Lire en Sciences

Après avoir retracé mes recherches concernant la construction du sens de l'écrit du point de vue du français langue maternelle, je voudrais faire état des résultats obtenus avec la même

approche mais en didactique des sciences expérimentales. Je m'appuie pour cela sur deux publications :

- L'élève, un interprète professionnel, Aster, n° 21, pp. 181-200 (Weisser 1995c),

- Photographie et schéma : quelle lecture des signes iconiques en sciences expérimentales ?, Revue Française de Pédagogie, n°125, pp. 69-81 (Weisser 1998b).

La première se situe au confluent de l'épistémologie de Bachelard et de la sémiotique de Peirce. Les obstacles épistémologiques que leur transposition scolaire (voir Fabre 1995) présente comme freinant les progrès des apprenants trouvent souvent leur origine dans les compétences pragmatiques de ces derniers. Jamais abstraites de leurs circonstances d'émergence, elles n'en sont pas moins mémorisées par le sujet du fait de leur efficacité en contexte. Nous retrouvons là l'idée peircéenne de l'habitude comme interprétant logique final (Peirce 1978, p. 136). Le problème est que cette connaissance n'est pas disponible sur un mode symbolique. L'élève ne parvient donc pas à la retravailler consciemment. Il s'agir d'un savoir non questionné parce que non questionnable. L'une des tâches de l'enseignant consiste justement à rendre présentes à l'esprit des habitudes trop rapidement automatisées⁹⁴ pour pouvoir dans un moment de pause métacognitive en analyser la pertinence. Si l'on n'apprend pas qu'à l'école, il n'y a qu'à l'école que l'on apprend à apprendre.

La première phase d'une séquence didactique pourra par conséquent être consacrée à demander aux élèves de mettre en signes leurs conceptions personnelles, pour ensuite les livrer à l'interprétation. Conformément au principe de sémiosis illimitée (Peirce 1978, p. 219), il nous paraît dès lors possible d'imaginer une remise en question et une modification de ce savoir initial. Le progrès des connaissances de chacun serait favorisé par la confrontation interpersonnelle, par l'appel à des méthodes rationnelles proposées par l'enseignant, en référence à des phénomènes empiriques ou à des modèles théoriques invoqués pour vérification. Conçu de la sorte, l'apprentissage ne prend pas forcément la forme d'un repentir bachelardien mais d'une restructuration progressive et temporaire de l'encyclopédie du sujet. Comme je l'indiquais dans ma thèse (ci-dessus p. 42), le rhizome l'emporte sur l'arbre de Porphyre, c'est-à-dire que l'élève sera amené petit à petit

- à accepter des réaménagements provisoires d'un champ du savoir selon les modes d'approche d'un phénomène,

- à accepter de tenir pour valides différents modèles interprétatifs d'un même donné perçu, selon la discipline scolaire en particulier (technologie vs sciences physiques dans le cas présent).

L'étude expérimentale menée en Cycle III étudie le rôle de la perception première comme source potentielle d'obstacles (Bachelard 1938, pp. 23-36). Mais en quoi cette perception peut-elle être dite première ? La sémiologie nous enseigne qu'elle dépend surtout des codes de représentation mis en œuvre. Le dessin, voire la photographie d'un objet n'ont que peu de points communs avec le référent⁹⁵ : "Il existe un code iconique qui établit l'équivalence entre un certain signe graphique et un élément pertinent du code de reconnaissance" (Eco 1972, pp. 178-179). Les élèves vont donc lire le visible à partir d'un système socialisé d'attentes qui engendrent leurs hypothèses perceptives. La tâche de l'enseignant est de les aider à mobiliser à bon escient les méthodes de décodage et d'interprétation propres à chacune des disciplines scolaires. La perception ne peut plus de ce point de vue être considérée comme première, puisqu'elle est sous-tendue par une conception préalable du monde. En particulier, elle n'est pas achevée quand commence le processus d'interprétation, c'est-à-dire d'attribution d'une signification au perceptible. Bien au contraire : certains événements ne sont promus au rang de signe qu'à la suite d'un début de lecture, et se voient attribué un rôle de confirmation

94 Nous retrouvons là l'idée de coutume scolaire, cf. p. 63 ci-dessus.

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perceptive à une hypothèse préexistante. Entre le sujet et le perceptible s'insère ainsi toujours la médiation des codes socialisés (voir chapitre 5.4 ci-après).

A l'occasion de l'introduction de l'électricité dans un Cours Moyen, il a été demandé aux élèves d'allumer une ampoule avec une pile et des fils. L'observation des groupes montre des comportements qui témoignent de décalages initiaux entre les savoirs mobilisés et ceux que l'on cherche à faire reconstruire. L'interprétation des consignes tout d'abord donne lieu à quelques variations. Certains par exemple s'ingénient à utiliser tout le matériel fourni. Si l'enseignant distribue cinq fils, c'est qu'il a de bonnes raisons de le faire ! La maxime de quantité (Grice 1979) est promptement rétablie par l'inférence de ce sous-entendu (voir p. 25 ci-dessus). D'autres à l'inverse (mais sur la base de la même habitude conversationnelle) font appel à des objets récupérés dans leur cartable pour satisfaire à la consigne. La "lecture" des composants nécessaires témoigne ensuite elle aussi de la richesse des chaînes sémiosiques actualisées. Certains considèrent que la marque de la pile a de l'importance⁹⁶, ou que la couleur des fils est en rapport avec leurs propriétés physiques⁹⁷, ou encore que les positions relatives de la pile et de l'ampoule modifient les phénomènes observés. Il apparaît aux yeux de l'observateur que tout le perceptible ne fait pas sens, ou plutôt, ne doit pas faire sens⁹⁸. Les détails surnuméraires (du point de vue de l'expert) paraissent aussi importants aux élèves que ceux qui déterminent les faits perçus.

Comme le prévoit Ch. S. Peirce, un signe nous en apprend toujours un peu plus à travers la nouvelle interprétation qu'il nous propose (Tiercelin 2002, p. 33). Il n'existe pas de renvoi direct, binaire, de lui à son objet : "Toute proposition implique donc une référence à un objet, qui elle-même est rendue possible par une représentation (son interprétant) qui l'interprète" (ibid., p. 32). L'opération de prédication réalisée dans tout message nous force à choisir un point de vue pour parler du référent, et un seul à la fois (j'ai déjà abordé en plusieurs endroits ci-dessus la question des présupposés à aimanter / narcotiser). Et c'est l'interprétant du signe, à son tour réinterprété, qui joue ce rôle de traducteur, de médiateur (ibid., p. 42). Seule cette approche sémiotique triadique permet de prendre en compte la diversité des réactions des apprenants placés devant un même dispositif didactique, à travers la notion unificatrice d'interprétant. De la sorte, les difficultés de "compréhension" relevées en cours vont pouvoir être analysées eu égard aux codes retenus, aux contenus inférés. Les situations d'apprentissage gagneront également à être aménagées de façon à clarifier les attentes de l'enseignant, à éviter l'apparition de phénomènes de sur-interprétation où les enfants essaient de deviner les intentions de l'adulte au lieu de se référer à la situation problème.

Quant à lui, le concept peircéen de chaîne sémiosique en droit infinie rend compte au plan langagier de la possibilité des apprentissages par paliers successifs de complexité croissante (Giordan 1989, p. 253). Cette relativité des connaissances chèrement acquises, cette perception du savoir scolaire comme temporaire, modifiable, ne manquent pas cependant d'apparaître comme anxiogènes aux yeux des apprenants. Les encourager au plan métacognitif à accepter de remettre en cause leurs connaissances passe par une explicitation nécessaire du contrat didactique (s'agissant du droit à l'erreur notamment) dans le but de leur assurer la sécurité affective indispensable.

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Ce dont la publicité s'ingénie à les convaincre jour après jour.

97 Ce qui est inexact ici, que l'on s'efforcera de faire comprendre aux élèves… mais qui redeviendra pertinent dans la lecture des valeurs des résistances ou dans le branchement du buzzer. Le modèle du rhizome, réaménagement local et temporaire d'une partie de l'encyclopédie du sujet, doit plus que jamais nous inspirer sous peine d'amener les élèves à concevoir le savoir scolaire comme définitif, exhaustif, quasi sacré pour tout dire.

98 S. Johsua (1989, p. 306) nous met pour cette raison en garde contre l'illusoire transparence d'une démarche didactique reposant exclusivement sur l'expérimentation inductiviste "dans laquelle l'élève est censé trouver la loi physique à partir de constatations issues d'une simple observation des faits."

L'étude à laquelle je me réfère s'achève par l'analyse d'un interprétant particulier. Après quelques séquences d'électricité, il a été proposé aux élèves de rédiger un modèle (représentation analogique d'un phénomène non perceptible) "capable d'expliquer le circuit électrique à un enfant plus jeune". Suite à un écrit individuel, quelques textes ont été enrichis collectivement. La classe a imaginé par exemple de comparer les fils à un circuit automobile, sur lequel tourne une voiture représentant l'électricité. Une station service lui fournit de l'énergie, à l'instar de la pile, une voie à sens unique figure la diode électroluminescente. Mais le problème qui apparaît au cours de la discussion est que l'électricité, qui allume l'ampoule, est présente de façon ininterrompue en tout point du circuit. D'où l'idée d'augmenter le nombre de véhicules qui se suivent, jusqu'à un embouteillage qui se déplace… Ce modèle peut sembler particulièrement surréaliste. Sans doute aussi n'apporterait-il que peu d'éclaircissements à un néophyte. Mais ce n'est pas là ce qui nous intéresse. Il convient à tout le moins de souligner qu'il n'est pas beaucoup plus absurde que nombre d'autres modèles du circuit électrique. Prenons par exemple celui du train, retenu par S. Johsua et J.J. Dupin (1993, p. 375). Il est formé de wagons uniquement, se déplaçant sur une voie circulaire, poussés en un point du circuit par quelques ouvriers, un segment en pente faisant office de résistance. Très proches de la réalité du représentant au départ, les modèles deviennent de plus en plus étranges à mesure que l'on s'efforce d'intégrer de nouvelles caractéristiques du représenté. Ils avouent ainsi leur statut de signe. Il y a analogie mais non identité, représentation mais non duplication (voir Eco 1992, p. 251 pour les nuances entre "modèle à l'échelle" et "modèles analogiques"), le processus sémiosique peut encore se poursuivre. Ils montrent aussi le danger qu'il y a de confondre la carte avec le territoire, en d'autres termes, le risque toujours présent d'attribuer indûment au représenté des caractéristiques du représentant⁹⁹.

Centré initialement sur la difficulté de passer du perceptible à une sélection du perçu et à sa mise en forme symbolique, cet article aura finalement permis d'attirer aussi l'attention sur la difficulté inhérente à l'acte même de représenter. Mais comme dans le cas de la lecture de textes littéraires (voir ci-dessus), une interprétation qui s'égare ou qui s'interrompt prématurément est préférable selon moi à une absence de prise de risque par l'élève¹⁰⁰.

La seconde recherche portant sur la lecture de dispositifs didactiques par des élèves en cours de sciences étudie la différence d'appréhension de deux types de signes iconiques : la photographie et le schéma. On se rappelle que l'une des trichotomies définies par Ch. S. Peirce (1978, pp. 32 et 139) construit les catégories de signes en fonction de leurs relations avec l'objet représenté. Les indices le représentent par contiguïté, les icônes sont dans un rapport de ressemblance, et les symboles y renvoient selon une loi arbitraire.

Plus encore que la langue, les images, icônes parmi d'autres, passent pour être "transparentes", c'est-à-dire pour livrer leur signification par le seul fait d'avoir été perçues. Conservant la même approche théorique que précédemment, je m'interroge sur la variété interprétative à laquelle donne lieu la lecture soit d'un schéma, soit d'une photographie, soit des deux simultanément. Une même consigne, "Ecrivez ce que vous voyez", est soumise à une classe de Cours Moyen répartie en trois groupes selon le(s) document(s) distribué(s).

99 Ce danger existe même au niveau des enseignants : voir la discussion sur le site de La Main à la Pâte à propos du respect ou non de l'échelle dans un modèle du système solaire (p. 57 ci-dessus).

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Photographie Schéma

Ce travail s'effectue en-dehors de tout contexte disciplinaire. La neutralité de la consigne, le fait de ne pas écrire dans un cahier particulier mais sur une simple feuille blanche, la mise à disposition de documents qui ne sont extraits d'aucun des manuels de la classe, toutes ces précautions méthodologiques évitent aux élèves de mobiliser des savoirs et savoir-faire particuliers. Les icônes, par-delà leur variété, réservent-elles toutes les mêmes possibilités interprétatives aux apprenants ? Si non, est-il judicieux d'en préférer certaines à d'autres ? d'en présenter certaines avant d'autres ?

Les écrits des apprenants qui n'ont vu que la photographie (groupe A) prennent généralement la forme de phrases complètes, en relation les unes avec les autres, alors que ceux qui ont observé uniquement le schéma procèdent davantage par listes. Les textes de ce premier groupe cherchent à être exhaustifs et mentionnent les différents plans de l'image, détaillent les parties du four solaire (qui n'est pas reconnu comme tel), du paysage. Ils se placent dans le champ disciplinaire qu'ils considèrent comme pertinent (la géographie, les sciences, les arts plastiques) et y maintiennent leur propos. Ils marquent en fait leur sensibilité à conserver une seule isotopie de résolution¹⁰¹, un unique principe d'organisation de l'interprétation de la photographie, et en amont un même critère de sélection du perçu, de restriction du perceptible. En temps normal, cette tâche est prise en charge par l'enseignant qui, dans les phases initiales d'une séquence, construit avec sa classe le contexte disciplinaire et notionnel adéquat.

Quand le schéma était fourni (groupes B et C), l'étude du (des) document(s) a systématiquement été versée dans le champ des sciences. Certaines disciplines scolaires présentent ainsi aux yeux des élèves des liens privilégiés avec des formes iconiques particulières (la carte géographique, les équations algébriques, les lois physiques, etc.). Les écrits produits dans cette modalité expérimentale font en général l'hypothèse d'une utilité technique de l'objet représenté. Les rapports entre les éléments perçus ne sont plus conçus selon un ordre spatial, topologique, mais fonctionnel. En fait sur un schéma, l'important a été distingué de l'accessoire avant même le début du travail de l'élève. La photographie déjà manifeste un certain degré de mise en scène du réel. Son énonciateur a choisi un cadrage, une composition des plans, un angle de prise de vue pour signifier quelque chose. Mais le schéma pousse la synecdoque plus loin encore, poursuit au moment de son encodage cette interprétation du réel. Aussi, plus que la photographie, porte-t-il la marque d'une transposition didactique, et les (rares) objets qu'il représente correspondent point par point aux objets que l'élève a à percevoir dans le cadre d'un apprentissage déterminé. Le schéma en tant que signe iconique figure ce faisant une tentative pour contraindre la forme de l'expression à respecter une forme du contenu préétablie (Tardy 1991), son interprétation se révèle être des plus finalisées. La suite de l'analyse confirme cette idée. Les élèves qui n'ont vu que la

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photographie dénomment les différentes parties de l'image : montagnes, immeubles, allées, véhicules, etc. Seuls ceux qui ont eu accès au schéma proposent une dénomination d'ensemble : moulin solaire, usine électrique. D'une icône à l'autre, l'échelle des percepts réunis en une "bonne forme" varie, pour aller jusqu'aux marges de l'image dans le cas du schéma. S'agissant de la photographie, les pièces du puzzle sont nommées mais laissées éparses par défaut d'hypothèse unificatrice¹⁰². Le schéma autorise le franchissement de l'étape suivante, même si les lectures totalisantes proposées par les élèves n'identifient pas exactement le four solaire d'Odeillo (mais ce n'était nullement l'objectif de leur travail). Le schéma cependant soulève d'autres difficultés. Il s'agit d'un signe hybride mêlant éléments iconiques (les miroirs vus de profil), éléments symboliques (les dénominations de certaines de ses parties), éléments indiciaires (les segments qui représentent les rayons du soleil). La signification de chacun de ces traits se précise sous l'influence cotextuelle de tous les autres, grâce à l'identification du type de code auquel ils appartiennent. Les noms individualisent les objets, les flèches les mettent en relation, quand l'apprenant ne confond pas rayons du soleil et flèches de renvoi (un même signifiant pour deux signifiés différents, relevant de plus de deux types de signes : symboles vs indices).

Que ressort-il finalement de cette étude ? Que le décodage des signes iconiques présentant une certaine dose d'arbitraire (le schéma plutôt que la photographie) est plus fructueux s'agissant de la production de connaissances par les apprenants, même s'il présente quelques écueils spécifiques. La photographie, par la représentation d'éléments contextuels peu pertinents (les montagnes, les véhicules des visiteurs, …), tend à disperser l'attention du spectateur et, de toute façon, à ne représenter que le singulier. Le schéma à l'inverse est pris déjà dans une démarche de généralisation qui cherche à dégager des caractéristiques nécessaires (sur un plan scientifique) ou utiles (d'un point de vue technologique). On remarque d'ailleurs dans les textes des élèves une plus grande densité de déterminants définis dans la description de la photographie, indéfinis pour le schéma.

L'analyse des travaux composant le corpus d'étude nous amène finalement à dépasser la question initiale pour évoquer le problème de l'analogie des signes iconiques¹⁰³. Ces derniers, comme on se le rappelle, ont été définis par Ch. S. Peirce comme entretenant une relation de similarité avec l'objet qu'ils représentent. Ce qui n'empêche pas qu'ils soient le résultat d'une intention de signifier, et non de simples décalques d'une réalité préexistante. Leur énonciateur use pour ce faire d'un certain nombre de conventions¹⁰⁴. On s'en convaincra en observant successivement un portrait peint, une caricature, une photographie d'une même personne. Le signe iconique se doit donc de produire les propriétés culturelles attribuées à l'objet (Eco 1992, p. 97). Leur prédominance dans le schéma rend ce dernier plus facile à interpréter par les apprenants, comme le montre cette expérience¹⁰⁵. On relèvera entre autres que le document fourni aux groupes B et C ne représente que huit des rayons du soleil, précisément ceux qui viennent frapper les huit miroirs plans. Leur trajectoire en est rendue plus lisible, la compréhension du fonctionnement de l'objet technique en est facilitée. Mais quelques réflexions erronées pourraient être induites chez les élèves. Qu'y a-t-il entre deux rayons

102 On retrouve cette même difficulté de l'observation des sources analogiques dans la formation des enseignants. Quand un néophyte relève les comportements d'un expert, il a beaucoup de mal à les mettre en relation. Le processus interprétatif s'arrête en chemin, l'absence d'une hypothèse globale qui apporterait de la cohérence empêche même dans une certaine mesure de percevoir ce qu'il y aurait d'intéressant.

103 Nous avons un peu plus haut émis quelques idées à propos de l'analogie dans le cadre de la modélisation en sciences à l'école élémentaire.

104 Voir par exemple S. E. Larsen (2002, p. 456) pour une sémiotique des espaces naturels urbains : quoi de plus iconique et en même temps de plus conventionnel qu'un parc, qu'un jardin à la française, etc. Ch. S. Peirce n'a d'ailleurs jamais écrit qu'un signe devait ne relever que de l'une de ces trois catégories à la fois.

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immédiatement voisins ? du vide ? Qui a si bien dirigé les rayons vers les miroirs¹⁰⁶ ? On remarque que selon les intentions didactiques du concepteur de l'icône, les codes de représentation invoqués vont changer. On ne schématise pas ce que l'on voit, mais ce qu'on sait. Quelles attitudes professionnelles adopter alors pour amener les apprenants vers la maîtrise des signes iconiques ? J'en vois trois :

- susciter la lecture du signe iconique à partir de l'émission d'une hypothèse interprétative à laquelle on cherchera des confirmations perceptives ;

- utiliser les photographies, code faible, surtout pour poser les problèmes, et non pour trouver de l'information. Il serait nécessaire pour atteindre ce second but au moins de les mettre en séquence (chronologique) ou en série (logique), voire de leur adjoindre un cotexte ;

- doubler la perception d'icônes par des échanges verbaux, qui visent à mettre à jour les systèmes d'attentes par la confrontation des interprétations.

Ce qui revient finalement à formuler le principe suivant : enseigner non pas des faits, mais des relations.

5.4. La médiation par le signe

Si je voulais résumer le processus de spécification de ma problématique telle qu'elle apparaît au fil de ces pages, je dirais qu'elle se focalise sur l'activité des apprenants, une activité