IDENTIFICATION ET STRUCTURATION
DES CONNAISSANCES INITIALES D'ÉLÈVES
EN AGROTECHNIQUE AU SECONDAIRE
JACQUES BESANÇON, Julie GRA VEL, Louis-Philippe LECLERC Département de didactique, Université Laval, Québec, Canada
MOTS-CLÉS: AGROTECHNIQUE - DIDACTIQUE - SECONDAIRE - STRUCfURATION CONNAISSANCES INITIALES - CARTE CONCEPTUELLE
RÉSUMÉ: Un cours sur la protection des cultures a été analysé afin de déterminer les concepts essentielsàl'atteinte des objectifs d'apprentissage. La représentation schématique de ce contenu, une fois structuré, a permis d'élaborer un questionnaire pour situer, avant le cours, le savoir des élèves par rapport au savoir officiel. Les connaissances initiales des élèves ont été précisées par entrevues semi-directives puis structurées en cartes conceptuelles. La comparaison de celles-ci avec celles du savoir officiel devrait faciliter le diagnostic des conflits cognitifs potentiels.
SUMMARY : A course on crop protection was analysed to determine the essential concepts needed ta reach learning objectives. A schematic representation of course content help to develop a questionnaire indicating the student's knowledge at the beginning of the course. This knowledge was identified more precisely through semi-structured interviews, then represented schematically on concept maps. The comparison of these maps with scientifically accepted knowledge should makeil
easiertaforesee potential cognitive conflicts.
1. INTRODUCTION
Les difficultés d'apprentissage des élèves en agrotechnique au secondaire peuvent être attribuablesà certaines particularités qui caractérisent aussi d'autres secteurs techniques. Les élèves en fonnation professionnelle semblent préférer les contenus pratiques aux contenus théoriques et choisissent souvent cette formation dans le but d'éviter les matières scientifiques qui font partie du cursus académique conventionnel de l'enseignement général (Hardy et Côté, 1986). La faiblesse des connaissances scientifiques des élèves des secteurs professionnels (Office of Education, 1978 ; St-Laurent et al., 1985) peut ainsi être liéeàun manque de motivation quasi général des élèves pour les matières scientifiques (Boyer et Tiberghien, 1988) ; pourtant de nombreuses études (citées dans Labonté, 1987) mettent l'accent sur l'importance d'une fonnation scientifique améliorée des élèves de niveau secondaire professionnel. Une formation professionnelle adaptée aux besoins des élèves devrait panir de leurs connaissances initiales puis intégrer graduellement à l'enseignement des techniques, les concepts scientifiques et techniques nécessaires à leur compréhension.
La présente étude porte sur l'identification et la structuration des connaissances initiales des élèves sur une section d'un cours de Protection des cultures. Une première partie est consacréeàla structuration du contenu du cours après l'avoir analysé en concepts scientifiques et techniques que les élèves devraient maîtriser en fin d'apprentissage ainsi qu'à l'élaboration d'un questionnaire sur les connaissances initiales des élèves. Suiteàleurs réponses, une section du cours (Besoins de la plante) a été structurée de façon plus détaillée en cartes conceptuelles représentant le savoir officiel. Les connaissances initiales des élèves sur ce contenu ont ensuite été identifiées par entrevue semi-directives puis structurées aussi en cartes conceptuelles représentant partiellement les savoirs privés puis comparées à celles du savoir officiel. L'interprétation de ces résultats permet de conclure sur leur importance pour faciliter la préparation d'activités pédagogiques.
2. ANALYSE ET STRUCTURATION DU CONTENU
Le cours Pesticides du programme Exploitation d'une entreprise laitière de l'éducation des adultes (Ministère de l'Éducation du Québec, 1988) a servi à l'identification des éléments de contenus. Deux méthodes ont été appliquées: le groupe nominal et l'analyse de programme.
2.1 Méthodes d'analyse et application
La technique du groupe nominal qui sert habituellement à la détermination du contenu des programmes de formation (Delbecq et al., 1975) a serviàl'identification des principaux éléments de contenu du coursàl'étude. Elle a été appliquée lors de trois rencontres de sept experts en protection des cultures (professeurs d'université, professeurs du secondaire, agronomes et un étudiant à la maîtrise en biologie). Àpartir des objectifs du cours, les experts ont d'abord fonnulé les éléments (concepts, images mentales, symboles, sigles, analogies, heuristiques, etc.) qu'ils estimaient pertinents. Puis chacun des participants a présenté les éléments qu'il avait identifiés pour approbation
par le groupe, assurant ainsi un consensus de l'ensemble des participants pour chaque contenu retenu. Un àun, les 80 objectifs du cours ont été soumisàl'analyse du groupe.
En ce qui concerne spécifiquement le contenu en biologie, le même cours a été analysé selon la méthode de Gagnon et al. (1989) Cette méthode permet d'identifier les concepts scientifiques minimale ment requis pour atteindre les objectifs d'un programme. Par exemple, l'apprentissage de la Protection des cu/rures pour devenir ouvrier agricole qui pulvérise des pesticides, exploitant laitier gestionnaire des cultures sur sa ferme, agronome ou phytopathologiste nécessitera un contenu en concepts de biologie de complexité croissante. Si chacun des cours correspondant est exprimé par objectifs, la méthode de Gagnon et al. (1989) permet de déterminer leurs contenus scientifiques respecti fs.
2.2 Structuration ct ébboration du questionnaire
Les é1émeIHs de contenu issus du groupe nominal et de l'analyse de coursenconcepts de biologie ont été rassemblés selon leur proximité conceptuelles sous trois catégories:culture végétale, ennemi des cu/rures et Illoyen de lliue. Les éléments regroupés ont été classés du plus général au plus spécifique pour obtenir une hiérarchisation de ces éléments. L'ensemble des éléments principaux ont été organisés en fonction de leurs relations d'inclusion. Ceci a conduitàune représentation schématique de la structure du contenu (Leckrc et al., 19(2). Par exemple, sousculture végétale ont été regroupés les conceptsp/ume jiiltrragère et p/ume céréalière: sous ces derniers, les concepts graminée et /éi',lIillineuse, puis les concepts (/IlI/ue//e, bisannuelle et vivace. Un regroupement similaire a été effectué pour les conceptsennemi des cu/tures et moyen de lutte.
Par ses éléments et leur organisation, cette représentation schématique constitue un outil pour le traitement systématique des connaissances que devrait posséder l'élève en fin de formation: en partant des «éléments noeuds» puis en suivant les liens qui existent entre eux, il est possible de rédiger des questions couvrant l'ensemble des contenus. Une cinquantaine de questions ont été formuléesà partir des concepts puis ordonnées pour permettre au répondant d'exprimer le vocabulaire, les définitions des concepts et les relations entre eux. Le questionnaire constitué de questions ouvertes et d'éléments
Ùidentifier compone cinq parties:/es p/antes cu/tivées, les insectes, les maladies de plantes, les mauvaises herbes et la protection des cu/tures.
3. CARTES CONCEPTUELLES DU SA VOIR OFFICIEL ET DU SA VOIR
PRIVÉ
Une fois validé par deux enseignants et sept élèves débutants dans le programme du Diplôme d'Études Professionnelles enproduction /aitière, le questionnaire a été donné pour répondreà21 élèves débutants dans le même programme. Les réponses obtenues ont permis, dans le cadre de cette étude, d'identifier un contenu restreint,Besoins de /a p/ante, pour lequel les élèves ont explicité des conceptions incomplètes ou três éloignées du savoir officiel. Ce contenu a été structuré en cartes conceptuelles (Novak, 1(90) de la photosynthèse, de la respiration et de la synthèse des protéines
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structures enzymel N 1 1...---*---:--/ ' / ' _>assirnilation du carbone / ' énergie chimique
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illustrées sur la Figure 1 où les besoins apparaissent en gras: énergie lumineuse, eau, gaz carbonique, oxygène, azote. l e i l
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énergie eau CO 2 O 2 lumineuse 1 1 1 1 1:
1
+
1 PHOTOSYN~EFigure 1 : Cartes conceptuelles de la photosynthèse, de la respiration et dela synthèse des protéines ( - - : "composé de";· ~:"sert à"; - . : "qui produit")
Les réponses des élèves au questionnaire n'informent pas suffisamment sur l'état de leurs connaissances initiales ni de leurs origines pour permettre leur structuration éventuellement en cartes conceptuelles. Dans une étude préliminaire, l'entrevue semi-directive de trois élèves a permis d'investiguer leurs représentations. Selon l'ordre des réponses à la question initiale suivante: "Comment une plante se nourrit-elle 7", les voies de la photosynthèse, de la respiration et de la synthèse des protéines ont été empruntées. L'entrevue était composée de questions ouvertes pour laisser libre cours aux propos de l'interlocuteur. La reformulation et des questions de clarification ont été utilisées dans le but de s'assurer de la compréhension du discours (René, 1992). Les propos des interlocuteurs ont été analysés et structurés en cartes conceptuelles. Trois modèles de réponses sont représentés pour la photosynthèse et la respiration dans la figure 2.
Aucun élève ne conçoit l'autotrophie chez la plante et ils considèrent tous la respiration simplement comme un échange gazeux. Ces constats rejoignent ceux de Host (1976) et de de Léon (1992) chez des élèves au primaire. Le principe de l'alimentation animale est projeté sur les végétaux où les racines sont assimilées à la bouche (Wandersee 1983). Dans les deux premiers modèles (Figure 2) la lumière est vue comme activant les éléments nutritifs assimilés. Le modèle 2 est "enrichi" par la respiration qui procure l'oxygène pour se nourrir et par la lumière qui, si elle provient du soleil, fournit des vitamines pour faire grandir. Dans le modèle 3, la respiration "sertà"donner le gaz carbonique pour la photosynthèse qui produit de la chlorophylle (vue comme un nutriment) et qui sertàfabriquer des sucres, comme le fait le soleil (de façon séparée cependant). Ici les sucres fabriqués serventànourrir
les animaux mais pas la plante, comme ceux des fruits pour nourrir l'homme. Enfin dans ce modèle, les engrais,à la place de la lumière, activent les éléments nutritifs venant du sol et de l'air.
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Figure 2 : Trois modèles de connaissances initiales en cartes conceptuelles (
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MO= vie: "Matière organique, c'est la vie"; - - : "composé de"; une flèche relie un élémentàsa fonction)4. CONCLUSION
Connaitre l'état des connaissances initiales d'élèves sur un contenu donné permet de faire un choix des contenus àexploiter et de choisir les méthodes pédagogiques appropriées à ces contenus. Le questionnaire développé dans ce projet est fondé sur la structure du contenu d'un cours au niveau requis pour son apprentissage; les réponses des élèves sont le reflet de la représentation cognitive de cette structure chez eux. Ainsi, la démarche suivie pour l'élaboration de ce questionnaire pourrait être appliquéeàd'alltres contenus techno-scientifiques. Les entrevues semi-directives d'élèves dont les réponses au questionnaire explicitaient des conceptions très éloignées du savoir officiel ont permis d'explorer leurs représentations. Les propos des interlocuteurs ont été structurés schématiquement en cartes conceptuelles qui, comparéesàcelles du savoir officiel, ont permis de déterminer l'état des connaissances initiales de ces élèves. Ces cartes devraient permettre àl'enseignant de cibler directement les contlits cognitifs potentiels et de développer plus facilement un contenu d'activités pédagogiques approprié.
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