Décrypter le code : comment les départements de mathématiques et de sciences d'Aiglon brisent les mythes et suscitent l'engagement

Pour de nombreux enfants, les sciences et les mathématiques sont associées à un apprentissage par cœur et à un sentiment de confusion. Ces matières, fondamentales pour comprendre le monde qui nous entoure, ont souvent la réputation d'être ennuyeuses et difficiles. Au Royaume-Uni, par exemple, des enquêtes ont révélé que la moitié des enfants trouvent les matières trop difficiles et trop ennuyeuses.

C’est un mythe que les enseignants d’Aiglon s’efforcent de dissiper. « Notre objectif n’est pas seulement de mettre en place les fondamentaux mathématiques », explique Peter Bromfield, responsable des mathématiques à Aiglon College. « Il s’agit de se débarrasser des idées fausses que certains enfants ont, selon lesquelles ils ne sont pas bons en mathématiques ou en sciences, et de les aider à se sentir confiants et heureux dans leurs cours. »

Apprentissage pratique

Pour y parvenir, il faut commencer par rendre le sujet aussi pratique que possible, littéralement dans certains cas. « Nous avons un projet appelé Giant's Hands, dans lequel nous donnons aux élèves une grande photocopie de ma main et leur demandons de créer un modèle à taille réelle de la taille de cette personne », explique M. Bromfield. Le projet peut être amusant, mais il demande également aux élèves de s'appuyer sur de nombreuses choses qu'ils ont apprises. « Ils utilisent des concepts mathématiques comme les ratios et la proportionnalité, et des compétences statistiques comme la collecte, l'interprétation et la présentation de données. »

Les projets permettent également aux élèves d'explorer le sujet de manière créative et de se laisser guider par leurs propres intérêts. « Un projet récent consistait à repérer des modèles et des séquences », se souvient Rona Watson, directrice adjointe du département de mathématiques à l'Aiglon College. « Un élève est parti et a abordé le problème en utilisant des instructions « si » dans une feuille de calcul. Ce n'est pas quelque chose que nous avions appris, mais il est tellement intéressé par ce projet que le projet lui a permis de se dépasser. »

Cette approche pratique et concrète est également fondamentale pour une bonne éducation scientifique, et constitue un élément essentiel du parcours scientifique de chaque Aiglonien pour devenir de jeunes scientifiques engagés et performants à leurs examens. « Si vous deviez vous asseoir dans une salle de classe et m’écouter enseigner la thermodynamique pendant six mois, vous vous ennuieriez probablement », explique Andy Bowes Lyon, responsable scientifique à Aiglon. « Au lieu de cela, l’accent est mis sur l’apprentissage expérientiel. » Cela signifie que presque chaque cours de sciences comporte un élément pratique. « Notre cadre unique nous permet de faire de l’astronomie à haute altitude dans les Alpes, de réaliser des travaux de biologie et d’ESS entourés de montagnes, d’alpages et d’une nature préservée, et d’entreprendre des projets innovants comme notre projet satellite. »

Le projet CubeSat est une nouvelle initiative étudiante financée grâce à la philanthropie de la communauté Aiglon qui permettra aux étudiants d'Aiglon de lancer leur propre satellite en orbite. C'est un projet fascinant et unique qui illustre l'approche expérientielle de l'école.

Cette approche expérientielle de l’apprentissage a pour résultat que les élèves développent un amour intrinsèque pour la matière, un amour qui transparaît vraiment dans les projets scientifiques personnels. « En plus des activités pratiques de routine, tous les élèves de terminale ont une semaine réservée pour mener leurs propres travaux scientifiques individuels », explique M. Bowes Lyon. « Parmi les nombreuses recherches que nous soutenons, on trouve celles qui vont de l’effet du son sur la croissance des plantes à l’analyse des microplastiques présents dans la neige, en passant par les caractéristiques de portance de différentes sections d’ailes, et bien d’autres encore. Ces projets ont nécessité des plates-formes sur mesure, une technologie d’analyse chimique de pointe, des souffleries et mille autres équipements pour permettre aux élèves de poursuivre leurs passions. Certains projets apportent un changement réel dès le départ – par exemple, un étudiant bhoutanais d’Aiglon a étudié la résistance à la flexion des briques de boue composites. Les leçons qui en découlent influenceront le choix des matériaux de construction dans les villages reculés du Bhoutan. »

Ces dernières années, les projets des étudiants ont atteint un tel niveau qu'ils ont été présentés à des concours internationaux. « Chaque année, les étudiants participent à des compétitions STEM telles que les Olympiades des sciences. Nous avons connu des succès notables, certains d'entre eux ayant été sélectionnés pour représenter la Suisse à la finale internationale », déclare M. Bowes Lyon.

Une communauté de soutien

Même si certains projets peuvent paraître « extravagants », l'organisation d'Aiglon permet aux étudiants de bénéficier du soutien nécessaire pour les mener à bien. « Nous avons un bon ratio élèves-enseignants, donc lorsque quelqu'un veut essayer quelque chose d'extrêmement ambitieux, nous pouvons vraiment le soutenir », explique M. Bowes Lyon. 

Les départements de mathématiques et de sciences ont également pu compter sur l’aide du réseau Aiglon pour accompagner les étudiants et s’assurer qu’ils réussissent dans ces matières. « L’année dernière, nous avons eu un étudiant qui réalisait un projet d’intrication qui l’obligeait à construire un laser spécialisé », se souvient M. Bowes Lyon. « Au début du projet, il a eu l’occasion de parler avec le professeur Sir Tejinder Virdee, parent d’élève d’un ancien élève et ancien membre du conseil d’administration et figure de proue du CERN. Le professeur Virdee a ensuite mis l’étudiant en contact avec son réseau, au sein duquel se trouvaient des universitaires qui ont pu le conseiller sur la façon de fabriquer le laser TEA dont il aurait besoin dans le cadre de son projet. »

Plus près de chez nous, le département de mathématiques a facilité des liens similaires entre les élèves plus jeunes et les élèves plus âgés. « Nous avons 10 élèves qui entrent en 13e année et qui se sont inscrits pour fournir un mentorat en mathématiques aux élèves de 11e année qui souhaitent suivre le cours de mathématiques supplémentaires IGCSE », explique M. Bromfield. Ainsi, les élèves plus âgés pourront développer leurs compétences de mentorat, qui sont profondément ancrées dans la culture d'Aiglon, et les plus jeunes auront la chance de se dépasser. « Cela leur permettra de vraiment aller au-delà du programme », souligne M. Bromfield.

Créer des moments « Eurêka ! »

En plus d’apporter un soutien pratique, ces types de relations contribuent également à dissiper un autre mythe de longue date sur les sciences et les mathématiques : celui selon lequel elles n’ont aucune utilité dans le monde réel en dehors de l’éducation formelle. « C’est une chose qu’on entend parfois », explique M. Bromfield. « Les étudiants pourraient se demander : « Quand aurons-nous besoin de cela dans la vraie vie, monsieur ? »

Bien entendu, les enseignants eux-mêmes voient et expliquent aux étudiants la valeur de ces matières, même à ceux qui ne veulent pas continuer à les étudier après avoir quitté Aiglon. « En physique, nous faisons beaucoup de modélisation. Et cette modélisation mathématique que nous utilisons s'applique aux affaires, à l'économie, aux sciences sociales et à bien d'autres domaines », explique M. Bowes Lyon.

Mais ces liens avec la communauté Aiglon au sens large ont aidé les étudiants à mettre cela en pratique. « Nous avons organisé des webinaires avec des anciens élèves d'Aiglon qui sont devenus des entrepreneurs prospères grâce à leur formation en chimie, par exemple », explique M. Bowes Lyon. « Les étudiants ont cette sorte de moment « Eurêka ! », où ils comprennent soudainement que « c'est là que la science peut les mener ».

L'environnement dans lequel les élèves apprennent contribue également à créer ces moments d'inspiration. Le département de mathématiques, par exemple, a récemment fait l'objet d'une rénovation qui a créé un espace beaucoup plus collégial qui encourage la participation. « Nous avons une salle avec un grand Tableau de Harkness « Il y a un espace en forme de donut, un autre en forme de beignet et des tableaux blancs partout », explique le Dr Watson. « Cela a vraiment changé la façon dont les étudiants participent. Quelqu'un qui hésitait à écrire quelque chose par peur de se tromper n'a plus ces mêmes réserves maintenant, car il sait qu'il peut l'effacer immédiatement et recommencer. »

M. Bromfield a vécu une expérience similaire dans ce nouvel environnement d’enseignement. « L’époque où l’enseignant se tenait devant la classe et écrivait des questions sur un tableau noir est révolue », dit-il. « Grâce à l’organisation actuelle, les élèves peuvent tous se voir et sont prêts à communiquer. Cela leur donne le sentiment d’avoir une voix et crée un environnement collaboratif. »

Durant l'été 2024, Aiglon rénovera un laboratoire de physique et deux laboratoires de biologie. L'école compte au total huit laboratoires de sciences. La première phase de développement a vu la rénovation totale des laboratoires de chimie en 2023. La deuxième phase consistera à moderniser les laboratoires de physique et de biologie. D'ici l'automne 2024, nous disposerons de sept laboratoires d'enseignement entièrement modernisés, avec la perspective de développer encore cette offre au cours des prochaines années.

Le travail acharné porte ses fruits

Cette approche pratique et expérientielle de l'enseignement des mathématiques et des sciences est à mille lieues de l'apprentissage par cœur que beaucoup d'entre nous associent à ces matières. Mais elle s'inscrit parfaitement dans la philosophie pédagogique plus large d'Aiglon et porte ses fruits. 

Prenons l’exemple des mathématiques de niveau supérieur. Si, historiquement, de nombreux étudiants considéraient cette matière comme « trop difficile », ils sont aujourd’hui de plus en plus nombreux à choisir de l’étudier. « Nous constatons qu’un nombre croissant d’étudiants étudient les mathématiques de niveau supérieur », rapporte M. Bromfield. « L’année dernière, nous avions une classe, cette année, nous en avons deux, et l’année prochaine, nous espérons avoir trois classes d’étudiants qui l’étudieront. » Cette tendance se retrouve également dans le département des sciences, qui a bien préparé les étudiants aux cours de STEM dans certaines des universités les plus réputées au monde.

Il est difficile de briser ce préjugé, mais le message que les enseignants envoient aux élèves est clair : si vous êtes prêt à fournir des efforts, vous obtiendrez le soutien dont vous avez besoin pour réussir. « Nous rappelons aux élèves que toute matière de niveau supérieur est difficile », explique M. Bromfield. « Mais si vous travaillez dur, vous réussirez et vous apprécierez cela. »