Les STIM comme plateforme d’apprentissage

En quoi l’air respiré par un astronaute à bord de la Station spatiale internationale (SSI) est-il différent de celui inhalé par les élèves dans une salle de classe? Des élèves de 8ᵉ année le découvrent en apprenant à coder et à construire un instrument capable de mesurer la température, l’humidité et le taux de CO2 de leur environnement. Grâce à leur création, ils et elles pourront comparer leurs propres mesures à celles de la SSI en accédant au site de données qui publie des informations sur ce qui se passe à l’intérieur de la Station spatiale. Ils et elles effectueront un suivi des données de leur salle de classe au fil du temps afin d’analyser l’évolution et les variations des mesures. 

Les élèves découvrent rapidement un facteur possible de leur coup de fatigue après le dîner en constatant que les niveaux de CO2 dans leur salle de classe fluctuent au fil de la journée et deviennent trop élevés en après-midi. Une équipe décide de surveiller d’autres salles de classe afin de vérifier s’il existe un motif récurrent dans l’immeuble. D’autres équipes, quant à elles, élaborent des stratégies pour améliorer les conditions. Par exemple, ouvrir une fenêtre ou ajouter des plantes pour faire baisser les niveaux de CO2.    Ou encore, vérifier si le système de chauffage et de ventilation de l’école nécessite une mise au point. Au cours des semaines suivantes, les élèves testent toutes sortes de solutions et vont même jusqu’à communiquer leurs résultats à la direction.  

Ce qui aurait pu n’être qu’un simple exercice de programmation s’est mué en une enquête riche et captivante menée par les élèves, qui leur a permis d’approfondir leurs connaissances en STIM tout en enrichissant des compétences essentielles : pensée critique, résolution de problèmes, gestion de données, conception d’enquêtes, collaboration, communication et sensibilisation. En analysant les données collectées, les élèves ont mieux compris leur environnement et ont réussi à apporter des améliorations concrètes à leur classe et à leur école. Leur curiosité grandissait, de même que leur sentiment de disposer des outils nécessaires pour utiliser une démarche d’enquête en STIM et agir concrètement.  

Offert gratuitement au personnel enseignant, le projet Espace vivant a été conçu par Parlons sciences en collaboration avec l’Agence spatiale canadienne. Ce projet capte l’intérêt des élèves, car il met la technologie au service de situations réelles qui améliorent la vie des gens et approfondissent la compréhension de l’environnement. Les études indiquent que l’intégration de contextes authentiques favorise des attitudes plus positives à l’égard des tâches en informatique et en génie, comparativement aux tâches génériques. Une récente revue de la littérature (Portillo-Blanco et al, 2024) révèle que l’apprentissage intégré des STIM améliore nettement la motivation, les attitudes et la performance des élèves. Si la motivation de certain·es élèves repose sur le contenu technique lui-même, les programmes qui intègrent le codage ou la conception en ingénierie à des enjeux réels — santé, environnement, communauté — génèrent une hausse beaucoup plus importante de l’intérêt et de la persévérance chez les filles (Sáinz et al, 2022). Un projet intégré fondé sur un défi réel — par exemple, la qualité de l’air en classe — permet de relier les concepts à une situation tangible, donnant ainsi davantage de sens et de pertinence aux apprentissages.  

Les données d’inscription des ministères provinciaux de l’Éducation indiquent qu’un grand nombre d’élèves manque de motivation pour les cours de sciences traditionnels. Plus de la moitié des élèves du secondaire décrochent trop tôt et ne réussissent pas à obtenir les crédits requis pour accéder à des études postsecondaires en STIM. En moyenne, moins de 15 % des élèves suivent les cours avancés de physique requis pour entrer en ingénierie — ce qui prive près de cinq élèves sur six de cette possibilité. Même si la technologie a profondément transformé les programmes d’études supérieures et les apprentissages, beaucoup d’élèves qui souhaitent aller au collège ou à l’université abandonnent les STIM trop tôt et se privent ainsi de nombreuses voies possibles. 

Il est temps de repenser nos approches pour stimuler l’engagement de tou·tes les élèves, surtout maintenant que les compétences en STIM et la culture scientifique sont devenues indispensables. Pour beaucoup de jeunes, filles comme garçons, l’obstacle majeur tient à la perception que les apprentissages manquent de pertinence. Dès que les élèves ne voient plus le sens de ce qu’ils et elles apprennent, leur motivation à poursuivre en STIM s’effrite. Le désengagement s’explique aussi par une faible connaissance des parcours postsecondaires en STIM et par l’absence de modèles auxquels s’identifier. On peut surmonter ces obstacles en misant sur des approches multidisciplinaires qui nourrissent la curiosité, la créativité et la résolution de problèmes, tout en intégrant des informations sur les carrières et en développant l’intérêt, la confiance et les compétences techniques. 

Lorsque j’ai fondé Parlons sciences au début des années 1990, j’étais doctorante en physiologie. C’est à ce moment seulement de ma formation que j’ai véritablement découvert que la science s’apparentait à une action, soit une manière d’examiner et de comprendre le monde qui nous entoure. La science m’est apparue, à ce moment-là, comme un ensemble d’outils pour résoudre des problèmes plutôt qu’une collection de connaissances. Par la suite, j’ai eu l’occasion de vivre une expérience significative en travaillant avec des enfants de 3 et 4 ans dans un centre de la petite enfance. Jusqu’alors, mon expérience se limitait surtout aux adolescent·es, et les tout-petits m’intimidaient un peu. Pourtant, cette rencontre a bouleversé ma perception du potentiel des STIM en tant que plateforme d’apprentissage intégrée.  

Quelques jours après avoir animé un atelier pratique au cours duquel nous avions exploré l’électricité statique en jouant avec des ballons, j’ai reçu un appel du personnel du centre. Plusieurs parents se demandaient ce que nous faisions avec les enfants, étonnés de les entendre employer des termes scientifiques à la maison. Par exemple, en recevant une petite décharge en sortant de la voiture, un petit garçon a dit : « Maman, les électrons m’ont attrapé! »   

Les enfants réclamaient « encore plus de science » et appliquaient avec précision les concepts explorés dans leur quotidien. Guidé·es par leur curiosité, ils et elles ne cessaient de poser des questions et utilisaient la science pour mieux comprendre le monde. 

Lorsque les programmes de STIM sont conçus autour de projets, guidés par une approche axée sur la recherche, et liés à la vie quotidienne et à des enjeux réels, ils nourrissent la curiosité, la pensée critique, la collaboration, la créativité, la résolution de problèmes, la résilience, l’empathie et la motivation — des compétences transférables à l’ensemble des disciplines ainsi qu’à la vie personnelle et professionnelle (Kwon & Lee, 2025). Ces compétences et attitudes se renforcent lorsque l’apprentissage est collectif : les élèves y donnent du sens de façon collaborative et par la résolution commune de problèmes. La formulation initiale du problème ou du projet joue un rôle essentiel dans l’orientation du parcours d’apprentissage. Lorsqu’elle est pertinente, adaptée à l’âge des élèves et suffisamment complexe pour représenter un défi cognitif, elle peut devenir un puissant moteur de motivation (Portillo-Blanco et al, 2024). 

Le recours aux STIM comme plateforme d’apprentissage permet également de contribuer à réduire les obstacles et de renforcer l’inclusion pour l’ensemble des élèves. En misant sur des approches équitables et des enjeux pertinents sur le plan culturel, on peut aider l’ensemble des jeunes — même ceux et celles historiquement marginalisé·es — à renforcer leur confiance et leur intérêt. Les données probantes montrent clairement qu’aborder les STIM comme une action, plutôt que comme des faits à apprendre par cœur, produit des effets positifs. Soucieuse de répondre à l’évolution des besoins éducatifs, l’OCDE a intégré plusieurs changements importants dans le cadre du test PISA 2025, dont : 

• un recentrage sur la culture scientifique et sur l’importance de développer une « identité scientifique » (c’est-à-dire le fait de sentir qu’on est un ou une scientifique); 
• la reconnaissance du fait que la plupart des élèves ne deviendront pas chercheurs ou chercheuses, et que l’enjeu principal est leur capacité à évaluer la conception des recherches; 
• l’ajout d’une nouvelle compétence : « rechercher des informations de nature scientifique, les évaluer et les utiliser pour éclairer la prise de décisions et les actions »; 
• un accent renouvelé sur l’éducation à la durabilité, l’éducation environnementale et le développement d’un sentiment de capacité personnelle à agir. 

Ces changements s’alignent avec les conclusions de deux projets d’engagement jeunesse menés par notre organisme. Le premier, Canada 2067, s’est déroulé en 2017. Ce projet a mobilisé plus de 1000 élèves de 9e et 10e année pour imaginer l’avenir de l’enseignement des STIM. Les thèmes cernés à l’époque demeurent tout aussi pertinents aujourd’hui, ce qui soulève une question essentielle : comment intégrer davantage ces idées dans la pratique? 

Faits saillants de Canada 2067 : 

• Les élèves ont souligné le besoin d’un apprentissage davantage personnalisé, de même que leur souhait d’être accompagné·es par leurs enseignant·es pour mieux comprendre leur style d’apprentissage. Ils et elles désirent explorer leurs passions, mais éprouvent des difficultés à se motiver lorsque le curriculum ne tient pas compte de leurs intérêts. Une personne a déclaré : « Netflix me connaît mieux que le personnel enseignant. » L’une des approches envisageables consiste à inviter les élèves à cerner un problème qui leur tient à cœur. En équipe de trois, l’un devient le « client » et expose son problème; les deux autres, agissant comme consultants, l’interrogent pour en approfondir la compréhension. Les autres élèves agissent comme consultant·es et posent des questions approfondies pour en apprendre davantage. Ce dialogue structuré entre pairs se poursuit ensuite afin de faire émerger différentes solutions. 
• La collaboration et l’intégration de la technologie ont été reconnues comme essentielles. Les élèves imaginent l’avenir des STIM profondément connecté aux arts et aux sciences humaines. Ils et elles réclament une approche multidisciplinaire fondée sur de vrais enjeux et l’accès à de véritables expert·es. Cette approche aiderait les élèves à mieux saisir les théories de base en les mettant en pratique dans des contextes réels. Les Objectifs de développement durable (ODD) de l’ONU constituent un ancrage particulièrement puissant pour lancer des projets. Pour aider les élèves à structurer des idées complexes, les enseignant·es peuvent organiser un remue-méninges. Chaque idée est notée sur un papillon adhésif et les idées similaires peuvent ensuite être regroupées et faire l’objet de phrases de synthèse.  

La durabilité constitue un thème particulièrement prometteur pour soutenir l’engagement des jeunes dans les STIM : lorsque les STIM sont liées à la protection de l’environnement — qu’il s’agisse de conservation, de protection des espèces ou de lutte contre la pollution —, l’intérêt des jeunes augmente et se traduit en actions techniques concrètes (OCDE, 2021). En 2022, Parlons sciences a lancé le Labo d’action climatique, un projet de recherche mené par des jeunes et consacré à repérer les obstacles et les opportunités liés à l’éducation à la durabilité. L’un des constats les plus marquants révélait que l’éducation à la durabilité, telle qu’elle est souvent présentée, laisse aux jeunes l’impression que l’on compte sur leur seule autodiscipline pour tout résoudre. Au contraire, les élèves souhaitent un engagement qui soit positif, social, connecté, expérientiel, enraciné dans la nature, porteur d’espoir et cohérent avec leurs aspirations de vie. Leurs recommandations se résumaient comme suit :  

• humaniser l’action climatique en la présentant comme un soutien aux communautés et en l’ancrant dans des solutions concrètes; 
• favoriser des expériences positives et mobiliser les jeunes par des actions réalisables;  
• inclure les savoirs autochtones traditionnels et les connaissances locales;  
• offrir des occasions d’apprentissage multidisciplinaires. 

Ces recommandations peuvent prendre différentes formes, adaptées à la démographie, à la communauté, à la culture ou au contexte géographique des élèves. À titre d’exemple, on peut envisager l’impact d’un projet amorcé par une marche en nature avec une personne détentrice de savoir autochtone ou un partenaire communautaire, permettant aux élèves d’apprendre à reconnaître des plantes comestibles et de se familiariser avec des pratiques de gestion forestière, telles que les brûlages contrôlés.  

Les projets fondés sur des thèmes sur lesquels les jeunes disposent d’un certain pouvoir d’action — tels que leurs choix vestimentaires — sont autonomisants et contribuent à l’acquisition de compétences critiques et transférables. Dans le cadre d’un projet, les élèves analysent l’empreinte environnementale de la mode : science des changements climatiques, émissions liées au transport mondial des vêtements, présence de microplastiques, etc. En fin de projet, les élèves organisent par exemple des échanges de vêtements pour toute l’école ou transforment des vêtements usés en sacs réutilisables.  

Peu importe l’année scolaire ou la matière, engager les élèves dans un apprentissage intégré ancré dans les STIM constitue une voie puissante pour les préparer à l’avenir. Cela leur permet d’acquérir des connaissances utiles, de renforcer des compétences clés — pensée critique, résolution de problèmes — et de cultiver des qualités comme la résilience, le courage et la curiosité.  

L’avenir sera façonné par ceux et celles qui sauront convertir leur curiosité en solutions qui améliorent la vie des autres. Lorsque l’apprentissage des STIM est lié à des enjeux réels tels que la protection des écosystèmes, l’amélioration de la santé, la sécurité alimentaire ou la conception de communautés sûres, chaque élève peut contribuer à la résolution du problème. Donner du sens ouvre la voie à la participation. 

[Pour de plus amples renseignements sur les programmes décrits dans cet article, veuillez visiter parlonssciences.ca. Nous remercions Groundswell Projects pour son partenariat dans les sommets jeunesse Canada 2067 et dans le projet de recherche Labo d’action climatique.] 

Pistes de réflexion : 

1. De quelle façon un enjeu réel (comme l’eau potable, l’énergie durable ou la sécurité alimentaire) pourrait-il servir de fil conducteur entre plusieurs matières scolaires ou à l’échelle de mon école? 
2. Comment pourrais-je repenser un module de sciences existant afin de mettre en évidence ses impacts humains, sociaux ou environnementaux? 
3. Quel type de soutien ou de formation pourrait renforcer ma confiance dans l’enseignement des STIM en tant que plateforme intégrée de recherche et d’impact? 

 Références

Kwon, H. & Lee, Y. (2025) A meta-analysis of STEM project-based learning on creativity[J] (Une méta-analyse de l’apprentissage par projets en STIM sur la créativité). STEM Education, 5(2) : 275-290. doi : 10.3934/steme.2025014       

OCDE (2021), Égalité femmes-hommes et environnement : Accumuler des connaissances et des politiques pour atteindre les ODD, Éditions OCDE, Paris, https://doi.org/10.1787/009350ea-fr. 

Portillo-Blanco, A.; Deprez, H.; De Cock, M.; Guisasola, J.; Zuza, K. (2024). A Systematic Literature Review of Integrated STEM Education: Uncovering Consensus and Diversity in Principles and Characteristics (Une recension systématique des écrits sur l’éducation intégrée en STIM : dégager un consensus et la diversité dans les principes et les caractéristiques), Educ. Sci. 14(9), 1028. https://doi.org/10.3390/educsci14091028    

Sáinz, M., Fàbregues, S., Romano, M. J., & López, B.-S. (2022). Interventions to increase young people’s interest in STEM: A scoping review. (Interventions visant à accroître l’intérêt des jeunes pour les STIM : une revue exploratoire.) Frontiers in Psychology, 13, 954996. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2022.954996 

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Dr. Bonnie Schmidt

Dr. Bonnie Schmidt is the president and founder of Let’s Talk Science, a national education charity that she started in 1991 while completing a PhD in Physiology. Let’s Talk Science helps children...

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