Virtual Lab Simulator

Page réalisée dans le cadre du cours Conception des Environnement Informatisés d'Apprentissage (promotion "Oda" 2008-2009) de la formation Maltt, au TECFA.

Cette page est une ébauche en cours de réalisation. Ne pas citer.

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Description

Virtual Lab Simulator est un logiciel de formation en chimie. En particiulier, il met l'utilisateur en situation de l'étudiant chimiste qui réalise des expériences.

Les produits sont à disposition, de même que les instruments et le matériel. On peut concrètement réaliser les mélanges et voir ce qui se passe. Des devoirs à réaliser peuvent être téléchargés et réalisés directement sur la place de travail virtuelle à l'écran (établi). Chaque établi peut être enregistré.

L'accès du simulateur se fait directement par un navigateur internet et l'utilisation se fait en ligne. On peut ouvrir plusieurs établis et garder ainsi sous la main les diverses situations simulées.

La configuration rappelle assez fidèlement ce qui se passe sur une vraie table de laboratoire. L'accès au site et à l'établi est immédiat et gratuit, par internet: The ChemCollective: Virtual Lab

Principes pédagogiques

Composanrte d'apprentissage par comportement

On peut essayer les mélanges, doser différemment et donc procéder par essais-erreurs. C'est particulièrement vrai lorsqu'on réfléchit, avant de "faire l'expérience", de s'imaginer à l'avance ce que ça va donner. Dans une faible mesure, on peut, avec un peu de pratique sur ce logiciel, acquérir un certain doigté et un certain "feeling" pour "savoir doser". Dans ce sens, l'apprentissage via ce logiciel, comporte une composante, certes faible, d'apprentissage par comportement.

Action de l'apprenant sur son environnement et mobilisation de ses représentations

Ce logiciel permet à l'apprenant d'agir sur son environnement, même si c'est évidemment virtuel, et de mobiliser ses représentations. Il s'agit ici d'un apprentissage actif. Même avec des connaissances de chimie limitées ou anciennes, l'apprenant peut mobiliser ses connaissances acquises dans le passé, les reconstruire, les ré-essayer, ou tester d'autres mélanges, d'autres situations.

Degré d'authenticité du logiciel

Le degré d'authenticité est très élevé. Les situations sont tellement concrètes qu'on a l'impression que, dans un vrai laboratoire, on s'y prendrait de la même façon, en plus compliqué au niveau des manipulations, des précautions à prendre, en moins sensoriel au niveau des odeurs et du bruit.

Par contre, il n'est pas certain que l'apprenant, à tous les coups, effectue ce mouvement du concret vers l'abstrait qui caractérise l'apprentissage authentique. C'est peut-être dû au fait que la situation est tellement concrète qu'elle ne nécessite pas nécessairement ensuite, une démarche d'abstraction. Le résultat est sous les yeux, c'est un fait. Il n'est pas certain donc que l'apprenant fasse alors l'effort d'abstraction nécessaire pour comprendre le phénomène. A moins que ce travail se fasse avant de réaliser l'expérience: penser à un mélange, raisonner sur ce qui va se passer (prédire), puis vérifier par la situation concrète. Alors, l'apprentissage authentique aura lieu. En fait, ce genre de logiciels s'utilise difficilement seul: avec un scénario pédagogique pertinent, qui peut comprendre des phases plus expositives, le passage du concret vers l'abstrait devient possible.

Motivation de l'apprenant

Dans le sens où le résultat du mélange se voit, est immédiat, la motivation, en tout cas au début, est bien présente. Elle est manifestement de type intrinsèque à priori. L'apprenant a du plaisir à expérimenter, à mélanger les produits et voir les résultats. Il a le sentiment de pouvoir se tromper et de pouvoir recommencer sans jugement, pour quelque part "devenir" chimiste par lui-même. La partie curiosité est bien présente aussi. L'apprenant peut se réjouir de mélanger les produits qu'il a lui-même choisis pour voir et essayer. La possibilité également sans limite d'avoir tous les produits et dans la quantité souhaitée, est très valorisante. "Le rêve du chimiste", les risques en moins! C'est précisément un des avantages souvent cité des simulations: permettre de reproduire la réalité sans en subir les éventuelles conséquences dangereuses en cas d'erreur.

Régulation métacognitive

La régulation métacognitive peut se faire, mais seulement si l'apprenant le veut bien. Le concept du logiciel fait la part belle à l'apprentissage par essais, voire erreurs. Il n'est pas prévu, dans le processus d'apprentissage, de démarche où il faille essayer de penser à ses propres apprentissages.

Principes technologiques

Traçabilité

Dans le sens où on peut conserver ses établis, charger des exercices, des devoirs, "ouvrir" plusieurs établis et les revisiter, la traçabilité qu'offre le logiciel est bien présente.

Ludicité

Cette dimension est évidente dans ce logiciel, pour qui est attiré par la chimie. Il y a un côté "kit du petit chimiste offert à Noël" qui confère à ce module d'apprentissage, un aspect jeu évident.

Miniaturisation et mobilité

C'est un grand progrès que de pouvoir avoir à disposition son propre établi en ligne sur l'ordinateur, où que l'on se trouve ou presque. Pour l'enseignant également, la possibilité de montrer en ligne, en dehors du laboratoire habituel, est une facilité importante.

Customisation et personnalisation

Dans le sens où on peut disposer son matériel sur l'établi comme on veut, on peut dire que cette dimension est bien présente dans le logiciel.

Traitement des données, calcul, simulation, générativité

Lorsqu'on verse, quantités après quantités, différents paramètres sont immédiatement calculés et montrés (pH, température, quantités, ...). Le traitement des données et des interactions est instantané et précis, apportant à l'expérience un degré de simulation très proche de la réalité.

Immersion

Même si les images sont très stylisées, schématisées et qu'il s'agirait éventuellement d'améliorer encore cet aspect, l'apprenant est plongé dans le labo d'un chimiste.

Stratégies et scénarios pédagogiques

Abordé en période 2.

Points forts et point faibles

Le logiciel correspond à un réel besoin. Le degré de réalisme est élevé et les possibilités de mélanges sont quasi illimitées. Le gain de temps gagné en mettant de côté les aspects souvent fastidieux de la manipulation, de la sécurité, du nettoyage, des mesures de quantité, peut être mis a profi pour passer plus vite à l'abstrait, au raisonnement. Sans remplacer naturellement le vrai laboratoire, ce logiciel est une réelle plus-value dans l'apprentissage de la chimie. Sa gratuité et son accès en ligne, sans téléchargement lourd, fait de ce logiciel un outil facilitateur de l'apprentissage à recommander.

On pourrait renforcer encore plus l'immersion et la qualité du contexte virtuel. Le son, la lumière (un jour peut-être l'odeur!?) devraient faire partie intégrante du logiciel.

Une banque de données devrait exister qui montre des expériences classiques, qu'on pourrait rejouer. Il y a bien des devoirs, mais qui ne correspondent pas à cette possibilité qui permettrait de placer certaines expériences par exemple, dans leur contexte historique.

Comme le logiciel est en ligne sur internet, pourquoi ne pas pouvoir montrer ses établis à d'autres, voire inviter des participants à conjecturer, à donner des avis sur ce qui s'est passé et des explications? Les "invités" à l'établi pourraient ainsi combler cette lacune du logiciel, qui ne permet pas cette part d'apprentissage par le discours, qui est une dimension pourtant importante.

Benoit Gogniat, 11 octobre 2008