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22.8.1 Projet du 6e PCRD de l'UE « Ressources en eau usées »

L'objectif du projet Waste Water Resource était de rassembler, de développer et d'évaluer du matériel didactique et de démonstration sur la recherche et les méthodes écotechnologiques pour les élèves âgés de 10 à 13 ans (http://www.scientix.eu/web/guest/projects/ project-detail ? ARTICLEID=95738). Les unités d'enseignement ont été évaluées afin d'améliorer les méthodes et le contenu et de maximiser les résultats d'apprentissage. Sur la base de discussions avec des professionnels de l'éducation, l'évaluation a été fondée sur une approche simple utilisant des questionnaires et des entrevues semi-structurées. Les enseignants ont évalué les unités en répondant au questionnaire en ligne (voir Sect. 22.7.1). Les unités aquaponiques ont été évaluées en Suède (au Technichus Science Center et à Älandsbro skola à Härnösand) et en Suisse.

22.8.1.1 Technichus Science Center, Suède

Entre 2006 et 2008, une unité aquaponique a été installée au Technichus, un centre scientifique de Härnösand, Suède (www.technichus.se). Le questionnaire a été placé à côté du système afin que les étudiants visiteurs puissent répondre aux questions à tout moment. Il se composait de 8 questions (fig. 22.8).

Les réponses ont montré que les élèves comprenaient comment l'eau dans le système était recirculée. Ils comprenaient moins bien comment les nutriments étaient transportés à l'intérieur du système et le contenu des éléments nutritifs. Fait intéressant, un élève sur quatre ne savait pas que les plantes qui poussent dans l'unité aquaponique étaient comestibles.

22.8.1.2 Älandsbro skola, Suède

Le questionnaire utilisé dans Älandsbro skola a d'abord été expliqué par l'enseignant afin de s'assurer que les élèves comprennent les questions. On a répondu aux questions avant le début du projet et à la fin du projet.

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Fig. 22.8 Questionnaire et la fréquence des réponses des 24 étudiants (âgés de 8 à 17 ans) visitant l'exposition à Technichus, Suède

En moyenne, il y avait 28 % de réponses plus correctes aux questions générales sur les besoins en nutriments des plantes et des poissons après l'unité d'enseignement. Comme prévu, et comme les conclusions de Bamert et Albin (2005), l'augmentation des connaissances était évidente.

Les conclusions de l'enquête ont été que (i) le travail avec l'aquaponie a un grand potentiel pour aider les élèves à atteindre des objectifs d'apprentissage pertinents dans le programme suédois de biologie et de sciences naturelles ; (ii) les enseignants ont estimé que le travail offrait des possibilités naturelles de parler du cyclisme de la matière et qu'il a attiré l'intérêt des élèves ; (iii) les questionnaires ont montré qu'un grand nombre d'élèves avaient changé d'avis sur les besoins en poissons et en plantes avant et après avoir travaillé avec le système ; et (iv) les entretiens avec les élèves plus âgés ont montré qu'ils avaient acquis une bonne connaissance du système.

Plus important encore, toutes les personnes impliquées (enseignants et étudiants) ont constaté que l'aquaponie offrait les moyens d'élargir l'horizon de la discipline, d'une manière rafraîchissante et efficace.

22.8.1.3 Comparaison du succès de l'aquaponie dans les classes des milieux urbains et ruraux en Suisse

Bamert (2007) a comparé les effets de l'enseignement avec l'aquaponie en classe à des élèves âgés de 11 à 13 ans dans deux environnements différents en Suisse. L'école de Donat, dans le canton des Grisons, est située dans la région rurale alpine, où les étudiants vivent principalement dans des fermes voisines. Beaucoup de ces fermes sont biologiques, de sorte que ces étudiants connaissaient certains concepts sur les cycles dans la nature de leur vie quotidienne. Il y avait 16 élèves, âgés de 11 à 13 ans, dans les classes mixtes de cinquième et de sixième année. Leur langue maternelle est le rhééto-romane, mais les cours d'aquaponie ont été donnés en allemand.

L'école de Waedenswil, quant à elle, est située dans la grande région de Zürich. Les élèves ont grandi principalement dans un environnement urbain et avaient moins d'expérience de la nature que les étudiants de Donat. Comme les étudiants de Donat ont déclaré que la partie théorique était plutôt difficile, la nitrification n'a pas été expliquée dans Waedenswil (exemple 22.2). En outre, il faut tenir compte du fait que l'unité d'enseignement a été répartie sur 11 semaines à Donat, alors qu'elle a été réalisée comme un atelier de 2 jours à Wädenswil.

Les réponses aux questions sur ce qu'ils aimaient ou n'aimaient pas le plus sur les leçons d'aquaponie sont présentées à la figure 22.9. Alors que les étudiants ruraux étaient le plus fascinés par le système lui-même, les étudiants urbains étaient surtout fascinés par le poisson. En général, le poisson était le principal facteur de motivation dans les deux classes. Le filet, le transport, l'alimentation et l'observation des poissons étaient toutes des activités très populaires. La soif de connaissances sur les poissons impliquait principalement des questions sur la reproduction, la croissance, etc.

22.8.1.4 Promouvoir la pensée systémique avec Aquaponics en Suisse

L'effet de la séquence d'enseignement décrite dans l'exemple 22.3 sur les compétences de pensée systémique a été évalué au début et à la fin de la séquence. Le

 !

Fig. 22.9 Réponses des élèves de deux environnements différents (Donat-rural et Waedenswilurban) sur ce qu'ils aimaient ou n'aimaient pas le plus dans les leçons aquaponiques

la capacité des élèves à penser de manière systémique plutôt que linéaire s'est améliorée de manière significative dans le post-test par rapport au pré-test.

La pensée systémique est l'une des compétences clés du monde complexe (Nagel et Wilhelm-Hamiti 2008), et elle est nécessaire pour obtenir une vue d'ensemble des systèmes sous-jacents du monde réel, car la plupart des problèmes sont complexes et nécessitent une approche systémique pour développer une solution viable.

La pensée systémique comprend quatre dimensions centrales (Ossimitz, 1996 ; Ossimitz, 2000) : (i) la pensée dans les modèles ; (ii) la pensée interconnectée ; (iii) la pensée dynamique (réflexion sur les processus dynamiques, tels que les retards, les boucles de rétroaction, les oscillations) ; et (iv) la manipulation des systèmes, ce qui implique la capacité de la gestion du système et le contrôle du système. L'aquaponie en classe concerne principalement la pensée et la pensée interconnectées dans les modèles. La pensée interconnectée implique l'identification et l'évaluation des effets directs et indirects, notamment en ce qui concerne l'identification des boucles de rétroaction, la construction et la compréhension des réseaux et des causes à effet.

L'objectif principal de la séquence d'enseignement « Aquaponie en classe » décrite dans l'exemple 22.3 était de permettre aux élèves d'adopter des outils qui peuvent les aider à examiner des problèmes complexes. L'hypothèse testée était que l'intégration de l'aquaponie dans les unités d'enseignement aurait une influence positive sur les capacités de pensée des systèmes des élèves.

Tous les 68 élèves ont effectué un test au début et à la fin de la séquence d'enseignement. Le pré-test et le post-test étaient identiques et contenaient un court texte sur la vie d'agriculteur, qui animait les élèves à réfléchir aux agriculteurs et à leur comportement. Elle s'est terminée par la question suivante : « Pourquoi l'agriculteur a-t-il mis du fumier sur ses champs ? Les élèves ont répondu par un dessin et/ou une description des raisons. Les réponses des élèves ont été évaluées selon la méthode décrite par BollmannZuberBuehler et coll. (2010), qui permet d'utiliser une méthode qualitative avec des résultats quantitatifs (pour plus de détails à ce sujet, voir aussi Junge et coll. 2014).

En général, la délimitation des systèmes est passée d'une description qualitative à une description plus schématique et est devenue plus complexe après l'essai. Lorsque des notes numériques ont été attribuées à chaque niveau de dessin (tableau 22.6), un

Tableau 22.6 Identification de la délimitation des représentations du système

table thead tr class="en-tête » Thdélimitée/TH e Description /th e Score /th /tr /thead tbody tr class="impair » TDno dessin/td td Aucune représentation du tout /td td 1 /td /tr tr class="même » TDReprésentation schématique/td td Schémas sans connexion logique /td td 2 /td /tr tr class="impair » TDFigure avec étapes/td td Séquence logique avec un minimum de 3 étapes /td td 3 /td /tr tr class="même » TdOther types de représentation/td td Toutes les autres représentations, qui ne pouvaient pas être clairement attribuées /td td 4 /td /tr tr class="impair » TDGraphique linéaire/TD td Contient au moins 1 chaîne d'événements /td td 5 /td /tr tr class="même » Diagramme TDeffet/td td Contient en outre au moins 1 jonction /td td 6 /td /tr tr class="impair » Diagramme TDréseau/td td Contient en outre au moins 1 boucle et/ou cycle de rétroaction /td td 7 /td /tr /tbody /table

Tableau 22.7 Comparaison des scores médians de délimitation entre les valeurs avant et après le test

table thead tr class="en-tête » th/th e Test de préactivité (. /médiane) /th e Test post-activité (. /médiane) /th e Changer /th /tr /thead tbody tr class="impair » TDfilles/TD td 2.5 /td td 7 /td td 4.5 /td /tr tr class="même » TDboys/TD td 2 /td td 7 /td td 5 /td /tr /tbody /table

a émergé (tableau 22.7). Alors que les deux sexes ont atteint le niveau médian de 7, ce qui signifie que la majorité des dessins contenaient au moins une boucle et/ou un cycle, à la fin de la séquence d'enseignement, le changement a été plus marqué chez les garçons, qui ont commencé à un niveau inférieur. Cela indique que les garçons profitent davantage de l'expérience pratique que les filles.

À l'étape suivante, l'indice de complexité, l'indice d'interconnexion et l'indice de structure ont été calculés (pour plus de détails, voir Junge et al., 2014).

L'indice de complexité (en allemand : Komplexitätsindex, KI) montre combien de concepts système l'étudiant a mis en œuvre :

$ \ text {KI} = \ text {variables} + \ text {flèches} + \ text {chaîne d'événements} + \ text {junction} + \ text {loop de feedback} $ (22.1)

L'indice d'interconnexion (Vernetzungsindex, VI) montre la fréquence des connexions entre les variables :

$VI = 2 \ fois \ text {flèches}/ \ text {variables} $ (22.2)

L'index de structure (Strukturindex, SI) montre combien de concepts système complexes l'élève a implémenté dans la représentation :

$ \ text {SI} = ( \ text {chaînes d'événements} + \ text {jonctions} + \ text {boucles de rétroaction})/ \ text {variables} $ (22.3)

Les élèves ont trouvé plus de concepts de système et en connaissaient plus au sujet des variables du système lors du post-test que lors du pré-test, un fait reflété par tous les indices appliqués (figure 22.10).

Ces résultats semblent appuyer l'hypothèse selon laquelle l'intégration de l'aquaponie dans l'enseignement a une influence positive sur les capacités de pensée systémique des élèves, et que la « Séquence aquaponique en classe » a réussi à former les élèves à la pensée systémique.

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Fig. 22.10 Complexité des réponses dans les tests pré-activité et post-activité. Ci-dessus : Indice de complexité (KI), centre : Indice d'interconnexion (VI), ci-dessous : Indice de structure (SI)

22.8.2 Évaluation de l'Unité d'enseignement de l'Aquaponie dans l'enseignement professionnel en Slovénie

22.8.2.1 Évaluation du cours d'aquaponie, Centre biotechnique de Naklo, Slovénie

La progression de l'apprentissage du cours aquaponique court dans le cadre de l'étude de Peroci (2016) (voir précédent 5) a été évaluée au moyen de questionnaires : (i) pré-test/post-test ; (ii) test du niveau de compétence acquis dans le cadre de la production alimentaire en aquaponie ; et (iii) évaluation de l'enseignement.

L'influence de divers facteurs sur la popularité des leçons et le travail pratique a été évaluée. Les étudiants ont mentionné plusieurs facteurs comme étant cruciaux pour leur intérêt pour le cours d'aquaponie. Les facteurs les plus pertinents étaient les suivants : enseignants plus détendus (80 %) ; divertissement (76 %) ; emplacement attrayant du travail pratique (72 %) ; contact avec la nature (68 %) ; travail pratique actif (64 %) ; et utilisation de nouvelles méthodes intéressantes (56 %). En général, les élèves ont évalué les leçons les plus intéressantes comme celles qui étaient moins difficiles (p. ex., la leçon « Surveillance de la qualité de l'eau et des bactéries » était moins intéressante et plus difficile) (figure 22.11).

22.8.2.2 Enquête sur les connaissances et les attitudes à l'égard de l'aquaponie

Peroci (2016) a étudié les connaissances, les attitudes à l'égard des aliments produits et l'intérêt pour l'utilisation de l'aquaponie chez les élèves de 8 écoles professionnelles secondaires dans les domaines biotechniques dans le cadre des programmes éducatifs pour les gestionnaires de terres (1èère—troisième année), technicien horticole (1ère—quatrième année), technicien en agriculture et gestion (1ère à quatrième année) et technicien en environnement (1ère à quatrième année) en 2015 et 2016.

L'enquête comportait un questionnaire de 15 minutes, assorti de réponses fermées (oui ou non). L'enquête a montré que 42,9 % des 1049 élèves avaient déjà entendu parler de l'aquaponie. Ils en avaient appris à l'école (379 élèves), dans les médias (79), par des pairs et des connaissances (42), par des publicités (18), lors de la visite de l'aquaponie (12), lors de foires agricoles (2) et en aquariophilie (1). La plupart des réponses positives provenaient d'étudiants du Centre Biotechnique de Naklo, où l'aquaponie a été construite en 2012 (Podgrajšek et al. 2014) et l'aquaponie était déjà intégrée dans le processus d'apprentissage ; 28% des répondants n'avaient aucune connaissance sur l'aquaponie et 19,8% des répondants ont déclaré qu'ils choisir le cours d'aquaponie plutôt que d'autres modules, principalement en raison de sa nature interdisciplinaire et de son approche durable et créative. Les étudiants s'attendaient également à ce qu'après avoir suivi un tel cours, ils aient de meilleures chances de trouver un emploi. La plupart des étudiants ont aimé le travail pratique, et 10,7 % des répondants ont dit qu'ils aimeraient faire du bénévolat en maintenant l'aquaponie et qu'ils aimeraient mettre en place leur propre aquaponie. L'analyse de l'intérêt des élèves à produire des aliments à l'aide de l'aquaponie a montré qu'ils aimaient cette idée. Cependant, ils ne savaient pas s'ils mangeraient le poisson et les légumes produits de cette façon, surtout parce qu'ils n'avaient pas d'expérience préalable de manger des aliments produits en aquaponie. Sur la base de ces résultats, nous pouvons supposer que la production alimentaire en aquaponie sera bien acceptée par les étudiants des écoles professionnelles secondaires dans les domaines biotechniques. Ceci est important car ces étudiants sont la prochaine génération d'entrepreneurs, d'agriculteurs et de techniciens qui non seulement produiront, fabriqueront et feront évoluer l'aquaponie dans l'avenir, mais contribueront également à susciter la confiance dans l'aquaponie chez les parties prenantes afin qu'elle devienne une partie de la production alimentaire en Slovénie à l'avenir.

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Fig. 22.11 Évaluation de l'intérêt perçu (ci-dessus) et de la difficulté (ci-dessous) des cours d'aquaponie à l'école professionnelle de Naklo, Slovénie. (Modifié après Peroci 2016)


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