La plupart des gens semblent s'accorder pour dire que l'enseignement des sciences, des technologies, de l'ingénierie et des mathématiques (STEM) est la voie de l'avenir. Les travailleurs formés aux STEM sont très demandés et ont un faible taux de chômage. Et les diplômés en STEM gagnent beaucoup plus que leurs pairs non STEM.
Pourtant, dans de nombreuses régions du monde, y compris une grande partie des États-Unis, l’enseignement scientifique est profondément inadéquat. Cela est en partie dû au manque de ressources: selon la Banque interaméricaine de développement, environ 88% des écoles latino-américaines ne disposent pas de laboratoires scientifiques. Une partie est due à une formation insuffisante des enseignants: près du tiers des professeurs de sciences américains dans les lycées n’ont pas de spécialisation dans les matières qu’ils enseignent et n’ont pas de certification.
La Chilienne Komal Dadlani préparait une maîtrise en biochimie à l'Université du Chili lorsqu'elle a appris que de nombreux étudiants dans son pays d'origine n'avaient pas l'équipement nécessaire pour étudier les sciences de manière appropriée. Elle a donc noué des liens avec deux autres étudiants - Alvaro Peralta, qui terminait une maîtrise en informatique, et Isidro Lagos, qui étudiait la biochimie - et a fondé une entreprise pour y remédier. Leur société, Lab4U, développe des applications qui transforment les smartphones et les tablettes en outils scientifiques. De cette façon, tout élève ayant accès à un téléphone a le moyen de mener des recherches dans le monde physique.
«En tant que passionnés latino-américains de science, nous connaissions la réalité de l'enseignement des sciences dans les écoles et les universités de la région où les ressources sont limitées», dit-elle.
Les applications Lab4U tirent parti des capteurs intégrés au smartphone. Leur application de physique utilise l'indicateur de vitesse du téléphone pour étudier la vitesse, la distance et le déplacement, et transforme le microphone du téléphone en sonomètre pour étudier les ondes, l'amplitude et le temps. Son accéléromètre est utilisé pour mesurer la gravité. Leur application de chimie, qui sera bientôt lancée, transforme la caméra du téléphone en un capteur lui permettant d'être utilisé comme spectrophotomètre ou colorimètre. Cela signifie que les étudiants peuvent mesurer les propriétés de réflexion ou de transmission d'un matériau. Une application de biologie, qui utilise un objectif laser bon marché pour transformer un téléphone en microscope, est en cours de développement. Lab4U a même demandé un brevet pour l'une de ses innovations, un système de détermination de la concentration de solutés dans un liquide coloré, utilisant le smartphone comme colorimètre.
L'application de physique propose plus de 20 expériences prédéfinies que les étudiants peuvent réaliser avec les outils du téléphone. Dans l'un d'entre eux, les élèves jouent différentes notes sur un instrument de musique, puis utilisent l'outil audio de l'application pour déterminer la relation entre la tonalité du son et la fréquence. Dans un autre cas, les élèves transforment leur téléphone portable en pendule afin de comprendre le fonctionnement des oscillations. Lab4U est actuellement à la recherche d'utilisateurs bêta pour l'application de chimie, qui sortira cette année.
«Les enseignants manquent d’outils et, surtout, de soutien et d’idées sur la manière de faire de la science une aventure», déclare Dadlani.
Lab4U a des utilisateurs partout en Amérique latine - Chili, Argentine, Colombie, Mexique et Uruguay - ainsi qu'aux États-Unis. Ils ont également mené des projets pilotes sur l'utilisation de leur technologie au Moyen-Orient et se rendront bientôt en Inde. Au total, ils travaillent avec plus de 50 écoles et 20 000 étudiants. La réaction des utilisateurs a été extrêmement positive, explique Dadlani. Selon les recherches de Lab4U, les étudiants bénéficient d'une augmentation de 40% de leurs performances en matière de tests physiques après avoir utilisé l'application. Et les enseignants semblent l’aimer: environ 70% d’entre eux utilisent l’application chaque semaine.
Allan Yuen, directeur du Centre pour les technologies de l'information dans l'éducation de l'Université de Hong Kong, a déclaré que l'utilisation de technologies telles que les applications dans l'enseignement des sciences est de plus en plus répandue dans le monde. Selon Yuen, cela présente de nombreux avantages, notamment en ce qui concerne les coûts. Mais il y a aussi des inquiétudes à propos du recours massif à la technologie.
L’un des problèmes est le défi que la technologie pose au développement du curriculum. "La science est une matière qui a une longue histoire, le curriculum est donc, à certains égards, assez traditionnel", déclare Yuen. "Dans ce cas, si vous souhaitez utiliser des applications et d'autres technologies récentes, vous devez modifier l'ensemble de la structure du programme."
Un autre problème concerne le genre, dit Yuen. Il existe généralement un fossé entre les sexes en matière de technologie: dès leur plus jeune âge, les garçons ont plus de chances que les filles de savoir comment utiliser les appareils mobiles de la part de leurs parents et sont plus susceptibles d'être encouragés à s'intéresser à la technologie en tant que passe-temps. Cela signifie que les garçons peuvent déjà aller à l’école en technologie et que, si cette technologie est nécessaire à la compréhension de la science, les filles risquent également de prendre du retard. Selon Yuen, ces problèmes doivent être pris en compte lors de la mise en œuvre de programmes d'études basés sur la technologie mobile.
"Nous devrions concevoir l'ensemble de cette question et y penser plutôt que de simplement modifier un aspect", a-t-il déclaré.
Récemment, Dadlani a remporté le prix Mère d'Invention de Toyota, qui récompense les femmes entrepreneurs, inventeurs et innovateurs. Le prix est accompagné d'une subvention de 50, 00 $. Elle prendra également la parole au Sommet des femmes dans le monde à New York, une conférence célébrant les femmes qui ont eu un impact majeur dans leurs domaines et qui vise à aider les femmes et les filles à progresser dans divers domaines.
«C’est un honneur pour nous», déclare Dadlani.
Dadlani a eu la chance de mener des expériences avec la Toyota Mirai, la voiture à pile à combustible à hydrogène de la société. Une expérience, qui devrait normalement être réalisée avec une petite voiture, utilise l’application physique Mirai et pour mesurer la position dans le temps. Une autre expérience mesure l'accélération dans le temps, en utilisant la capacité d'accéléromètre de l'application de physique.
Dadlani espère que Lab4U démocratisera la science, permettant même aux étudiants de pays et d’écoles disposant de peu de ressources d’effectuer des expériences pratiques. Elle espère également inciter les étudiants à aimer véritablement la science, en encourageant peut-être davantage à aller dans les domaines des STEM. Cela est particulièrement critique dans des pays comme le Chili, où le nombre de scientifiques par habitant est bien inférieur à celui des autres pays développés (le Chili compte 320 chercheurs et développeurs par million d'habitants, l'Espagne en compte 2 889, le Danemark 6 774, le Canada 4 659, la Corée du Sud 5 380 et les États-Unis en ont 3 867).
«Nous devons responsabiliser les étudiants. Ils doivent pouvoir profiter et générer de nouvelles idées et solutions, voir le monde qui les entoure, où les technologies et les nouvelles méthodologies devraient inspirer la curiosité et leur permettre d’apprendre tout au long de leur vie au-delà de l’école», dit-elle.
