ARTheque - STEF - ENS Cachan | Les modèles spontanés dans la pensée commune et enfantine (S.P. 1)

LES MODELES SPONTANES DANS LA PENSEE

COMMUNE ET ENFANTINE

Introduction

à

la première séance plénière

André TIBERGHIEN, LlRESPT, Paris 7

Annick WELL-BARAIS, LlRESPT, Paris 7

Modération et présidence

MOTS CLES : représentations, conceptions, modèles mentaux, modèles scientifiques

RESUME: Les travllUX menés ces dernières années

â

propos des conceptions des élèves sont évoqués et discutés.

Compte tenu du thème d'étude des journées de CHAtlDNIX "Modèles et slmulotion", Il peut paraître quelque peu paradoxal d'aborder d'entrée de Jeu la Question des modèles spontanés dans la pensée commune et enfantine. Ce choix reflète les évolutions Qui se sont opérées ces dernières années sur la manière dont est conçu le processus d'acquisition des connaissances. Les llpproches interllctionnistes ont contribué

6

dévelupper l'idée selon laquelle III construction de connoissonces nouvelles prend appui sur les connaissances dont disposent déjà les élèves. Il est oinsl oppllru que l'étude de l'enseignement devait non seulement reposer sur une analyse des contenus

0

tronsmeltre. mais aussi sur une llnolyse des connoissonces disponibles chez les élèves,

Dons cet te introduction, nous rllppellerons brièvement les travlluX QuI ont été menés ces dernières llnnées 0 propos des connlllssonces ou de leur fonctionnement chez les élèves puis nous envisagerons quelques-unes des questions qui se posent

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portir de ces trovaux.

Les exposés qui suivent traiteront de certotns ospects des filiations ou des ruptures entre le fonctlulIll~lllent cognitif des élèves et \'utilisotion des modèles sci entl fi (lues AI berti ni llbordera la ques ti on des diHérences entre pensée commune et pensée scientifique (\ propos de l'économie. Blanchet de son côté trllilera du problème de la construction de modèles par l'enfllnt confronté 0 un problème parl1culier, Enfin. à propos d'un modèle scientifique donné, celui de 10 propllgalton des signaux mécllniques. Maurines montrero Quels peuvent être les apports d'une explorlltion des conceptions des élèves, faite à parUr de \'onlllyse du contenu scientifique enseigné.

Le mot modéle serll Illrgement utilisé pendllnt ces journées. Pour notre pllrt, nous pensons nécessoire de préciser que:

- les modèles scientifiques sont des sllvoirs SOCillUX dllns III mesure où Ils sont partllgés. expliCités et publiés pllr une communlluté scientifique.

- les conllllissances et le fonctionnement cognitif d'un individu peuvent faire l'objet de modélisotions Il s'agit de productions de recherche, Que nous oppellerons modèles mentaux

Les modèles mentaux construlls pôr les chercheurs rendent compte soit de l'orgonisotion des connaissances chez les élèves, soit de 1'llccès

0

ces connoissonces (cf études sur III mémoire), soll du fonctionnement des connllissances (cf études sur III résolution de problèmes)

Dans III mesure où il s'agit de mettre en rellltion les connaissances des élèves et les connaissances scientifiques que l'enseignllnt vise

â

leur transmettre, les études effectuées onl. consisté à proposer oux élèves des situations comportllnt des Questions

Qui peuvent être traitées en utilisont des modèles scientifiques. CecI nI: suppose pllS bIen sûr Que ce soit la seule fllçon de les traiter.

LpLQl!os du fonctionnement des connojss6Aces des élèyes foee

li

des

p'roblèmes d'ordre scientifl!l~

Les premIers travaux de recherche vIsant à cerner les connaIssances prelliobles des élèves remontent ou tout debut des onnees 1970 Ils ont ete menes aons le oersoective dE: concevOIr autrement renseIgnement sClentlfloue. et non oens celle a une eYOIUOllOn Un certain nombre d'eoulDes ont loue oons ce Oomlllne un raJe ln1tloteur ',en ;rllnee le LlRESPT, le LDPES, reoulpe sCIences oe l'INRP: ou~: US.:. lUnll'erslte:le 1"I1Iln01,; Rllppelons Que le oremler AtelIer Internllllonoi d'ete oe dlOllctloue Q~ Il: onUSloue ou; s'est tenu en 1983 0 éte 'occoslon oe 101r8 le Ollon a un cennln nomore oe trnl'nux effectues dons le domolne oe la onljslQUe (CNRS, 1984) Dnutres sljntheses ont SUI YI ( Driver, R et01 19B6, Andersson 1966, pour les SCIences PhljSIQUes. Gloroon, Mortmond,

19B6, pour la biologIe).

Il n'est DIlS questlon ICI oe faIre la slJnthese oe ces travaux Nous nous contenterons de relever quelques caractenstlques communes des fonctIOnnements oes connolssances, Issues de ces(JIffèrentes recherches:

- les trolls sô:lll'lnts d·une sltuatton motenelle sont tres Importllnts dllns le codllge Qu·en flllt l'élève [lemul1ples exemples illustrent ce pOInt: ainsi, III lumiere n'est conslOeree pour elle-même seulement qUllnd elle est suffisommment intense pour prodUIre un effet perceptif conscIent (Guesne 198ô); ou encore quond les élèves étudient l'~bul1itionde l'eou, ils prennent plus en compte les bulles, 10 fumée ou III YllpeUr Que l'indiclltlOn donnée por le thermomètre !TJberghlen 1966). Etudlllnt 10 nutrition des plantes, les élèves sont spontanèment plus sensibles llU rble du sol ou des rllcines qu'à l'llir ou à III lumière (Rurnelhord 1985) Le choix des troits saillonts est non seulement important dans lïnterprétlltlOn de10situotion mOIs llUSSI dllns l'identificolion d'un phénomène mis en Jeu dans diverses situlltions.

- les propriétés ottribuées llUX objets ou oux substonces sont souvent invoquées por les élèves pour prévoir ou interpréter des phénomènes. Pllr exemple, III gloce est froide, III flllmme est chllude, l'Illr est léger, le plomb est lourd, etc.... Pour les élèves ces llffirmotlons

vont

de sol, elles n'ont pos besoin d'être justifiées, ces propriétés expliquent Illors les phénomènes observés; pllr exemple, le bollon de baudruche s'élève cor il est léger (Séré 1955).L'uli1i soli on de ces propri étés se foi t ou dépend d'une prise en compte des relotions entre les éléments de III situlltion. Por exemple des élèves observent des ônirnllux Vlv60t dllns un Ilqullrium interprètent leur déplllcement en terme

relBtlfs, ce qui fBit qu'ils ne cernent pos les phénomènes de comoétll1on pour l'occupBtlOn de l'espBce (Guillochln et Loget 1964)

- les relBtlüns cBuseles éteblies per les eleves font souvent Intervenir un potlent et u~

Bgent evec des rôles très dlssymétnQues. Por exemple, un llyre sur une tobie ne tomoe pBS li couse de lB toble. Cependont, dilns une lecture en terme oe forces, le Il~re et la table jouent des rôles éQuIVolents

- l'"histolre" d'un évenement, ce OUI orrlve seouentlellement aons le temos et oons l'espBce constitue egalement une gnlle orlvlleOlee oe lecture, [Jons le cas oes CIrCuits électnQues, por exemple, l'Interoretot!on oes eleyes est tres soul/en! 101t:en terme

o.

clrculôtion d'un "couront" (ou sens des eleves et non OUpn~SIClen) OUI oor.. C'une source et Qui est affecte eu fur et 6 mesure ou'11 lro~erse ies dlfferents eiements ou circuit (Closset 19B3, Shlpstone, 1965) AinSI, ôores une 6mpoule electnoue, ce 'courrmt" est moins Importent ouovant celle-cl, 610rs oue pour le pnYSlclen, l'Intensite ou courant est conservée

Ces Queloues trôlts montrent combIen les 6Porocnes oes eleyes sont souvent elolgnees Oe celles provenont du SBVOlr sClentlfloue

Cet éC6rt se memfeste dès le categorisllUon des silulltlOns, Notons d'eilleurs Que les recherches effectuées se sont génerelement foiles en réference aux découpoges dlscipllnBires trôdll1onnels, Ceci POUrrl:lIt créer l'illUSIon d'une structur6Uon des phénoménologIes per les éléves QUI recouperait celles des scientifIques Or il n'en est rien, Per exemple dens des situ6tions uUlisèes dens l'enseignement pour étudier le conducUon thermique, nous avons pu montrer Que celles-ci relé'Vent de phénoménologies diverses (Tiberghien) De même la cetégonsBl1on du type ·Chongements d'ètat de 10 motière cu ré6clions chimiques" ne S'étllblit que lentement (Néheut&Ill. 1985, Stovridou &Solomonidou1967),

Sign610ns Que 10 plupert des études réalisées portent essentiellement sur les conneissences déclorées et peu ou pes sur les règles de leur ulilis6lion, Pour connaître les règles utilisées p6r les élèves, des exploretions systématiques de 16 f6çon dont les mêmes élèves trllitent une gemme vllriée de situotions sont nécess6ires, Actuellement, on conneit souvent mBI quelles sont les variations significotives dans III mllnière Qu'ont les élèves de trlliter les situetions Ouend on s'Bltache

0

une telle étude on est surpris de const6ter Que des modifications opperemment mineures des situ6t\ons puissent entrlliner des Vil ri etlons des modes de trllitement souvent importontes (Wei I-Borels &

Séré 1986) Ces trevllUX epportent des éléments indlspensebles permettent de prévoir le condui te des élèves dens des situllli ons nouve lles,

Li:ifùi:iùS dtls rtlcherchllS sur les connllissonces des élèves et leur fonc tionnement

Les travllUX réalisés sont extrèmement divers tant au POint de vue oes mOdes d'\Iwt:~tigation emplo~és (entretiens individuels, oDservation de closses ou de petits groupes d'éleves, QuestlOnnolre: ecrlls Dl! oraux, oue oe: SItuatIOns emPlouees (technl Que d'osso CI at IOn dl' mots, deflmUon oe mot:, d expreSSIOns, e'locot IOn veroo le ou imogée de situations, perceptions, ou mMlpulatlOns oe dlsDosltlfs) ue mème, dons ces travaux, pour évoouer les connaIssances Ges elèves. une mu1twlicite de termes 0 eté uti 1isée : conceptIOns, idees, reoresentatlons, modè 1es pn ves. oase oe connaIssance: ouxQuels on peut ro!outer aes e~~oresslons utlllsee; seUlemen', er ongle~s misconceptlons, lllternatlVl?concep~lOns,olternlltllle Iremewon::

Mal9re cette owersltl' Giloen et:'w'ft(1965'

on'

DU ecnr€' OU

on

OSslstatt ~ l'emergence d un nouveau ooroOigme SClentlflOUe au sens oe, Kunn. Meme SI cette proposHion peut paraltre exceSSIVe, elle est Interessonte cor elle omene Il explIciter Ol' est 10 nouveaute CellB-cl n est III oans les metnoaes d'lnvestIÇlatlon, III oans les conceDts emoloyes ou1 sont empruntes en aranoe Dort1e a 1a Dsycno 1091e c091l1t 1'oIe \courant

DHlgetien et courent ISSU ou ollraOlgme dIt du trllltement ae l'informotlon) DU

e

le psychosocIOlogie Le nouveaute de l'entreprise prOVIent, nous semble-t-i1. au fBit Que les connaissances supposees ètre utiles ou fOIre oostacle

li

l'aCQUIsitIon de connalssonces scientifiques ont cnange oe nature Dar raPDort

li

ce QU'ovalt pu llvancer PIBget

Roppelons Que les progès dons III COnIl6ISS11nCe selon Ploget etolent interpretBOles en terme de constructions d'operlltlOns intellectuelles de type loglco-mathemotlQues s'BppliQuant d'abord

li

des objets concrets, PUIS li des représentations mentllies et par la mise en oeuvre de mècalllsmes generaux \accomodatlon, aSSImIlatIon) et de processus genertlux (eQuillbrlltlOn, generallsatlOn). Certes personne ne Ille l'Iportllnce des mécanismes généraux décrits par Piaget, mOIs l'oc cent est davantage mis maintenont sur la maîtrise de connaissonces spécifiques liées

li

des domaines,

Slgnfllons d'fll11eurs Que pour comprendre le développement intellectuel, certOlnS chercheurs en psychologie de l'enfont considèrent flctuellement Qu'il est nécessolre d'envisager des formes d'élabonllion cognitive propres oux contenus (Vergnaud 1965, Rogalsky 1965, Montangero 1960,Lllutrey 1965 , Wei 1-6arais 1965),

Pour mieux situer le statut des résultats obtenus dons cette première génération de recherches,li est nécessaire de préciser les Itens établis entre les productions des élèves : verboles, écrites ou gestuelles obtenues ou cours des recherches et le fonctionnement mental des élèves,

Au risque d'être très caricatural, nous ferons une distinction entre ce Qui est stockée de façon quasi permanente en mémoire (moyen et long terme) et ce qui est reconstruit

Les travaux sur les conceptions apportent des connaissances sur ce Que les éleves produisent de façon ralsonneblement reproductible dans plUSIeurs situatIOns Ces situotions sont en général, mais pos toujours, êlssez proches de QuestIOns ou d'expériences qui peuvent être ut1lisées dans l'enseIgnement.

Ces trllvoux permettent de predIre un chomp des possibl"s des reoonses des (,léve5 Cee' n'ImplIque pllS qu'il y olt mOclellslltlOn du fonctionnement mental, ce n est pas leu~ perspective Dans certolns cos, des constructions des modéles onologues 0 ceux auSOV01"

scienttrlQue ont été faites sans prétendre Qu'Ils étolent tels auels dons 10 tête oe: éléves (Ylennot 19ô5) Ils oermettent de predIre aes reponses d'éieves,

Actuellement, le develoDoement de certolns ae ces trovou:: en 1101son ove::: :::el~' des recherches sur 1e connol ssonce, omene e proooser :ertolns ospec:~ ::U:1"

modéllsatlon du fonctionnement mental

L'éloboratlon dun modele mental necesslte 10 constItutIOn oe concepts correSoonoant e des ·obJets· élémentOlres 0 oartlr oesouels fonctionnent l'molvlau, Ces "oolets" ne son'. pos des connolssonces elaoorees comme celles rencontrees oons les proauctlOns aes élèves et encore mOIns comme les modeles sClentifiaues au S6VOlr S6vont. Actueliemen~, dIversesh~Dotheses,portOlS contrlldlctOlres, sont fllltes sur ces "oo,1ets· élementlllres AinSI, 10 notion de "pnmltlves' entre Dons le cOdre Oe ces hyootheses, elle permet li certolns chercheurs d'Inferer des élements de modèles ment6ux (diSesso, 1963, GUIOont, t 965). Par ce terme ces chercneurs des Ignent des dl menslons orgon! s6tn ces d'expèn ences Qui sant ut 111 sees spontBnement par 1es lndlVI dus. Ces pn mit Ives renvoIent semble-t-il oux structurotions perceptIves premieres permIses por l'éQuIpement sensorl-moteur humom Lo lecture scientifique des experiences repose bIen entendu sur dllutres processus Que les processus perceptifs, mois tont Que les élèves ne moÎtrisent pllS ces processus, le codoge des sltulltlons restent de manIère prèponder6nte sous le contôle du système perceptif Une telle interprétotlon rend compte du foit Que Quelles que salent les cultures auxquelles apparttennent les élèves ou encore les modes d'investigotions utilisés dons les recherches, les résultots obtenus sont tout à foit comporobles. por exemple, 16 centrotlOn sur les objets ou détriment des relations Qu'ils entreti ennent, 10 dimenSIOn temporelle très souvent pri vi légl èe.

Lgrogos de l"êllmrentissoge de 10 modélisotion dons les discip'Jines sclenllfigues

La notion de connoissonces disponibles chez les élèves est essentielle quand on oborde l'opprentissoge, Ces conneissances sont inférées des productions des élèves dons 10 mesure où Il y6 reproductibilité de ces connllissances, dans le temps et pour plusieurs situations,

Dans 10 perspective de l'opprentlssoge sCIentifique, une Question importonte se pose: dons Quelle mesure ces connOlSS6nces disponibles fonctlonnent comme un modele scientIfique du pOInt de vue de 10 descnptlon et 10 preYISIOn de phenomenes? Ce fonctionnement semblable n'impllquont pos bIen s~r qu'l1 yoit conformlte ou contenu a~ modèl e scientifique,

Pour notre port, nous retenons quelques crHeres qUI nous sont utiles pour cerner porml

les connoissonces dispOnibles celles aUI fonctIonnent comme un modèle Pour unegomm~ voriée de situotlons, les productIOns oes éleves aOlvent être stobles du POint ae vue - du codoge qu'en font les éleves, cest li dIre ies dImenSions ou ies gronaeurs OUI son:

consl derees;

- des regles utilisees oor les eleves oour oroceoer0aes Inferences sur les sltuotlon:

- des modes de represent6t10n ou slgnlfl6nt3 aUI sont utll1ses (1IngulstlOues, groohloues, systèmes formels, .. '

06ns une perspectIve d'llPprentlssoge, 11 nous semble Importont oe reChercner il ptlrtir d'une 6n61yse du dOm6lne concerne et des mooes d'6pproon6t1on POSSIbles des connOlssonces Visees, sur duelles connolssonces de l'éleve Il est possible de s'oppu~er, Ces conntllsstlnces peuvent êlre olors concues comme des '"precurseurs" Ces precurseurs eux-mémes peuvent f ocll iler aes eIllborotl ons conceptueJles nouve Il es, MOI s Il s peuyent oussl être porteurs de difficultés vOIre d'"erreurs",

On osslste oinsl

il

une centr6tion nouyelle des trovoux sur 10 recherche des précurseurs possiblesill'introduction des modèles scientifiques (Kroibonl. 19f14, Meheut &01. 1985)el sur 16 recherche de sltu6t1ons dldllcUques f6vorobles

il

des constructions conceptuelles nouvelles (Mllrtlnond&01. 1986) Ces recherches se préoccupent doyontoge des chongements conceptuels que d'tlpprofondir l'élude des conceptions des élèyes pour lesquell es on dl spose moi ntenllnt de descnpti ons ossez fInes dons plusi eurs domomes,

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