DÈS L’ÉCOLE ÉLÉMENTAIRE, UN VÉCU EXPÉRIMENTAL
QUI ENGLOBE EFFECTIVEMENT PROBLÉMATISATION
ET MODÉLISATION
Catherine LEDRAPIER
I.U.F.M. Franche-Comté, Besançon.
MOTS-CLÉS : PROBLÉMATISATION - MODÉLISATION - DÉBAT SCIENTIFIQUE
RÉSUMÉ : L’apprentissage des sciences à l’école élémentaire peut ne pas se limiter à une approche
sensible des phénomènes, même si celle ci est première et fondamentale. Il est possible de commencer à aborder d’autres caractéristiques de l’approche expérimentale, notamment la problématisation et la modélisation. Il est fondamental d’adjoindre aussi le débat scientifique, et de considérer une évaluation qui tienne compte des différentes dimensions, et non des contenus seuls. Cela semble même un enjeu décisif pour une culture scientifique réelle et démocratique.
SUMMARY : Science learning at elementary school cannot be limited to a sensitive approach of
phenomena, even if the latter is fondamental and must come first. Others characteristics of the experimental approach, especially problematics solving and modeling, can be tackled. It is essentiel to add scientific debate too, and to considere an assessment which takes its different aspects into account, and not only its contents. It even appears as a conclusive stake for a genuine and democratic scientific culture.
1. INTRODUCTION
Cette communication se veut essentiellement être un témoignage de pratiques, pratiques qui sont le fruit d’une réflexion sur la problématisation et la modélisation, qu’il nous semble indispensable d’introduire dans l’expérimental. Quelques extraits vidéo filmés en classe de cycle III, soit avec des enfants de 8 à 11 ans seront donc proposés, illustrant les propos. Le but de ces témoignages est de pouvoir ensuite échanger sur les propositions faites.
2. LA MODÉLISATION
Il est nécessaire de préciser la définition adoptée car deux acceptions différentes existent et donnent lieu à des pratiques diamétralement opposées.
- Certains l’interprètent comme la présentation à une classe de modèles matériels réalisés ad hoc. La conception du savoir scientifique est donc celle d’un savoir tout élaboré – par les scientifiques - et qu’il s’agit de transmettre aux élèves. La posture demandée aux élèves est donc double : écouter et comprendre l’explication, l’admettre.
- Nous considérons à l’inverse que la modélisation doit consister pour les apprenants à réaliser l’élaboration de modèles explicatifs, interprétatifs des phénomènes étudiés. Le rapport au savoir est donc complètement opposé, il s’agit de faire vivre aux apprenants une construction de leurs savoirs. La posture demandée aux élèves est une posture de recherche qui inclut différentes activités : l’interrogation, l’élaboration, l’argumentation, la validation, la communication.
2.1 Problématisation et modélisation
Pour “illustrer” le travail fait sur la modélisation nous prendrons comme sujet d’étude l’astronomie. Les propositions qui suivent ont été mises en pratique avec des enseignants en formation initiale et en formation continue, et avec des enfants de CM1 et CM2. La démarche suivie peut être rapidement retracée comme suit :
- Faire émerger les conceptions initiales en deux temps (savoirs d’observation puis d’interprétation) sur le phénomène que l’on va étudier : jour nuit, saison, phase de la lune, face cachée de la lune, etc.
- Prise en connaissance des phénomènes : cela nécessite des savoirs d’observations acquis, et donc une observation qui aura été structurée et vécue, une référence exclusive à des documentaires n’assure pas de connaissances suffisantes. Une confrontation avec les connaissances initiales produites montre toujours combien nous observons mal !
- Un passage au questionnement : une interrogation sur le pourquoi des phénomènes observés suffit, contrairement à d’autres sujets d’étude, comme nous le verrons plus loin, la phase de problématisation est ici très formelle et rapide.
- Une phase de recherche, d’introspection personnelle pour formuler “son explication ” du phénomène, (conceptions initiales) et essayer de proposer d’autres possibilités : une phase collective d’échange s’avère alors extrêmement riche pour établir un corpus d’hypothèses interprétatives conséquent (extrait vidéo).
- La phase de modélisation proprement dite commence alors, par groupe, elle est détaillée ci-dessous.
- Une phase de communication des résultats obtenus par chaque groupe, communication gérée par le groupe et non par l’enseignant permet une analyse critique de second niveau, et l’acceptation ou le rejet de tel ou tel modèle proposé.
- Une phase de documentation : recherche et analyse critique de documents fournis par différents types d’ouvrages.
- Une phase de retour sur les conceptions initiales.
- Une phase d’écriture collective, reprenant partiellement les écrits de groupes, et des productions documentaires, synthèse qui sera la trace finale de l’ensemble du travail, trace correspondant à la formulation du savoir élaboré, à son institutionnalisation. Cette trace devant rendre compte et de la démarche suivie et des contenus élaborés.
- Une phase d’évaluation portant sur ces deux aspects : démarche de construction, contenus minimaux à retenir… ce qu’une école démocratique se doit d’assurer.
2.2 La phase de modélisation
Nous allons distinguer les différentes formes et les objectifs de la modélisation.
Formes
Nous considérons qu’il y a trois catégories de modélisation, et trois types dans chaque catégorie. - Modèles d’observation : il s’agit de reproduire les phénomènes observés, tels qu’ils sont observés.
- Modèles d’interprétation : il s’agit de construire un modèle, différent de ce qui est observé, (ici c’est essentiellement l’observateur qui “change de place”, de référentiel, afin de pouvoir expliquer ce qui est constaté depuis sa place initiale.
- Modèle de prédiction : il s’agit de faire fonctionner un modèle de type interprétatif pour prévoir un événement encore non connu des apprenants.
Dans chacune de ces catégories trois niveaux de modélisation sont à exploiter par les apprenants : - Modèle corporel : sorte de jeu de rôle, où sont interprétés les rôles respectifs des astres en question, les observateurs qui eux sont obligés de se décentrer pour imaginer ce que voit l’acteur “terre” ont de fait une activité plus difficile que les acteurs eux-mêmes. Bien sûr il faut permuter les rôles des uns et des autres autant que nécessaire, ce qui est souvent très long. - Modèle “objet” : balles et lampe jouent les rôles des astres, par l’intermédiaire des manipulations qu’en font les apprenants. La décentration ou “ le fait de s’imaginer ce que l’on verrait si l’on était ailleurs que là où l’on est ”, en l’occurrence sur la balle que l’on manipule, est un exercice très difficile avant 12 ans, il est indispensable d’avoir réalisé en un premier
temps le modèle corporel, et à nouveau de laisser manipuler ce second niveau de modélisation aussi longtemps que nécessaire (extrait vidéo).
- Modèle écrit : il s’agit de produire schéma annoté et/ou textes ; produire, et non recopier, d’où la nécessité de ne passer à la phase de documentation qu’ultérieurement. Quel que soit l’âge, que l’on soit enfant ou adulte, c’est là le temps le plus difficile ! (Plusieurs dizaines d’expérimentations le confirment, à 100%) Même lorsque tout semble parfaitement compris et intégré lors des deux autres niveaux de modélisation, c’est là qu’apparaît la difficulté à formaliser, que l’on prend conscience des zones d’ombre restantes ! Ce travail-là, il faut le faire réellement et non le déléguer à d’autres, sous prétexte de gagner du temps puisque l’on a compris, c’est la condition sine qua non d’un savoir réellement construit et établi.
Objectifs
Ils sont nombreux, je ne soulignerai que les majeurs. En premier lieu il s’agit de création, créer un modèle, avec tous les aspects d’inventivité, de recherche, d’originalité, d’expression dans le sens large du terme. En second temps, mais non en seconde position, loin de là, il s’agit de validation avec un travail spécifique d’argumentation d’une part et de confrontation aux faits d’observation d’autre part. Il est fondamental de faire acquérir aux élèves qu’un modèle n’est acceptable que si les observations hypothétiques qui en découlent correspondent aux observations observées réellement. D’où l’intérêt et la puissance des modèles prédictifs, que l’on ne peut guère travailler dans l’enseignement primaire, ou de façon fictive. Un troisième objectif majeur est la présentation des modèles établis, leur
communication aux pairs et à l’enseignant, afin qu’ils soient soumis à une analyse critique.
Les phases 1 et 2 de la modélisation, modèle corporel et modèle objet, peuvent être étiquetées
expérimentales, puisque les apprenants manipulent de manière raisonnée, pour les raisons ci dessus
citées, il nous semble préférable de les appeler modélisation, mais l’essentiel est sûrement de considérer qu’il peut y avoir modélisation dans l’expérimental. Ou plutôt de l’expérimental dans la modélisation.
3. LA PROBLÉMATISATION
Dans l’exemple précédent nous avons vu que la problématisation n’était pas une phase majeure. Il n’en va pas de même quand d’autres thèmes sont à l’étude, nous prendrons donc pour l’aborder un autre sujet, l’exemple de témoignage portant ici sur l’électricité.
Dans de trop nombreux cas, la problématisation est faite par l’enseignant, la tâche des enfants est de s’approprier le problème mis en forme par le maître, puis de le résoudre ! Comment apprendre à nos enfants à problématiser si cette tâche ne leur est jamais dévolue ? Comment en faire des citoyens qui pourront à partir d’un contexte nouveau “mettre en problème ” une situation non déjà analysée ? C’est l’objectif premier que nous nous donnons dans l’organisation des séances de témoignage (extrait vidéo). Après une familiarisation avec les divers objets électriques qui leur sont proposés, et un
apprentissage de la schématisation, les enfants ont pour tâche lors d’une nouvelle séance d’élaborer un problème et de le formuler, puis de commencer à chercher à le résoudre à l’aide de manipulations. Chacun des cinq groupes réalise une trace écrite. Les cinq séances suivantes consistent en une permutation circulaire où chaque groupe prend connaissance du problème que lui soumet un autre groupe, entre dans la recherche de solution, fait une analyse critique de ce qui est déjà proposé, et fournit un document écrit au groupe ayant posé le problème initial. Lors de la séance suivante, chaque groupe récupère l’apport des autres groupes concernant leur problème et réalise une synthèse. Une séance terminale consiste en une présentation de ces synthèses, chaque communication est gérée par un enfant du groupe qui assure un débat à l’issue de celle-ci, un autre enfant du groupe assure une prise de note du débat, les autres membres du groupe effectuant les expériences nécessaires à leur démonstration. En fait deux séances seront nécessaires pour assurer la communication de tous les groupes, avec un temps de débat après chaque communication, puis un débat final à l’issue duquel sera réalisée une trace collective (extrait vidéo). Certains problèmes choisis initialement par les enfants nous semblaient complexes ou ayant peu de chance d’aboutir sur quelque chose de constructif par rapport au contenu, en fait il n’en a rien été, ces cas-là ont même été les plus intéressants au niveau conceptuel. En fait il faut faire confiance aux enfants qui, mis dans des démarches où ils ont leurs responsabilités, ne laissent jamais pour compte le contenu.
À nouveau, même si toutes les séances, à l’exception de la phase de synthèse finale, ont été essentiellement expérimentales (à 90%, 10% de temps pour la trace écrite), l’expérience était essentiellement là pour la problématisation... On peut donc à nouveau parler de problématisation dans l’expérimental…ou l’inverse.
4. LA PAROLE, LE DÉBAT SCIENTIFIQUE EN CLASSE
Que ce soit pour la modélisation ou pour la problématique, une chose fondamentale apparaît, notamment dans les vidéos, c’est la prise de parole. Prise de parole au sein des groupes, prise de parole en collectif, notamment dans les débats scientifiques. Ces débats scientifiques émaillent ces démarches tout au long de leur déroulement, de la mise en commun des conceptions initiales, à la séance de communication, et jusqu’à l’élaboration de la trace collective finale.
La plupart des extraits sont réalisés dans des classes ayant une pédagogie alternative, classes autogérées. Il est certain que l’instauration dans une classe d’un lieu de parole facilite grandement l’existence de ces débats scientifiques, d’autant plus que les conseils hebdomadaires et journaliers amènent les enfants à une réelle maîtrise de la gestion d’une réunion. Au-delà de la maîtrise de cette forme, le fait que soit traité dans le cadre scolaire, par le groupe classe, leurs problèmes, petits ou grands, semble fondamental. À voir leurs problèmes considérés, entendus, pas forcément résolus, fait qu’ils entrent avec une grande facilité dans toute autre problématique que la leur (extrait vidéo).
Comment et pourquoi un enfant dont les problèmes, à nouveau quelle que soit leur gravité ou leur inconsistance à nos yeux, ne sont jamais entendus, reconnus, entrerait-il dans une problématique scientifique qui lui est a priori étrangère ? Pourquoi la ferait-il sienne alors que bien souvent nous ne
leur laissons pas traiter de leurs problèmes ? Ont-ils déjà formulé et traité un problème qui les concerne pour savoir réellement ce qu’est un problème ?
Avec les enfants qui acceptent de s’approprier les problèmes que nous leur soumettons : pas de problème… et pas de problème d’enseignement non plus d’ailleurs, ils acceptent souvent n’importe quelle pédagogie… Mais les autres ? Et pourquoi les premiers, comme ils ne posent pas de problème, justement, se verraient-ils instruire au plus facile ?
Je tiens à remercier tout particulièrement M. Robert Déluegue, instituteur dans la classe duquel la plupart des vidéos ont été filmées, notamment le conseil où il est traité d’un problème posé par les enfants et qui les concerne... Et aussi parce qu’il est à l’origine de certains des aspects présentés ici.
