Voici le problème. Les jeunes étudiants peuvent perdre tout intérêt et même développer une aversion pour les tâches qui développent les compétences associées à la pensée informatique. Des études antérieures ont souligné des taux d’achèvement historiquement faibles dans les domaines STEM, l’informatique étant parmi les plus bas. Un pont est nécessaire pour impliquer les étudiants dans les tâches visant à développer ces compétences importantes du 21e siècle.

"Parfois, les étudiants se désengagent de la science parce qu'ils ne voient pas la science qu'ils pratiquent en classe comme étant connectée au monde réel", a déclaré Jessica Cantlon, professeure agrégée Ronald J. et Mary Ann Zdrojkowski de neurosciences du développement et de psychologie à Carnegie. Mellon. "Lorsque les jeunes étudiants participent à des expériences scientifiques authentiques, ils peuvent assimiler les faits plus efficacement."

Contrairement à ce qui se passe en classe, la science ne se range pas dans des cases bien séparées. La science du monde réel est interdisciplinaire. Les tentatives passées pour construire ce pont se sont concentrées sur des sujets tels que la robotique, les jeux ou les animations, mais la nature de niche de ce sujet laisse souvent de nombreux étudiants indifférents.

Cantlon et ses collègues ont adopté une approche différente. Ils ont fusionné un sujet que les enfants de la 3e à la 6e année apprécient (les animaux) avec un autre que la plupart des enfants pourraient considérer comme une assiette de choux de Bruxelles fumants (codage informatique). Les résultats de leur programme pilote sont disponibles dans le numéro du 2 avril de la revue STEM Education Research. .

"L'objectif de cette étude pilote est de savoir si, en principe, les étudiants peuvent acquérir des compétences en pensée informatique au cours d'une expérience scientifique authentique, relativement courte et de format libre", a déclaré Cantlon. "En acquérant ces compétences, les étudiants ont également maintenu ou gagné en enthousiasme tout au long de l'expérience immersive unique du projet sur le comportement animal."

Cantlon et ses collègues ont développé un programme éducatif en collaboration avec le Primate Portal, une exposition au zoo de Seneca Park à Rochester, dans laquelle le public peut regarder des babouins olive résoudre des problèmes présentés sous forme de tâches informatisées sur un ordinateur à écran tactile.

Grâce au programme, les étudiants ont appris un langage de codage de base (Scratch) pour développer un jeu auquel les babouins olive du zoo jouent pour tester leur intelligence. Bien que les élèves aient la liberté de créer leur jeu, ils disposent de différents cadres comme point de départ, comme un jeu d'association ou un jeu de recherche, comme "Où est Waldo ?"

À la fin du cours de programmation de cinq jours, les étudiants ont fait une excursion au zoo pour regarder les primates jouer aux jeux qu'ils avaient programmés.

"Les élèves ont vraiment du mal avec la complexité du code car ils avaient peu ou pas d'expérience en matière de codage", a déclaré Greg Booth, enseignant du programme REACH pour élèves doués/talentueux à l'école élémentaire QUEST dans le district scolaire central de Hilton, qui a travaillé avec le chercheurs sur ce projet. "Ils n'avaient pas eu l'opportunité de faire du (codage) à l'école avant cela, et ils avaient une énorme motivation intrinsèque pour apprendre et développer leurs compétences en codage."

Lors de la première itération de ce projet pilote, l'équipe a engagé 57 élèves d'âge élémentaire provenant de trois écoles élémentaires de l'ouest de l'État de New York, dont 36 ont répondu à des enquêtes préalables et postérieures pour évaluer les compétences acquises pendant le cours.

"Il est rare que quiconque collecte des données à partir d'interventions informelles entre enseignants et scientifiques", a déclaré Cantlon, premier auteur de l'étude. "L'ampleur de l'effet (de l'étude) est importante, car (les étudiants) ont acquis de nombreuses nouvelles compétences en matière de réflexion informatique en complétant les projets de codage."

Selon Cantlon, l’ampleur de l’effet de l’étude est importante car les étudiants ont commencé le cours avec peu ou pas de connaissances en matière de codage et ont développé des compétences de codage précises qui soutiennent la pensée informatique. Par exemple, les étudiants ont appris à écrire des instructions conditionnelles, une boucle dans le code et à interpréter des instructions logiques.

De plus, les étudiants ont constaté une augmentation significative de leur précision et de leurs tentatives de résolution de problèmes. Le projet a également montré qu'il est possible d'intégrer l'apprentissage et l'action dans le programme scolaire des élèves du primaire.

"J'aime voir les enfants s'intéresser à la science, en particulier les filles", a déclaré Caroline DeLong, professeur au RIT et co-auteur de l'étude. "Ce programme est un moyen fantastique d'utiliser l'amour des enfants pour les animaux comme passerelle vers l'apprentissage de nouvelles compétences informatiques et comme moyen de leur montrer comment fonctionne la science en temps réel."

Les scores de réflexion informatique des étudiants se sont améliorés de 17 % du début à la fin du cours. Il n’y avait aucune différence dans le niveau d’amélioration entre les garçons et les filles ayant participé au programme. De plus, les étudiants ont fait l'éloge du programme, citant leur intérêt pour la créativité et l'indépendance pendant le processus d'apprentissage.

Selon Cantlon, le programme montre qu'il est possible de renforcer l'intérêt des étudiants pour les sciences et de cultiver les compétences essentielles du 21e siècle.

« Oui, il est possible d'impliquer les élèves dès le début, dès l'école primaire, et de les intéresser aux STEM dans quelque chose qu'ils pourraient trouver ennuyeux :le codage », a déclaré Cantlon. "Il est important d'impliquer les étudiants avant qu'ils ne décident que les STEM ne sont pas pour eux et pendant qu'ils sont encore ouverts à l'apprentissage des STEM et, espérons-le, arrivent à une nouvelle conclusion que les STEM sont pour eux."

Cantlon et ses collègues visent à élargir cette approche pour impliquer un groupe d'étudiants plus diversifié dans les études futures.