Place de l’élève et de l’enseignant au sein des démarches d’investigation scientifique scientifique

Certains auteurs différencient les DIS mises en œuvre en classe en se basant soit sur le type d’interrogation émis soit sur le niveau d’engagement des élèves et le degré d’intervention de l’enseignant.

En effet, bien qu’il ne semble pas exister d’unique et simple définition de

« la démarche d’investigation » dans la documentation scientifique (Anderson, 2002), nous retrouvons dans les écrits certains modèles de DIS basés sur le niveau d’engagement de l’élève et de guidage de l’enseignant. C’est-à-dire sur ce qui est généralement appelé les « niveaux d’investigation » (levels of inquiry). Schwab (1962) distingue trois approches : une première, dans laquelle l’enseignant ou le

manuel pose le problème et décrit les manières par lesquelles les élèves peuvent découvrir des relations qu’ils ne connaissent pas encore. Dans la deuxième approche, l’enseignant ou le manuel pose le problème, mais les méthodes et les solutions sont déterminées par les élèves. Dans la troisième approche, la plus ouverte, les élèves sont confrontés au phénomène de manière libre : ce sont eux qui formulent le problème, collectent et analysent les données et énoncent des explications scientifiques reposant sur leurs investigations. Dans le même sens, Chinn et Malhotra (2002) proposent quatre niveaux d’investigation : 1) simple observation (par exemple, description d’un être vivant) ; 2) simple experiments (il s’agit de simples manipulations, comme mesurer la quantité d’oxygène en fonction de l’agitation de l’eau) ; 3) simples illustrations (les élèves suivent un protocole et inscrivent leurs résultats) et 4) authentic inquiry (les élèves, ici, ont toute la responsabilité du processus d’investigation scientifique). Windschitl (2003), se basant plus particulièrement sur les écrits de Schwab (1962) et de Herron (1971), a proposé une catégorisation à quatre niveaux de l’investigation scientifique en classe : 1) l’investigation confirmatoire (confirmation inquiry), 2) l’investigation structurée (structured inquiry), 3) l’investigation guidée (guided inquiry), 4) l’investigation ouverte (open ou full inquiry). Au premier niveau, celui de l’investigation confirmatoire, l’enseignant fournit aux élèves une question d’investigation, ainsi que la procédure pour y répondre. Les élèves exécutent la procédure et confirment la réponse ou la solution qu’ils connaissent a priori. Au niveau de l’investigation structurée, l’enseignant fournit aux élèves une question, ainsi que la procédure pour y répondre, sans toutefois que les élèves connaissent la réponse ou la solution au départ. Au troisième niveau, concernant l’investigation guidée, l’enseignant fournit seulement la question aux élèves et ces derniers sont responsables d’établir la procédure qui permettra de formuler la solution ou la réponse à la question de départ. Au quatrième et dernier niveau, celui de l’investigation ouverte ou complète, les élèves sont invités à formuler leur propre question d’investigation et à développer eux-mêmes la procédure, ainsi que la solution ou la réponse qu’ils ne connaissent pas au départ. Les deux premiers niveaux de l’investigation (confirmatoire et structurée) sont considérés comme des investigations de type « livre de recettes » (Smithenry, 2009) puisque la procédure

est généralement donnée aux élèves et ceux-ci doivent simplement suivre les étapes pour arriver au résultat escompté. Les troisième et quatrième niveaux de l’investigation (guidée et ouverte), qui laissent une plus grande place à l’élève dans le développement de la procédure et la formulation de solutions ou de réponses, se rapprochent davantage d’une perspective que l’on pourrait qualifier de

« constructiviste ».

Par ailleurs, comme le mentionnent le NRC (2000) et différents auteurs cités précédemment (Furtak, Seidel, Iverson, Briggs, 2012 ; Kirshner, Sweller et Clark, 2006), bien que le niveau d’investigation ouverte puisse sembler correspondre à un niveau souhaitable pour les élèves lorsqu’ils sont confrontés à de nouveaux contenus ou phénomènes dans une perspective constructiviste, il est nécessaire de rappeler que la médiation réalisée par l’enseignant en classe lors de la mise en œuvre des DIS est cruciale.

Par conséquent, dans un contexte de DIS, l’enseignant devrait agir davantage en médiateur au sens de Dumas-Carré et Weil-Barais (1998) laissant la possibilité aux élèves de choisir, d’argumenter et de discuter la validité de leurs propositions. L’enseignant invite donc les élèves à se rendre responsables de l’appropriation de ses savoirs. Les DIS, y compris celles présentées dans les curricula français, paraissent compatibles avec les situations adidactiques de Brousseau (Calmettes, 2009).

Prenant appui sur ce qui vient d’être exposé dans cette deuxième partie, nous notons que, même si les démarches des scientifiques sont utilisées comme référence (au sens de Martinand) pour les DIS réalisées en classe, il existe des différences significatives entre les deux. Tout d’abord, les démarches des scientifiques sont le moyen de construction de savoirs, tandis que les DIS mises en œuvre en classe sont

le moyen de reconstruction de savoirs déjà existants et aussi un objet d’enseignement, c’est-à-dire un savoir scientifique que les élèves doivent également reconstruire. De plus, comme nous l’avons précisé plus haut, les problèmes formulés ou construits en classe, soit par les enseignants soit par les élèves, ne sont pas des problèmes scientifiques. Ce sont des problèmes qui ont subi une didactisation de la part de l’enseignant. En outre, à l’instar des démarches réalisées par les scientifiques, les démarches d’investigation scientifique, bien qu’elles prennent différentes formes, sont essentiellement prescrites (en France) comme des démarches de type hypothético-déductif. Par ailleurs, suivant le degré de prise en charge par les élèves et l’enseignant, il existe plusieurs niveaux d’investigation dans la mise en œuvre de ces démarches en classe.

3.4 Les démarches d’investigation scientifique retenues pour l’analyse des