Auteure : Myriam VIALAR, Lycée Lalande, Bourg-en-Bresse
Dans le cadre du programme de seconde, ce scénario intervient après l’étude de la mise en place de l’organisation et de la fonctionnalité des appareils sexuels masculin et féminin. Les élèves ont également travaillé sur la régulation du fonctionnement de l’appareil reproducteur par le complexe hypothalamo-hypophysaire, spécifiquement chez l’homme. Ils ont eu à étudier chez eux l’action des hormones de synthèse de la pilule sur les ovaires et l’utérus. La séquence s’inscrit à la suite de cette étude. Elle porte sur l’action des hormones de la pilule oestro-progestative sur le complexe hypothalamo-hypophysaire.
BO spécial du 22 Janvier 2019
Corps humain et santé : Hormones et procréation humaine
Compétences du B.O.
- Pratiquer des démarches scientifiques
- Formuler et résoudre un problème scientifique
- Expliquer et mettre en œuvre une stratégie de résolution à partir d’une hypothèse
- Utiliser des outils et mobiliser des méthodes pour apprendre
- Utiliser un logiciel de visualisation moléculaire : Libmol
- Pratiquer des langages
- Utiliser des outils scientifiques : l’IA => génération de prompt
Connaissances et capacités associées
Compétences du CRCN
Document de référence : https://eduscol.education.fr/document/20389/download
- Domaine 1 - Information et données
- Compétence 1.1- Mener une recherche ou une veille d’information
- Domaine 2 - Communication et collaboration
- Compétence 2.3- Collaborer
- Compétence 2.4- S’insérer dans le monde numérique
- Domaine 3 - Création de contenu
- Compétence 3.1- Développer des documents textuels
- Domaine 4 - Protection et sécurité
- Compétence 4.2- Protéger les données personnelles et la vie privée
- Compétence 4.3- Protéger la santé, le bien-être et l’environnement
Objectif de la séquence
Acquis précédents : Le fonctionnement de l’appareil reproducteur repose sur un dispositif neuroendocrinien faisant intervenir l’hypothalamus, l’hypophyse et les organes sexuels. La connaissance de plus en plus précise des hormones naturelles endogènes contrôlant les fonctions de reproduction humaine a permis progressivement la mise au point de molécules de synthèse exogènes qui leurrent ce système et permettent une maîtrise de la procréation, avec de moins en moins d’effets secondaires.
Problème posé : Comment les hormones de synthèse présentes dans la pilule œstroprogestative agissent-elles sur le complexe hypothalamo-hypophysaire ?
Description et analyse de la séquence
Cette activité vise à explorer les effets des hormones de synthèse présentes dans la pilule œstroprogestative sur le complexe hypothalamo-hypophysaire. Les élèves, en binôme, endossent le rôle d’enquêteurs scientifiques pour répondre à une question médicale concrète : comment ces hormones agissent-elles sur l’organisme d’une jeune femme ayant récemment commencé à prendre cette pilule ?
L’activité se déroule en quatre étapes :
Étape 1 : Prise d’information et formulation d’une hypothèse
Étudier les fiches informatives sur la régulation hormonale du cycle reproducteur de la femme et sur les hormones de la pilule oestro-progestative.
À partir des études précédentes, proposer une hypothèse argumentée permettant de répondre au problème posé.
Les élèves commencent par étudier des fiches informatives sur la régulation hormonale du cycle reproducteur féminin et les hormones de la pilule œstroprogestative. Cette étude préparatoire, réalisée à la maison, leur permet de s’approprier les concepts de base. À partir de ces documents, ils formulent une hypothèse argumentée répondant au problème posé. Cette étape encourage les élèves à observer, raisonner avec rigueur et argumenter, tout en mobilisant des connaissances préalables.
Étape 2 : Élaboration d’une stratégie expérimentale avec l’aide d’une IA générative
ÉTAPE COLLECTIVE : Passer de l’hypothèse à une mise en œuvre expérimentale réaliste
Collectivement et avec l’aide de votre enseignante, déterminer une conséquence vérifiable de l’hypothèse formulée dans l’étape n°1.
Les conditions expérimentales envisagées dans la conséquence vérifiable doivent être réalisables en classe.
Dans cette étape collective, les élèves, avec l’aide de leur enseignante, déterminent une conséquence vérifiable de l’hypothèse formulée. Ils doivent ensuite rédiger un prompt pertinent pour une IA générative, en utilisant les informations et le matériel disponibles (fichiers Libmol, documents sur les hormones). L’objectif est de concevoir un protocole expérimental réalisable en classe, en affinant les conséquences vérifiables et en proposant des étapes précises pour la mise en œuvre.
ÉTAPE INDIVIDUELLE- Demander de l’aide à une IA en rédigeant un prompt pertinent
Utiliser une IA générative pour affiner les conséquences vérifiables et proposer un protocole d’expérience réalisable en classe.
Pour rédiger vos prompts, utilisez des informations du cadre Matériel et Ressources. Cela vous permettra de préciser à l’IA le matériel à disposition qu’il faut considérer pour votre protocole d’expérience.
Rédiger les principales étapes de votre stratégie afin de pouvoir les mettre en œuvre efficacement dans l’étape n°3.
Pour formuler un prompt efficace, les élèves doivent clarifier la consigne : distinguer clairement l’énoncé de la conséquence vérifiable et sa mise en œuvre expérimentale. Les interrogations montrent qu’ils confondent souvent ces deux niveaux ; une fois la conséquence définie, ils n’engagent pas spontanément la réflexion technique nécessaire pour poursuivre la démarche. L’obligation d’utiliser l’IA pour élaborer un protocole détaillé les pousse à questionner chaque étape. Mes observations et les retours élèves concordent : cette exigence les conduit à prendre conscience de la maîtrise pratique requise, notamment dans l’usage de Libmol, et de la fonction de chaque opération pour tester l’hypothèse formulée collectivement. Par ailleurs, confrontés aux réponses générées par l’IA, les élèves développent un regard critique sur l’outil : ils évaluent la pertinence des suggestions, en discutent les limites et identifient les ajustements nécessaires. Cette phase se révèle donc doublement formatrice, à la fois sur le plan méthodologique et sur celui de l’esprit critique.
- Fin de la première séance -
Étape 3 : Mise en œuvre de la stratégie, argumentation et conclusion
Mettre en œuvre la stratégie élaborée.
Présenter les résultats de vos investigations.
À l’aide de l’analyse de vos résultats, argumentez votre proposition de réponse au problème du TP.
Cette étape permet de développer des compétences en communication scientifique et en analyse critique des résultats. Elle permet également de revenir sur la stratégie élaborée à l’aide de l’IA lors de la séance précédente et de se confronter aux impossibilités de mise en œuvre du fait de fonctionnalités inexistantes sur Libmol. Cette étape permet ainsi de poursuivre le développement de l’esprit critique chez les élèves.
Étape 4 : Réflexion critique sur l’utilisation de l’IA générative comme assistant virtuel à la démarche expérimentale
Construire un document synthétique (tableau, carte mentale, schéma …) présentant :
- Les éléments importants à considérer lors de la réalisation d’un prompt visant l’aide de l’IA pour concevoir une démarche expérimentale en classe : précision scientifique, conditions temporelles, conditions matérielles…
- Vos commentaires critiques (référez-vous à la définition de l’esprit critique) sur l’utilisation de l’IA dans l’optique de cette activité : limites et biais éventuels (expériences trop complexes, biais dans les données ...), gain de temps, intérêt méthodologie, créativité ...
Enfin, les élèves réfléchissent aux limites et biais éventuels, au gain de temps, à l’intérêt méthodologique et à la créativité permise par l’IA. Cette réflexion les incite à adopter une posture critique face aux outils numériques, en distinguant les faits des interprétations et en évaluant la pertinence des informations générées.
Cette activité, en plus de renforcer les connaissances sur les hormones et la procréation humaine, développe des compétences transversales essentielles : esprit critique, utilisation d’outils numériques, communication scientifique et démarche expérimentale. Elle s’inscrit dans une pédagogie active, où les élèves sont acteurs de leur apprentissage, et favorise une réflexion approfondie sur l’usage des IA génératives dans un contexte scientifique.
Retour d’élèves
Témoignage 1
Témoignage 2
Témoignage 3
Témoignage 4
Témoignage 5
Réflexion pédagogico-didactique et points de vigilance
À la suite de la mise en œuvre du scénario pédagogique intégrant l’IA générative et l’outil Libmol, une analyse fine des points de régulation possibles a été conduite afin d’envisager des pistes d’amélioration. Ce travail s’inscrit dans une réflexion plus large sur les apports et les limites des technologies numériques dans le développement de compétences scientifiques, en particulier l’esprit critique. L’objectif est de renforcer la cohérence didactique du scénario, de mieux accompagner les élèves dans la formulation d’hypothèses testables, la construction de stratégies expérimentales et l’analyse critique des résultats. La synthèse suivante propose une organisation thématique des ajustements envisageables, articulés à des références pédagogiques (Piaget, Vygotsky, Meirieu…) et à des outils d’évaluation comme la grille « Bronner/Delouvée ». Elle vise à rendre explicites les leviers pédagogiques mobilisables pour soutenir l’autonomie, la rigueur méthodologique et la réflexivité des élèves, tout en intégrant de manière critique l’usage des IA, dans un contexte d’enseignement des sciences en mutation.
1) Renforcer la rigueur scientifique
| Objectif | Actions concrètes | Références |
|---|---|---|
| Distinguer lien statistique et relation causale | Séance d’enseignement explicite avec contre-exemple de corrélation non causale Discussion collective autour des données IA/Libmol : ce que les visualisations permettent ou non d’inférer. Mise en lien avec les attendus du programme sur la preuve scientifique. |
Astolfi, J.P. L’erreur, un outil pour enseigner. Editions esf, 1997. |
2) Soutien à l’autonomie
| Problème repéré | Dispositif proposé | Finalité pédagogique |
|---|---|---|
| Difficultés techniques lors de l’utilisation de Libmol pour une partie des élèves | Fiche technique à expliciter Vidéo tutoriel courte sur Libmol intégrée dans l’ENT ou Genially. |
Réduire la charge cognitive liée à l’outil numérique pour concentrer l’attention sur la réflexion scientifique. |
3) Construire des prompts efficaces
| Lacune observée | Remédiation proposée | Ancrage théorique |
|---|---|---|
| Prompts mal formulés, imprécis | APRÈS LE SCENARIO : Séquence « anatomie d’un bon prompt » avec des exemples modélisants (bon / moins bon / à corriger) en s’appuyant sur les outils de métacognition des élèves => Mise en commun collective des prompts produits → analyse des formulations, identification des variables manquantes, des ambiguïtés. |
Vygotsky : zone proximale de développement – appui par les pairs et l’enseignant pour affiner le raisonnement. |
4) Développer l’esprit critique face à l’IA générative
| Outil pédagogique | Modalités d’usage en classe | Compétences travaillées |
|---|---|---|
| Grille « Bronner / Delouvée » (axes de vigilance critique) | APRES L’ÉTAPE 4 : Mise en commun des points pertinents des grilles de métacognition puis (si besoin) grille Bronner/Delouvée simplifiée distribuée aux élèves. => enrichissement de l’outil métacognitif commun. Puis => chaque binôme applique la grille construite à une réponse IA et commente la nature, solidité, cohérence de la réponse obtenue. => Synthèse collective : que penser de la fiabilité, de la précision, du degré de certitude ? |
Développement du raisonnement critique, capacité à distinguer fait / opinion / interprétation, prise de recul méthodologique. |
Grille « Bronner/Delouvée » :
| Axe | Questions clés | Finalité pédagogique |
|---|---|---|
| 1. Clarification du propos | Quel est l’énoncé exact ? Quels termes ou concepts doivent être définis ? | Éviter les malentendus, poser un cadre lexical commun. |
| 2. Nature de l’énoncé | Est-ce un fait, une opinion, une hypothèse ou une croyance ? | Situer la valeur épistémique de l’information avant de raisonner. |
| 3. Sources & preuves | Qui parle ? Sa compétence ? Les données sont-elles empiriques ? Méthodologie ? Réplication ? | Vérifier la traçabilité et la robustesse empirique. |
| 4. Cohérence interne | L’argumentation comporte-t-elle des contradictions ou des raisonnements fallacieux ? | Détecter les biais logiques (cercle vicieux, non sequitur (« qui ne suit pas les prémisses), etc.). |
| 5. Cohérence externe | L’énoncé est-il compatible avec ce que l’on sait déjà (état de l’art) ? | Articuler nouveau savoir et connaissances établies. |
| 6. Alternatives explicatives | Existe-t-il d’autres hypothèses plausibles ? Sont-elles testées ? | Combattre l’effet tunnel, encourager la pensée divergente. |
| 7. Falsifiabilité / réfutabilité | Quelles expériences ou observations pourraient invalider la proposition ? | Ancrer la réflexion dans la démarche scientifique de Popper (falsifiabilité, critères de démarcation vis-à-vis des pseudos-sciences, méthode hypothético-déductive, critique de l’induction, corroboration par résistance à la falsification). |
| 8. Parcimonie (rasoir d’Occam) | L’explication est-elle la plus simple possible sans perte explicative ? | Limiter l’inflation théorique ou les surinterprétations. |
| 9. Quantification du degré de certitude | Quelle est la force de l’évidence ? (échelle 0-100 % ou niveaux de preuve) | Éviter le tout-ou-rien ; former au raisonnement probabiliste. |
| 10. Effets et conséquences | Quelles décisions ou actions découlent-elles de cet énoncé ? Quels risques d’erreur ? | Relier pensée critique et responsabilité citoyenne. |
5) Ancrages théoriques mobilisés dans le scénario
| Théoricien | Apport théorique | Mise en œuvre concrète dans la séance |
|---|---|---|
| Piaget | Apprentissage par déséquilibre cognitif (assimilation → accommodation) | Confrontation entre hypothèses des élèves et visualisation moléculaire (Libmol) + retour critique de l’IA. |
| Vygotsky | Zone proximale de développement ; rôle de médiateur de l’enseignant et de l’IA | Co-construction de la conséquence vérifiable → passage collaboratif à la stratégie. |
| Meirieu | Apprendre, c’est surmonter des obstacles | Obstacle épistémologique majeur => passage du raisonnement théorique à la mise en œuvre expérimentale. |
| Clément (2006) | Travaux sur l’importance de la conception des apprenants et les obstacles à l’apprentissage qui en découle en biologie | L’IA et Libmol révèlent les représentations implicites et permettent leur confrontation / ajustement. |
6) Favoriser la transférabilité d’une stratégie expérimentale
Dans le scénario, les élèves s’appuient d’abord sur deux documents complémentaires :
- Fiche 1 : régulation hormonale du cycle menstruel (rétrocontrôle, cellules à Kisspeptine, rôles des hormones naturelles) ;
- Fiche 2 : mécanisme d’action de la pilule œstroprogestative (molécules de synthèse, récepteurs, effet sur l’endomètre, neutralisation de la progestérone).
Ces documents ne sont pas uniquement descriptifs : ils proposent une hypothèse et une stratégie validée pour expliquer une action hormonale (ex. : neutralisation de la progestérone → test de liaison au récepteur via un ligand de synthèse).
=> Transférabilité attendue :
Les élèves sont amenés à :
- reconnaître la structure de raisonnement scientifique proposée dans les documents ;
- réinvestir cette stratégie pour un nouveau problème analogue : tester l’effet d’un œstrogène de synthèse sur les cellules à Kisspeptine à l’aide de Libmol.
Cela suppose que l’élève soit capable de :
- identifier les points d’ancrage communs (récepteurs, liaison moléculaire, effet hormonal) ;
- formuler une hypothèse transférable (si l’œstrogène de synthèse se fixe, alors…),
- proposer une expérience analogue à celle décrite (comparaison ligand naturel / synthétique sur le récepteur).
Objectif didactique : passer d’une stratégie "modèle" à une stratégie réappropriée dans un nouveau contexte.
7) Remarques pratiques pour optimiser l’activité
| Outil / contenu | Ajustement recommandé | ||
| Libmol – fichier œstrogène & récepteur | Masquer la chaîne B (non pertinente) pour alléger la visualisation. | ||
| Libmol – interaction moléculaire | Zoom sur le THR 483 de la chaîne A : acide aminé afin de comparer les lieux de fixation de l’hormone naturelle et de l’hormone de synthèse (à mettre en lien avec la notion de site actif) | ||
| Consigne générale | Mettre en évidence l’enjeu méthodologique : "tester une hypothèse ≠ valider une intuition" → séparer le moment de questionnement du moment de test. |
Conclusion : Ce scénario, bien qu’exigeant, engage les élèves dans une véritable démarche d’investigation scientifique et critique. L’intégration de l’IA comme outil cognitif et la mobilisation de supports comme Libmol permettent de croiser expérimentation, raisonnement et réflexion épistémologique.
- Visionneuse multiple Libmol : https://view.genial.ly/5a05bb3421cf3624787045d3
- Khelili, K. Physiologie de l’axe hypothalamo-hypophysaire. Aout 2024. Consulté le 2/03/2025 sur https://https://www.researchgate.net/publication/383520310_PHYSIOLOGIE_DE_L%27AXE_HYPOTHALAMO-HYPOPHYSAIRE
