Des recherches approfondies démontrent que les pédagogies d’apprentissage actif augmentent les résultats des étudiants (3). Ces gains ont été démontrés dans un éventail de disciplines, y compris l’anatomie et la physiologie (6, 15). Malgré les preuves accablantes en faveur de l’adoption d’un style d’enseignement plus actif et centré sur l’étudiant, la ressource la plus couramment utilisée dans les cours universitaires reste le manuel (22). Lorsqu’un étudiant ne comprend pas la matière présentée, il est souvent contraint d’aller au-delà du manuel et d’explorer les ressources en ligne sous forme de vidéos, de tutoriels et de systèmes d’interrogation (7). Bien qu’il existe des vidéos en ligne très bien produites (10, 11), nombre d’entre elles ne peuvent être accompagnées de la narration d’un instructeur du cours sans montage supplémentaire de la vidéo. L’absence de narration par l’instructeur du cours rend le matériel moins personnel et moins adapté au cours (9). De plus, ces vidéos ne sont souvent pas enseignées de la même manière, soit en utilisant une terminologie différente ou un niveau de connaissances différent de celui utilisé en classe, ce qui entraîne la formation d’idées fausses (18). Les étudiants ont souvent utilisé des représentations statiques pour tenter de mieux comprendre la matière présentée lors d’un cours, que ce soit en la dessinant ou en la schématisant d’une manière différente (12). Cependant, bien qu’utile pour aider à visualiser la fonctionnalité de base des processus statiques ou linéaires, il peut être difficile pour les étudiants d’acquérir une compréhension des interactions parfois complexes qui se produisent au sein de la physiologie (20).

L’un des principaux sujets couverts dans un cours d’introduction à la physiologie est la physiologie de l’interface entre un motoneurone et une fibre musculaire : la jonction neuromusculaire (NMJ). Ce processus physiologique permet l’innervation des fibres musculaires suite à un potentiel d’action et à la libération d’un neurotransmetteur synaptique par un neurone présynaptique (2). (Voir la figure 1 pour une représentation générique de la NMJ, similaire à celles que l’on trouve dans de nombreux manuels). La NMJ permet aux élèves d’explorer de nombreux concepts fondamentaux de la physiologie, notamment le rôle de la membrane cellulaire dans l’établissement et le maintien des gradients de concentration, les gradients de concentration chimique et électrique, et la communication intercellulaire (16). Par extension, une compréhension précise et approfondie de la NMJ permet aux étudiants de comprendre les complexités d’autres sujets de la physiologie, tels que la libération de neurotransmetteurs, la dépolarisation de la membrane et l’activation des canaux liés à la membrane (17). Cependant, lorsqu’on présente ces concepts essentiels dans le contexte de la NMJ, les étudiants peuvent être dépassés par sa complexité (8, 13, 23). Par exemple, il a été démontré que les étudiants en physiologie croient souvent que les potentiels d’action traversent eux-mêmes la synapse et innervent la fibre musculaire plutôt que d’utiliser des neurotransmetteurs pour relayer cette impulsion électrique (8). En utilisant une représentation visuelle mobile de la NMJ, nous espérons pouvoir atténuer certaines de ces idées fausses.

Le cours d’introduction à l’anatomie et à la physiologie de l’Université du Minnesota Rochester (UMR) utilise une variété de techniques d’apprentissage à fort impact pour enseigner les concepts physiologiques. Dans cet espace d’enseignement à multiples facettes, les étudiants reçoivent des informations dans un cadre de classe partiellement inversée, ce qui signifie que le temps de classe est partagé entre des activités de travail utilisant les connaissances acquises lors de cours précédents ou dans le manuel, et des cours magistraux traditionnels. Cette pratique permet l’exploration conceptuelle par l’apprentissage en groupe tout en maintenant la responsabilité individuelle. Lors de l’apprentissage du NMJ, les étudiants sont d’abord directement exposés à l’information par le biais d’une série de mini-conférences ponctuées et de discussions de groupe collaboratives issues de l’enseignement antérieur. Vient ensuite une étude de cas qui porte sur l’effet des neurotoxines sur la fonctionnalité de la NMJ (19). En identifiant l’endroit où la toxine agit, les étudiants peuvent travailler à rebours pour déduire comment la contraction musculaire serait affectée. Lorsqu’ils sont confrontés à l’interprétation de ces interactions entre neurotoxines, les étudiants ont souvent du mal à visualiser comment elles interfèrent avec le mécanisme standard de la NMJ.

Pour aider les étudiants à mieux comprendre les étapes du processus de la NMJ, nous avons développé et construit un modèle à base de LED (Fig. 2C). (Une vidéo supplémentaire peut être trouvée à https://doi.org/10.6084/m9.figshare.12379748.) Ce projet a été développé dans le cadre d’un partenariat entre les assistants universitaires de premier cycle (UAA) qui avaient déjà suivi le cours et leur mentor de la faculté. À l’UMR, les UAA agissent de manière similaire aux assistants d’apprentissage (LA) : ils aident en classe en répondant aux questions et en corrigeant le matériel. Toutefois, comme ils ne dirigent pas eux-mêmes une classe, il a été démontré qu’ils apportent un point de vue étudiant aux leçons et qu’ils font participer davantage d’étudiants à la classe (14). Étant donné que les titulaires de bourses d’études supérieures conduisaient le processus et créaient les questions expérimentales posées, cette expérience pouvait être utilisée comme une opportunité d’apprentissage à la fois pour les titulaires de bourses d’études supérieures et pour les étudiants de la classe. Plus précisément, il a permis aux chercheurs de premier cycle de se familiariser avec l’élaboration de questions et d’hypothèses de recherche, d’acquérir de nouvelles compétences et de créer un outil qui peut être utilisé en classe et ailleurs. Les résultats bénéfiques du modèle à base de LED vont bien au-delà de la salle de classe, puisqu’il peut être exposé à de nombreuses parties intéressées, notamment des donateurs, des administrateurs universitaires et des étudiants potentiels, en tant qu’exemple physique de l’apprentissage en classe (figure 3C). Ce modèle de NMJ à base de LED est un outil utile et créatif. Sa capacité à fournir des mécanismes mobiles permet un enregistrement et un doublage optionnels par les étudiants. La large gamme de couleurs des diodes électroluminescentes fournit une composante visuelle qui profite aux étudiants qui apprennent activement la physiologie en indiquant les différents types de molécules impliquées. En fournissant des pièces mobiles et une palette de couleurs visuellement attrayante, on a émis l’hypothèse que les étudiants seraient en mesure de mieux interpréter et comprendre les complexités qui existent au sein de la JNM.