Conceptions et obstacles épistémologiques associés aux apprentissages des végétaux chez des élèves en fin de cursus scolaire

Euphorbe – Euphorbia (hauteur : 50 cm)

Conceptions et obstacles épistémologiques associés aux

apprentissages des végétaux chez des élèves en fin de cursus scolaire

Francis Rouquet (doctorant)

Christian Orange (directeur de thèse) Hanaa Chalak (co-tutrice de thèse)

1- Éléments de contexte

● De nombreuses recherches en sciences de l’éducation (Peterfalvi, Rumelhard & Vérin, 1987; Campestrini, 1992 ; Orange, 1997 ; Lhoste & Peterfalvi, 2009) ont mis en évidence les

difficultés rencontrées par les élèves pour s’approprier le concept de végétal.

● Tout processus d’apprentissage d’un concept est parasité « avec un « déjà là » conceptuel

qui, même s’il est faux sur le plan scientifique, sert de systèmes d’explication efficace et fonctionnel pour l’apprenant » (Astolfi & Develay, 1989, p.31).

● Certaines conceptions initiales des élèves constituent des obstacles et nécessitent des

ruptures épistémologiques, c’est pourquoi on arrive à la conviction que « c’est en terme

d’obstacles qu’il faut poser le problème de la connaissance scientifique » (Bachelard, 1938, p.13)

.

2- Objectifs de la recherche

Une étude quantitative (objet de la communication) :

● Réaliser un état des lieux des conceptions des élèves de Terminale Scientifique (17-18 ans) concernant les connaissances relatives aux végétaux. Pour le poster, seules les conceptions associées à la croissance et la nutrition sont présentées. ● Identifier les obstacles épistémologiques qui font résistance aux apprentissages scolaires.

Une étude qualitative (suite de la thèse) :

● Mettre en place une séquence forcée (Orange, 2010) qui repose sur une ingénierie didactique visant à la fois des objectifs d’apprentissages et de recherche. Elle a été proposée à une classe de 32 élèves de Terminale Scientifique. Éclairée par le cadre théorique de la problématisation et l’analyse langagière, elle nous renseignera quant à elle, sur le franchissement possible de certains obstacles..

3- Cadre méthodologique

● Questionnaire individuel en cours des Sciences de la Vie et de la Terre, avant le chapitre « Vie fixée des végétaux ». ● Participation de 6 lycées publics de la ville d’Angers.

● 453 réponses d’élèves de Terminale Scientifique.

Angers

Tableau d’analyse statistique pour la

question 1 « que sais-tu de la croissance ?»

Tableau d’analyse statistique pour la question 2 « que sais-tu de la nutrition ? »

4- Résultats et identification des obstacles

La croissance des végétaux :

La croissance des végétaux est majoritairement associée à des besoins. Dans l’ordre d’importance : le soleil (82%), l’eau (57%), minéraux (25%), CO2 (5%) et O2 (5%). / Obstacles statique et substantialiste.

La photosynthèse (étudiée dès la de classe de 5ème, 12-13 ans) n’est envisagée que dans 19 % des réponses comme processus participant à la croissance. / Obstacle tautologique

6 % des élèves considèrent que la croissance sera différente selon l’espèce / Obstacle d’unicité des points de vues

Certaines réponses sont empreintes de finalisme, elles associent un obstacle de signification et de l’anthropomorphisme

« ils grandissent un peu comme les Hommes d’abord graine (tous petits) puis taille adulte » (NM RE)

Les mécanismes mitotiques de croissance étudiés en classe de 1S (l’année précédente) sont rarement mentionnés (2%), la croissance cellulaire (auxèse) est inexistante / obstacle descriptif

Le développement est envisagé principalement par des formes (« bulbe », « graine », «feuille », « tige »…) ou par la

vitesse (« lente », « longue ») ou la durée (« longtemps », « infinie »…).

Ce qui peut surprendre : 14 % d’absence de réponse.

Hypothèses : contexte, 1ère question, absence de connaissances, confusion avec la question suivante, refus de participer…

La nutrition des végétaux :

Les 4 critères : eau, minéraux, CO2, lumière. Parmi les réponses attendues, la majorité des élèves n’a pu citer que 1 ou 2 critères (77%). Et lorsqu’un seul critère est cité, ce sont les minéraux les plus représentés / obstacle substantialiste.

Par ailleurs, les minéraux sont cités sous des formes très différentes (« minéraux/ sels minéraux / sol / engrais

/ nutriments / éléments / terre / terreau / sédiments / composants / aliment / molécule de la terre ») / obstacle sémantique. Certaines réponses correspondent à des organes, dans ce cas les racines (17%) sont considérées comme l’organe de

la nutrition, les feuilles (parties chlorophylliennes) sont très souvent oubliées. / obstacle descriptif.

4 % des réponses comportent des erreurs scientifiques et 8 % des élèves n’ont pas répondu.

Dans ce cas, nous formulons l’hypothèse que la dialectique entre croissance et nutrition induit un obstacle de signification.

Conclusion :

Persistance des obstacles Élèves de 17-18 ans

de profil scientifique

Pour la majorité des élèves :

Croissance↔Besoins

Pour la majorité des élèves :

Nutrition : 1 ou 2 critère(s)

Astolfi, J-P. & Develay, M. (1989). La didactique des sciences. Presses Universitaires Françaises : Vendôme Bachelard, G. (1938). La formation de l’esprit scientifique. Paris : Vrin

Campestrini, P. (1992). Sortir de la logique de Van Helmont. Aster, n°15, p.85-100.

Lhoste, Y et Perterfalvi, B. (2009). Problématisation et perspective curriculaire en SVT : l’exemple de concept de nutrition. Aster, n°49, p.79-108.

Orange, C. (2010). Situations forcées, recherches didactiques et développement du métier d’enseignant. Recherches en éducation, hors-série nº 2, 73-85.

Peterfalvi, B., Rumelhard, G et Verin, A. (1987). Explorons l’écosystème. Aster, n°3, p.111-189. Rumelhard, G. (1992). Lumière sur les végétaux verts. Aster, n°15, p.1-150.

B I B L I O G R A P H I E Grille d’analyse Développement Développement

/ besoins Autres Rien Erreur

Résultats 23 % 50 % 13 % 14 % <1 %

Grille

d’analyse 1 critère 2 critères 3 critères 4 critères