MODÉLISER LA DÉMARCHE SCIENTIFIQUE
POUR POUVOIR L'ENSEIGNER
Daniel FAVRE Yves RANC OULE
Laboratoire de modélisation de la relation pédagogique, Université de Montpellier II
MOTS-CLÉS: DÉMARCHE SCIENTIFIQUE - CHANGEMENT DE PARADIGME-DISPOSITIF PÉDAGOGIQUE PARADOXAL - BIOLOGIE
RÉSUMÉ: Une étude basée sur l'observation des enseignants de biologie dans leurs cours a permis d'observer un déplacement de ceux-ci qui passent sans transition et reversiblement d'un registre scientifique à un registre dogmatique. Ce glissement et ses effets paradoxaux sur l'apprentissage semblent échapper à l'attention de ceux qui,à la fois, les produisent et (es subissent. La modélisation de quatre attitudes cognitives de la démarche scientifique et son appropriation paraissent un préalableàl'enseignement d'une discipline scientifique comme la biologie.
SUMMARY : ACUITentsrudy, based on the observation offonnulations used by biology teachers in their courses, has shown a transfer of [hese which have occured withoul transition and reversibly. from a scientific register to a dogmatic register. This shift and its paradoxicaJ effects on learning seems to escape the attention of those who both produce them and are subjected to them. The modeling of four cognitive attitudes specifie to the scientific way of reasoning and its appropriation seem ua necessary prerequisîte for the teaching of a scientific discipline such as biology.
1. INTRODUCTION
De nombreux travaux ont mis l'accent sur le fait que la carte conceptuelle préalable le "préconstruit" parce que non décontextualisable (CHEVALLARD, 1985), d'un apprenant peuvent constituer un obstacle d'ordre épistémologiqueà un apprentissage, s'ils s'opposentàla nouvelle conception enseignée. Surmonter cet obstacle demandeà l'apprenant d'être capable d'interroger la validité de ces deux types de représentation et de n'abandonner l'ancienne qu'après s'être convaincu qu'elle n'était plus "scientifiquement justifiable". Une telle procédure demande donc àj'apprenant une familiarisation avec les attitudes cognitives de la démarche scientifique afin de pouvoir faire la différence entre une énonciation scientifiquement valable et une autre qui ne le serait pas ou moins.À l'inverse. le contexte épistémologique dans lequel l'enseignant situe ses propos influe-t-il sur l'acquisition de la démarche et des connaissances par les apprenants? En d'autres tennes la fonne de son enseignement est-elle du point de vue épistémologique en cohérence avec le fond et l'objectif de l'enseignement? C'est le thème de cette recherche centréeSUTles conceptions des enseignants.
Dans cet article nous proposons de développer ce que nous entendons par démarche scientifique pour, ensuite. décrire les attitudes scientifiques ou dogmatiques observées chez des enseignants de biologie. Enfin, sera abordé et discuté l'intérêt du développement chez en seignants et apprenants des capacités de repérage épistémologique de leur pensée.
2. MODÉLISATION DE LA DÉMARCHE SCIENTIFIQUE
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De précédentes recherches (FAVRE, 1991a) ont permis d'élaborer une modélisation des attitudes cognitives mises en jeu dans la démarche scientifique et de repérer ces attitudes sous fonne de quatre différentiels situés entre deux paradigmes de traitement des infonnations :le partuügme de traitemenr dogmatique des informations (PTDI) et le paradigme de trairement scientifique des informations (PfSI). Cette disposition en différentiels pennet de rendre attentif aux déplacements possibles entre ces deux paradigmes, et ainsid'évaluer dans quel contexte épistémologique s'élabore notre pensée car, dans un différentiel, il n'y a pas seulement deux positions diamétralement opposées mais un grand nombre d'intennédiaires possibles.Ladémarche scientifique tendà...
1°).. nous faire nommer, fonnuler explicitement ce qui se présente ou est présenté implicitement: une telle attitude implique le développement d'une sensibilité à la qualité explicite et implicite d'un énoncé pennettant de se repérer entre deux extrêmes opposés:
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utilisationd'énoncés implicites explicitation des énoncés
2°) ... nous faire énoncer sous fonne d'hypothèses les propositions présentées sous fonne d'opinions, de dogmes, de croyances, de préjugés... : cela suppose que nous puissions interroger un indicateur interne nous renseignant sur la qualité de l'énoncé.
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croyance et fonctionnement dogmatique hypothèse et construction de modèles provisoires
3°)... nous faire éviter la fabrication de généralisations abusives au profit de la recherche de précisant le domaine de validité d'un énoncé: un indicateur interne est, là encore, nécessaire la perception de la modification de l'état intérieur qui accompagne le déplacement nous sensibilisantà notre mode de fonctionnement cognitif.
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fabricationde systématiques, d'où recherche de contre-évidences et erreurs pour
renforcement des dogmes et évitement des erreurs préciser le domaine de validité des modèles 4°)... faire substituer la réflexion à la projection, au sens optique de ces deux rennes.car c'est lorsque nous sommes réflexifs que nous accueillons de façon plus efficace, moins déformante, les infonnarions: la démarche scientifique tend à faire prendre en compte, plmôt qu'à nier, notre propre subjectivité et amène à renoncer aumythede "l'objectivité pure" - encore faul-il qu'un indicateur interne nous renseigne quand nous nous déplaçons entre l'état projectif et l'état réflexif.
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..
100%projection: erreur perçue comme une faute réflexion: erreur perçue comme une information,
et provoquant une déstabilisation le résultat d'un comportement cognitif
La possibilité d'expliciter des énoncés ayant statut d'hypothèse provisoire dont on précise progressivement le domaine de validité par la recherche de contre-exemples en utilisant une attitude réflexive définitunPTSf.Paropposition, resrer dans le domaine implicite en utilisant des énoncés ayant statut de "vérité", au contexte non précisé et soumisesauxprojections de leur auteurs définitun
PTDf.Ces deux façons de considérer et de traiter les infonnations peuvent être schématisées:
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dogmatique des informations scientifique des informatfons
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On peUl alors se représenter caricaturalemem deux manières d'enseigner. Dans le PTDI, enseigner revient à être le- détenteur de savoÎrs immuables. de vérités. dont il faut assurer la
transmission à des élèves. Les erreurs doivent être "éradiquées", le "bon élève" étant celui qui resÙtue correctement la connaissance qu'il a reçu ... et rien d'autre. Dans le PTSI. l'accent est mis sur la procédure validant la connaissance plus que sur la connaissance elle-même - la connaissance étant conçue comme relative et comme une façon approximative de se représenter(aréalité. Ces deux: fonnes extrêmes n'existent qu'en théorie: chacun d'entre nous, selon les circonstances, le thème abordé, son état intérieur.. .• oscille entre ces deux paradigmes. Est-il possible que cette oscillation se produise alors même quelanature de l'enseignement est scientifique?
3. OBSERVATIONS ET ANALYSE DU DISCOURS DE L'ENSEIGNANT
Six classes de Biologie (sixième, troisième et tenninale) ont fait l'objet de cette étude. Les quatre enseignants se sont déclarés favorablesà la présence d'un observateur-didacticien dont ils espèrent des conseils - chacun d'entre eux ayant le sentiment d'innover sur le plan pédagogique et souhaltant poursuivre dans cette voie.
n
leura seulement été précisé que cette recherche concerne les représentations des élèves en relation avec la démarche scientifique. L'objectif était d'observer les déplacements éventuels des propos de l'enseignant entre les paradigmes dogmatique et scientifique.Le discours le plus souvent "scientifique" est entre-coupé d"'irruptions dogmatiques", à des degrés divers et sans apparemment que les enseignants s'en rendent compte. Exemples:
Énoncés implicites:Leprofesseur: "Vous voyez la trace laissée par la patte postérieure.? Un élève: "Du lapin 1"Leprofesseur: "postérieuredr1liJL!" ; Question de contrôle: "Comment appelle-t-onun animal qui se déplace sur deux pattes?" Ré}X)nses : "Un kangourou, un homme, une poule ... " Cinq sur trente-sept ont deviné la réponse attendue: "un bipède" . La question explicite aurait été: "Comment appelle-t-on la capacité à se déplacer avec les membres postérieurs? ".
Dogmatismes: Un élève: ''j'ai une coloration bleu-marine"(àl'amidon) le professeur: "non, c'est une coloration violette!". Au microscope, un élève :"Madame moi j'ai un truc bizarre .'" le professeur" normalement,tune dois pas avoir de truc bizarre!"et à une question fondamentale d'un élève de tenninale: "Qu'est-ce qui ditclune cellule qu'elle doit se diviser?" le professeur, après un long détour ne relevant pas de la question posée, ajoute: "lalevée des d(mnances dans les racines sera vue en cours plus tard... "
Systématiques: "Seuls les rapaces régurgirent ce qu'ils ne peuvent digérer" et une aurre : "ÇaIl'apas marché avec vos collègues, je ne vois pas pourquoi ça marcherait avec vous /"
Projection: "Lebois secondaire vous devez le repérer, sinon c'est grave!" et un aurre à propos de la transmission génétique: "Etc'esr comme ça jusqu'àAdam et Ève!"
Un même enseignant peut direà un moment: "Je vous metrrai[OU.tà l'heure des paires croix
sur CE qu.'il faur regarder!" et à un autre moment, laisser ses élèves, sans aucune indication ou question-problèmeà résoudre pendant quinze minutes, "observer" une goutte de lait au microscope. Certains élèves ont ainsi vu des nùcrobes. des molécules, des granulés. des trucs qui bougent .. mais n'avait vu CE qu'il faJlait voir: des gouttelettes de lipides.
Ces diverses inclusions dogmatiques ne SOnt pas rares mais ne sont pas non plus majoritaires dans le discours des enseignants. Dans les cas cités, il, semble que seule la solution à laquelle il pense, la réponse qu'il connaît, à la fois existe et possède une légitimité scientifique. L'enseignant panerait alors projectivement des jugements de valeur sur les énoncés des élèves parce qu'il n'a pas obtenu la réponse qu'il attendait, et l'apprentissage de la démarche scientifique par les élèves n'a plus sa place. La manière dom l'enseignant se représente le hasard et le déterminisme intervient probablement dans sa façon d'illustrer son cours, mais plus prégnante doit être la représentation qu'il se fait de l'acte d'enseigner à travers sa propre expérience d'élève_ Ne reproduit-il pas plus ou moins le modèle qu'il a connu, sans avoir le recul épistémologique suffisant pour en prendre conscience? Si ce phénomène de chevauchement des deux paradigmes à l'intérieur du discours de l'enseignant est correctement analysé, on peut se demander quels effets peuvent avoir chez les apprenants la non-congruencedumessage de l'enseignant. Quelle représentation se construire du mode de penséescientifique s'ils reçoivent ce message paradoxal; "Je fais de la science donc je dogmatise" ?
Pourprévenir cela, deux types de remédiations nous paraissent envisageables:
1°) inciter les enseignantsà prendre conscience de leur conceptions relatives à l'acte d'enseigner, à l'autorÜé,à l'erreur (Favre, 1991b), et de la représentation qu'ils se font d'une personne humaine; 2°)proposer aux enseignants un entraînement spécifiqueà la démarche scientifique afin d'acquérir
une "sensibilité épistémologique"à leur propre discours.
4. UN ENTRAINEMENT À LA DÉMARCHE SCIENTIFIQUE
La modélisation théorique présentée a permis d'élaborer un dispositif pédagogique utilisable en formations initiale et continue. Ce dispositif est basé sur la reconnaissance et la transformation d'énoncés a-disciplinaires. Il s'agit pour l'apprenant d'identifier l'énoncé comme une hypothèse, une systématique ou une projection, puis de le transposer formellement dans le paradigme opposé. Parexemple l'énoncé suivant:"la force musculaire desjemmes est inférieure à celle des fwmmes" devra être reconnue comme un dogme ou un préjugé mais surtout une systématique, sa transfonnalion progressive dans lePTSIdeviendra:"en général, laforee musculaire des jemmes est..." puis en recherchant des contre-exemples on précisera le domaine de validité "en général,à âge comparable, laforee musculaire des femmes est.." puis "en général,à âge, poids, ethnie comparables, la/oree musculaire des femmes est...". Au fur et à mesure que l'on précise le domaine de validité, on est amené à élaborer des hypothèses à basse teneur en projection du type;"àâge, poids, ethnie comparables, les musc/es des femmes contiendraient-ils moins de cellules musculaires que cela des hommes ?" ou bien "une cellule musculaire féminine auraiH-elle moins de puissance contractile que celle d'un homme 1". Cet entraînementà reconnaître ses pensées ou celles d'autrui entre deu:< extrêmes épistémologiques a élé testé auprès de différents publics d'étudiants (FAVRE, 1990) et d'enseignants (FAVRE et BASTIEN, en prép.) et plusieurs études en cours ont pour objectif de mesurer sa pertinence auprès d'élèves d'âges divers.
5. DISCUSSION ET CONCLUSION
L'apprentissage proposé ci-dessus, a pour objectif essentiel l'acquisition d'une sensibilité épistémo!Qgique. Cet objectif est atteint lorsqu'un individu a réussi à intégrer comme "outils mentaux"les quatre différentiels précédemment décrits et devient ainsi sensible aux. déplacements des curseurs, du paradigme scientifique au paradigme dogmatique et réciproquement. Cette acquisition nousparaitconstituer un facteur de progrès pour l'enseignant dans la mesure où il s'assure ainsi la maîtrise du contexte épistémologique dans lequel il peut participerà la "transposition didactique du savoir savant en savoir enseigné" (CHEVALLARD, 1985) et proposer aux apprenants un enseignement dont la fonne et le fond seraient plus cohérents.
S'ilétaitproposéde surcroît comme un objet d'étude aux apprenants, l'apprentissagede la démarche scientifique pourrait leur pennettre d'acquérir un sentiment de sécurité, non plus fondé sur
la conservation d'un connu immuableelscmique, mais sur l'apÛrude à trairer dynamiquement des
informations nouvelles et à remanier ses représentations. Cette capacité à surmonter des "ruptures épistémologiques" (BACHELARD, 1938) et d'évaluer le contexle épistémologique de son activité mentale devrait se traduirepar une dépendance moindre par rapport aux contex.tes des différents apprentissages et pourrait favoriser globalement les situations d'apprentissage. Un tel apprentissage de la démarche scientifique pourrait contribuer à faire émerger ce que serait un "élève épistémologue" (DROUIN, 1991). Ces capacités cognitives, ou peut-être même mélacognitives (NOËL, 1991) pourraient également fournir la possibilité à l'apprenantdemieux "résister"à l'effet,qu'onpeut imaginer inhibiteur sur la motivation, d'un enseignement scientifique qui trop souvent, dans la pratique, associe paradoxalement des modes d'apprentissage explicites et implicites basés sur des paradigmesopposés (PlDI et PfSI) et non reconnus comme tels par les apprenants comme par les enseignants.
6. BIBLIOGRAPHIE
BACHELARD(G.), 1938. - La [ormation de l'esprit scientifique. Ed.Vrin, Paris.
CHEVALLARD (Y.), 1985. - Latransposition didacrique. Ed.Lapensée sauvage, Grenoble. DROUIN (A.M_), 1991. - Àpropos de l'expression: l'enfant épistémologue. Aster, 12,27-37. FAVRE(D.), 1990.-Production de savoirs en relarion avec l'acquisition des arritudes spécifique de ladémarche scientifique. Actes du 1er CollOCJ.ue International de Tours -Laformation par production de savoirs, 1-2 octobre.
FAVRE(D.),1991a.-Démarche scientifique et pédagogie.Transversales Science/Culture, 8, 12-13. FAVRE (D_), 1991b. -Conceptionde l'évaluation et rupture épislémologique. Actes du colloque international de l'AFIRSE : "Les évaluations", 9-10 mai, Carcassonne.
