Présentation du questionnaire

Notre étude possède une double visée quantitative et qualitative :

- l’analyse statistique des données doit permettre de dégager des régularités dans les réponses des étudiants ;

- l’analyse qualitative de l’argumentation des étudiants offre l’occasion de préciser le raisonnement mis en jeu. Ce deuxième objectif rend nécessaire la présence de questions ouvertes permettant aux étudiants de construire une argumentation.

• Un questionnaire basé sur une enquête préalable

Le questionnaire a été élaboré sur la base des résultats d’une recherche didactique préliminaire, réalisée dans le cadre du mémoire de recherche de master 2 (Bosdeveix, 2011; Bosdeveix & Lhoste, 2014). Cette enquête fut réalisée en 2011 et elle portait sur un échantillon de 29 étudiants d’une seule formation de master 2 (Paris 7 – UPEC). Elle croisait trois techniques de recueil de données complémentaires : questionnaire, entretien semi- directif et carte heuristique.

Face à une question ouverte de définition des végétaux, cette recherche exploratoire avait montré une tendance à limiter les végétaux aux seuls Eucaryotes photosynthétiques possédant des plastes, une paroi cellulaire. D’autres étudiants réduisaient les végétaux aux seules plantes terrestres (Embryophytes) ou même uniquement aux plantes à fleurs. Nous avions qualifié cette conception de « macrocentriste » puisque centrée sur les macro-organismes qui nous entourent au détriment de la biodiversité invisible (micro-organismes).

Les entretiens ont montré des difficultés à raisonner dans un cadre phylogénétique et à articuler leur raisonnement avec un problème fonctionnel de nutrition. Le cas, d’une orobanche, une plante à fleur parasite dépourvue de chlorophylle et ne réalisant pas la photosynthèse, s’est révélé être un exemple fécond de caractérisation du raisonnement des étudiants. De plus, à l’occasion d’une question ouverte, nous avons montré ce très faible recours spontané à l’échelle écosystémique pour caractériser les végétaux.

Le choix des questions a été opéré sur la base des résultats de cette enquête didactique exploratoire, ainsi que sur les résultats de la recherche épistémologique concernant le concept de végétal, présentés préalablement dans le chapitre 1.

• Les questions posées

Le questionnaire comprend quatre questions. La figure 12 présente la logique globale et met en relation les questions posées avec les deux grands objectifs de la recherche.

3.1. Méthodologie de recueil des données par questionnaire

Figure 12 : logique du questionnaire

Ø Une situation « ouverte » de classification sans registre explicatif imposé

La première question est délibérément ouverte. Elle vise l’obtention d’une première caractérisation argumentée des végétaux : « Définissez ce que sont les végétaux ». La seconde question correspond à treize espèces pour lesquelles les étudiants doivent indiquer si elles sont végétales. Ils ont trois réponses possibles : végétal (V), non végétal (NV) et ne sais pas (NSP). Ils sont invités à argumenter pour justifier leur réponse. Concernant cette seconde question, deux pistes seraient envisageables : ne donner que les noms des espèces et une illustration ou bien fournir des informations biologiques complémentaires. Nous avons opté pour le deuxième choix. Notre objectif n’est pas d’évaluer les connaissances que possèdent les étudiants sur un ensemble d’espèces mais d’identifier quel type de raisonnement les étudiants convoquent et quels caractères mobilisent-ils pour regrouper des espèces au sein du groupe des végétaux. Aussi, chaque espèce est illustrée par une photographie permettant la reconnaissance de l’espèce et l’observation de certains caractères structuraux.

Une liste de caractères cellulaires et physiologiques non visibles est indiquée permettant aux étudiants de conduire un raisonnement. Les caractères indiqués sont les suivants : mobilité, état uni ou pluricellulaire, caractère eucaryote ou non, présence et nature chimique de la paroi, présence de plaste et nombre de membranes plastidiales, type de nutrition (photosynthèse oxygénique ou non), type de reproduction (avec ou sans spore).

Questionnaire Q1 ouverte : définition des végétaux

Q2 : végétal ou non végétal ?  (12 premières espèces)

Situation de classification sans registre explicatif imposé

Q3 : importance fonctionnelle des végétaux dans les écosystèmes

Situation de classification fonctionnelle (écologique)

Q2 : orobanche, plante à fleur non chlorophyllienne : végétal ou non ?  (treizièmeespèce de Q2)

Situation problématique, entre problèmes fonctionnel et phylogénétique

Q4 : les végétaux : groupe

monophylétique dans la classification phylogénétique actuelle ?

Situation de classification phylogénétique 1 : inférence des conceptions des végétaux en tant que groupe biologique dans une situation ouverte 2 : étude des logiques de réponses en fonction des situations de classification et de leur articulation entre classification fonctionnelle et phylogénétique

1 ₂

Fournir ces différentes informations n’est évidemment pas anodin. Cela contraint le raisonnement des étudiants en orientant leur réflexion sur ces différents caractères structuraux et fonctionnels. La problématisation élaborée par les étudiants peut donc s’appuyer sur ces contraintes, mais pas uniquement puisqu’ils ont la possibilité de compléter leur argumentation avec d’autres éléments empiriques et théoriques. Le choix des informations fournies a été réalisé pour leur permettre de mobiliser une diversité de raisonnements en relation avec les différents types de classification. Certains caractères ont été impliqués dans des rectifications de la classification biologique et de la nature systématique des végétaux.

La figure 13 présente l’exemple des informations indiquées pour l’une des espèces, Ulva lactuca. Notons que le groupe systématique est précisé pour chaque espèce ce qui permet d’utiliser leurs connaissances des taxons indiqués. Cependant, nous avons pris soin de ne pas choisir de noms de groupes se terminant par le suffixe « –phytes » (ou « phyta ») de manière à éviter des raisonnements simplistes associant uniquement les végétaux à la présence de cette seule information, masquant alors la logique de la classification dans laquelle s’insère ce groupe biologique.

Figure 13 : informations fournies pour chaque espèce de la question 2

Les treize espèces ont été choisies en raison de leur grande diversité taxonomique, structurale et fonctionnelle, une diversité susceptible de donner lieu à une multiplicité de conceptions des végétaux que nous développerons de manière détaillée dans une prochaine section. La figure 14 présente les espèces dans l’ordre où elles furent soumises aux étudiants avec, pour chacune d’elle, la raison de son choix.

1°) Laitue de mer, à marée basse, Ulva lactuca (Chlorobionta) - Fixé au substrat

- Pluricellulaire - Cellule eucaryote

- Paroi cellulaire : cellulose et pectines - Plastes à deux membranes - Photosynthèse oxygénique - Reproduction impliquant des spores

Est-ce un végétal ?

OUI NON Je ne sais pas

Arguments : 1 cm

Nom vernaculaire, nom scientifique et groupe systématique (sans le suffixe - phytes)

Photographie permettant la reconnaissance de l’espèce et l’observation de certains caractères morphologiques

Description structurale (échelle cellulaire) et fonctionnelle (locomotion,

3.1. Méthodologie de recueil des données par questionnaire Figure 14 : les treize espèces de la question 2 et leur justification. Crédit photographique28 28 _{Crédits photographiques : 2. Synechococcus, 5. Surirella : Y. Tsukii. Protist Information Server, URL:} http://protist.i.hosei.ac.jp/ 4. Euglena : "Euglenoid movement" by Rogelio Moreno. Licensed under Creative Commons Zero, Public Domain Dedication via Wikimedia Commons. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Euglenoid_movement.jpg#mediaviewer/File:Euglenoid_movement.jp g. Pour des raisons de droit, cette photographie remplace celle du questionnaire réellement distribué aux étudiants. L’euglène présentait alors un flagelle nettement observable (caractère important). 1) Laitue de mer

Ulva lactuca (Chlorobionte)

- Algue verte

- Pour distinguer les conceptions incluant les algues de celles restreintes aux plantes terrestres

2) Synechococcus sp. (Cyanobactérie)

- Cellule procaryote photosynthétique - Pour identifier la conception fonctionnelle incluant cette espèce

3) Fucus serratus (Straménopile)

- Algue brune avec des plastes à quatre membranes

- Pour distinguer les conceptions incluant les algues de celles restreintes aux plantes terrestres - Pour distinguer la conception phylogénétique l’excluant

4) Euglena sp. (Euglenionta)

- Algue unicellulaire, mobile (flagellée), dépourvue de paroi et possédant des plastes à trois membranes - Pour identifier les conceptions excluant les anciens protistes

- Pour identifier les conceptions accordant de l’importance à la paroi

5) Diatomée, Surirella sp. (Straménopile)

- Algue unicellulaire, mobile avec une paroi silicieuse et des plastes à quatre membranes - Pour identifier les conceptions excluant les anciens protistes - Pour distinguer la conception phylogénétique l’excluant

6) Eponge mie de pain

Halichondria panicea (Spongiaire)

- Animal immobile, fixé - Pour identifier la conception basée sur l’immobilité, incluant cette espèce

7) Palmaria palmata (Rhodobionte)

- Algue rouge

- Pour distinguer les conceptions incluant les algues de celles restreintes aux plantes terrestres

8) Andromeda sp. (Angiosperme)

- Plante à fleur, possédant une tige feuillée

- Témoin positif : végétal dans toutes les conceptions

9) Amanite tue-mouches Amanita muscaria (Basidiomycète)

- Champignon, immobile possédant des cellules avec une paroi ; se disséminant par des spores - Pour identifier la conception historique incluant les champignons

10) Souris

Mus musculus (Mammifère)

- Animal, mobile possédant des poils - Témoin négatif : non végétal dans toutes les conceptions

12) Polypode commun Polypodium vulgare (Fougère)

- Plante terrestre avec une tige feuillée

- Pour distinguer la conception limitée aux plantes à fleurs excluant cette espèce

13) Orobanche sp. (Angiosperme)

- Plante à fleur, possédant une tige feuillée mais holoparasite dépourvu de chlorophylle

- Espèce clé pour analyser le raisonnement concernant l’articulation entre problèmes fonctionnel et phylogénétique 20 µm 30 µm 5 cm 10 µm 1 cm restreintes a 3) Fucus se (Straméno - Algue brun à quatre me - Pour distin incluant les restreintes a - Pour distin phylogénét 5) Diatomé (Straméno 0.5 cm 1 cm 2 cm 2 cm 11) Mélèze

Larix decidua (Conifère)

- arbre, plante terrestre avec une tige feuillée

- Pour distinguer la conception limitée aux plantes à fleurs excluant cette espèce 5 cm

L’ordre des douze premières espèces cherche à mélanger les différents groupes systématiques. La treizième espèce (Orobanche sp.) est volontairement mise en dernière position en raison de sa fonction particulière dans notre étude. En effet, l’étude didactique exploratoire (2011) avait révélée que cette espèce posait d’importants problèmes aux étudiants, car dépourvue de chlorophylle, cet attribut étant habituellement associé aux végétaux.

La première question ouverte et les douze premières espèces de la seconde question constituent une première situation de classification à partir de la quelle nous pensons dégager une certaine cohérence de réponses, cohérence qui nous permet, pour chaque étudiant, d’inférer la conception des végétaux en tant que groupe biologique, conception mobilisée dans une situation ouverte, sans imposer de registre explicatif.

Ø Une situation problématique, entre un problème fonctionnel et un problème phylogénétique : le cas d’une plante à fleurs non chlorophyllienne

L’orobanche, placée en treizième et dernière place, constitue une nouvelle situation problématique qui permet d’analyser comment est prise en compte l’absence de chlorophylle chez une plante à fleurs. Notre recherche didactique préalable laisse à penser qu’un nouveau raisonnement peut être mobilisé dans cette situation qui pose un problème fonctionnel : l’absence de photosynthèse. L’analyse des réponses devrait permettre d’indiquer si l’argumentation reste de nature fonctionnelle, phylogénétique ou autre, et si elle laisse apparaître d’éventuelles dissonances entre les deux types de raisonnement classificatoire présentant des spécificités. La perte d’un attribut biochimique (chlorophylle) en lien avec une fonction (la photosynthèse) nous semble particulièrement propice pour révéler la nature de leur raisonnement dans une situation problématique, à l’interface de deux types de classifications.

Ø Deux situations imposant un registre explicatif explicite (fonctionnel puis phylogénétique)

Les deux dernières questions contrastent fortement et imposent explicitement un registre explicatif.

La question 3 reste de nature ouverte : « Quelle est l’importance fonctionnelle des végétaux dans les écosystèmes ? » Elle est résolument fonctionnelle (écologique) et se situe à l’échelle de l’écosystème.

10. Mus : Mary Mortreux (UMR BFA U. Paris 7). 1 Ulva, 7 Palmaria, 12 Polypodium, 13. Orobanche : Vincent Chassany (U. Paris 7). Autres photographies (3, 6, 8, 9, 11) : Robin Bosdeveix

3.2. Méthodologie d’analyse des conceptions dans le cadre d’une situation ouverte de classification

La question 4 est la suivante : « Les végétaux constituent-ils un groupe systématique valide (c’est-à-dire monophylétique) dans la classification phylogénétique actuelle ? » Les étudiants ont trois réponses possibles : oui / non / je ne sais pas. Ensuite, ils sont invités à justifier leur réponse. Cette dernière question les conduit à raisonner dans un cadre phylogénétique, un cadre qu’ils pouvaient ne pas avoir envisagé jusque-là.

Ces deux dernières questions permettront d’évaluer les connaissances écologiques et phylogénétiques concernant le groupe des végétaux, et les comparer avec la logique de réponse mobilisée dans les deux situations précédentes afin de caractériser les limites de validité des conceptions et la manifestation de difficultés, voire d’obstacles.

Les données étant recueillies, envisageons maintenant la façon de les analyser pour répondre aux questions de recherche de cette enquête.

3.2. Méthodologie d’analyse des conceptions dans le cadre