Une échelle de fréquence à 17 items a été utilisée pour déterminer les stratégies que les enseignantes et enseignants utilisent dans leurs classes de sciences. Comme l’indique le tableau 6.1, une solution à trois facteurs s’est dégagée de ces items, laquelle montre une incidence variable sur le rendement en sciences. Les résultats de l’analyse de régression de l’étude montrent que le premier facteur, soit les stratégies traditionnelles en sciences, présente une association négative avec le rendement.
Ce facteur comprend des approches qui sont considérées comme plus traditionnelles, comme
celles où les élèves sont guidés tout au long d’activités pratiques, typiquement en petits groupes de laboratoire dans les classes de sciences. Ce type d’enseignement est associé à un rendement des élèves significativement supérieur. Le dernier facteur, soit les stratégies de recherche ouverte en sciences, dans le cadre desquelles les élèves planifient et conçoivent des enquêtes, n’a présenté aucun lien significatif avec le rendement. L’écart relatif à l’incidence sur le rendement entre ces deux derniers facteurs peut être partiellement un résultat de la façon dont les enseignantes et enseignants utilisent les diverses stratégies. Le graphique 6.4 présente la mesure dans laquelle les enseignantes et enseignants déclarent utiliser les stratégies traditionnelles de recherche appuyée par le personnel enseignant et les stratégies de recherche dirigée par les élèves dans l’ordre décroissant de la fréquence d’utilisation dans chaque catégorie. Près de 80 p. 100 des enseignantes et enseignants indiquent que leurs élèves font « beaucoup » d’activités de recherche appuyée par le personnel enseignant, ou en font « dans une certaine mesure », alors que près de 50 p. 100 des enseignantes et enseignants indiquent une fréquence similaire pour l’utilisation des activités de recherche dirigée par les élèves.
Tableau 6.1 Stratégies utilisées par les enseignantes et enseignants pour l’enseignement des sciences
Facteurs Dans quelle mesure demandez-vous aux élèves de la classe de sciences d’effectuer les activités suivantes?
Incidence négative sur le rendement Méthodes
traditionnelles d’enseignement des sciences (pas de recherche)
Vous observer lorsque vous réalisez une expérience ou une enquête.
Lire leur manuel ou toute autre ressource pédagogique.
Mémoriser des faits et des principes.
Utiliser des formules, des lois ou des théories scientifiques pour résoudre des problèmes courants.
Établir un lien entre ce qu’ils apprennent en sciences et leur vie de tous les jours.
Apprendre des savoir-faire en contexte.
Établir des liens avec d’autres disciplines.
Incidence positive sur le rendement Méthodes pratiques
et collaboratives en sciences
(recherche appuyée par le personnel enseignant)
Effectuer des expériences ou des enquêtes.
Travailler en petits groupes pour faire des expériences ou des enquêtes.
Apprendre en effectuant des expériences.
Interagir avec leurs pairs.
Faire l’expérience de quelque chose de nouveau.
Aucune incidence significative sur le rendement Méthodes de
recherche ouverte en sciences
(recherche dirigée par les élèves)
Observer un phénomène naturel et décrire ce qu’ils voient.
Formuler leurs propres questions pour les enquêtes.
Concevoir des façons de chercher des réponses à leurs propres questions.
Concevoir ou planifier des expériences ou des enquêtes.
Faire preuve d’inventivité ou de créativité.
Graphique 6.4 Mesure dans laquelle les enseignantes et enseignants utilisent des stratégies précises dans leurs classes de sciences
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Formuler leurs propres questions pour les enquêtes Concevoir ou planifier des expériences
ou des enquêtes Concevoir des façons de chercher des réponses à leurs propres questions Observer un phénomène naturel et décrire
ce qu’ils voient Faire preuve d’inventivité ou de créativité Apprendre en effectuant des expériences Faire l’expérience de quelque chose de nouveau Effectuer des expériences ou des enquêtes Travailler pour faire des expériences
ou des enquêtes Interagir avec leurs pairs Mémoriser des faits et des principes Apprendre des savoir-faire en contexte Observer une expérience ou une enquête Résoudre des problèmes courants Établir des liens avec d’autres disciplines Lire leur manuel ou toute autre ressource pédagogique Établir un lien entre ce qu’ils apprennent
et leur vie de tous les jours
Stratégies de recherche dirigée par les élèves Stratégies de recherche appuyée par le personnel enseignant Stratégies traditionnelles
Pourcentage
Jamais Un peu Dans une certaine mesure Beaucoup
de l’efficacité de l’enseignement fondé sur la recherche en sciences. Les méta-analyses précédentes ont conclu que l’enseignement par la recherche a des effets inconstants sur le rendement des élèves en sciences. Certaines études ont montré des effets positifs (p. ex., Minner et coll., 2010; Schroeder et coll., 2007) et d’autres ont montré des effets négatifs (p. ex., Kirschner, Sweller et Clark, 2006).
En utilisant les données sur les élèves du PISA 2006 liées à l’utilisation des stratégies de recherche par le personnel enseignant, Jiang et McComas (2015) ont trouvé une association positive entre le rendement et l’enseignement fondé sur la recherche, mais ils ont cependant rapporté des effets contradictoires concernant le niveau d’ouverture de l’enseignement par la recherche. Un rendement supérieur a été associé aux élèves qui ont déclaré que leurs enseignantes et enseignants utilisaient un enseignement fondé sur des stratégies de recherche appuyée par le personnel enseignant (p. ex., effectuer des activités dirigées et tirer des conclusions à partir des données), alors que l’utilisation de stratégies de recherche dirigée par les élèves (p. ex., concevoir des expériences) était associée à des scores de rendement inférieurs, mais à des scores supérieurs liés à l’attitude. Ces résultats peuvent s’expliquer en reconnaissant que l’enseignement au moyen des stratégies de recherche dirigée par les élèves exige plus de temps. Les élèves ont besoin de plus de temps pour concevoir et tester leurs idées.
Le personnel enseignant a également besoin de plus de temps. Pour faciliter la recherche ouverte efficace avec les élèves, les enseignantes et enseignants doivent comprendre les programmes d’études en profondeur, connaître clairement les objectifs d’apprentissage, détenir une connaissance pédagogique pouvant traduire l’enseignement et l’apprentissage et avoir des aptitudes de questionnement efficaces entre l’enseignante ou enseignant et les élèves.
Dans une étude menée auprès d’élèves plus âgés, O’Grady-Morris (2008) propose que les élèves n’établissent pas aisément de lien entre les représentations multiples par eux-mêmes pendant les activités de sciences et fournissent souvent des explications disparates pour les mêmes phénomènes qui leur sont présentés dans le laboratoire et dans la classe. Ainsi, des instructions minimalement dirigées, comme la recherche scientifique plus ouverte, peuvent être moins efficaces et efficientes que les processus pédagogiques qui dirigent l’apprentissage des élèves, puisqu’il est nécessaire d’aider les élèves à établir des liens explicites entre leurs observations et les modèles abstraits qui sont utilisés pour expliquer les principes scientifiques. Souvent, les enseignantes et enseignants tiennent pour acquis que les élèves ont établi des liens implicites entre le contenu des leçons et leurs connaissances antérieures au cours de leur travail dans le cadre du processus expérimental, mais le développement de connaissances conceptuelles est aussi éclairé par des idées fausses fortement implantées et persistantes qui résultent de la généralisation excessive de la théorie scientifique (O’Grady-Morris, 2008; O’Grady-Morris et Nocente, 2009). Un enseignement plus dirigé pourrait accroître la possibilité de reconnaître et de mettre en doute les idées fausses de façon fructueuse.
Comme le PPCE 2013 l’indique, les activités de recherche dirigée par les élèves qui sont considérées comme plus ouvertes ou les stratégies de haut niveau n’améliorent pas significativement le rendement des élèves en sciences. Wise (1996) conclut que l’enseignement innovateur des sciences est un
mélange de stratégies pédagogiques et qu’aucune stratégie n’est aussi efficace que l’utilisation d’une approche combinant les stratégies. Le niveau de recherche adéquat devrait plutôt être appliqué avec les connaissances des avantages et des inconvénients de chaque niveau. Peut-être, comme Jiang et McComas (2015) le suggèrent, les activités de recherche plus ouvertes devraient être utilisées avec parcimonie pour améliorer la motivation des élèves, tout en consacrant le temps d’enseignement en classe aux activités de recherche appuyée par le personnel enseignant plus structurées de niveau inférieur en sciences, afin de veiller à ce que les élèves apprennent le contenu scientifique et son interconnectivité et acquièrent une conception globale des sciences qui soit dénuée d’idées fausses.
Les idées fausses et les compréhensions non conventionnelles des élèves sont des sujets qui font couler beaucoup d’encre. Les travaux de recherche indiquent que les idées fausses résistent au changement et peuvent persister même avec l’enseignement formel des sciences. Même si la plupart des enseignantes et enseignants sont conscients de l’existence des idées fausses, ils ne comprennent pas comment elles se développent ou ne saisissent pas entièrement leur incidence sur l’enseignement (Gomez-Zwiep, 2008).
Il est donc important que les enseignantes et enseignants sondent constamment la compréhension de leurs élèves.