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Pourquoi les STIM sont importants, partie 1: la science

Si vous avez même prêté une attention partielle au monde de l'éducation au cours des dernières années, vous avez probablement entendu le terme «STEM» lancé. Comme avec de nombreux mots à la mode dans le domaine de l'éducation, certaines personnes l'adorent, d'autres la détestent et d'autres prétendent simplement savoir ce que cela signifie. Mais il y a une réelle valeur dans la pression pour que les concepts et les programmes STEM soient mis en œuvre dans nos écoles, et cela a tout à voir avec ce que STEM représente vraiment.

Les sciences, la technologie, l'ingénierie et les mathématiques sont les quatre disciplines des STEM. Les gens sont souvent surpris de voir ceux-ci poussés dans les écoles élémentaires et secondaires: n’est-ce pas un programme d’ingénierie que vous étudiez au collège? Les enfants sont naturels quand il s'agit de technologie, pourquoi devons-nous perdre du temps à leur en parler? Il y a aussi la tendance à regrouper les trois premiers dans une «classe de sciences» et à laisser les vieux mathématiques solitaires à la «classe de mathématiques». Cependant, chaque partie de STEM est étroitement liée aux autres et, ensemble, elles permettent une vision du monde qui profite à tous ceux qui veulent prospérer sur notre planète, pas seulement à ceux qui veulent être des scientifiques et des ingénieurs. Dans les prochains articles, nous parlerons de chacune de ces disciplines plus en détail pour comprendre ce qui les rend si nécessaires à l'éducation. Tout d'abord: la science.

La science est une façon de voir le monde de manière empirique. Les choses et les événements peuvent être décrits qualitativement et quantitativement; la cause et l'effet peuvent être établis; des chaînes complexes d'événements peuvent être distillées dans leurs caractéristiques fondamentales; et surtout, des explications peuvent être dérivées pour tout événement ou chose que nous observons dans le monde naturel. La science n'a pas de place pour les miracles ou la magie, car ceux-ci n'ont par définition aucune explication. Les choses fantastiques ou métaphysiques ne résistent même pas à une brève enquête scientifique: Harry Potter a besoin d'une sorte de système de propulsion ou ce balai ne va nulle part, et l'exposition aux rayons gamma vous transforme en patient atteint de cancer au lieu de l'incroyable Hulk.

Dans le monde naturel, cependant, si vous ne pouvez pas expliquer un phénomène avec la science, c'est simplement parce que la science n'a pas encore suffisamment avancé pour l'expliquer. Il y a un peu plus d'un siècle, la physique était un domaine moribond. Les lois du mouvement de Newton avaient déjà expliqué comment tous les objets physiques se déplacent, et les équations de Maxwell avaient expliqué de manière satisfaisante les concepts moins visibles d’électricité, de magnétisme, de lumière et de rayonnement électromagnétique. Puis un commis aux brevets en Suisse, travaillant sur certaines équations pendant son temps libre, a complètement changé notre façon de comprendre la physique avec une série de quatre articles qui disaient, entre autres, que l'énergie est égale à la masse multipliée par la vitesse de la lumière au carré (E = mc2). Soudain, il y a eu toutes sortes de nouvelles questions auxquelles nous ne savions même pas les réponses nécessaires! Au cours du siècle qui a suivi, de nombreuses réponses ont été apportées, mais il en reste encore beaucoup.

Nous savons maintenant que les atomes sont constitués de protons et d'électrons, eux-mêmes constitués de quarks. De quoi est fait un quark? Aucun indice, mais nous y travaillons. Nous savons que la surface de la Terre est constituée de plaques tectoniques qui se déplacent à quelques centimètres par an, à peu près aussi vite que vos ongles poussent. Mais qu'est-ce qui les fait bouger? Nous y travaillons aussi. Il reste tant de choses à découvrir et tant de questions auxquelles les futurs scientifiques pourront répondre. Cette quête sans fin pour découvrir quelque chose de nouveau est ce qui rend la science passionnante, que vous développiez votre propre compréhension personnelle ou enrichissiez la connaissance collective de la race humaine.

Les étudiants ont besoin de cette curiosité, de cette volonté d'apprendre, de cette ambition d'aller au-delà de ce qu'ils pensent pouvoir atteindre. Ils ont besoin de ces nouvelles expériences qui augmentent leur connaissance du monde qui les entoure, leur permettant de faire de meilleures inférences et de concevoir de nouvelles expériences pour tester de nouvelles hypothèses. Ces étudiants deviennent des adultes qui rejettent les arguments illogiques, sont sceptiques vis-à-vis des publicités pseudoscientifiques, réfléchissent de manière critique au monde qui les entoure et sont des citoyens et des électeurs plus informés. Il se peut que nous ayons besoin que certains étudiants deviennent des scientifiques, mais nous avons besoin que tous les étudiants pensent comme des scientifiques.

stem bricks kid

Expliquer des choses (non magiques / fantastiques) à la science est basé sur la transformation des observations en inférences. Nous le faisons tout le temps, nous n'y pensons tout simplement pas. Connaissez-vous l'homme sur la photo de gauche? Vous pouvez le reconnaître instantanément, ou peut-être devrez-vous réfléchir un instant. Peut-être que vous ne pouvez toujours pas le résoudre, même si je vous dis que vous avez certainement déjà vu une photo de cet homme. Toujours en difficulté? Une fois que je dis que c'est Gandhi, vous ne pouvez plus regarder la photo sans voir la ressemblance avec les photos que vous avez sans aucun doute vues de l'homme beaucoup plus âgé (moins la moustache, plus les lunettes) que ce jeune homme deviendrait.

Ceci est un exemple du fonctionnement de la pensée scientifique: nos observations actuelles sont combinées avec des informations que nous avons des expériences passées pour développer des réponses aux questions. Cependant, sans expérience passée pertinente (par exemple, si vous n'avez jamais vu de photo de Gandhi), vous ne pourrez peut-être pas faire la bonne déduction, quel que soit le nombre d'observations que vous faites. Il existe cependant un moyen simple d'éviter cela: continuez d'observer le monde qui vous entoure et vous pourrez répondre à de plus en plus de questions.

Comprendre quoi que ce soit (La différence entre une fourchette à salade et une fourchette à dîner? Une Audi et une BMW? Plagioclase et feldspath potassique?) Est juste une question d'avoir une expérience préalable applicable dans la situation particulière. Les gens soucieux de la mode peuvent faire la différence entre un jean boot-cut et un jean slim. Les gens soucieux des saveurs peuvent choisir l'estragon comme l'une des nombreuses saveurs d'un repas. Les gens conscients du rythme remarquent quand une chanson est en signature temporelle 5/8. Le seul obstacle à la possibilité de faire n'importe laquelle de ces choses et plus est le nombre d'expériences que vous avez eues dans un domaine particulier. C'est un fait que chaque étudiant doit comprendre: même vos plus grandes faiblesses sont vaincues par l'expérience, et personne ne commence en tant qu'expert en quoi que ce soit.

La science peut être utilisée pour expliquer presque n'importe quel phénomène dans l'Univers, mais elle a des emplois qui la dépassent. La science n'expliquera jamais l'amour romantique, ni ne pourra dire si la peine d'un criminel ou la décision d'un juge était juste, ni affirmer ou nier l'existence d'un être divin de quelque nature que ce soit. Heureusement, il y a beaucoup de poètes, d'avocats, de membres du clergé et de philosophes qui sont plus que capables d'expliquer ces choses en termes convaincants, mais finalement non scientifiques.

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