AUTOUR DE LA PHOTOSYNTHESE ; REMARQUES SUR L'HISTOIRE DU CONCEPT, LES PROBLEMES PEDAGOGIQUES ET LES STRATEGIES PEDAGOGIQUES S'Y RATTACHANT.
J. BRACHET, M.L. CHAMPIGNY, A. MOISE
Dans l'enseignement de la Biologie, la définition de la place et du rôle des concepts dans l'élaboration des connaissances pose divers problèmes pédagogiques. Nous avons eu l'occasion de débattre de ces questions avec des Profes seurs de l'Enseignement Secondaire, à partir d'un thème qui nous est commun: la Photosynthèse.
A propos d'un domaine dans lequel les connaissances ont beaucoup évo-lué ces cinquantes dernières années, nos collègues sont confrontés avec un
double problème. D'une partil s'agit de définir les concepts jugés
fonda-mentaux, d'autre part, il faut trouver des formes de présentation des
don-nées qui font comprendre aux élèves la place des concepts dans l'étude du phénomène et dans la représentation qu'on en donne.
S'appuyant sur l'exemple de la photosynthèse, la réflexion ci-dessous dépasse le cadre de la stricte définition du concept pour apporter des éléments de réponse aux questions suivantes:
- Quelles ont été les grandes étapes de l'évolution des idées sur la photosynthèse?
- Quels sont les principaux problèmes rencontrés lors de la présenta-tion des développements conceptuels aux élèves ?
- Quels types de propositions peut-on faire pour que les élèves aient
1 - QUELQUES REMARQUES SUR L'EVOLUTION DES IDEES DANS LE DOMAINE DE LA PHOTOSYNTHESE.
Le tableau ci-joInt présente une récapItulation historique sommaire des idées sur la photosynthèse, depuis le début de ce siècle. L'expression globale du phénomène proposée en 1845 formulait déjà les principaux élé-ments du concept. On observe que l'évolution se fait en intégrant un nombre croissant de faits et en engiobant l'analyse et la définition d'éléments spéci-fiques de la photosynthèse et d'éléments non spécispéci-fiques mais qui iui sont
liés. 11 yaà ia fois recherche de points communs à divers organismes et
expression des diversités.
Les preuves expérimentales ne sont jamais uniques. Les idées peuvent
venir de la transposition de concepts d'un autre domaine d'étude (ex. oxydo-réductions phosphorylantes) et le pluralisme des approches (ex. VAN NIEL) engendre le renouvellement des idées. On discerne des étapes qui vont de l'hypothèse expliquant des données expérimentales au fait scientifique qui
semble lui donner sa vérité mais ilne faut pas perdre de vue que le fait
scientifique est lui- même élaboré, dépendant des conditions d'analyse (ex. concept d'une énergie extrachloroplastique vers 1950). Chaque étape d'in-terprétation s'efforce d'apporter une vision cohérente intégrant la plupart
des données etil y a franchissement d'une étape lorsque trop de faits ne
s'inscrivent plus dans le schéma proposé et que suffisamment de faits et d'Idées s'organisent en un nouveau système cohérent (ex. schéma en Z).
II - FORMES DE PRESENTATION DES CONCEPTS, PROBLEMES PEDAGOGIQUES S'Y RATTACHANT.
Certains concepts guantitatifs, définissant un phénomène perceptible et
mesurable semblent être facilement appréhendés par les élèves. A propos
de l'exemple de la notion de facteur limitant, on observe que beaucoup d'élèves après la présentation de ce concept pour la photosynthèse. ne l'tlti-lisent pas spontanément pour interpréter les données relatives à une autre fonction (nutrition minérale). Tout en exprimant une idée générale, le concept reste très lié, dans l'esprit des élève s, au contexte dans lequel il a été présenté.
Uh..t sotlrce de problèmes pédagogiques est en rapport avec la présen-tation d'un concept à travers une illustration expérimentale. Pour la
d'absorption et spectre d'action est [aci1~mentretenue par les élèves. Ce-pendant, cette confrontation n'a de sens que si certaines conditions expéri-mentales très strictes sont respectées, conditions généralement oubliées par
ceS mêmes élèves. La rigueur de la présentation d'un concept à l'aide d'une
expérience pose donc des problèmes pédagogiques difficiles car elle est in-dissociable de la rigueur de la définition des conditions expérimentales qui lui sont rattachées.
Une forme de visualisation des concepts est le schéma d'interprétation. L'exemple du schéma en Z (concept de deux systèmes photochimiques coopé-rant) montre que cette formulation est commode car elle privilèr,}8 le sens
de l'observation vi-suelle par rapport à l'abstraction. Le schéma visualise la
conception de deux réactions photochimiques, née de la considération du ren-dement (abstraction) et il fait apparaftre des relations entre données expéri-mentales et données théoriques (potentiels redox). Cependant, la normalisa-tion de son tracé a pour conséquence de privilégier, aux yeux des élèves, les aspects topographiques qui prennent le pas sur la valeur de conjecture
du schéma. Une analyse du rôle contradictoire joué par le schéma
d'inter-prétation pourrait également être faite à propos du cycle de CALVIN.
C'est à travers la résolution de "problèmes" de Biologie que nos élèves
ont l'occasion d'utiliser certains concepts, dans le cadre de raisonnements essentiellement déductifs, le plus souvent dans une situation de conformité
entre résultats et hypothèses. Cette pratique pédagogique mériterait à elle
seule une analyse approfondie.
III - STRATEGIES PEDAGOGIQUES; QUELQUES PROPOSITIONS. Une préoccupation exprimée par les Professeurs du Second degré concer-ne ledegré d'actualisation des connaissances et le niveau de définition du
concept "Photosynthèse" pour des élèves de Lycée. Le souci primordial nous
paratt devoir être de donner à l'élève un savoir cohérent. Ceci implique
une définition des concepts que l'élève est réellement en mesure d'appréhen-der grâce à ses connaissances théoriques et ses capacités techniques, une
idée générale (ex. transformation d'énergie, régulation, rapport entre
structure et fonction) pouvant s'illustrer à des niveaux différents. Par
ail1etlrS, une source d'enrichissement des concepts réside (dans le cadre de thèmes interdisciplinaires) dans une bonne exploitation, en Biologie, des connaissances des élèves dans d'autres matières (ex. définition rigoureuse
des conditions expérimentales, détermination quantitative d'échanges gazeux ... ).
Dans le cadre de notre enseignement universitaire, assez parcellisé,
sepose le problème de l'articulation n~cessaireentre savoir scolaire
(en-seignementà un niveau donné) et extra scolaire (ex. implications
écologi-ques, agronomiques). Au sujet de la photosynthèse, par exemple, certains
concepts utiles dans le cadre d'une interprétation des phénomènes à
l'échel-le cellulaire doivent i!tre replacés dans d'autres cadres (ex. action de la
lumière sur les organismes, définitions du rendement de photosynthèse . . . ).
A côté de ces problèmes p~dagogiques,liés à une définition du contenu
de l'enseignement, nous évoquerons très brièvement ce qui concerne les modalités de présentation des concepts aux élèves et les conditions de leur utilisation par ceux-ci. Si certains de ces problèmes peuvent trouver une solution par le biais de pratiques "favorisantes" (multiplication des
exem-ples, des formes "d'illustration"), le but à atteindre 4evrait être
d'entrat-ner l'élève à utillser les concepts pour mieux en comprendre la portée. Un
exemple présenté au cours d'ure rencontre précédente- illustre cette
re-marque en montrant qu'on peut placer 1'~lèvedevant la nécessité de faire
appel à des concepts pour résoudre un problème expérimentai et pr{sente
une stratégie pédagogique qui conduit des élèves de 1 er cycle universitaire
à reconstruire leur savoir, en vue de le présenter à un auditoire d'él~ves
de Lycée.
REFERENCES COMPLEMENTAIRES: :t
J. BRACH ET , 1979 - Examen d'une démarche expérimentale en Biolo-gie effectuée par des élèves de 2ème année universitaire (DEUG BG). Actes du Colloque INRP de Chamonix.
M. L. CHAMPIGNY, 1978 - Les phosphorylations photosynthéthiques. Photosynthèse et production végétale, C. COSTES, Gauthier-Villars, Paris, p. 73-88.
A. MOYSE, 1974 - Photosynthèse L'énergie solaire au service de
l'agriculture. Sciences et Techniques, revue de l'ingénieur, n' 13, nouvel-le série, 15 avril 1974, p. 15-22.
x
lii ....
