2.5. La question de la science à l’école maternelle
5.1.2. Des compétences reconnues
Dans l’ouvrage de référence publié en 2007 Taking Science to School : Learning and Teaching Science in Grades K-8, les experts rassemblés autour de Richard Duschl, après une revue de littérature exhaustive, mettent néanmoins en évidence un certain nombre de compétences que, selon eux, la communauté des didacticiens et celle des psychologues s’accordent désormais à reconnaître aux élèves de 2 à 5 ans : 524
- les enfants sont sensibles à des régularités abstraites et utilisent leur sensibilité pour guider leur réflexion sur le comportement des objets, etc.
- les enfants ont un fort sens du principe de causalité, ils s’attendent à ce que la cause précède l’effet et associent certaines causes à certains effets
- les enfants sont capables de catégoriser, de raisonner de façon inductive, déductive et bayésienne, d’isoler des éléments
- les enfants sont sensibles aux configurations présentant des covariances ou des corrélations, à la contingence
- les enfants sont capables d’évaluer des règles posées en si-alors ou quantifiées de façon simple
- les enfants sont capables de distinguer des indices déterminants ou non, d’identifier certains biais de raisonnement et d’avoir recours à des procédures heuristiques pour résoudre des problème
l’ordre de “l’énoncé d’une loi”, la seconde est une réponse à une demande d’explication. Dans les deux cas il y a un système explicatif invoqué, nous sommes donc également en partie dans une activité de modélisation, les activités ne sont donc pas catégorisables avec des catégories qui seraient exclusives. Cette activité-là, du fait de la découverte du nouveau phénomène “elles ne veulent pas tourner”, est également une activité d’heuristique phénoménale ». idem, p. 231.
520. « La modélisation mature inclut la séparation consciente du modèle de son référent, la considération explicite d’erreurs de mesures et la compréhension que d’autres modèles sont possibles et peuvent, en fait, être préférables. ». R. Lehrer & L. Schauble. « Inventing data structures for representional purposes : elementary grade students’ classification models », Mathematical Thinking and Learning, 2000, vol. 2, pp. 51–74.
521. Taking Science to School : Learning and Teaching Science in Grades K-8. op. cit., p. 76.
522 . Russel Tytler & Suzanne Peterson. « From “Try It and See” to Strategic Exploration : Characterizing Young Children’s Scientific Reasoning ». op. cit. pp. 96–97.
523. S. Carey. Conceptual Change in Childhood. éd. MIT Press, Cambridge, 1985. (cité par R. Tytler & S.
Peterson)
524. Taking Science to School : Learning and Teaching Science in Grades K-8. op. cit. pp. 74–-83.
- les enfants sont aptes à utiliser une grande variété de repères dans leur environnement pour identifier la cause d’un événement à partir d’un jeu de causes potentielles
- les enfants sont capables de tirer des conclusions sur les causes d’un événement en regardant les régularités d’événements covariants
- les enfants sont capables de considérer une chose comme en représentant une autre
Ils y indiquent également un certain nombre de difficultés identifiées :
- les enfants ont d’énormes difficultés à parler explicitement de régularités abstraites
- les enfants n’ont habituellement pas conscience de la séparation entre un modèle et le monde modélisé
- les enfants ont tendance à préférer une copie conforme d’un objet à sa représentation simplifiée, parce qu’ils ont tendance à ne pas vouloir éliminer des informations
- les enfants ne considèrent pas spontanément la précision ou l’erreur d’une représentation et les conséquences de ces déviations entre le modèle et le monde modélisé en lien avec les objectifs visés
- les enfants ont des difficultés à accepter l’idée qu’il existe de nombreuses représentation alternatives
- les enfants ne cherchent pas spontanément à évaluer des modèles alternatifs ou des hypothèses alternatives
Ils mettent par ailleurs en avant l’idée que les compétences des enfants sont fortement sensibles au contexte : les formes de raisonnement qu’ils peuvent mobiliser sont liées aux domaines de connaissance sur lesquelles elles sont testées, les résultats étant meilleurs quand les enfants sont placés dans une situation qui fait sens pour eux.
La conclusion de leur revue de littérature exhaustive est claire et sans ambiguïté : les capacités des enfants de niveau preschool (3-5 ans aux États-Unis) à raisonner et à comprendre impliquent qu’ils peuvent s’engager dans et profiter d’une instruction qui incorpore des pratiques scientifiques relativement complexes et ce dès l’entrée dans le milieu scolaire (Kindergarten à 5 ans ou K1 à 6 ans aux États-Unis). 525
2.5.2."DECOUVRIR LE MONDE"
5.2.1. Aux États-Unis
Dans de très nombreux pays, comme les Etats-Unis, le Royaume-Uni ou l’Allemagne, il n’existe pas d’écoles maternelle et en conséquence pas à proprement parler d’enseignement ou programme scolaire. Néanmoins, les enfants américains dont les parents peuvent payer une pré-scolarisation sont accueillis dans des preschool puis dans des kindergarten526.
Les structures accueillant les enfants se doivent cependant de respecter un certain nombre de standards définis le plus souvent au niveau local. Ces
525. Taking Science to School : Learning and Teaching Science in Grades K-8. op. cit., p. 83.
526. D’un pays à l’autre, l’âge d’entrée dans le système éducatif varie. Ainsi, aux Etats-Unis il existe un statut particulier pour les Kindergarten qui accueillent les élèves de 5-6 ans et, au Royaume-Uni, la scolarité commence à 5 ans.
standards visent à favoriser le développement psychologique, cognitif et moteur de l’enfant et, parfois, à le préparer à la scolarité obligatoire.
Ainsi, aux États-Unis, même si le National Research Council ne propose pas de standards au niveau fédéral, de nombreux États se dotent actuellement de standards nommés « early learning and development standards » pour les niveaux preschool (3-5 ans) et kindergarten (5-6 ans)527 traitant explicitement le domaine des mathématiques et des sciences. Les standards de l’État de l’Ohio pour le domaine relatif aux sciences indiquent par exemple que les enfants de 3 à 5 ans :
« explorent les objets, les matériaux et les événements de leur environnement, font des observations précises, posent des questions sur leur environnement, s’engagent dans des investigations simples, décrivent, comparent, trient, classent et ordonnent, enregistrent leurs observations en utilisant des mots, des images, des tableaux, des graphiques, utilisent des outils simples pour élargir leur investigation, identifient des régularités et des relations, font des prédictions, des inférences, des généralisations et élaborent des explications basées sur des évidences, partagent leurs trouvailles, leurs idées et leurs explications (correcte ou non) via différentes méthodes (e.g. des images, des mots, une théatralisation). » 528
5.2.2. En Suisse
L’esprit du PER, plan d’études romand que l’on trouve dans les cantons suisses-romands, est aussi voisin. Dans le canton de Genève, l’école est par exemple obligatoire dès 4 ans avec l’entrée des élèves au cycle 1. Dans le PER pour les deux premières années du cycle 1 de l’enseignement obligatoire qui correspondent à la moyenne (4-5 ans) et à la grande section (5-6 ans) de l’école maternelle française, des objectifs sont explicitement formulés en termes d’enseignement scientifique dans la section mathématiques et sciences de la nature :
« Chez les élèves les plus jeunes, l’éducation scientifique revêt un rôle prépondérant. Il s’agit de leur permettre de rompre avec une vision égocentrique (anthropomorphique) et animiste du monde pour les faire entrer dans une relation scientifique avec les phénomènes naturels ou techniques et avec le monde vivant. Cette relation scientifique est faite d’attitudes (curiosité, ouverture d’esprit, remise en question de son idée, exploitation positive de ses erreurs,…) et de capacités (faire des hypothèses, observer, expérimenter, constater, rapporter,…). Il s’agit d’accepter les verdicts des faits. Dans cette relation scientifique, les connaissances acquises ne sont jamais définitives : déclinées à un certain niveau de complexité, elles sont momentanément utiles à l’élève, mais elles devront nécessairement être approfondies, révisées, voire abandonnées dans la suite de sa scolarité. »529
On y retrouve dans la section consacrée à l’initiation scientifique des formulations d’objectifs proches de celles des standards de l’Ohio :
« formulation de questions et d’hypothèses au sujet d’une problématique (oralement ou par écrit : dessins ou schémas intuitifs, légendes,…), proposition de pistes de recherche ; élaboration et/ou mise en œuvre d’un dispositif d’expérimentation, d’exploration ou d’observation ; découverte et comparaison de longueurs, de durées, de capacités,… à l’aide d’unités de mesure non standardisées (bandelettes, gobelets,…) ; relevé des observations ou des mesures effectuées (dessin, légende, description dictée à l’adulte,…) ; organisation et tri des
éléments récoltés et des observations à l’aide d’un outil de représentation proposé (frise chronologique, tableau de classement, représentations de longueurs,…) ; proposition d’une explication à partir des résultats d’une observation, d’une expérience ; sensibilisation à la distinction entre ce qui relève des résultats, des constats, et ce qui relève de l’interprétation qu’on en fait et qui peut être remise en question (constat : une règle flotte ; interprétation : elle flotte parce qu’elle est en bois ou en plastique) ; dans un compte-rendu oral, présentation d’une phase de la recherche (question de recherche, hypothèse, expérimentation, observation, résultats, interprétations,…) à l’aide de différents supports (image, dessin, photo,…). »530
À cette section s’en ajoutent d’autres portant sur des contenus plus disciplinaires (matière, vivant, forces et énergie etc.). Qu’il s’agisse des standards de l’Ohio ou des programmes suisses, on retrouve des objectifs qui consistent non seulement à
« observer, mesurer, comparer, ordonner, catégoriser », objectifs présents depuis très longtemps dans les programmes, 531 mais également à expérimenter, élaborer des explications et les confronter aux résultats trouvés, communiquer, éléments que l’on retrouve dans la démarche d’investigation. Les élèves y sont donc considérés comme initiables à la science, capables de vivre des démarches d’investigation et de développer des compétences relatives à la démarche scientifique.
5.2.3. En France
Les programmes français actuellement en vigueur pour l’école maternelle datent de 2008 et ne font pas mention de la science ; le terme n’y est pas utilisé. Comme dans les programmes précédents de 2002 et 1995, il s’agit pour les élèves de
“découvrir le monde”. Cette approche qui ne mentionne pas l’enseignement des sciences est cohérente avec le présupposé selon lequel ils n’ont pas les compétences nécessaires pour faire des sciences (cf. section précédente). Ces programmes ne font pas plus mention à des expériences.
Les objectifs visés sont décrits de façon très succinte et générale :
« À l’école maternelle, l’enfant découvre le monde proche ; il apprend à prendre et à utiliser des repères spatiaux et temporels. Il observe, il pose des questions et progresse dans la formulation de ses interrogations vers plus de rationalité. Il apprend à adopter un autre point de vue que le sien propre et sa confrontation avec la pensée logique lui donne le goût du raisonnement. Il devient capable de compter, de classer, d’ordonner et de décrire, grâce au langage et à des formes variées de représentation (dessins, schémas). Il commence à comprendre ce qui distingue le vivant du non-vivant (matière, objets). » 532
A cette description très générale succèdent des précisions relatives au contenu Developmental Constraints on Children’s Science Instruction », op. cit.
532. http://www.education.gouv.fr/bo/2008/hs3/programme_maternelle.htm (consulté août 2014).
533. Les enfants découvrent les objets techniques usuels (lampe de poche, téléphone, ordinateur...) et comprennent leur usage et leur fonctionnement : à quoi ils servent, comment on les utilise. Ils prennent conscience du caractère dangereux de certains objets. Ils fabriquent des objets en utilisant des matériaux divers, choisissent des outils et des techniques adaptés au projet (couper, coller, plier, assembler, clouer, monter et démonter ...).
534. C’est en coupant, en modelant, en assemblant, en agissant sur les matériaux usuels comme le bois, la terre, le papier, le carton, l’eau, etc., que les enfants repèrent leurs caractéristiques simples. Ils
vivant535. Les indications données ne fournissent pas d’éléments sur l’approche pédagogique à suivre pour atteindre ces objectifs. La démarche d’investigation n’est pas mentionnée, pas plus que d’autres démarches.
Les formulations proposées laissent cependant le champ libre à des interprétations ambitieuses. Même en l’absence d’objectifs visant à développer une démarche scientifique, l’enseignant qui le souhaite reste libre de faire vivre à ses élèves des démarches d’investigation, de confronter leurs affirmations à des expériences etc. Ces formulations peuvent également induire le comportement contraire : en l’absence de contraintes précises, rien n’empêche l’enseignant de se contenter d’un travail minimal avec les enfants. Les compétences visées en fin d’école maternelle restent en effet modestes :
- reconnaître, nommer, décrire, comparer, ranger et classer des matières, des objets selon leurs qualités et leurs usages ;
- connaître des manifestations de la vie animale et végétale, les relier à de grandes fonctions : croissance, nutrition, locomotion, reproduction ;
- nommer les principales parties du corps humain et leur fonction, distinguer les cinq sens et leur fonction ;
- connaître et appliquer quelques règles d’hygiène du corps, des locaux, de l’alimentation
- repérer un danger et le prendre en compte ;
- utiliser des repères dans la journée, la semaine et l’année ; - situer des événements les uns par rapport aux autres ; - se situer dans l’espace et situer les objets par rapport à soi ;
- comprendre et utiliser à bon escient le vocabulaire du repérage et des relations dans le temps et dans l’espace. 536
Ces programmes 2008 sont en retrait par rapport aux précédents, datant de 2002.
Dans la section déjà intitulée “découvrir le monde”, il était alors question dans les objectifs, d’investigations « issues d’un questionnement provenant de l’activité même des élèves ». 537 Ces programmes étaient également accompagnés de documents interrogeant sans fournir de réponse explicite la possibilité de faire des sciences et de la technologie à l’école maternelle (p. 9). Les documents d’accompagnement proposaient des « évolutions souhaitables dans les raisonnements, la manière de les formuler et la manière de les représenter. », tout en précisant que « ces évolutions ne sont pas toujours abouties à l’école élémentaire ; ce sont donc des objectifs à long terme mais il importe que les enseignants d’école maternelle se représentent clairement les évolutions pour mettre les élèves sur la bonne voie. En même temps, il faut qu’ils sachent tirer profit des situations les plus concrètes dans lesquelles ces évolutions sont possibles. » 538 (Tableau 5.2.2.)
prennent aussi conscience de réalités moins visibles comme l’existence de l’air et commencent à percevoir les changements d’état de l’eau.
535. Les enfants observent les différentes manifestations de la vie. Élevages et plantations constituent un moyen privilégié de découvrir le cycle que constituent la naissance, la croissance, la reproduction, le vieillissement, la mort. Ils découvrent les parties du corps et les cinq sens : leurs caractéristiques et leurs fonctions. Ils sont intéressés à l’hygiène et à la santé, notamment à la nutrition. Ils apprennent les règles élémentaires de l’hygiène du corps. Ils sont sensibilisés aux problèmes de l’environnement et apprennent à respecter la vie.
536. http://www.education.gouv.fr/bo/2008/hs3/programme_maternelle.htm (consulté août 2014).
537. http://www.education.gouv.fr/bo/2002/hs1/default.htm (consulté août 2014).
538. Ministère de l’Éducation nationale. Découvrir le monde à l’école maternelle. Le vivant, la matière, les objets. éd. CNDP, 2005. p. 9, 13 & 14. Accessible en ligne :
http://www2.cndp.fr/produits/detailSimp.asp?ref=755A1217 (consulté août 2014)
Tableau 2.5.2. : objectifs de travail proposés aux enseignants dans les documents d’accompagnement 2002
Les documents d’accompagnement des programmes 2002 fournissaient par ailleurs des propositions de canevas de séquence d’investigation aux enseignants539 s’inspirant de celles proposées au cycle 3, à visée clairement scientifique. De nouveaux programmes pour l’école maternelle devraient être proposés en 2014 ou 2015, suite à la loi d’orientation et de programmation pour la refondation de l’école.
540 La question de l’intégration ou non dans ces programmes d’une initiation des jeunes élèves de maternelle à la démarche scientifique reste ouverte.
D’une façon assez générale, on constate la grande prudence des différents programmes quant à la nature de la science pouvant être pratiquée avec les petits (ou non). Il reste encore de nombreuses pistes à explorer et les recherches se développent rapidement, en particulier sur l’utilisation de la démarche d’investigation à l’école maternelle. 541 , 542 De nouvelles études sont en particulier nécessaires pour identifier l’impact de démarches d’investigation intégrant des éléments de la démarche scientifique sur les élèves de maternelle.
539. idem, pp. 20–21.
540. Loi n° 2013-595 du 8 juillet 2013 d’orientation et de programmation pour la refondation de l’école de la République.
541. Voir par exemple Ala Samarapungavan, Panayota Mantzicopoulos, Henlen Patrick, « Learning Science Through Inquiry in Kindergarten », Science Education, 2008, vol. 92 (5), pp. 868–908.
542. En France, l’ouvrage de Marylin Coquidé-Cantor et André Giordan, L’Enseignement scientifique à l’école maternelle (1997), est resté pendant très longtemps l’une des seules références disponibles pour les enseignants. Avant l’apparition de la démarche d’investigation dans les programmes scolaires, il proposait déjà une approche similaire à destination des élèves de l’école maternelle et partait du principe que comme les plus grands, les petits, avec le soutien de l’enseignant, ont les compétences requises pour mener des investigations. op. cit. p. 113.
Addendum 2.a.
Auteurs Titre et référence Nb. ens.
FI/FC
Nature de la formation Evaluation Durée de la formation, nature du cours
VNOS-B 84 h d'ateliers mensuels et 42 h de suivi individuel dans les levels, cultural values, and explicit reflective teaching. Journal of Research in Science Teaching, 2008, vol.
spécialiste du NoS VNOS-D2 durée totale non précisée, 2 semaines de formation complète, 8 ateliers mensuels et suivi dans les classes, prog. de un an
7 Fouad Abd-El- The Influence of Metacognitive Training on 49, FI Formation à la metacognition (e.g. carte VNOS-C 48 h, cours sur la méthodologie
Khalick, Valarie L.
12 Tracy J. Posnanski Developing Understanding of the Nature of ScienceWithin a Professional
Addendum 2.b.
Définitions de la démarche d'investigation dans les programmes européens.
Programme S-TEAM1
Ce programme du "seventh framework programme" est coordonné par l'université d'Oslo en Norvège et intègre 14 pays : Royaume-Uni, Turquie, Suède, Espagne, Norvège, Lituanie, Israël, Allemagne, France, Finlande, Estonie, Danemark, République Tchèque, Chypre.
Définition de la D.I. dans le programme S-TEAM
Programme pri-sci-net2
Ce programme du "seventh framework programme" est coordonné par le Conseil pour la science et la technologie de Malte et intègre 12 pays : Royaume-Uni, Finlande, France, Chypre, Portugal, Slovaquie, République Tchèque, Turquie, Belgique, Allemagne, Crète, Malte.
Définition de la D.I. dans le programme pri-sci-net
1. Accessible sur le site S-TEAM : http://www.s-teamproject.eu (consulté août 2014) 2. Accessible sur le site pri-sci-net : http://www.prisci.net/ibse-vision (consulté août 2014)
Programme PRIMAS3 (Promoting Inquiry in Mathematics And Science Education Across Europe)
Ce programme du "seventh framework programme" est coordonné par l'université de Friebourg en Allemagne et intègre 12 pays : Allemagne, Norvège, Roumanie, Royaume-Uni, Danemark, Malte, Chypre, Slovaquie, Hongrie, Espagne, Hollande, Suisse.
Définition de la D.I. dans le programme PRIMAS
3. Accessible sur le site PRIMAS : http://www.primas-project.eu (consulté août 2014)
Programme POLLEN4
Ce programme du « sixth seventh framework programme" était dirigé par La Main à la Pâte a impliqué 12 pays : France, Espagne, Belgique, Estonie, Allemagne, Hongrie, Italie, Hollande, Portugal, Slovénie, Suède, Royaume-Uni.
Définition de la D.I. dans le programme POLLEN
4. Le programme POLLEN n'est plus disponible en ligne mais le guide d'implémentation de la démarche d'investigation est accessible sur le site de la fondation La Main à la Pâte :
http://www.fondation-lamap.org/fr/page/11941/lenseignement-des-sciences-fond-sur-linvestigation (consulté août 2014)
Programme Fibonacci5
Ce programme du "seventh framework programme" est coordonné par l'École Normale Supérieure en France et l'université de Bayreuth en Allemagne. Elle intègre 24 pays.
Définition de la D.I. dans le programme Fibonacci
Réseau des académies des sciences (IAP)
Le réseau des académies des sciences (ou Groupe Interacadémies sur les questions internationales, InterAcademies Panel, IAP) rassemble les académies des sciences de plus de 50 pays. Leur groupe de travail sur l'IBSE, qui bénéficie de l'expertise de Wynne Harlen, une des pionnières de la démarche d'investigation au Royaume-Uni, les a conduit à construire une liste de descripteurs de la démarche d'investigation6 puis une définition7 de l'IBSE.
IBSE means students progressively developing key scientific ideas through learning how to investigate and build their knowledge and understanding of the world around. They use skills employed by scientists such as raising questions, collecting data, reasoning and reviewing evidence in the light of what is already known, drawing conclusions and discussing results. This learning process is all supported by an inquiry-based pedagogy, where pedagogy is taken to mean not only the act of teaching but also its underpinning justifications.
Définition de la D.I. de l'IAP
5. Accessible sur le site Fibonacci : http://fibonacci.uni-bayreuth.de (consulté août 2014)
5. Accessible sur le site Fibonacci : http://fibonacci.uni-bayreuth.de (consulté août 2014)