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Gary C.Scroop
Département de physiologie, Université d'Adélaïde, Australie


Prologue

L'enseignement pratique de la physiologie pour les étudiants en faculté de médecine dentaire, de médecine et de sciences a, depuis des temps immémoriaux, été axé sur les expériences traditionnelles effectuées sur des animaux et basées sur le concept " recette de cuisine " où les résultats sont connus d'avance. Ces cours ont pour objectif de donner des exemples pratiques de physiologie vivante qui vont servir de support au matériel didactique présenté en cours et en travaux dirigés. Leur format a été conçu, il y a longtemps, d'après des protocoles bien établis visant à s'assurer que tous les étudiants obtiennent le même résultat préprogrammé. Ce genre d'apprentissage n'enseigne pas aux étudiants la notion essentielle de variabilité biologique et, de plus, il refuse de reconnaître la contradiction inhérente qui ressort du fait d'utiliser des résultats provenant d'expériences sur animaux, pour illustrer la physiologie de l'homme qui est enseignée dans les cours et qui sera la base de leurs futures professions.

Au cours de ces dernières années, de nouvelles technologies ont été utilisées pour donner un " coup de jeune " à ces cours de travaux pratiques ; cependant, le principe inébranlable qui consiste à renforcer un dogme établi avec des expériences pratiques artificielles, demeure. Les résultats des expériences étant connus d'avance, la capacité que pourraient avoir ces travaux pratiques à motiver les étudiants et les enseignants est minime, et les étudiants ont pris l'habitude de se passer les résultats d'une année à l'autre. On a souvent entendu dire que ces travaux pratiques sur animaux donnent aux étudiants en formation préclinique une expérience inestimable dans la manipulation des tissus vivants et des organes. Cependant, il suffit d'observer ce genre de cours pour très vite se rendre compte que ce raisonnement est erroné. Les expériences se font très rapidement sur des espèces animales inhabituelles, sans réelle supervision, avec souvent une participation réduite à un ou deux membres du groupe impliqué. De plus, les étudiants ne seront jamais appelés à refaire ce genre d'expériences au cours de leur vie professionnelle.

Sans parler des objections morales, ces travaux pratiques, destinés aux étudiants en 1er et 2e cycles universitaires, sont en totale contradiction avec les principes scientifiques dont nous nous faisons les ardents défenseurs, dans nos laboratoires de recherche, avec une certaine hypocrisie, auprès des étudiants de troisième cycle. Ces expériences sur animaux " façon recette de cuisine " sont d'autant plus préoccupantes, qu'elles n'offrent rien en matière d'apprentissage à long terme aux futurs diplômés.

La voie du futur

Depuis un certain temps déjà, les séances de travaux pratiques ne donnent pas satisfaction sur le plan pédagogique, mais rien n'a vraiment été fait, mis à part quelques timides tentatives, pour les améliorer à l'aide des nouvelles technologies. En 1990, le département de physiologie de l'université d'Adélaïde a pris la décision d'abandonner les cours traditionnels de travaux pratiques sur animaux, habituellement prévus pour les étudiants de seconde année en médecine dentaire, en médecine et en sciences. Le nouveau projet consistait à offrir aux étudiants un moyen approprié pour apprendre les stratégies de résolution de problèmes. Le moyen choisi pour y arriver fut d'initier une série de projets de recherche sur une durée d'un semestre, portant sur les physiologies cardiovasculaire, respiratoire, rénale et neurale chez l'homme. Le but de cette initiative était d'utiliser le projet de recherche comme une expérience pratique pour apprendre aux étudiants la méthode scientifique de résolution de problèmes.

Ces nouveaux " cours pratiques " ont été appelés, plutôt maladroitement, " Research Project Practicals " (RPP) (travaux pratiques pour projets de recherche). Les étudiants travaillent en petites équipes (4 à 8) et rédigent eux-mêmes le protocole de recherche. Ils ont six mois pour le réaliser. Le département fournit toute l'infrastructure nécessaire. Chaque projet se déroule sur un semestre et il est demandé aux étudiants de mener à terme, durant l'année universitaire, deux projets portant sur deux systèmes physiologiques différents. 


Protocole

Au départ :

· Avec l'aide du personnel administratif, les étudiants se mettent en petits groupes et reçoivent des conseils sur la façon de travailler en équipe avec un maximum d'interactivité. Chaque équipe se voit attribuer un des quatre laboratoires, respectivement spécialisés dans la recherche sur les quatre principaux systèmes physiologiques, à savoir : cardiovasculaire, respiratoire, neural et rénal. Il n'est pas nécessaire, pour l'étudiant, d'avoir des connaissances préalables sur un système physiologique en particulier, car l'objectif principal est l'apprentissage de la méthode scientifique de résolution de problèmes ; l'acquisition des connaissances du système physiologique en découlera.

· Chaque laboratoire doit pouvoir offrir l'équipement essentiel minimal et suffisamment de place pour accueillir les 3 groupes de recherche lors de leurs séances de travaux pratiques d'une durée de 4 heures par semaine et ceci tout au cours du semestre. Bien que le processus d'acquisition de données ait été délibérément conçu de la manière la plus simple possible, il fait cependant appel à des technologies de pointe. Quant à l'aspect technique de l'équipement, même s'il est essentiel pour des étudiants de troisième cycle, il ne faut pas lui accorder trop d'importance à ce stade de l'enseignement de la méthode scientifique. Néanmoins, chaque laboratoire doit être considéré comme une unité de recherche autonome servant de support à trois groupes de recherche et offrant accès aux consommables, équipements, logiciels, etc. propres à tel ou tel système physiologique et utilisés dans la plupart des laboratoires.

· Chacune des 4 équipes est supervisée par l'un des enseignants qui fait également office de mentor pour les 3 groupes de recherche du laboratoire en question. Il faut bien insister sur le fait que ce sont réellement des séances de travail de recherche et non des " travaux pratiques ", comme on l'entendait auparavant et, de ce fait, l'enseignant doit se tenir " à distance ". On doit encourager les étudiants à se lancer dans leur projet et, tant que cela semble raisonnable, à résoudre eux-mêmes les problèmes au fur et à mesure qu'ils surviennent. Il existe une unité spéciale, ayant pour fonction d'être un centre de ressources (géré par du personnel administratif) qui est à la disposition des 4 laboratoires pour les consommables, les photocopies, la réception des travaux des étudiants, la tenue les registres, etc.

Les débuts (semaines 1 et 2) :

· L'équipe de recherche doit tout d'abord décider d'un thème pour son projet. Le manuel qui accompagne les séances de " Research Project Practicals " donne une liste d'au moins 10 domaines de recherche assez vastes pour chacun des 4 systèmes prévus au niveau de l'infrastructure des laboratoires disponibles. Par exemple, le laboratoire cardiovasculaire ne met l'accent que sur l'enregistrement de deux variables cardiovasculaires, à savoir : la fréquence cardiaque (en utilisant des ordinateurs avec cardiofréquencemètres Polar) et la tension artérielle (en utilisant des sphygmomanomètres automatiques avec possibilité d'imprimer les résultats), toutes deux mesurées cliniquement et donc en rapport étroit avec les activités futures des étudiants pendant leur carrière. Le laboratoire permet de mesurer ces variables en créant au choix deux facteurs de stress cardiovasculaire qui sont soit un changement de posture (tête vers le haut ou vers le bas, avec ou sans l'usage d'une table inclinée) soit une épreuve d'effort sur un cyclo-ergomètre (Monark) où les charges de travail et les valeurs approximatives correspondantes de consommation d'oxygène sont connues. Chaque laboratoire dispose d'un fichier informatique, ainsi que d'une copie imprimée des travaux publiés sur la physiologie des réponses cardiovasculaires dans ce contexte relativement simple de facteurs de stress, à savoir : l'orthostate ou l'épreuve d'effort. Cette infrastructure permet ensuite à l'équipe (avec l'assistance, si nécessaire, du superviseur de recherche) d'élaborer une proposition dans un domaine de recherche choisi. Un directeur de recherche, dont les travaux portent sur le sujet étudié dans le laboratoire en question (par exemple : cardiovasculaire), peut aussi être consulté par le superviseur de recherches ainsi que par le chef d'équipe. 

· Une fois que les membres de l'équipe se sont mis d'accord sur le thème du projet, ils doivent préparer et soumettre une proposition de recherche. A cet effet, il est possible de télécharger, à partir du site web du département, un formulaire de demande pour un projet de recherche. Ce document de 4 pages est conçu comme un formulaire de demande de bourse de financement, et pour le remplir, il faut : indiquer le titre du projet, donner un résumé de celui-ci, citer les noms des membres de l'équipe de recherche, nommer l'hypothèse qui doit être vérifiée, énumérer les objectifs spécifiques du projet, préciser la signification du projet, établir le contexte de la proposition, du plan de recherche avec les protocoles expérimentaux, les besoins en équipement et les méthodes qui seront utilisées pour l'analyse des données. Le projet ne peut pas commencer sans que le formulaire, dûment complété, soit signé et approuvé par plusieurs personnes, à savoir : le chef de l'équipe de recherche (il garantit le consensus des membres de l'équipe sur l'objectif de la recherche), le superviseur de recherche (il s'assure de la pertinence du thème scientifique choisi), le directeur du centre de ressources (il vérifie que les demandes en équipement et en consommables pourront être satisfaites par le département), le directeur de recherche ayant une connaissance approfondie du système physiologique en question (il donne des conseils, si nécessaire, sur la structure du projet) et le représentant du comité d'éthique pour l'approbation du projet. Puisque tous les projets sont basés sur l'étude de l'homme, il est essentiel d'avoir un comité d'éthique interne au département qui puisse être en liaison avec le comité d'éthique humaine de l'université qui, lui, reçoit les résumés de tous les projets. Les étudiants sont tenus de remettre aux éventuels volontaires, une feuille d'information afin d'être sûr que leur consentement (oral et écrit) signé ait été donné en toute connaissance de cause. Donc, en vue d'obtenir l'approbation de leur projet par le représentant du comité d'éthique, les étudiants doivent joindre au formulaire de demande de recherche, leur projet de feuille d'information ainsi que le formulaire de consentement. Le formulaire de demande de recherche doit être soumis au plus tard le dernier vendredi de la deuxième semaine suivant le début du semestre. Ce délai peut être prolongé si des problèmes surviennent lors du processus d'obtention des signatures qui sont nécessaires à l'approbation du projet. 

Déroulement du projet (semaine 3 à 9)

L'équipe de recherches recrute des sujets expérimentaux en utilisant les procédures de recrutement standard.

L'équipe se familiarise avec l'équipement (fonctionnement, précision, reproductibilité, etc.), le protocole et les procédures expérimentales ; elle effectue des expériences pilotes et crée des fichiers Excel pour y noter les informations relatives aux sujets participant à l'étude. Ce travail peut très bien démarrer au cours des deux premières semaines.

Le projet va ensuite évoluer selon la méthode scientifique normalement utilisée dans tout projet de recherche expérimentale humaine, supposant la mise en place de contrôles et de protocoles scientifiquement validés. Si les étudiants ont besoin de conseils sur les procédures, ils peuvent s'adresser à leur superviseur, mais ils peuvent aussi consulter un manuel d'accompagnement prévu pour cet usage. De plus, des exemplaires de l'ouvrage de Scott et Waterhouse, " Physiology and the Scientific Method " (1986), sont à la disposition de tous les étudiants qui sont fortement encouragés à le lire.

Pendant tout le déroulement du projet, les étudiants ont à disposition des logiciels informatiques pour accéder à des publications de travaux de recherche, ainsi que pour l'acquisition et le traitement des données.

Le superviseur de recherche agit tout " en douceur " en assumant le rôle de guide non interventionniste (" il reste à distance "), méthode bien connue de la majorité des universitaires qui supervisent des étudiants en licence ou en doctorat. En fait, l'équipe s'identifie très rapidement à son projet, le défend avec conviction et s'engage à fond. 

Analyse finale des données et préparation du poster (semaines 10 et 11)

Pendant toute cette période, l'équipe passe la majorité de son temps à finaliser des tableurs comprenant les données, à effectuer des analyses statistiques qu'ils retranscrivent sur des tableaux pour les présenter dans leur poster de présentation et leurs rapports écrits finaux.

Le poster de présentation est d'abord préparé à l'aide d'un fichier informatique, puis il est imprimé par le Centre de Ressources, en grand format et en couleurs, pour toutes les équipes de recherche. Une fois de plus, il s'agit de procédures de recherches modernes qui évitent ainsi aux étudiants de perdre leur temps dans des travaux laborieux de graphisme.







Analyse et évaluation

Evaluation des étudiants (total de 30 points pour le projet) :

Chaque étudiant est évalué à l'aide de deux méthodes : la première consiste en une analyse (600 mots) des publications scientifiques sur le thème du projet (semaine 5), qui compte pour un maximum de 5 points sur un total de 30 ; la seconde consiste en un rapport final (3 000 mots) sous forme de manuscrit de recherche (dernière semaine du semestre : semaine 13), qui lui compte pour 10 points ; le manuel d'accompagnement donne des détails précis pour la préparation de ce rapport final.

Pour chaque équipe, l'évaluation se fait également sous deux formes : la première est effectuée sous la forme d'une évaluation par un groupe de pairs et ceci à différents stades du projet (semaines 4, 9 et 13), ce qui permet à l'équipe de suivre ses performances (5 points sur 30) ; la deuxième consiste en une présentation, sous forme de poster, du projet de l'équipe, suivie par une défense orale (semaine 12) et comptant pour un maximum de 10 points.

Toutes ces évaluations sont faites à des moments bien spécifiques du semestre et les critères d'évaluation utilisés par les examinateurs sont inclus dans une version imprimée du manuel d'accompagnement.


Evaluation du projet - Cela en vaut-il la peine ?

· Le concept de RPP (travaux pratiques de projets de recherche) a reçu un bon accueil dans un rapport publié en août 1994 (N° 28,1994), qui avait été demandé par le " Australian National Board of Employment, Education and Training ". Ce rapport fait suite à une visite in situ et à des entretiens avec les enseignants et les étudiants. Le concept de RPP y est décrit comme un exemple de " Best Teaching Practice " en Australie (meilleure méthode d'enseignement) permettant de transmettre aux étudiants des principes d'apprentissage utiles pour toute leur vie.

· Lorsque ce concept fut adopté en 1990, ce fut, dans notre université, une grande première au niveau de l'apprentissage de la résolution de problèmes. A présent, ce concept s'est étendu, sous différentes formes, aux programmes d'enseignement destinés aux étudiants des 1er et 2e cycles universitaires, et tout particulièrement en ce qui concerne les sciences et les sciences de la santé.

· L'enseignement de la méthode scientifique pour la résolution de problèmes est le thème central des séances de travaux pratiques, car il s'agit là d'une expérience inestimable qui aura des répercussions sur toute la vie de l'étudiant - quelles que soient sa carrière future et la faculté qu'il fréquente. En sciences et en sciences de la santé, il est clair que les domaines de la physiologie systématique, qui sont la base même des projets de recherches des étudiants au même titre que l'acquisition de données et des principes de base de l'analyse statistique, sont enseignés d'une façon qui garantit une meilleure mémorisation de l'information. Ceci peut venir du fait que les étudiants se sentent responsabilisés quant au choix de leur projet, son déroulement et les résultats.

· Le sens de responsabilité et la fierté ressentis vis-à-vis du projet sont des conséquences évidentes, et le principe selon lequel un réel travail d'équipe est nécessaire pour obtenir des résultats valables est encore renforcé.

· Le concept d'équipe facilite le développement de qualités relationnelles et de communication durant tout le semestre. La diversité ethnique, parmi notre cohorte d'étudiants, apporte un plus au concept, car elle encourage des échanges et des interactions culturelles, créant ainsi des liens.

· Le personnel enseignant et administratif, qui est là pour aider les étudiants, apprécie de pouvoir s'impliquer dans ces travaux de recherche, considère l'expérience comme très enrichissante et prend plaisir à voir les élèves s'épanouir intellectuellement et obtenir de bons résultats.

· Le concept de base qui consiste à offrir un outil approprié pour enseigner la méthode scientifique peut s'appliquer à toute discipline scientifique, aussi bien pour les élèves du primaire, du secondaire que pour ceux de l'enseignement supérieur. Il n'est pas nécessaire de posséder des connaissances préalables pour apprendre, par le biais de la méthode scientifique, à résoudre des problèmes. Il suffit de poser la question : " Pourquoi est-ce ainsi ? " et de mettre en œuvre le concept de projet, en tenant compte des limites du groupe d'étudiants concernés et de l'infrastructure disponible.

· A Adélaïde, sur une période de deux ans (1993 et 1994) et pour chacun des deux semestres, le même cours de physiologie (cours, travaux dirigés, concept RPP) fut donné, dans des classes ayant le même effectif (à peu près 130 étudiants), à des étudiants de deuxième année qui avaient été acceptés, soit en faculté de sciences, soit en faculté de médecine, sur la base des notes obtenues en fin d'école secondaire. Il faut avoir de meilleures notes pour entrer en faculté de médecine qu'en faculté de sciences, mais dans les deux cas, il s'agit du même genre d'examen qui est principalement basé sur une évaluation de la capacité de l'étudiant à mémoriser des faits, plutôt que sur sa capacité à résoudre des problèmes. Pour chaque semestre, les étudiants en médecine ont obtenu de bien meilleures notes à l'examen écrit de mémorisation en physiologie que les étudiants en sciences : ce résultat n'a pas été surprenant. Cependant, on n'a constaté aucune différence (pour quelque semestre que ce soit), ni sur les notes finales des évaluations de RPP (travaux pratiques de projet de recherche), ni sur la question unique portant sur la résolution de problèmes, volontairement incluse dans l'examen écrit. Ces premiers résultats, plus que toute autre chose, remettent sérieusement en question les méthodologies pédagogiques et de la voie à suivre pour l'enseignement universitaire.

Conclusions :

Dans un monde idéal, il serait impossible de défendre, du point de vue moral, l'expérimentation animale et il en découle qu'il serait tout à fait logique, pour enseigner aux étudiants comment résoudre des problèmes par le biais de la méthode scientifique, d'abandonner les travaux pratiques utilisant les animaux et de passer à des expériences sur des volontaires humains. En fait, le revirement, et c'est triste d'avoir à l'admettre, a eu lieu parce que les enseignants du troisième cycle ont fini par réaliser que le concept de projet de recherche pour les travaux pratiques ainsi que les méthodologies similaires pour la résolution de problèmes étaient, du point de vue pédagogique, bien plus efficaces que les anciennes sessions didactiques. Pour nous, qui nous sommes engagés à protéger les animaux de l'exploitation de l'homme, il aurait mieux valu que ce changement ait été motivé par la prise de conscience que l'utilisation d'animaux pour l'expérimentation est tout simplement immorale. Dans les milieux universitaires, cela a donné le même résultat, mais le fait de ne pas avoir fait la transition morale a pour conséquence que l'exploitation des animaux pour la recherche reste encore un problème loin d'être résolu.

Bibliographie

1. Scott, E.M. and Waterhouse, J.M. (1986). Physiology and the scientific method. Manchester University Press, ISBN 0 7 190 2262 2.

2. Scroop, G.C. (1993). Travaux pratiques pour projets de recherche. Une publication interne de 16 pages disponible auprès de G.C. Scroop, Département de Physiologie, Université d'Adelaïde, South Australia 5005.

3. Scroop, G.C. (1993). Research and the scientific method in practical teaching in the biological sciences. Actes de la Australian Physiological and Pharmacological Society, 24, 186P.

4. Candy, P.C., Crebert, G. and O'Leary, J. (1994). An inquiring mind. B Science (Physiology). In : Developing lifelong learners through undergraduate education, Commissioned Report No. 28 (ISBN 0644 35349X), National Board of Employment, Education and Training Commission (Australian Government Publishing Services), pp201-209.

5. Scroop, G.C. (1995). Use of research project practicals and the scientific methods to develop problem-solving skills: a new teaching methodology in the biological sciences which does not require the use of animals. In: Animals in Science: Perspectives on their Use, Care and Welfare, Monash University Clayton Campus, Ed. NE Johnston, (ISBN 0 7326 0636 5) pp.208-214.


Biographie

Gary Scroop a obtenu son diplôme de médecin il y a 40 ans. Durant toutes ces années, il s'est consacré - en Australie et à l'étranger - à la recherche fondamentale humaine et à l'enseignement ; pendant sa carrière de chercheur, il a publié de nombreux articles sur l'hypertension, la physiologie fœtale, la physiologie de l'effort et le syndrôme de fatigue chronique. Il a principalement enseigné la physiologie à des étudiants de deuxième et troisième cycles, en faculté de médecine et de sciences. Il est l'un des membres fondateurs de la MAWA Trust, " Medical Advances Without Animals " (avancées médicales sans animaux), qui offre chaque année une bourse de doctorat à des étudiants engagés dans un projet de recherche visant à éliminer l'utilisation d'animaux dans la recherche biologique. La méthodologie pédagogique décrite dans ce chapitre vient non seulement de son désir d'éliminer l'utilisation d'animaux des cours de travaux pratiques, mais aussi de son désir de voir l'apprentissage de la méthode scientifique de la résolution de problèmes comme étant une stratégie acquise pour la vie par les étudiants.



Associate Professor Garry C. Scroop, MBBS, MD (Adelaide), PhD (London)
Department of Physiology
University of Adelaide
South Australia 5005

Tel: +61 8 8303 5331
Fax: +61 8 8303 3356
e-mail: garry.scroop@adelaide.edu.au

Adresse actuelle:

Lung Function Laboratory
Level 7 Outpatients Block
Royal Adelaide Hospital
South Australia 5000

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