-ED et professeur de philosophie à MSU; Gail Richmond, un professeur de formation des enseignants à MSU; Louise Mead, directeur de l'éducation du Centre BEACON de MSU pour l'étude de l'évolution en action ; et Jim Smith, professeur de biologie à la MSU. Lark a également co-écrit un article sur les praticiens avec Wendy Johnson, professeur de biologie à Grand Rapids, Michigan, qui décrit comment Johnson a mis en œuvre Avida-ED dans son cours de biologie AP ; l'article du praticien a été publié en complément de l'étude de cas multiples dans le même numéro d'American Biology Teacher.

Commencez par les bases

Enseigner les bases de l'évolution est difficile. Pour évaluer l'efficacité d'Avida-ED, ainsi que son impact sur la compréhension et même l'acceptation de l'évolution, les chercheurs ont sélectionné 11 instructeurs enseignant dans huit institutions américaines différentes pour mettre en œuvre le programme Avida-ED dans leurs salles de classe.

Les élèves ont commencé par une évaluation commune pour évaluer leur compréhension des principes scientifiques de l'évolution. Les enseignants fourniraient ensuite un didacticiel sur Avida-ED afin que les étudiants comprennent comment utiliser le logiciel et ce qu'ils voyaient sur leurs écrans d'ordinateur.

Les plans de cours variaient considérablement, mais chaque instructeur couvrirait les concepts de variation et d'aléatoire. Pour appliquer ces concepts, les étudiants pourraient, par exemple, prédire à quoi ressemblerait un organisme après réplication, en fonction du taux de mutation. Après avoir observé ce qui s'est passé au niveau individuel, ils pourraient considérer ce qui se passe au niveau de la population. Après ça, ils pourraient concevoir leur propre expérience.

Saisir la science

En utilisant Avida-ED, les étudiants ont reçu des leçons structurées qui ciblaient les idées fausses, par exemple, cette évolution est complètement aléatoire. Le processus montre les différences entre la mutation aléatoire et la sélection naturelle. Au fur et à mesure que les élèves mettent en place des expériences, ils pourraient observer que les mutations sont aléatoires, mais la sélection ne l'est pas.

Une fois le programme terminé, les étudiants ont pris la même évaluation commune qu'ils ont pris au début du cours. Lark et ses collègues compareraient ensuite les changements de scores. Dans la plupart des instances, où les scores de contenu ont augmenté, l'acceptation de l'évolution aussi.

"Mon intérêt est d'enseigner efficacement la science, " Alouette dit, expliquer que comprendre ou apprendre quelque chose et l'accepter n'est pas la même chose. "Il est possible de ne pas accepter l'évolution, mais comprenez le processus et comment il fonctionne. Il y a aussi des gens qui acceptent l'évolution, mais je n'ai aucune idée de comment cela fonctionne. Avida-ED est un outil efficace, quelle que soit la perspective à partir de laquelle vous l'abordez.

"Le but n'est pas de faire changer d'avis les gens, " Lark dit. "Le but est de les aider à comprendre la science."

Lark travaille avec des collègues de Michigan Tech pour développer potentiellement un programme similaire à Avida-ED qui pourrait être utilisé pour enseigner la science du climat.