LA PLACE DES RECHERCHES EN DIDACTIQUE
DES SCIENCES PHYSIQUES DANS LA FORMATION
DES ENSEIGNANTS
Hélène STAVRIDOU, Christine SOLOMONIDOU Université de Thessalie, Grèce
MOTSCLÉS: RECHERCHE CONSmUCTION DE CONCEPTS DIDACTIQUE DES SCIENCES PHYSIQUES -FORMATION DES ENSEIGNANTS
RÉSUMÉ : L'initiation à la recherche et l'utilisation des données des recherches de la Didactique des Sciences Physiques constituent les éléments essentiels de notre curriculum de formation des futurs enseignants aux Sciences Physiques qui, inspiré de la théorie constructiviste, assure l'adéquation entre constructions théoriques et référents empiriques, tant pour les concepts des Sciences Physiques que pour les concepts Didactiques.
SUMMARY : The initiation in the research processes and the use of Science Education research data constitute the basis of our future teachers' training curriculum which is inspired by the constructivist theory of leaming and which assures the adequacy between theoretical constructions and domains of empirical reference, for both Physical Science concepts and Science Education concepts.
1. INTRODUCTION
La bibliographie "Students' Alternative Frameworks and Science Education" (Helga Pfundt, Reinders Duit,JeEdition), en Décembre 1990, comprenait plus de 2500 titres d'articles parus dans des revues internationales. En attendant la nouvelle édition de cette bibliographie, nous supposons que le nombre des recherches concernant ce domaine doit aujourd'hui dépasser les 4000, sans y compter des articles qui sont publiés dans des revuesàcaractère local ou national. L'ensemble de ces articles, les thèses de doctorat, les communications aux congrès et colloques, les travaux de synthèse et plusieurs livres qui traitent des sujets relatifs àl'enseignement etàl' 'pprentissage des sciences physiques constituent un corpus de connaissances considérable et donnent àla Didactique des Sciences Physiques le statut d'une science àpart entière, en pleine expansion et en plein développement qui compose sa théorie et suggère de nouvelles pratiques d'enseignement.
Dans quelle mesure l'enseignement des sciences physiques a profité de ce corpus de connaissances? Ce que la Didactique des Sciences Physiques (D.S.P.) apporte, est-il bien accueilli par les responsables de l'enseignement scientifique ou pas? Quels domaines sont influencés et dans quels domaines y a-t-il des résistances? Évidemment, les réponses ne sont pas identiques d'un pays à l'autre. Par exemple en France, les axes principaux de la problématique, concernant la place de la recherche - non seulement en D.S.P. - dans la formation des enseignants, ont été discutés à l'occasion d'un colloque consacréàce sujet (INRP, 1991). En ce qui concerne la Grèce, nous devons signaler que l'enseignement secondaire des sciences physiques n'est pratiquement pas touché par cette vague d'idées que la D.S.P. véhicule. Une des raisons principales se situe au fait que, dans les Facultés Universitaires des Sciences Exactes, on pense qu'on doit former des physiciens, des chimistes, des biologistes, etc., et non pas des enseignants. Cette lacune dans la formation des futurs enseignants des sciences physiques de l'enseignement secondaire a été appréhendée par le Ministère de l'Éducation Nationale qui a pris en charge la formation initiale des futurs enseignants-diplômés/ées des Facultés Universitaires des Sciences Exactes, en créant des Écoles de formation spéciales qui ont commencéà fonctionner depuis Septembre 1992. Les cours de la formation initiale (et permanente) durent trois mois. Il semble que ces Écoles sont des lieux favorables àla diffusion des idées de la D.S.P. mais, dèsils'agit d'institutions nouvelles,ilest tôt d'en évaluer les résultats.
La situation est tout autre dans les Écoles Pédagogiques qui forment les enseignants de l'enseignement primaire et qui récemment (il y a 5-6 ans) ont acquis le statut de Faculté Universitaire (4 ans d'études). Là, par contre, le besoin d'investissement des données de la D.S.P. dans la formation des futurs enseignants est ressenti et souhaitable. Les Écoles Pédagogiques en ce moment constituent pratiquement le seul endroit où travaille un petit nombre de chercheurs en D.S ... Dans le cadre d'une telle École Pédagogique, appartenant à l'Université de Thessalie, nous avons entrepris l'élaboration d'un curriculum contemporain de formation aux sciences physiques des futurs enseignants de l'enseignement primaire. Nous avons commencé ce processus en 1989 à l'Université Aristote de Thessalonique (Papademetriou, Solomonidou, Stavridou, 1992).
· ORIGINALITÉ DU CURRICULUM: IDÉES DIRECTRICES
Les programmes classiques de formation des futurs enseignants comprennent des cours théoriques de physique, de chimie, etc. d'une part, où la matière à enseigner se présente de façon magistrale, et d'autre part des Travaux Pratiques (T.P.), dont le contenu ne se trouve pas toujours en correspondance avec le contenu des cours théoriques. Ces T.P. sont orientés vers le résultat scientifique, c'est-à-dire on examine si les étudiants ont bien suivi les consignes données, si l'expérience "a réussi", s'ils ont pris des mesures correctes, etc. La formation des étudiants est complétée par des cours théoriques de Didactique Spécifique qui tentent à résoudre les problèmes d'enseignement des sciences physiques en empruntant du domaine de la Didactique Générale des principes pédagogiques généraux et en les "adaptant" convenablement à chaque discipline, y compris les sciences physiques.
En nous situant dans le cadre de la théorie constructiviste, nous avons profondément ressenti l'inefficacité d'un tel modèle de formation des futurs enseignants. Une première tentative d'amélioration serait le changement du contenu de la Didactique Spécifique qui pourrait offrir aux étudiants un exposé de la théorie constructiviste et un panorama des données des recherches sur les idées, conceptions et représentations des élèves. Sans nier l'importance d'une telle procédure, nous l'avons également jugée inefficace, parce que souvent les réactions des étudiants et surtout des enseignants en service face à ces idées nouvelles sont du type "tout ça est intéressant, mais c'est irréalisable à l'école", "c'est autre chose la théorie et autre chose la pratique de l'école", etc. Celte dichotomie ressentie entre théorie et pratique projette au devant de la scène un problème crucial, auquel Martinand (1986) s'est référé à plusieurs reprises : il s'agit du besoin d'adéquation entre les constructions théoriques et le champ de référence empirique. Et si Martinand a souligné ce besoin pour l'enseignement des sciences physiques, nous avons réalisé que c'est également valable pour la formation des enseignants et que les réactions citées auparavant font preuve d'inadéquation entre constructions théoriques et champ empirique de référence, surtout faute d'abscence de référent empirique correspondant. Ainsi nous avons compris qu'il ne suffit pas de former les étudiants de façon théorique. TI faut les aider à constituer un champ de référence empirique concernant les idées de leurs élèves, ainsi que l'efficacité de leur enseignement, et mettre en correspondance ce référent empirique avec des constructions théoriques.
Cette idée directrice a guidé la conception de nos interventions didactiques qui se sont développées dans deux directions, afin d'assurer une double adéquation entre constructions théoriques et champ empirique de référence:
a) au niveau d'enseignement et d'apprentissage de concepts de base des sciences physiques (Niveau 1)
b) au niveau d'enseignement et d'apprentissage de concepts didactiques (Niveau Il).
Le plan du curriculum comprend donc deux ensembles d'interventions didactiques, dont le premier compose ce que nous appelons le Niveau 1 (durée d'un semestre) et le second le Niveau II
3. NIVEAU 1
En ce qui concerne le Niveau l, comme nous avons déja noté, notre soin principal est d'assurer l'adéquation entre constructions théoriques d'un nombre de concepts scientifiques et le champ de référence empirique. Pour y arriver, nous avons décidé de supprimer la dichotomie entre enseignement théorique des sciences physiques et Travaux Pratiques. Les étudiants construisent et/ou réorganisent leur savoir théorique progressivement en s'appuyant sur des champs empiriques de référence au cours de T.P. spécialement conçus qui ont des objectifs conceptuels précis. Dans le tableau 1 nous présentons les éléments essentiels qui différencient le mode de travail que nous suivons pendant nos séances de T.P. du mode de travail classique ou traditionnel qui s'effectue au cours des T.P. habituels des Sciences Physiques.
Nous avons fonnulé les objectifs de chaque intervention didactique en nous basant sur des données de recherches que nous avons effectuées pour la détection des idées initiales des étudiants. Un des objectifs généraux du Niveau 1 est la prise de conscience par les étudiants de leur situation du départ (idées erronées, conceptions, etc.) par rapport à de concepts et phénomènes des sciences physiques.
Signalons que des recherches réalisées en Grèce montrent que des élèves Grecs/ques disposent d'idées et de conceptions érronées, semblables à celles qu'on rencontre dans la bibliographie internationale. Des recherches que nous avons effectuées auprès de nos étudiants/tes confirment également ce fait. Ajoutons que les connaissances de la grande majorité des étudiants sont dogmatiques et pratiquement sans relation ni avec le champ empirique correspondant (on ne réalise pas de travaux pratiques dans la plupart des écoles), ni avec la réalité de la vie quotidienne. D'ailleurs dans la classe Terminale du Lycée, l'ensemble de nos étudiants/es ont suivi des orientations littéraires ou économiques et ont manifesté peu d'intérêt pour les sciences physiques.
n
s'agit d'un obstacle supplémentaire qu'il fallait surmonter.TABLEAU 1 MODE DE TRAVAIL TRADITIONNEL
Contenu: référence aux Sciences Physiques
Présentation : état actuel et final des données scientifiques Exposé des concepts de la part de l'enseignant
T.P. : démonstrations, mesures, consignes précises
Déroulement indépendant des idées initiales des étudiants Travail orienté vers un résultat scientifique précis
Évaluation du résultat scientifique des expériences Tâches intellectuelles limitées
CONSTRUCTIVISTE Contenu: référence
aux Sciences Physiques et aux données delaDidactique des Sciences Physiques. Présentation: évolution des
idées-concepts scientifiques (conscience épistémologique)
Construction des concepts par les étudiants à partir des T.P. T.P. : investigations personnelles Recherche et prise en compte des idées initiales des étudiants
Travail orienté vers un résultat conceptuel précis, visant à réorganiser, à enrichir etc. les idées initiales des étudiants
Évaluation des évolutions conceptuelles des étudiants Tâches intellectuelles multiples (comparer, prévoir, catégoriser, interpréter, représenter,
communiquer, se confronter aux idées des autres, etc.)
L'évaluation s'effectue à partir:
- des réponses des étudiants/es aux questionnaires écrits,
- des réponses, remarques, etc. que les étudiants/es écrivent sur les fiches de T.P.,
- des données issues du dialogue continu que les enseignants/es entretiennent avec les étudiants/es au cours des T.P.
4. NIVEAU II
Pour le Niveau II, les constructions théoriques que nous visons concernent principalement la théorie constructiviste. Mais quel doit être le champ empirique de référence?Àcette question, comme
processus de recherche.
Ainsi, nous avons fonnulé l'objectif principal de ce niveau de la façon suivante: fonner les futurs enseignants/es de sorte qu'ils/elles puissent fonctionner centrés/es sur l'élève et non pas sur la matière à enseigner ou sur eux/elles-mêmes. Plus spécialement, on vise aux objectifs suivants : i) Développer de conceptions contemporaines concernant l'apprentissage des sciences physiques de la part des élèves,
ii) Apprendre à détecter les idées initiales des élèves et, en s'appuyant sur celles-là, iii) Apprendre à élaborer et réaliser d'interventions didactiques efficaces
iv) Se familiariser avec le rôle qu'ils/elles doivent jouer dans leur tâche d'aider les élèvesà construire le savoir scientifique.
Dans un premier temps, et après une courte période d'initiation aux méthodes de recherche en didactique (entretiens, questionnaires), les étudiants/es sont invités/ées à détecter les conceptions et les représentations chez un nombre d'élèves de l'école primaire à propos d'un sujet des sciences physiques (concept, phénomène, etc.). Deux sujets sont proposés par nous: phénomènes où la chaleur est impliquée et phénomènes relatifsà l'état gazeux. Chaque étudiant réalise deux entretiens avec deux élèves de l'école élémentaire et prépare un rapport personnel avec les transcriptions des entretiens, ses remarques, commentaires, conclusions, concernant les idées des élèves et son propre comportement de chercheur. Ensuite les étudiants travaillent en petits groupes de 2-3 personnes pour la rédaction d'un questionnaire destiné à détecter les idées des élèves d'une classe sur un sujet des sciences physiques enseignéà l'école. Les données issues du questionnaire sont prises en compte pour la mise au point d'un processus d'enseignement qui est réalisé par le groupe des étudiants dans cette même classe.Àla fin de l'enseignement les élèves répondent à un autre questionnaire, ils font des dessins, etc. et ainsi les étudiants recueillent des données pour une évaluation élémentaire du résultat de leur enseignement, surtout en ce qui concerne l'évolution des idées initiales de leurs élèves. Ce processus n'est pas du tout facile. Le temps est très limité et nous devons suivre un programme très serré. Pour les étudiants tout est nouveau et comme ils/elles doivent résoudre de multiples problèmes à la fois, notre présence permanente et notre collaboration étroite est indispensable.
Travaillant de près avec les étudiants, nous avons eu l'occasion de constater qu'au début il était assez difficile pour eux/elles de fonctionner centrés/ées sur l'élève et non pas sur eux/elles-mêmes et/ou sur la matièreàenseigner. Ce problème a surgi clairement au cours des entretiens que les étudiants/es ont réalisés avec des élèves. D'ailleurs, nous avons choisi ce processus pour donner l'occasion aux étudiants de se rendre compte de ce problème et d'essayer de le surmonter. Nous avons remarqué que, malgré les discussions concernant ce sujet, un nombre d'étudiants/es en tant qu'interviewer continuaient à rechercher la "réponse correcte" et arrêtaient la discussion avec l'élève dès que l'élève la formulait. Ainsi, ces étudiants/es n'ont pas approfondi de façon satisfaisante aux idées et aux conceptions des jeunes élèves. Après un certain nombre de discussions supplémentaires avec ces étudiants, ceux/celles-ci ont réussi à contrôler mieux la situation.
Commeilrésulte de certains passages caractéristiques, les étudiants qill ont fait les entretiens ont eu une idée assez complète de ce qu'ils/elles faisaient et recherchaient : "C'est la première fois qu'on comprend pour quelle raison on recherche quelque chose" et ont vécu une expérience révélatrice : "Nous, les étudiants, nous sommes bien aidés par ces deux entretiensànous rapprocher des enfants de cet âge età discuter avec eux certains sujets, dans une atmosphère amicale et confortable", "L'expérience que j'ai eue dans ma tâche de réaliser les entretiens est certainement très utile et nécessaire aussi pour moi, un enseignant ayant complété vingt-cinq ans de pratique d'enseignement à l'école primaire. J'ai été obligé par la force des choses de réviser et changer plusieurs de mes conceptions et former de nouvelles conceptions pour un tas de choses" (enseignant en service qill suivait également les cours).
Quelques-uns ont signalé des points faibles dans leur comportement au cours des entretiens, surtout le fait qu'ils/elles avaient suggéré leurs propres idées aux élèves : "Il y avait aussi des moments où le chercheur (l'étudiant) intervenait et présentait de façon indirecte ou inconsciente aux enfants certaines de ses propres connaissances, avec lesquelles les élèves étaient obligés de s'adapter, le moment où ce qu'il fallait faire était d'insister sur l'analyse des conceptions et des pensées des enfants pour pouvoir détecter leurs idées", "Peut-être certains moments la pression exercée par le chercheur (étudiant) était un peu forte, ce qui a embarrassé et gêné les enfants. Par contre, il y avait des moments où la pression n'était pas celle qu'il fallait pour que l'enfant donne certaines explications davantage et présente certaines de ses idées supplémentaires".
Un petit nombre d'étudiants ont exprimé qu'ils/elles ont eu un peu d'angoisse au cours des entretiens: "Je me demandais siàcause des nombreuses questions successives les enfants allaient se fatiguer et demander d'interrompre l'entretien".
En ce qui concerne la séance d'enseignement, les étudiants ont adopté un style de travail inspiré de la théorie constructiviste et ont réussiàinvestir dans l'enseignement les données de leurs recherches sur les idées initiales des élèves. Dans la classe, ils ont essayé de rester centrés sur les élèves, de suivre du près l'évolution des idées des élèves et d'évaluer les résultats de leur enseignement.
Dans une École Spéciale de formation initiale et continue des enseignants des Sciences Physiques de l'enseignement secondaire, nous débutons la formation des enseignants par le Niveau II de ce même cuniculum (depuis Septembre 1992). Pour le moment, les enseignants acceptent de façon très favorable notre tâche, et l'évaluation que nous avons faite de leurs idées et attitudes initiales envers le processus d'enseignement/apprentissage des Sciences Physiques, ainsi que de la modification de ces idées initiales après la réalisation de leurs recherches auprès des élèves, mettent en évidance la nécessité (et la réussite aussi) d'une telle formation par la recherche.
5. CONCLUSION
L'initiation à la recherche et l'utilisation des données des recherches de la Didactique des Sciences Physiques constituent les éléments essentiels de notre curriculum de formation des futurs enseignants aux Sciences Physiques qui, inspiré de la théorie constructiviste, assure l'adéquation entre constructions théoriques et référents empiriques, tant pour les concepts des Sciences Physiques que pour les concepts didactiques.
Dans le processus de formation des enseignants (futurs et en service) que nous avons mis en place, les donnés des recherches en Didactique des Sciences Physiques trouvent leur place tant au niveau de la construction de concepts des Sciences P qu'au niveau de construction de concepts didactiques. Au premier niveau, la recherche des idées initiales des étudiants-futurs enseignants s'avère indispensable pour la conception et la réalisation d'interventions didactiques efficaces, constructivistes. Au deuxième niveau, la formation par la recherche constitue un élément essentiel de la formation des enseignants des sciences physiques. Afin d'éviter la dichotomie trop souvent établie entre théorie et pratique, nous mettons en place un processus de création d'un champ de référence empirique pour les étudiants et les enseignantsà partir de données issues de recherches qu'ils/elles réalisent auprès des élèves pour détécter leurs idées initiales (à propos de concepts et de phénomènes des Sciences Physiques), l'évolution de ces idées initiales au cours d'interventions didactiques et pour évaluer ces interventions à partir des évolutions conceptuelles des élèves. Les données que nous disposons jusqu'à présent sont très encourageants et nous permettent de penser que ce processus répond complètement aux besoins contemporains de formation des enseignants.
BIBLIOGRAPHIE
Laplace de la recherchedanslafo17rUltion des enseignants,Actes de colloque - Octobre1990,Paris: LN.R.P.
MARTINAND (J.-L.),Connaitre et transformer la matière,Berne: Peter Lang, 1986.
PAPADEMETRIOU (V.), SOLOMONIDOU(c.),STAVRIDOU(H.),Un curriculum contemporain de formation aux sciences physiques des étudiants-futurs instituteurs,Paidagogiki Epitheorissi, 1992,16,p.97-125.
