Présentation de l'article
SCIENCE EDUCATION AND PRAXIS :
THE RELATIONSHIP OF SCHOOL SCIENCE TO
PRACTICAL ACTION.
David Layton (1991), Studies in science education, 19, 43-79.
ALAIN DUREY, JEAN-LOUIS MARTINAND
D. Layton, ingénieur chimiste, a longtemps dirigé le Centre for Studies in Science and Mathematics Education de l'Université de Leeds (GB). Il est le fondateur de la revue Studies in Science Education.
Ce texte, dont l'importance ne doit pas échapper, traite de la nature des rapports entre ce qui est enseigné et appris à l'école dans les cours de sciences, et les actions pratiques dans le monde fabriqué. Pour ce faire il examine de plus près la notion d'application des connaissances, qui renvoie à la notion de science appliquée. Il passe par quelques notions associées : les relations entre science et technologie, la nature des savoirs technologiques, et plus généralement des savoirs pratiques. Pour exposer les relations entre éducation scientifique et praxis, il utilise des éclairages historique, philosophique, sociologique, fait une revue de recherche sur la compréhension des sciences par le grand public et trouve des éléments dans les études psychologiques sur la cognition dans la pratique.
Point de vue historique sur la séparation des sciences et des techniques
La connaissance du monde naturel à la Renaissance (Léonard de Vinci) était le moyen par lequel les forces de la nature étaient contrôlées et mises au service de la volonté des hommes. C'était une préfiguration d'une
association intime entre savoir et faire d'un champ scientifique et technologique unifié.
Cela ne s'est pas produit. La science et la technologie ont eu des développements qui bien que très liés sont restés séparés. La science et la technologie se différencient non pas par les procédures opératives ni par le cadre conceptuel mais par les buts qu'elles poursuivent. Les valeurs qui distinguent les deux communautés mettent en avant respectivement le savoir et le faire.
Au 18ème siècle, des communications entre ces deux communautés existent à des degrés divers, avec le désir des scientifiques de plus grande précision des mesures à travers les améliorations technologiques de l'instrumentation (thermomètres, horloges, voltmètres, ampèremètres, télescopes, microscopes, pompes à vides et piles électriques). Cependant les communautés de savants et de praticiens restent distinctes. Les savoirs des uns sont transmis en terme de théories codifiées et manipulées aux moyens de symboles abstraits. De l'autre côté les savoirs sont transmis par des démonstrations personnelles et l'émulation.
Au 19ème siècle on voit apparaître un homme nouveau, l'ingénieur professionnel. Smeaton, par exemple, peut faire le médiateur entre la science et la mécanique en acte. Cet ingénieur fait des études systématiques notamment sur la roue hydraulique pour aboutir à de notables améliorations dans l'efficacité de la machine à vapeur de Newcomen. C'est, écrit Layton par analogie avec la science normale de Kühn, de la technologie normale. Il remarque que l'investigation systématique ne suffit pas, il faut quelque chose de plus pour aller au delà de l'optimisation des paramètres, pour permettre de radicales innovations dans la conception et la réalisation.
La scientifisation de la technologie ( En Angleterre)
Une citation de Whewell (début du 19ème siècle) situe la place accordée aux arts de la pratique. "Art has ever been the mother of science" but "science was a daughter of a far loftier and serener beauty". l'idéologie proclame la supériorité de la science, de la connaissance et de la théorie sur la pratique. Dans cette conception la science a un grand pouvoir, la technologie ne serait que de la science appliquée. La science peut permettre les avancées que la technologie normale est incapable de faire. La théorie est investie du rôle d'heuristique de l'invention. A la limite la science est moins une ressource du développement technologique qu'un moteur impulsant les changements technologiques. En réalité, note Layton, la tâche qui consiste à passer du laboratoire à un produit industriel de qualité suppose de résoudre d'autres problèmes que scientifiques et techniques, qui sont d'ordre économique, environnemental et juridique.
Le système d'éducation a promu (deuxième moitié du 19ème siècle) la science pure comme une catégorie dominante et détachée du contexte pratique. L'introduction des chaires d'ingénieries pose le problème de leur
situation entre théorie et pratique. Rankine propose de dépasser cette contradiction en se focalisant sur la nature des interactions entre théorie et pratique.
La scientifisation de la technologie a consisté à construire de nouvelles connaissances qui fonctionnent comme un intermédiaire entre science abstraite et action pratique " les sciences de l'ingénieur".
Le savoir technologique
Les travaux s'y rapportant sont très récents ( deuxième partie du 20ème siècle). La Société pour l'Histoire de la Technologie a été fondée en 1958 et son journal "Technologie and Culture" en 1959. Le premier volume de
Research in Philosophy and Technology, publication officielle de la
Society for Philosophy and Technology a été publié en 1978. A titre de comparaison, Isis le plus important journal d' histoire des sciences a débuté en 1923.
Contrairement aux idées admises sur la relation hiérarchique entre sciences et technologie, les travaux récents, E. Constant (1980), W. Vicente (1982), H. Aiken (1985), R. Kline (1987), montrent que la technologie ne peut être conçue comme subordonnée à la science.
Peu, sinon aucun de ceux qui ont étudié la question souscrivent au modèle hiérarchique de dépendance qui décrit la technologie comme utile et impliquant simplement de façon routinière et servile une application des connaissances scientifiques. Ce point de vue est intenable si l'on étudie précisément l'histoire des innovations technologiques. En opposition le modèle "égalitaire" est présenté. La technologie n'est plus subordonnée à la science, la relation est caractérisée par l'égalité, la symbiose, l'interaction. A travers l'analyse des articles parus entre 1959 et 1980 dans la revue Technology and Culture, J. Staudenmaier (1985) attire l'attention sur le fait qu'il n'existe pas de critère pour faire une nette distinction entre science et technologie mais qu'en revanche il est possible de caractériser de façon précise le savoir technologique. Il doit être compris ici comme un savoir structuré par une tension entre un dessein fonctionnel et les contraintes spécifiques de son contexte. Les concepts du "design" ne peuvent pas rester au niveau abstrait, mais doivent sans arrêt être repensés en fonction de la disponibilité des matériaux qui sont eux mêmes déterminés par les problèmes de coûts, de temps, de "compétences" des personnels. Il définit le savoir technologique comme un style de connaissance propre et particulier, intégrant des concepts scientifiques, des données spécifiques, des théories distinctes des sciences, et du savoir faire.
Les concepts scientifiques ne gardent pas leur forme originale quand la pensée technique se les approprie. Dans cette perspective la hiérarchie entre science et technologie est inversée par rapport aux idéologies de la science appliquée. Ce sont les sciences qui sont utilisées selon une dynamique propre aux technologies, qui elles mêmes se développent selon une rationalité autre que celle des sciences.
Les données incertaines font référence à ces z o n e s d ' i g n o r a n c e a u x q u e l l e s l e s techniciens sont souvent confrontés. Comme Rankine l'a expliqué, il est rarement possible d'attendre le progrès des sciences, une action immédiate est attendue, si les données existantes
ne permettent pas une solution exacte, alors on utilise la meilleure approximation. Staudenmaier conclut qu'aucune technologie n'est complètement comprise. En contraste avec les sciences, où les données sont relatives à des théories abstraites et générales, les données techniques sont déterminées par et relatives au caractère spécifique de chaque technique et du milieu où elle opère.
L'ingénierie théorique, est considérée comme un corps de connaissances utilisant des méthodes expérimentales pour construire un système intellectuel formellement et mathématiquement constitué. Ces théories traitent habituellement d'objets idéalisés (machines, poutres, chaudières...). Elles sont structurées par les nécessités des pratiques techniques plus que par les exigences plus abstraites d'une discipline scientifique. L'ingénierie théorique crée le langage permettant une communication relative aux techniques, elle est essentielle à la formation des ingénieurs, et aux débats entre ingénieurs.
Le savoir-faire technique, est une expérience humaine qui permet de faire des jugements techniques qui ne se réduisent pas à l'ingénierie théorique. Ce savoir faire n'est pas lié à un application codifiée des savoirs de l'ingénierie théorique dans une conception de la division du travail qui séparerait le savoir et le faire. D'un côté, les experts théoriciens qui conçoivent et planifient et de l'autre les techniciens qui mettent en œuvre et opérationalisent le projet. Staudenmaier a une vue opposée, les savoir-faire techniques doivent être appris par l'expérience. On peut d'ailleurs trouver ces savoir-faire dans la manière dont les techniciens réutilisent sans cesse des techniques d'une manière autre que celle qui avait été prévue par les ingénieurs. Ceci est à mettre en relation avec ce que Donald Schön appelle "savoir en acte" à propos des savoirs pratiques professionnels.
Connaissances scientifiques et monde de tous les jours
Ce thème est introduit par le précédent qui a mis en relief la praxis technologique comme forme de connaissance. Le sociologue des Sciences B. Barnes se demande s'il n'est pas possible d'étendre le modèle égalitaire et interactif entre Science et Technologie à d'autres subcultures comme
STATUT DES CONNAISSANCES TECHNOLOGIQUES d'après STAUDENMAIER(1985). CONCEPTS SCIENTIFIQUES DONNEÉS INCERTAINES INGÉNIERIE THÉORIQUE HABILETÉS TECHNIQUES CONNAISSANCES TECHNOLOGIQUES
par exemple la politique ou la culture de sens commun de la vie de tous les jours.
Ainsi dans le domaine politique, pour prendre des décisions quel est le rôle de la science? Doit-elle se contenter de faire des mesures et laisser aux individus et aux sociétés le choix de l'acceptabilité des risques. La réponse de Levy est que les deux impliquent la science. La science "pure" est alors bien loin .
Quant aux relations entre la science et la vie courante, la revue de questions qui suit montre la profonde inadéquation de l'interprétation de la compréhension des sciences par le grand public en terme de repérage de sauts de connaissances. Les recherches montrent par ailleurs que le savoir scientifique, lorsqu'il est utilisé dans la vie quotidienne, l'est rarement sans avoir été retravaillé et recontextualisé. Le modèle cognitif du déficit, avec son affirmation du flux "univoque" de connaissances scientifiques allant du "producteur" au "consommateur" est une façon fausse de décrire la relation entre science et pratiques de la vie quotidienne. B. Wynne résume ainsi les résultats de ses travaux : l'acceptation ou non des sciences par le public n'est pas une question de capacités intellectuelles. Ce n'est pas non plus un problème lié à une appartenance sociale ou institutionnelle, ni un problème de mode d'accès à ces sciences, mais plutôt à la perception de leur utilité. En revanche, si la science est vue comme pouvant s'articuler de façon utile avec ce qui les concerne et les intéresse, les gens montrent des ressources considérables et des capacités pour traduire la science et d'autres connaissances dans des formes qui déterminent les actions pratiques. Ces recherches soulignent que la science n'est pas forcément nécessaire pour la vie courante, cependant elles soulignent la nécessité de la retravailler et de la retraduire pour la rendre instrumentale. Cela renvoie au problème discuté des relations entre sciences et techniques.
Dernier problème évoqué, les modèles mentaux et la façon dont ils influencent le comportement. Les recherches sur les conceptions et les réseaux alternatifs posent un problème méthodologique, dans la mesure où les savoirs scientifiques des gens sont trop fragmentaires très contingents et mélangés avec des connaissances d'autres disciplines, il est impossible d'identifier des modèles stables et discrets. Le résultat le plus flagrant est que les gens dressent des bouts de modèles de façon opportuniste et flexible en s'adaptant à chaque contexte. Loin d'être consommateurs passifs de connaissances, ils sont actifs utilisateurs et sélectionneurs, bricoleurs dans la résolution de conflits entre plusieurs réseaux d'interprétation, traducteurs de connaissances scientifiques venant de leur contexte raréfié vers les turbulences du contexte de leur utilisation.
D. Layton conclu que décidément "everyday thinking" et "knowledge in action" sont plus complexes et moins bien connus que "scientific thinking".
L'enseignement qui part des connaissances antérieures (préconceptions, intuitions, réseaux alternatifs) pour aller progressivement vers la construction des idées concordant avec la science authentique, pose un problème nouveau : comment vont être déconstruits et reconstruits ces savoirs scientifiques pour les rendre compatibles avec des actions pratiques ? Cette question n'est pas ou peu abordée ni dans les recherches ni dans les pratiques pédagogiques.
Autres approches de la cognition dans la pratique
C'est plutôt dans le domaine de la philosophie morale que dans le domaine de l'épistémologie que l'on s'est attaché au problème des savoirs pratiques. Cependant on peut noter les travaux des "new empirist philosophers of science" I. Hacking, M. Hesse, N. Cartwright. C'est dans le domaine de la psychologie que D. Layton voit des travaux intéressants. Les travaux de Rogoff et Lave sur le rôle du contexte dans les taches montrent que le contexte n'est pas une variable parasite mais une composante intégrale des événements cognitifs. Suivant Vygotsky ices auteurs regardent l'activité cognitive comme socialement définie interprétée et déterminée. L'activité cognitive de tous les jours utilise les ressources sociales pour résoudre les problèmes. Rogoff et Lave concluent que Penser est une activité pratique ajustée aux exigences de la situation. Dans les situations quotidiennes où une action est requise, les individus mettent en œuvre des solutions satisfaisantes et opportunistes ; loin d'être illogiques et molles elles sont sensibles et efficaces pour résoudre le problème. Le point de vue de Rogoff est que " Le but de la cognition n'est pas de produire des pensées, mais de guider intelligemment des actions pratiques interpersonnelles et collectives". Le dernier courant de recherche présenté ici concerne les connaissances pratiques des professeurs (Calderhead et Hewson). Les conclusions montrent l'importance de la transformation que doit opérer l'enseignement pour passer des connaissances spécifiques de la discipline à enseigner, dans des formes de connaissances qui soient appropriées aux étudiants et spécifiques de la tâche d'enseigner. Ces transformations peuvent être complexes et sont souvent sous-estimées.
Quelques conséquences pour une éducation scientifique Implications pour les connaissances scientifiques
Tel qu'il est présent dans l'éducation scientifique, le savoir doit être retravaillé et intégré à d'autres formes de savoirs et de jugements pour être fonctionnel dans la pratique. L'expression de science appliquée n'est pas un bon indicateur de la nature des transformations en jeu. Une terminologie alternative comme science traduite ou retravaillée convient beaucoup mieux pour suggérer la complexité du processus. Dans un grand nombre de pays, on constate l'émergence de la technologie comme une composante de l'éducation générale et des compétences pratiques comme finalités de l'école. Tant que les sciences se contentaient d'étudier les principes physiques impliqués dans les objets techniques, les
applications industrielles ou domestiques, il n'y avait aucun besoin de retravailler les concepts scientifiques en vue d'actions pratiques. Si au contraire, on souhaite donner aux élèves des pouvoirs d'interventions opérationnels dans le monde des objets fabriqués, alors il faut changer de point de vue.
Conséquences pour la pédagogie
D. Schön a consacré un livre à expliquer son concept pédagogique de "reflective practicum" par lequel il serait possible de réconcilier les savoirs disciplinaires et les compétences pratiques. Chez les jeunes enfants et plus généralement dans l'histoire le mode traditionnel d'acquisition des compétences pratiques est le "apprenticeship" (apprentissage de type compagnonnage). Les interactions sociales facilitent le développement cognitif et le novice travaille avec un expert à la résolution de problèmes dans la "zone de développement proximal". Dans ce cas le développement cognitif de l'élève s'apparente à l'"apprenticeship" avec des compagnons qui aident et orientent la compréhension des élèves. Mais les exigences de la vie de la classe nécessitent d'analyser les structures institutionnelles pour apprécier la faisabilité de telles pédagogies.
Conséquences pour les structures institutionnelles
Les structures éducatives reflètent le plus souvent des relations hiérarchiques entre disciplines, avec des conceptions implicites de la supériorité des sciences et des organisations du savoir descendantes et compartimentées. Quelles structures pourraient faciliter un point de vue qui supporte les relations interactives qui semblent nécessaires pour que l'éducation scientifique soit en liaison avec la pratique et avec un élargissement des compétences pratiques des élèves ? Des nouvelles organisations d'enseignement ont été réalisées avec la collaboration des enseignants pour faciliter les projets des élèves en liaison avec les ressources locales plutôt que pilotés par une discipline. Des boutiques de science on été développées dans des grandes villes (Londres, Manchester) ainsi qu'en Hollande (Eindhoven). Dans ces boutiques, l'interaction commence avec la question du client.
Conséquences pour la recherche
Comme le soulignent Hines et Hungerford, dans le champ des sciences de l'environnement, les connaissances seules même si elles sont étroitement liées aux actions responsables sur l'environnement, ne sont pas suffisantes pour prédisposer les individus à vouloir remédier aux problèmes de l'environnement. Les compétences pratiques ont des composantes essentielles conatives, autant que cognitives. Dans le cadre de l'éducation scientifique beaucoup de recherches ont été conduites sur des résolutions de problème impliquant la science et peu ont été faites en relation avec les problèmes technologiques impliquant des actions pratiques. Il faut cependant citer les travaux de Carlson et Gorman qui ont
étudié comment des élèves à différents stades scolaires ont réalisé des tâches techniques et de conception. Dans leur interprétation de l'invention comme un processus cognitif ils distinguent trois aspects interconnectés : des modèles mentaux, des heuristiques, des représentations mécaniques. Suivant les travaux de D. Norman ces modèles mentaux sont dynamiques, souvent variables, éphémères et adaptatifs, ils possèdent les présupposés permettant de penser comment le système devra éventuellement fonctionner. Par heuristiques, ils entendent les lignes de recherche qu'un inventeur choisit de poursuivre, comment il délègue aux assistants une partie du travail, et comment il utilise notes, modèles et scénarios. Transposé en termes d'activités scolaires on retrouverait ces rubriques et également les problèmes de relations avec les autres élèves, la division du travail, les procédures de distribution du travail et les sources des connaissances techniques employées.
Les représentations mécaniques correspondent à toutes les représentations matérielles qui accompagnent l'activité de développement d'un produit. Il semble que les inventeurs se soient construit un répertoire de ces représentations matérielles qui constituent une marque de leurs capacités. Les interactions entre ses trois aspects, modèles mentaux, heuristiques, représentations matérielles, constituent le style d'un inventeur;
Il faut considérer une invention comme l'analogue technique de la théorie en science. Malgré de graves lacunes dans notre compréhension de l'invention, on voit bien cependant comment on pourrait concevoir une éducation scientifique qui interagisse de façon productive avec l'éducation technologique. Chacun des trois aspects du processus cognitif d'invention pourrait être influencé par ce qui est appris en cours de sciences.
REFERENCES
BARNES, B. (1982) The science-technology relationship : a model and a query, Social Studies of Sciences, volume 12, pp. 166-72.
LAYTON, E. (1990) The nature of technical knowledge. Paper read at the International Conference on Technological Development and
Science in the 19th and 20th centuries, University of Technology, Eindhoven, The Nederlands, 7 November 1990.
NYIRI, J. C. and SMITH, B. (eds) (1988) Practical knowledge. Outline
of a theory of traditions and skills, Croom Helm, London.
ROGOFF, B. (1990) Apprenticeship in thinking. Cognitive development
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STAUDENMAIER, J. M. (1985) Technology's storytellers. Reweaving the human fabric, Society for the History of Technology and the M.I.T. Press, Cambridge, Mass. and London.
VINCENTI, W. (1982) Control-volume analysis : a difference in thinking between engineering and physics, Technology and Culture, volume 23, pp. 145-74.
