Les enfants peuvent penser comme des ingénieurs
Parlons sciences et la Société royale du Canada se sont associés pour offrir aux lecteurs du Globe and Mail une couverture pertinente des enjeux qui nous concernent tous, de l'éducation à l'impact des avancées scientifiques. Cet article a d’abord été publié sur le site du Globe and Mail.
Isabel Deslauriers est la directrice de l'expérience des jeunes et des bénévoles de Parlons Sciences.
Que signifie « penser comme un ingénieur ou une ingénieure » ? Lorsque je rencontre quelqu'un pour la première fois, que ce soit dans un contexte professionnel ou non, je suis souvent surprise de constater les nombreuses fois où je peux deviner que cette personne a une formation en génie. Il y a quelque chose dans leur façon de voir et d'interagir avec le monde qui les entoure et, dans certaines situations, leur capacité à décomposer des problèmes complexes et à les reconstituer. Et je sais que je ne suis pas la seule dans ce cas. En fait, Eli Sheldon décrit avoir vécu cette même situation lorsqu'il était chez Microsoft dans l'article « The Coding Revolution » (dans Scientific American, août 2016) :
« À maintes reprises, j'ai vu des ingénieur(e)s prendre un problème incroyablement complexe, mettre les pièces dans un ordre logique, tester une pièce une à la fois pour voir comment ce petit changement affectait le résultat. Je les ai observés et j'ai pensé : « Tout le monde devrait savoir comment faire ça. »
Même si je ne travaille plus dans le domaine de l'ingénierie et que j'ai peut-être même oublié bon nombre des équations, lois et algorithmes que j'ai appris à l'université, j'ai conservé un mode de pensée propre à l'ingénierie. Et comme Eli, j'ai appris à reconnaître qu'il n'est pas nécessaire d'être ingénieur(e) pour apprendre à penser ainsi. Tout le monde peut apprendre à le faire, incluant les enfants dans votre entourage.
Favoriser la pensée créative des enfants
L'une des expériences les plus populaires et les plus faciles à réaliser avec des élèves du primaire consiste à les initier à la pensée technique en fabriquant des planeurs en papier. La fabrication d'un avion en papier ou d'un planeur à élastique est une expérience scientifique classique, mais pour vous assurer qu'elle favorise la pensée créative et le développement d'un mode de pensée d’ingénierie, il faut tenter de la faire sans leur donner toutes les instructions dès le début.
En leur faisant construire la version la plus simple d'un planeur - une aile triangulaire, avec un fuselage en paille et une bande élastique fixée à l'avant - sans les instructions, vous les mettez au défi d'utiliser leur pensée créative et leur raisonnement critique pour résoudre le défi qui se présente à eux. Une fois qu'ils et elles ont conçu et construit leurs planeurs, c’est le temps de tester leurs prototypes - en accrochant l'élastique à leur pouce pour propulser l'avion, puis en observant le comportement de l’avion en vol ; est-ce qu’il virevolte, ou pique du nez trop rapidement avant de s’écraser au sol ? On peut ensuite encourager les ingénieurs et ingénieures en herbe à examiner comment ils et elles peuvent améliorer leur avion pour qu’il vole plus loin. Quelles ont été les difficultés rencontrées par leur avion ? À leur avis, quelles modifications à la conception pourraient les aider et pourquoi ? La clé est de les encourager à explorer les options, à essayer de nouvelles solutions et à tester et tester encore et encore jusqu'à ce qu'ils et elles trouvent la solution idéale.
Les tests sont essentiels. C’est ce qui permet d'explorer et de découvrir. C’est en essayant de nouvelles idées, puis d’observer les résultats de leurs décisions sur la capacité de l'avion à planer (ou même à s'écraser au sol) qu’ils et elles apprennent par l’expérience. Donner aux enfants l'espace nécessaire pour passer du temps ensemble à tester leurs propres idées afin d'améliorer leurs avions leur permet d'être créatifs et de collaborer - en utilisant les connaissances qu'ils et elles possèdent déjà pour trouver des solutions aux problèmes qui se présentent à eux. Bien qu'ils et elles puissent vouloir obtenir des conseils et de la rétroaction sur leurs idées, il est essentiel de les encourager à essayer et réessayer jusqu'à ce que l’objectif souhaité soit atteint, car c'est ce que ferait l’ingénieur et l’ingénieure.
Le résultat final ? Laissés libres d'explorer et de concevoir, les enfants incorporeront une variété d'éléments dans la conception de leur avion - et ne se sentiront pas limités par les instructions figurant sur une feuille de papier. Ce genre de réflexion hors des sentiers battus est ce dont l'enfant a besoin afin de grandir et devenir un(e) véritable ingénieur(e) ou pour développer ces compétences qui sont, en fait, utiles dans toute carrière impliquant la résolution de problèmes!
Encouragez les enfants dès le début
Il existe de nombreuses façons pour les enfants de développer leur pensée d’ingénieur(e), dès leurs premières années jusqu'à l'école secondaire. Avec les tout-petits, cela peut être aussi simple que de développer le réflexe de leur dire « essayons-le » dès qu'ils et elles posent une question sur le monde qui les entoure. Il y a l'activité classique « Est-ce que ça va flotter ou est-ce que ça va couler ? », inspirez-vous-en et aidez-les à créer un petit bateau ou un radeau. Combien de billes pourra-t-il supporter ?
Encourager les enfants de tous âges à dessiner ou à construire des inventions est un moyen facile de les faire réfléchir à la résolution de problèmes et d'utiliser ce qu'ils et elles savent pour créer quelque chose de nouveau. Le site Web des Petits Inventeurs propose des suggestions pour toutes sortes d'inventions et organise actuellement un défi sur le thème des océans au Canada ; le Défi Parlons sciences, destiné aux élèves de la 6e à la 8e année/ 2e secondaire, offre un défi de conception hebdomadaire jumelé à un jeu-questionnaire scientifique en direct.
Avec des enfants plus âgés ou des ados, la conception 3D avec des outils gratuits tels que Tinkercad, couplée à l'impression 3D si accessible, est un excellent moyen de mettre en pratique de nombreuses compétences qui vont de pair avec une pensée d'ingénieur·e, telles que la décomposition de problèmes complexes en ses composantes, le prototypage et la créativité. De plus, cette activité de design aide à développer les compétences de visualisation 3D, qui ont été liées à la réussite dans une variété de carrières, y compris l'ingénierie. Il n'est jamais trop tôt pour commencer à penser comme un ingénieur ou une ingénieure et cela peut être très amusant.