Chapitre 2. Cadre d’analyse
I. Modéliser les connaissances avec le volet praxéologique de la Théorie Anthropologique du Didactique
I.2. Expliciter le rapport personnel par la praxéologie personnelle ... 50 I.3. Modéliser les praxéologies didactiques ... 51 I.4. Bilan ... 53 II. S’appuyer sur le cadre d’analyse des connaissances professionnelles PCK des enseignants pour
alimenter les éléments du logos ... 54 II.1. Le modèle des connaissances professionnelles utilisé ... 56 II.1.1 Les connaissances professionnelles d’un enseignant : ... 56 II.1.2 Les connaissances professionnelles liées au contenu ou Pedagogical Content Knowledge (PCK)57 II.2. Le fonctionnement du modèle ... 60
II.2.1 L’explicitation des connaissances professionnelles : ... 60 II.2.2 Discussion concernant les PCKStratégies ... 61 II.2.3 L’importance hiérarchique entre les types de connaissances professionnelles ... 62 II.3. Bilan ... 63 III. Des éléments concernant l’enseignement de la science par les enseignants pour les
PCKOrientationEnseignementDesSciences ... 65 III.1. Une vision de la science fondée sur une appréhension immédiate du monde par l’observation .. 66 III.1.1 Une science en classe empiriste ... 66 III.1.2 Une conception réaliste naïf du monde ... 67 III.1.3 L’induction comme représentation du raisonnement scientifique ... 67 III.1.4 Une démarche scientifique standardisée Bernardienne... 68 III.1.5 Bilan ... 68 III.2. Des connaissances professionnelles qui légitiment un enseignement linéaire comme un chemin à suivre 69
III.2.1 Une appréhension devant la perte de la maîtrise du groupe ou du cheminement intellectuel70 III.2.2 Aller dans le sens des élèves ... 70 III.3. Une idée de l’apprentissage négligeant l’importance des conceptions initiales des élèves... 71 III.4. Un enseignement de la Science, reflet d’une société ... 72 III.5. Bilan ... 72 IV. Conclusion du chapitre 2 ... 73
En classe, l’étayage est le fait de l’enseignant ou, de façon plus large, de tous les intervenants dans la conception d’une séance.
Les travaux auxquels nous avons fait référence dans le chapitre précédent cherchent à établir les relations existant entre le savoir et l’action d’étayage de l’enseignant (Lavoie et al., 2006; Vallat,
2012) et pour certains dans le domaine de l’enseignement des sciences (Bonnat, 2017; Saavedra, 2015; Marzin-Janvier, 2013 ; Soury-Lavergne, 1998). A la suite des travaux de Marzin-Janvier (2013), de Saavedra (2015) et de Bonnat (2017), nous poursuivons les recherches portant sur l’analyse de l’étayage lors de la mise en jeu d’un savoir en biologie en présence d’un EIAH ; cependant, la spécifi-cité de notre travail est de nous axer sur l’étayage du professeur. Aussi, nous voulons dans notre travail de thèse analyser l’étayage en prenant en compte la spécificité du savoir dans ses dimensions épistémologique et institutionnelle en relation avec l’action de l’enseignant et avec l’EIAH.
Pour parvenir à nos fins, nous utilisons le cadre de la praxéologie développée au sein de la Théorie Anthropologique du Didactique (Bosch & Chevallard, 1999). En effet, le volet praxéologique est utili-sé pour expliciter le rapport à un objet de savoir au sein d’une institution, en prenant en compte les
attentes institutionnelles, les contraintes (Ibid.). S’il a été développé et bien utilisé en
mathéma-tiques, ce cadre a aussi été utilisé en sciences expérimentales (Achiam & Marandino, 2014; Bonnat, 2017; Brun-Ramousse, 2015; d’Ham et al., 2014; Girault et al., 2016; Marzin-Janvier, 2015; Morge, 2003; Pélissier & Venturini, 2016). Prolongeant les recherches concernant la Théorie Anthropolo-gique du Didactique, les membres de l’équipe METAH du LIG ont développé une extension à la praxéologie, le cadre T4TEL (Chaachoua, 2018; Chaachoua et al., 2013; Chaachoua & Bessot, 2016). Celui-ci propose une formalisation de la description des éléments praxéologiques, un découpage du savoir qui est nécessaire à son implémentation dans un EIAH. S’appuyant sur les travaux de Reiser (2004), un des axes de recherche de l’équipe METAH est l’implémentation d’un étayage sous forme d’une structuration de la tâche à accomplir et l’extension T4TEL permet cette structuration du savoir indispensable à l’implémentation au sein d’un EIAH. Bonnat (2017) a établi la praxéologie institution-nelle d’un objet de biologie en utilisant T4TEL et a implémenté une partie de cette praxéologie dans l’EIAH LabNbook ce que nous devons faire aussi pour notre travail de thèse. Il semble donc opportun d’utiliser ce cadre T4TEL pour notre travail. Le volet praxéologique de la Théorie Anthropologique du Didactique permet aussi d’expliciter les connaissances de chaque individu (et donc de chaque élève) en décrivant les praxéologies personnelles (Croset & Chaachoua, 2016). Cette notion est pertinente pour notre travail pour modéliser les connaissances des élèves, connaissances pas toujours formes au savoir institutionnel. Les praxéologies personnelles permettent alors de modéliser les con-naissances de ces élèves. Enfin, pour notre travail de thèse, nous voulons analyser finement l’action d’étayage de chaque acteur et en particulier celle du professeur. La praxéologie permet ce type d’analyse ; en effet, dans le cadre de la Théorie Anthropologique du Didactique, Morge (2003), Cal-mettes (2010), Pélissier et Venturini (2016) ont modélisé l’action d’un enseignant en sciences expé-rimentales (sciences physiques) en s’appuyant sur les praxéologies didactiques. Ainsi, la Théorie An-thropologique du Didactique et en particulier le volet praxéologique (Chevallard, 2002) ainsi que l’extension T4TEL sont des outils efficaces pour montrer clairement l’articulation entre l’étayage de l‘enseignant et celui de l’EIAH avec d’une part le savoir institutionnel et d’autre part les connais-sances des élèves mobilisées.
D’autre part, dans la modélisation praxéologique, est formalisé le savoir, le logos. Concernant les praxéologies didactiques, ces connaissances correspondent au savoir que l’enseignant mobilise pour
mettre en œuvre sa praxéologie. Nous avons choisi d’analyser ces connaissances en utilisant le cadre des connaissances professionnelles (PCK) (Grossman & Shulman, 1994; Magnusson et al., 1999; Shulman, 1986). Ce cadre a été plusieurs fois utilisé pour l’analyse de pratiques enseignants et en particulier des enseignants de sciences expérimentales (Bécu-Robinault, 2007; Brun-Ramousse & Marzin-Janvier, 2018; Cross, 2010; Jameau, 2017) ; c’est pourquoi il nous a semblé pertinent de l’utiliser.
Pour alimenter ce pôle des connaissances, nous avons choisi de nous appuyer sur l’abondante littéra-ture portant sur les conceptions qu’ont les enseignants de science expérimentales sur la Science (Abd-El-Khalick, 2012; Lederman, 1992; Pélissier & Venturini, 2016 entre autres).
Dans la partie qui suit, sont présentés le volet praxéologique et son extension T4TEL nous ayant per-mis de modéliser le savoir à la fois institutionnel et individuels par rapport à un objet d’étude ainsi que les praxéologies didactiques que nous utilisons pour modéliser l’action enseignante. Le cadre des connaissances professionnelles est aussi décrit avec également les conceptions concernant l’enseignement des sciences les plus couramment décrites chez les enseignants.
I. Modéliser les connaissances avec le volet
praxéologique de la Théorie Anthropologique
du Didactique
La Théorie Anthropologique du Didactique, cadre établi par Chevallard (1992), se propose d’étudier les rapports à un objet, rapports qui se construisent au sein d’une institution ou pour une personne. Dans la Théorie Anthropologique du Didactique, un objet est défini ainsi :
« [Un objet est] toute entité, matérielle ou immatérielle, qui existe pour au moins un
indivi-du. Tout est donc objet, y compris les personnes. Sont ainsi des objets le nombre sept, et
aus-si le chiffre 7, la notion de père et aussi ce jeune père qui promène son enfant, ou encore
l’idée de persévérance (ou de courage, ou de vertu, etc.), et le concept mathématique de
dé-rivée, et aussi le symbole , etc.» (Chevallard, 2003, p. 81).
Il s’agit donc là d’une définition plutôt large de la notion d’objet et, en faisant un parallèle avec
l’écologie14 , Chevallard (1994) propose d’associer à un objet de savoir les notions de niche et
d’habitat en énonçant :
« Pour le dire en un langage volontairement anthropomorphe, l’habitat, c’est en quelque sorte l’adresse, le lieu de résidence de l’organisme. La niche, ce sont les fonctions que l’organisme y remplit » (Chevallard et al., 1994, p. 139).
Ainsi, au sein d’un curriculum, un objet d’étude est soumis à différentes conditions et contraintes, à la fois internes – son épistémologie – et externes, liées au milieu, l’environnement social et culturel dans lequel il existe. Et, c’est leur combinaison qui va déterminer son existence au sein du curricu-lum.
L’analyse écologique correspond à l’étude dans le temps d’un objet de savoir. Sa position dans le curriculum, ses relations aux autres concepts existant dans le curriculum sont alors étudiées. La praxéologie institutionnelle nous renseigne sur la façon dont chaque niche est occupée par l’objet d’étude concerné.
I.1. Formaliser le rapport institutionnel par la
praxéologie et l’extension T4TEL
L’objet d’étude choisi existe dans un niveau d’étude et une filière qui correspondent à l’institution dans laquelle vit l’objet d’étude. Chevallard (2003, p. 82) définit ainsi une institution :
« Une institution I est un dispositif social « total », qui peut certes n’avoir qu’une extension
très réduite dans l’espace social (il existe des « micro-institutions »), mais qui permet – et
impose – à ses sujets, c’est-à-dire aux personnes x qui viennent y occuper les différentes
po-sitions p offertes dans I, la mise en jeu de manières de faire et de penser propres ».
Ainsi, les personnes qui entrent en relation avec l’objet au sein de cette institution sont les sujets de celle-ci mais ils ne sont pas libres dans leur rapport à cet objet car comme Chevallard (2003, p. 82)
l’énonce : « Dès sa naissance, tout individu est ainsi assujetti à – c’est-à-dire à la fois soumis à et
sou-tenu par – de multiples institutions, telle sa famille, dont il devient le sujet ».
Les sujets de l’institution qui peuvent être, dans des classes de lycée, le professeur ou les élèves sont soumis à l’institution qui pose ses attentes, ses contraintes, ses conditions dans la construction du rapport à l’objet d’étude. Au sein d’une institution, la description de l’organisation du savoir passe donc par la délimitation du rapport institutionnel à l’objet que décrit ainsi Chevallard (2003, p. 82):
« Étant donné un objet o, une institution I, et une position p dans I, on appelle rapport
insti-tutionnel à o en position p, et on note RI (p, o), le rapport à l’objet o qui devrait être,
idéale-ment, celui des sujets de I en position p ».
Donc, les acteurs, occupant la même position dans une institution, devraient chercher à atteindre le rapport institutionnel à un objet de savoir.
L’explicitation du rapport institutionnel à un objet peut être fait par la praxéologie (Bosch & Cheval-lard, 1999). Les éléments constituant la praxéologie sont précisés par Chevallard (2002, p. 3) :
« Toute activité humaine consiste à accomplir une tâche t d’un certain type T, au moyen
d’une certaine technique τ, justifiée par une technologie θ qui permet en même temps de la
Ainsi, toute activité humaine correspond à une tâche qui est modélisable sous une forme de type de tâches ; ce type de tâches est réalisé à l’aide d’une technique qui nécessite des connaissances ou technologies. Cette technologie fait partie d’un système cohérent d’idées nommée théorie. Le
mo-dèle praxéologique permet donc de mettre en lien un savoir-faire (la praxis) et un savoir (le logos).
Au modèle praxéologique, s’est ajoutée une formalisation des éléments du quadruplet praxéologique par le modèle T4TEL (Chaachoua, 2018; Chaachoua et al., 2013; Chaachoua & Bessot, 2016). Cette extension du volet praxéologique a été réalisée dans un premier temps dans le but de préparer un savoir afin de l’implémenter dans un EIAH ; ce cadre est maintenant utilisé de façon plus générale pour structurer un savoir. Le cadre T4TEL permet en effet de rendre un savoir découpé, structuré, calculable (Chaachoua & Bessot, 2016). Grâce à cela, des praxéologies différentes peuvent être struc-turées au travers d’une seule formulation en utilisant un jeu de variables ; il s’agit d’un générateur de type de tâches.
« Un générateur de type de tâches est défini par un type de tâches et un système de
va-riables. Nous parlons de système de variables pour désigner une liste de variables avec des valeurs qu’elles peuvent prendre » (Chaachoua, 2018, p. 11).
L’écriture de plusieurs types de tâches peut être ainsi harmonisée : le verbe d’action étant le même et les valeurs des variables différentes. Nous pouvons ainsi modéliser un générateur de types de tâches :
[Générateur de Types de Tâches] = verbe d’action + complément + variable 1 + variable 2 etc.… Les variables sont des compléments pris dans la discipline qui peuvent avoir plusieurs fonctions. Chaachoua et Bessot (2016) précisent les fonctions des valeurs de ces variables :
- Une fonction épistémologique : la valeur de la variable rend compte des
tech-niques possibles dans les différentes institutions dans laquelle existe l’objet,
- Une fonction institutionnelle : la valeur de la variable intègre les contraintes et les
conditions de l’institution pour le type de tâche donné,
- Une fonction didactique : les valeurs des variables sont à la disposition du
profes-seur au sein d’une institution donnée.
Par exemple, en mathématiques, un générateur de type de tâches peut être par exemple (Chaa-choua, 2018):
En Biologie, un exemple de générateur de type de tâche a été mis au point lors de l’élaboration de la praxéologie institutionnelle et est présenté ci-dessous (Brun-Ramousse, 2015) :
[GTcontrôle-génétique] : Montrer qu’une mutation de l’information génétique d’une cellule modifie
le métabolisme par un raisonnement réalisé à partir de données. Les variables de ce générateur de tâches sont :
- v1 : type de mutant,
- v2 : type de cellule,
- v3 : type de métabolisme,
- et v4 : type de ressources
Et, les valeurs de ces variables identifiées dans les différents manuels sont :
Manuels Valeurs de v1 Valeurs de v2 Valeurs de v3 Valeurs de v4
Belin mutant SNF levures fermentation graphique
Bordas mutant rho- levures respiration graphique
Hatier mutants rho
0,
S152P, Y279C levures respiration
Electronographies de mi-tochondries
tableau
Nathan mutant Ade2 levures biosynthèse de
l’adénine tableau
Concernant la technique, Chaachoua (2018) propose dans le modèle T4TEL que l’écriture d’une tech-nique soit formalisée sous la forme d’une suite de type de tâches. Cet auteur précise la nature du type de tâches appartenant à la technique : elle peut être « intrinsèque » lorsque sa mise en œuvre est nécessaire mais n’est pas prescrite par l’institution ou « extrinsèque » lorsque le type de tâche est prescrit par l’institution. Ainsi, il est possible de détailler chaque élément de la technique par un en-semble de type de tâches et chacun d’eux a sa propre technique qui peut être décrite à son tour par un ensemble de type de tâches ; c’est au chercheur de déterminer jusqu’à quel niveau de granulomé-trie il est nécessaire de détailler les techniques ce qui a conduit à introduire la notion de types de tâches élémentaire. Il s’agit de types de tâches pour lesquels il n’est pas nécessaire de détailler la technique. Par exemple, la technique liée à la lecture d’un graphique lors de l’exploitation d’un do-cument en biologie peut ne pas être détaillée en types de tâche lorsque l’on travaille à un niveau de lycée si l’on estime que cette technique est normalement maîtrisée à ce niveau. On considère donc le type de tâches « lire un graphique » comme élémentaire.
Ainsi le modèle T4TEL permet une structuration du bloc praxis permettant une explicitation
formali-sée. Nous utilisons cette structuration dans notre travail de thèse lors de la formalisation du rapport institutionnel à l’objet de savoir. L’homogénéisation proposée permet la formulation d’un générateur de type de tâche proposant un panel de valeurs de variables. Le choix des valeurs des variables est réalisé lors de la construction de la séance d’enseignement et ces variables impliquent alors les tech-niques mobilisées.
Dans le quadruplet praxéologique, justifiant lebloc practico-technique [T ; τ] existe le bloc technolo-gico-théorique [θ ; Θ].
La technologie correspond à « un discours descriptif et justificatif des tâches et techniques » (Bosch & Chevallard, 1999, p. 85). Crozet et Chaachoua (2016) précisent que :
« une technologie, […] ne se réduit pas à un ensemble de théorèmes ou de règles mathéma-tiques. C’est un discours qui permet de justifier, de produire, de rendre intelligible, de con-trôler et d’adapter une technique. Elle est constituée de plusieurs ingrédients qui peuvent re-lever des mathématiques, des théorèmes en acte, des définitions en acte, des règles du con-trat didactiques ou institutionnelles… »
Toujours dans le cadre T4TEL, Chaachoua (2018, p. 408) précise aussi qu’une structuration de la technologie est envisageable :
« La technologie [est modélisée] par un ensemble d’énoncés Ei qui ont un statut et un
do-maine de validité. Le statut peut être : définition, propriété, règle, croyance… Le dodo-maine de validité précise la validité de l’énoncé par rapport à un domaine de référence. »
Et, la théorie justifiant la technique répond au même type de principe, c'est-à-dire que la théorie permet de justifier la technologie.
Nous nous sommes appuyés sur ces propositions pour établir les technologies et théories de nos praxéologies institutionnelles. Cependant, il est nécessaire de préciser qu’en Biologie, s’il est possible de structurer la technologie justifiant une technique en plusieurs énoncés, il est plus difficile d’associer un statut à un énoncé. Les objets de la biologie (le gène, la cellule, l’organe,…) existant dans le temps, ils appartiennent à une histoire évolutive ; la biologie est donc une science historique or il n’y a ni loi ni théorie en histoire (Gayon, 2005). Et la modélisation du savoir en biologie ne se fait pas sous une forme mathématique comme en sciences physiques mais par des mots (Jacrot et al., 2006). Ainsi, ce que l’on peut appeler lois en biologie sont des généralisations qui par ailleurs souf-frent presque toujours d’exceptions et qui, en plus, semblent issues d’un processus contingent
(Gayon, 2005, p. 55). Ainsi, on n’enseigne pas de théorèmes ou d’axiomes biologiques. Si le logos en
biologie est bien un ensemble d’énoncés qui justifie, contrôle, régule … la praxis, il n’est pas possible
de donner un nom à leur statut.
Finalement, la structuration apportée par le cadre T4TEL permet d’expliciter le rapport de l’institution à l’objet d’étude. Par la détermination des variables, il est possible d’homogénéiser les différentes praxéologies se rapportant à ce même objet d’étude. Et, les énoncés du bloc technologi-co-théorique nécessaires à la réalisation de la technique des praxéologies peuvent être identifiés.
Cependant, si l’on peut supposer que les sujets cherchent à avoir un rapport conforme à celui qui est demandé par l’institution lorsqu’ils s’y trouvent, ces individus construisent un rapport personnel à cet objet tout au long de leur existence que Chevallard (2003, p. 82) définit ainsi :
« on désigne le système, noté R(x, o), de toutes les interactions que x peut avoir avec l’objet
o – que x le manipule, l’utilise, en parle, en rêve, etc. ».
C’est en cherchant à expliciter ce rapport personnel que Croset et Chaachoua (2016) ont proposé la notion de praxéologie personnelle, praxéologie permettant alors de structurer les connaissances d’un individu.
I.2. Expliciter le rapport personnel par la
praxéo-logie personnelle
Bosch et Chevallard (1999, p. 82) explique la façon dont se modèle le rapport personnel à un objet : « C’est ainsi l’accomplissement des différentes tâches que la personne se voit conduite à réa-liser tout au long de sa vie dans les différentes institutions dont elle est le sujet
successive-ment ou simultanésuccessive-ment qui conduira à faire émerger son rapport personnel à l’objet
consi-déré. »
Comme chaque institution définit son propre rapport institutionnel, le rapport personnel à un objet se construit au fur et à mesure des visites dans des institutions différentes et il se forme par une « in-tégration, au fil du temps, des influences exercées par les divers rapports institutionnels auxquels elle a été assujettie» (Chevallard, 2003, p. 83). Donc, toutes les relations que cet individu a eu et a avec cet objet forment son rapport personnel à l’objet ; et comme la manipulation, le contact avec cet objet peut se faire pendant toute la vie, le rapport personnel évolue dans le temps et avec l’expérience.
Parfois, le rapport personnel surgit au détour d’une activité par exemple lorsqu’un élève fait une erreur. Croset et Chaachoua (2016) montre que le modèle praxéologique est assez puissant pour modéliser ces erreurs réalisées par les élèves. Ces auteurs (2016, p. 179) proposent alors une organi-sation praxéologique qui permet de rendre compte du rapport personnel à un objet d’un sujet appar-tenant à une institution. Ils (2016, p. 179) proposent ainsi :
« le quadruplet d'organisation praxéologique de l'activité d'un sujet institutionnel constitué de quatre composantes :
- Un type de tâches personnel correspondant à un ensemble de tâches que le sujet perçoit
comme similaires et qui provoque l'application d'une même technique. […]
- Une technique personnelle utilisée par l'élève permettant de résoudre un seul type de