La biotechnologie au LVC

Projet d'un groupe d’EDE biotechnologies 206-2017 du Lycée de la Vallée de Chevreuse, Gif sur Yvette, France.

Participants et co auteurs : Elèves de seconde du lycée : Adèle, Annaïg, Eva, Clémence, Baptiste, Edern, Grégory, Laura, Lauriane, Lou-Anne, Lucas, Mamadou, Sofian, Sonia, Timothé, Thomas

Enseignant : Marie Jidenko

Intervenants extérieurs :Juanma Garcia, Imane Baîz Centre de recherche interdisciplinaire, Paris,France

Pour plus de renseignements ou fournir un retour : marie.jidenko@ac-versailles.fr

Introduction et présentation du projet ( auteur=enseignante)

Ce projet a été mené dans le cadre d’une collaboration avec le CRI (centre de recherche interdisciplinaire) et plus particulièrement l’antenne « Open science school » chargée de développer le projet DITOs (Doing it Together Science) de l’Union Européenne, visant à promouvoir les sciences citoyennes. Le groupe d’élèves concernés est un groupe de seconde suivant l’enseignement d’exploration de Biotechnologies depuis 4 semaines au début du projet. Il a été mené sur 3 séances de 2h puis 1h de bilan.

L’essence même des sciences citoyennes est l’idée que chacun peut, à son niveau avec ses idées mettre en œuvre des activités de recherches scientifiques, apporter des connaissances pertinentes sur un sujet, soulever de nouvelles questions. Chacun peut donc, en parallèle ou conjointement avec des chercheurs, contribuer à la création d’une nouvelle culture scientifique.
C’est dans cet esprit que ce projet a été mené, en laissant donc beaucoup de liberté et de moments de réflexion aux élèves dans les différentes étapes du projet : appréhender le contexte (jour 1), choisir et mettre en œuvre des expériences (Jour 2), analyser les résultats (Jour 3) jusqu’à la description du projet. À noter que la grande majorité des interventions des experts extérieurs étaient en anglais tout comme les documents fournis.

Ce document vous présentant le fruit de leur travail, est la fusion des différents éléments rédigés par les élèves après concertation collégiale. Le rôle de l’enseignant s’est limité à assurer la cohérence, combler d’éventuels éléments manquants et la mise en forme du tout.

Jour 1 : Brainstorming (auteurs : élèves)

Cette première séance ou première rencontre fut très instructive, nous avons fait, par groupe un brainstorming sur la pollution dans le monde et plus particulièrement chez nous. Dans un premier temps avons travaillé en groupe de quatre. Nous devions trouver des problèmes environnementaux et trouver des solutions à ces problèmes. Nous les avons expliqués lors d’une présentation orale

Nous avons ensuite dû réfléchir sur le problème de la pollution des cours d’eau causée par l’agriculture qui rejette des nitrates, phosphate et ammonium.

 

Figure 1 :Carton contenant le matériel nécessaire pour la manipulation

 

 

Un protocole de base nous a été distribué et nous devions réfléchir à aménager les conditions de l’expérience pour obtenir des résultats différents. On nous a montré quel serait le matériel à notre disposition pour réaliser ces expériences.

 

 

 

 

 

Nous avons retenu des points positifs et des points négatifs sur cette séance.

Tout d’abord, nous avons aimé que tout le monde puisse prendre la parole et exprimer ses idées grâce aux post-its puis ensuite que nous puissions partager en présentant nos idées aux autres groupes : le brainstorming fut enrichissant pour chacun de nous et fut intéressant pour confronter nos idées.

Ensuite le fait que les intervenants ne soient pas des professeurs nous a fait sortir du cadre scolaire et nous a permis pour certains de nous exprimer plus librement.

L’usage de l’anglais ne nous dérangea pas malgré quelques réticences au début. Nous avons pu apprendre du vocabulaire en rapport avec le projet.

Sans nier que la séance fut très intéressante, elle fut un peu longue du fait que chaque groupe ait exposé ses idées.

Nous aurions aussi aimé une présentation personnelle plus approfondies des intervenants (quelles ont été leurs études…).

Il y eut beaucoup de points positifs lors de cette séance et les points négatifs ne furent que des problèmes mineurs.

 

Jour 2 et Jour 3 : Mise en œuvre des expériences (auteurs=élèves + enseignante)

 

Figure 1: Billes d'alginate contenant les algues

Présentation générale

 

Jour 2 : À partir du protocole qui nous avait été distribué la semaine d’avant et du matériel mis à disposition dans les « box », nous dû, par groupe, réfléchir à des variations de protocoles pour mettre en place nos expériences : mettre les algues en billes et fabriquer le milieu. On devait réfléchir à ce qu’on voulait changer dans le protocole initial. Ce n’était pas facile de se décider et la préparation a été un peu longue.

 

 

 

 

Figure 2: Vue de 3 bioréacteurs les tubes en plastiques sont percés de quelques trous à l’aide d’une aiguille et reliés les uns aux autres, l’extrémité initiale étant connectée à un bulleur d’aquarium et l’extrémité final étant maintenue pliée

Au final, les billes contenant les algues ont été mis dans différents flacons avec le milieu que chaque groupe a préparé. Puis des tuyaux percés connectés à un bulleur d’aquarium. Le tout a été placé devant une fenêtre.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Une semaine plus tard (J3) on a regardé ce qu’ont consommé les algues (phosphates, nitrates et ammonium). Dans un premier temps on a mis du milieu sans culture d’algues et du milieu avec culture d’algues dans des tubes à essais puis on a testé sil il y avait plus ou moins de phosphates, de nitrates ou l’ammonium avec ou sans culture d’algues. Pour cela il fallait ajouter de la poudre ou/ et des gouttes de réactifs. On a du adapté ce qui était décrit sur les kits car on n’avait pas mis assez de milieu sans culture d’algues de côté en J2.

On a tous pu voir qu’il n’y avait plus de billes dans les bio-réacteurs.

Les manipulations étaient très bien mais parfois, on ne savait pas vraiment ce qu’on devait faire ni comment mesurer. Cela était un peu long de faire passer chacun aux trois expériences.

 

 

 

Description plus détaillées du travail de chaque groupe (voir tableau 1)

Groupe 1 :

Nous voulions voir ce que ça faisait si nous mettions beaucoup d'algues, si on saturait le milieu (n.e : en algues).

Dans un premier bio-réacteur, nous avons versé un demi pot de yaourt rempli d'algues pour former les billes d’alginate et dans un second, un pot entier (50% d'algues 50% d'alginate dans les deux cas). Dans chacun des bio-réacteurs nous avons mis 1L de milieu décrit dans le protocole.

 

Nous avons trouvé que la pesée de tous les produits pour fabriquer l'alginate a été particulièrement longue et difficile car c'était minutieux et les doses étaient très faibles et donc dures à respecter. Nous avons trouvé que l'expérience était bien car elle était libre et nous n’avions pas de protocole détaillé, ce qui nous a permis de faire " ce qu'on voulait ", chaque groupe avait sa propre idée et expérience. 

L'expérience n'a pas été concluante, le phosphate était toujours bien présent, cependant les deux expériences étaient différentes à la fin. En effet, le milieu avec plus d'algues étaient vert et l'autre jaune, mais dans les deux cas il n'y avait plus de billes d'algues. 

 

Figure 3: Préparation des billes, suspension d'algues et fertilisant

 

 

Groupe 2

Nous avons fait varier deux choses : la quantité d’algues par rapport à l’alginate et le fait de mettre ou non de l’engrais dans le milieu.

 

Groupe 3 :

Nous avons choisi de réaliser quatre fois le même milieu pour voir si on aurait quatre fois les mêmes résultats. Nous avons donc mis 50 gouttes d’algues avec 50 gouttes d’alginate. Ensuite, nous avons chacune crée 50 billes dans la solution de chlorure de calcium et nous les avons mises dans les bioréacteurs. Les bioréacteurs contenaient chacun 1L d’eau dans lequel nous avons mis : 16g de NaHCO₃, 2 g de KNO₃, 2g de Na Cl, 0,1g de KH₂PO₄ et 0,0370g de FeSO₄

Figure 4: Préparation des milieux

 

 

Groupe 4 :

Nous avons décidé de mettre en œuvre ce que nous avions dit durant la première journée. Nous avons commencé par découvrir le matériel que nous aurons à disposition pour faire le bioréacteur, puis nous avons décidé d'un protocole parmi plusieurs cités. Le protocole a pour but de décider de quelle manière nous allions créer le bioréacteur. Il y avait plusieurs idées : 

-Faire varier le taux de nutriments par bioréacteurs. 

-Faire varier la quantité d'algue. 

Nous avons, pour finir, choisi de faire varier la quantité de nutriments. Nous avons eu le temps de faire trois bioréacteurs avec des doses de nutriments différentes, mais nous n'avons pas fais la dernière, par manque de temps. 

Nous avons beaucoup aimé être libre, de choisir notre protocole. Et nous aimerions un retour d’autres élèves qui mèneraient la suite de notre projet.

 

 

Groupes

GROUPE 1 Adèle, Eva, Grégory, Lauriane

Groupe 2 Thomas, Sofian, Mamadou, Sonia

Groupe 3 Annaîg, Lou-Anne , Clémence et Laura

Groupe 4  Lucas, Baptiste, Timothé, Edern

Idées du ou des tests

Faire varier la quantité d'algues dans le milieu

Faire varier quantité d'algues par rapport à l'alginate/ en présence et absence de fertiliseur

Tester la condition mettre la même quantité d'algues/et d'alginate et plusieurs essais identiques

Faire varier la quantité des minéraux donc la composition du milieu

Ratio algues/ alginate

1 :1

1 :1

1 :1

1 :1

3 :1

3 :1

1 :1

1 :1

1 :1

1 :1

1 :1

1 :1

1 :1

1 :1

quantité de billes (ou équivalent en algues)

½ pot de yaourt

1 pot de yaourt

50 billes

Présence d'engrais

NON

NON

½ flacon

NON

½ flacon

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

quantité de milieu

1L

1L

Variation dans la composition du milieu

2 x Na HCO3

Non réalisé

2KNO3

2 fois NaCl

observation des billes après culture

pas présentes

Aspect du milieu

Jaune et trouble

Vert et trouble

un peu plus foncé

Non noté

bulleur OK ou pas

NON

NON

Non

Non noté

résultats des tests

Non concluants

 

Conclusion: (auteur= enseignante)

Conclusion scientifique

Malheureusement les résultats ne permettent pas de répondre à la question initiale, d’autres manipulations sont encore nécessaire mais comme leur a expliqué Juanma au travers son bilan (cf figure 5), c’est aussi cela la science ; de plus les travaux réalisés ont permis d’apporter des correctifs et des améliorations pour les prochains « scientifiques –citoyens » qui se lanceront dans le projet.

Parmi les améliorations possibles qu’ont citées les élèves :

il faut commencer par trouver des conditions qui permettent le maintien des billes.

Il serait possible aussi de tester l’effet de la température ou de la lumière.

 

Synthèse des bilans des élèves 

Les élèves ont vraiment apprécié ce projet : 15 élèves sur 16 seraient prêts se lancer dans un nouveau projet de même type. Certaines de leurs citations à ce propos sont reprises dans les figures 6 et 7 .

Les atouts principaux de ce projet selon eux sont qu’il sortait du cadre scolaire et qu’ils étaient libres de mener l’expérience qu’ils voulaient, même si parfois ils manquaient d’instructions plus claires sur le déroulement des différents processus. L’intervention de personnes extérieures a également grandement été appréciée.

Les séances, notamment le J2, étaient parfois très denses et les élèves regrettent de ne pas avoir pu faire tout ce qu’ils voulaient. Ils n’ont pas trop su quelles informations il était important de noter pour la suite…Il manquait peut être un document pour reporter les protocoles choisis, leurs résultats et guider le bilan de chaque séance.

 

Nous attendons maintenant des retours des autres groupes qui travailleront sur ce projet !!!

Projet du groupe d’EDE biotechnologies  2016-2017du Lycée de la Vallée de Chevreuse, Gif sur Yvette, France.

Participants et co auteurs : Elèves de seconde du lycée : Adèle, Annaïg, Eva, Clémence, Baptiste, Edern, Grégory, Laura, Lauriane, Lou-Anne, Lucas, Mamadou, Sofian, Sonia, Timothé, Thomas

Enseignant : Marie Jidenko

Intervenants extérieurs :Juanma Garcia, Imane Baîz Centre de recherche interdisciplinaire, Open Science School Paris,France

Pour plus de renseignements ou fournir un retour : marie.jidenko@ac-versailles.fr

 

Ce projet a été mené dans le cadre d’une collaboration avec le CRI (centre de recherche interdisciplinaire) et plus particulièrement l’antenne « Open science school »  chargée de développer le projet DITOs (Doing it Together Science) de l’Union Européenne, visant à promouvoir les sciences citoyennes. Le groupe d’élèves concernés est un groupe  de seconde suivant l’enseignement d’exploration de Biotechnologies depuis 4 semaines au début du projet. Il a été mené sur 3 séances de 2h puis 1h de bilan.

 

L’essence même des sciences citoyennes est l’idée que chacun peut, à son niveau avec ses idées mettre en œuvre des activités de recherches scientifiques, apporter des connaissances pertinentes sur un sujet, soulever de nouvelles questions. Chacun peut donc, en parallèle ou conjointement avec des chercheurs, contribuer à la création d’une nouvelle culture scientifique.
C’est dans cet esprit que ce projet a été mené, en laissant donc beaucoup de liberté et de moments de réflexion aux élèves dans les différentes étapes du projet : appréhender le contexte  (jour 1),  choisir et mettre en œuvre des expériences (Jour 2), analyser les résultats (Jour 3) jusqu’à la description du projet. À noter que la grande majorité des interventions des experts extérieurs étaient en anglais tout comme les documents fournis.

 Ce document vous présentant le fruit de leur travail, est la fusion des différents éléments rédigés par les élèves après concertation collégiale. Le rôle de l’enseignant s’est limité à assurer la cohérence, combler d’éventuels éléments manquants et la mise en forme du tout.

 

 Cette première séance ou première rencontre fut très instructive, nous avons fait, par groupe un brainstorming sur la pollution dans le monde et plus particulièrement chez nous. Dans un premier temps avons travaillé en groupe de quatre. Nous devions trouver des problèmes environnementaux et trouver des solutions à ces problèmes. Nous les avons expliqués lors d’une présentation orale

 Nous avons ensuite dû réfléchir sur le problème de la pollution des cours d’eau causée par l’agriculture qui rejette des nitrates, phosphate et ammonium.

Figure 1 :Carton contenant le matériel nécessaire pour la manipulation

 

Un protocole de base nous a été distribué et nous devions réfléchir à aménager les conditions de l’expérience pour obtenir des résultats différents. On nous a montré quel serait le matériel à notre disposition pour réaliser ces expériences.

 

 

 

 

 

Nous avons retenu des points positifs et des points négatifs sur cette séance.

Tout d’abord, nous avons aimé que tout le monde puisse prendre la parole et exprimer ses idées grâce aux post-its puis ensuite que nous puissions partager en présentant nos idées aux autres groupes : le brainstorming fut enrichissant pour chacun de nous et fut intéressant pour confronter nos idées.

Ensuite le fait que les intervenants ne soient pas des professeurs nous a fait sortir du cadre scolaire et nous a permis pour certains de nous exprimer plus librement.

L’usage de l’anglais ne nous dérangea pas malgré quelques réticences au début. Nous avons pu apprendre du vocabulaire en rapport avec le projet.

Sans nier que la séance fut très intéressante, elle fut un peu longue du fait que chaque groupe ait exposé ses idées.

Nous aurions aussi aimé une présentation personnelle plus approfondies des intervenants (quelles ont été leurs études…).

Il y eut beaucoup de points positifs lors de cette séance et les points négatifs ne furent que des problèmes mineurs.

 

Figure 1: Billes d'alginate contenant les algues

Présentation générale

Jour 2 : À partir du protocole qui nous avait été distribué la semaine d’avant et du matériel mis à disposition dans les « box », nous dû, par groupe, réfléchir à des variations de protocoles pour mettre en place nos expériences : mettre les algues en billes et fabriquer le milieu. On devait réfléchir à ce qu’on voulait changer dans le protocole initial. Ce n’était pas facile de se décider et la préparation a été un peu longue.

 

 

 

Figure 2: Vue de 3 bioréacteurs les tubes en plastiques sont percés de quelques trous à l’aide d’une aiguille et reliés les uns aux autres, l’extrémité initiale étant connectée à un bulleur d’aquarium et l’extrémité final étant maintenue pliée

Au final, les billes contenant les algues ont été mis dans différents flacons avec le milieu que chaque groupe a préparé. Puis des tuyaux percés connectés à un bulleur d’aquarium. Le tout a été placé devant une fenêtre.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Une semaine plus tard (J3) on a regardé ce qu’ont consommé les algues (phosphates, nitrates et ammonium). Dans un premier temps on a mis du milieu sans culture d’algues et du milieu avec culture d’algues dans des tubes à essais puis on a testé sil il y avait plus ou moins de phosphates, de nitrates ou l’ammonium avec ou sans culture d’algues. Pour cela il fallait ajouter de la poudre ou/ et des gouttes de réactifs. On a du adapté ce qui était décrit sur les kits car on n’avait pas mis assez de milieu sans culture d’algues de côté en J2.

On a tous pu voir qu’il n’y avait plus de billes dans les bio-réacteurs.

Les manipulations étaient très bien mais parfois, on ne savait pas vraiment ce qu’on devait faire ni comment mesurer. Cela était un peu long de faire passer chacun aux trois expériences.

 

 

 

Description plus détaillées du travail de chaque groupe (voir tableau 1)

Groupe 1 :

Nous voulions voir ce que ça faisait si nous mettions beaucoup d'algues, si on saturait le milieu (n.e : en algues).

Dans un premier bio-réacteur, nous avons versé un demi pot de yaourt rempli d'algues pour former les billes d’alginate et dans un second, un pot entier (50% d'algues 50% d'alginate dans les deux cas). Dans chacun des bio-réacteurs nous avons mis 1L de milieu décrit dans le protocole.

 

Nous avons trouvé que la pesée de tous les produits pour fabriquer l'alginate a été particulièrement longue et difficile car c'était minutieux et les doses étaient très faibles et donc dures à respecter. Nous avons trouvé que l'expérience était bien car elle était libre et nous n’avions pas de protocole détaillé, ce qui nous a permis de faire " ce qu'on voulait ", chaque groupe avait sa propre idée et expérience. 

L'expérience n'a pas été concluante, le phosphate était toujours bien présent, cependant les deux expériences étaient différentes à la fin. En effet, le milieu avec plus d'algues étaient vert et l'autre jaune, mais dans les deux cas il n'y avait plus de billes d'algues. 

Figure 3: Préparation des billes, suspension d'algues et fertilisant

 

Groupe 2

Nous avons fait varier deux choses : la quantité d’algues par rapport à l’alginate et le fait de mettre ou non de l’engrais dans le milieu.

 

Groupe 3 :

Nous avons choisi de réaliser quatre fois le même milieu pour voir si on aurait quatre fois les mêmes résultats. Nous avons donc mis 50 gouttes d’algues avec 50 gouttes d’alginate. Ensuite, nous avons chacune crée 50 billes dans la solution de chlorure de calcium et nous les avons mises dans les bioréacteurs. Les bioréacteurs contenaient chacun 1L d’eau dans lequel nous avons mis : 16g de NaHCO₃,  2 g de KNO₃, 2g de Na Cl, 0,1g de KH₂PO₄ et 0,0370g de FeSO₄

Figure 4: Préparation des milieux

 

 

Groupe 4 :

Nous avons décidé de mettre en œuvre ce que nous avions dit durant la première journée. Nous avons commencé par découvrir le matériel que nous aurons à disposition pour faire le bioréacteur, puis nous avons décidé d'un protocole parmi plusieurs cités. Le protocole a pour but de décider de quelle manière nous allions créer le bioréacteur. Il y avait plusieurs idées : 

-Faire varier le taux de nutriments par bioréacteurs. 

-Faire varier la quantité d'algue. 

Nous avons, pour finir, choisi de faire varier la quantité de nutriments. Nous avons eu le temps de faire trois bioréacteurs avec des doses de nutriments différentes, mais nous n'avons pas fais la dernière, par manque de temps. 

Nous avons beaucoup aimé être libre, de choisir notre protocole. Et nous aimerions un retour d’autres élèves qui mèneraient la suite de notre projet.

 

 

Groupes

GROUPE 1 Adèle, Eva, Grégory, Lauriane

Groupe 2 Thomas, Sofian, Mamadou, Sonia

Groupe 3 Annaîg, Lou-Anne , Clémence et Laura

Groupe 4  Lucas, Baptiste, Timothé, Edern

Idées du ou des tests

Faire varier la quantité d'algues dans le milieu

Faire varier quantité d'algues par rapport à l'alginate/ en présence et absence de fertiliseur

Tester la condition mettre la même quantité d'algues/et d'alginate et plusieurs essais identiques

Faire varier la quantité des minéraux donc la composition du milieu

Ratio algues/ alginate

1 :1

1 :1

1 :1

1 :1

3 :1

3 :1

1 :1

1 :1

1 :1

1 :1

1 :1

1 :1

1 :1

1 :1

quantité de billes (ou équivalent en algues)

½ pot de yaourt

1 pot de yaourt

50 billes

Présence d'engrais

NON

NON

½ flacon

NON

½ flacon

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

quantité de milieu

1L

1L

Variation dans la composition du milieu

2 x Na HCO3

Non réalisé

2KNO3

2 fois NaCl

observation des billes après culture

pas présentes

Aspect du milieu

Jaune et trouble

Vert et trouble

un peu plus foncé

Non noté

bulleur OK ou pas

NON

NON

Non

Non noté

résultats des tests

Non concluants

 

Conclusion scientifique

Malheureusement les résultats ne permettent pas de répondre à la question initiale, d’autres manipulations sont encore nécessaire mais comme leur a expliqué Juanma au travers son bilan (cf figure 5), c’est aussi cela la science ; de plus les travaux réalisés ont permis d’apporter des correctifs et des améliorations pour les prochains « scientifiques –citoyens » qui se lanceront dans le projet.

Parmi les améliorations possibles qu’ont citées les élèves :

il faut commencer par trouver des conditions qui permettent le maintien des billes.

Il serait possible aussi de tester l’effet de la température ou de la lumière.

 

Synthèse des bilans des élèves 

Les élèves ont vraiment apprécié ce projet : 15 élèves sur 16 seraient prêts se lancer dans un nouveau projet de même type. Certaines de leurs citations à ce propos sont reprises dans les figures 6 et 7 .

Les atouts principaux de ce projet selon eux sont qu’il sortait du cadre scolaire et qu’ils étaient libres de mener l’expérience qu’ils voulaient, même si parfois ils manquaient d’instructions plus claires sur le déroulement des différents processus. L’intervention de personnes extérieures a également grandement été appréciée.

Les séances, notamment le J2, étaient parfois très denses et les élèves regrettent de ne pas avoir pu faire tout ce qu’ils voulaient. Ils n’ont pas trop su quelles informations il était important de noter pour la suite…Il manquait peut être un document pour reporter les protocoles choisis, leurs résultats et guider le bilan de chaque séance.

 

Nous attendons maintenant des retours des autres groupes qui travailleront sur ce projet !!!