ARTheque - STEF - ENS Cachan | Quelle initiation à la méthode expérimentale pour les élèves de sixième et cinquième ?

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QUELLE INITIATION A LA METHODE EXPERIMENTALE

POUR LES ELEVES DE

6ËME

ET

5ËME

?

Présentation et

~odération

:

E. CAUZINILLE MARMECHE

E. FRIEMEL - A. WEIL-BARAIS

Université de Paris

VIII

Département de Psychologie

ERA 235

J. MATHIEU

Université de Rouen, Haute

~ormandie

Département de psychologie

(2)

12Q.

~i~E~t=le2St pr:vi:ég:eE. En eTTet le :ëxt2 s~ullgne ~ue la :c~~at~Q~ à ~'2S=~~~ sc~en:iÇiQue "s'accomplira surtout gr§ce ~ l'iniriat:on è :a ~ét~c=e excèr~~2~:3:~'·.

~Qurquoi accor~er une ~elle importance à la méthode Ex~ér:~s0t31e ? ~rcl~ :ci~~s Je vue peuvent être évoc~ès

u~ Daint De VUE épis:~mologi~ue concernan: la ~lacE e: ~e ~c~e 88 la

~éthoCe sX8èrimentale oans la constr~cticn ju savoir scientifiQue ~PCPFE~, ~9~4.

1972 ; GRMEK. 1973J •

. Jn point de vue pédagogique visa~t à éclairer l'intérêt Oe ~raticuer sr classe la méthode expérimentale. Celle-ci pourrait favoriser un esprit de ~s~cer=~c,

8U tout au moins développer l'esprit critique. Elle pourrait aussi conouire è 1'==-ouisition ~e 20nnaissances non exclusivement déduites ce théories ou dE orinsipes.

(ASTO~~I et 31, 1978 ; GIOROAN, 1978) .

. Jn point de vue ~sycholog:8uequi sera oéveloppé ici. Les s:tuat:cns û~

:a ~éthoaE expérimentale doit être mise en oeuvre sont intéressantes war:e JwB

les sujets peuvent recourir à des activités cognitives de test d'~ypcthèses. Ce

:ype a'activité a surtout été étudié jans des situations simples telles ~ue :a

jé~~Jverted'un critère de classification (GREGG at SIMON. ~957. iRAEASSO et 3QWë~,

;S'6E, ;:ICHARD Bt al&. ~969. 1973, FAL~AGI~~E. ':S7C, l...EC:J;jT~E, iS?=,

=.

.4,UZJ:~JL_~E

=;)-=1 .. ;97SJ OU ce ~ois physiaues simpl~fiéestelle Jus ~a ~écouverte ~u facteur

~ui Jétermine le rythme d'oscillation du penDule (ABRAMOVliCh et al. 1974 ,

.'1.~iHIEU, 1978).

Il nous a semolé intéressant d'étucier :es activités de :est J'hyccthèses

~ans des situations plus comclexes telles Que celles prJposées aux élèves Je 6e, ~e

:ans le cadre de l'initiation à la démarche expérimentale proposée au COurs :e l'enseignement de biologie. En effet. lES whénomènes biologiques Due les enfants

3~crcent comportent ~lusieurs =aractéristiques intéressantes pour :'étuG~ S~ ~~is~;

~ement expérimental. ~ême si :'on se sit~e au niveau o'explicati2n c~i consist~ ~

s'in~érroger sur le rôle Ces +acteurs ~ui interviennent on est ocligé de Dren8re

en compte un grane nom ore je Tacteurs, on ~e ~eut ignorer les effets j'in~eracti=;

3r'f~r' les variations aléatcires nE sent ja~al~ régligeables.

Dans ~n Dremier temps neus indic~erons ~ t·~:8 de référence ~es scnémas exoérlmentBux ~ui ressor:ent je l'analyse ~e ~~:.~ ~ je 68, Se& Dans un sec~nc

:e~ps nous orésenterons :es Jémarches utilisées par les élèves :crsou'~:s ~oivent

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121 • -~

---~

consis~e è ~ai~e 'Jôrier le ~acteur étudié et ~ainte~ir _{:aus les Bwtres} _consta~ts.

lclasse ae Se). On jemande à l'élève ce ~épcndre à _{la question suivante: le} _81é

a-~-il _{Jesoin pour oousser de la lumière du jour et de l'obscurité de la nuit ,,,}

Jn lui :ropose oe faire trois montages avec des pots contenant des graines ae blé =ui ont. germé :

le ~ramier Dot oans ~ne piÈCE toute noire

le Geuxième 80t dans une pièce éclairée le jour et noire la nuit le troisième pot aans ~ne _{pièce éclairée nuit} _e~ _{jour par une} _~=~SE.

'Les auteurs indiquent eue oans les trois montages, les DotS. ~a ter:'2. :a ::empérature. l'arrosage. _{le nombre de oousses je olé ... GO:"Jent §t:;e "ioent:,cuEs",}

"2xac~ement pa~ei13".

~e type j'expérience répété à propos se c~acun des facteurs sur lesauels on s'interroge amène sans coute les élèves à pe~cevoi~ _{la :omolex:té Jes} _~héno~ènes

ètuoiés du point je vue du nomDre ae fact8u~S en jeu.

r:

Jeut 2g21eme~t ~ermettre

de jéfinir en première approximation les facteurs 8~i ont ~n effet. ~ar contre ~es effets éventuels d'interaction ne Deuvent être étUdiés cans des expériences de se type. Ce n'est Que très ~arement _{que l'on incite l'élève} _à _{étudier de :e15 effets.}

en lui proposant Ges expériences plus complexes.

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6~[â]

'.eo... . duv,er ou a 5-C fourrure.

On cemanae ensui~2 à l'élève ~e répéter }'2xoérience ~vec ce l'eau ~ 40°,

uans ce cas, on propose d'étudier simultanément deux facteurs [le suvet ~~

la température oe :'eau) : les conditicns à réaliser correspondent à ~n plan

com-plet sur ces deux facteurs.

Par ailleurs ~6 ~rccéoureDe contr51e la Jlus fréquemment suggérée 20nsistB

~ ~aintenir ~8n5tants tous ~es facteurs. exceoté celui ou ceux SLr lescuE:s on

~'~nterroge. ür. cette procédure est ae fait la plupart du ~emps ~mocssiblE ~

réaliser. On D8Ut se demanae~pourquoi d'autres procédures de contrêle telle que :'èchantillonnage aléatoire ne sont que rarement proposées.

S'il 85L =lair que le type j'expérience envisagé ~éseno au staGe de l':n-vestigation et du niveau d'explication Gue l'on cnercne à =t~e:nore. alors peut_ être y aurait-il lieu =e faire prendre conscience aux é:èves dU statut 085

diffé-rentes expériences.

2. Les démarches des élèves.

Oans ce deuxième paragraphe, nous présenterons les résultats des recherches eue neus avons menées auorès d'élèves ~tout venant" de Se. Se. Notre o~jec~~~

est ~e preciser ies déma~ch85 ~spcnt2nées~jes élèves dans des situatio~~ ~roc~es

~e ~ellas

présentées dans les

ma~uels.(1J

(~) ?cur plus oe oétai:s se ~epo~ter à CAUZ:NILLE-~ARMECHE cl. =KI~~E~ (E;.

ment expér~mental cnez :es élèves 08 Se e~ ~e Se et c~ez les étueiants céb~:a~ts

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, 23,

:~ssse cans =2~ S::Lat~Onsalus ou ~oi~s sLan~ar:isèes ~e ~uestiQn~aires remplis inoiviauell2ment per les élèves.

1fi~ ~ue l'activité je test d'~ypothèse ait une signi~icaticn ~éel:e Q~ur

l'é:ève, ~ous avons 7ait en sorte eue celui-ci n'aboree cettE Qh3Se qu'après sJ2t~e s~f~:sammert a~prcprié le problème ~osé. Gr§ce à des guioages :'élève a ~u se ~~ns

:rc.J1I'E ~ne représentation du pnéncmène étudié et jéfinir- un enseme1}e j ':';ypot,"":èses

:J;JSSiD~ES.

2.1. La planification des exoériences.

~2S résultats montrent ~ue tous les sujets disposent ~e la procédure consis-tant à faire varier le fac~eur à étudier. Les sujets déf~nissentan général aeux conditions expérimentales qui correspondent souvent à la présence et à l'aosence d'Jne modalité (exemple: air, pas d'air) ou à deux modalités extrêmes lchauc, froid), ~8S enfants pensent souvent à contrôler un autre facLeur en le maintenant =anstant. et certains c'entre eux exolicitent la nécessité GE to~t maintenir

=ons-:anT..

Par exemple, pour étudier le rôle des bractées dans l'absorption de l'eau

~ar les anémones. un élève prODDse de prendre "deux même fleurs. ~e même QoidS, ,de même hauteur ( .. ,) tout pareil ( ..,J une copie quoi. ct ouis à l'une j'aurai enlevé les bractées",

Certains enfants remarOuent cependant que ceé idéal expérimenéal n'est pas

~ossible : "non dans la nature. il n'y a pas deux trucs pareils", Ce type de remarCLE ne conDuit cependant pas les enfants à envisager spontané~ent un autre :y~e de ~cn

:rôle des variables. Par contre si on leur propose de comparer deux àchanéillons. :nacun d'eux étant relatif à une modalité du facteur ééUdié. certains enfants

re-~rennent ce type d'expérience lorsqu'on les interroge sur d'autres facteurs. Voici

~n exemple ~u type d'argumentation avancé par les enfants pour préférer ~e tyce d'expérience: "Faudrait mieux en prendre plus. car il peut toujours y avoir ~es

exceotions è la règle".

Ce type d'expérience est d'autant plus fréquent que la variaoilité jes deux échantillons préalablement proposés est forte (CAUZINILlE 9t al, 1981), Ceci cour-rait conduire à penser que spontanément les en-ants font l'hypothèse due la Jar:a-bilité du ohénomène est négligeable.

~.". Comment les sujets concluent à l'effet d~ facteurs.

Comme on l'a vu le type d'expérience le plus souvent envisagé conduit les enfants à la réalisation de Deux conditions expérimentales, variables sur le ·acteur

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124.

::ws:ors 3C~t j:sn sûr abusives puiscue l'enfan: ignore l'ensemble CES I)PC~~~~~S ~CS5i2,:2S et que ~e phénomène étudié oépend toujcurs de plusieurs fac:eurs en :r.~2~ ect~on 'CAUZ:NILLE et al. 1979. ,980).

Ces résultats suggÈ~ent Due pour beaucoup J'enfants la sit~a:ior jE ré7ére~~=

serait la situation de c~assi~icationunicimensionnelle où la ~èglE à ~écouvrir ~E

fait intervenir qu'un seul facteu~. Oans ce type de situation il est alors carree:

d'util~serde telles règèes d'inférence. Cette interorétation permet aussi d'expl:~

quer les :raitements effectués par les enfants sur des données relatives ~ des. ~lans

complets [plans qui sont rarement élaborés spontanément). En effet. pour justi~:er

l'effet d'un facteur ~a plupart jes enfants ne mentionnent oue deux données. comne s'il allait de soi.que l'effet du facteur considéré est identique dans tous les C2S

~ertains sujets se limitent même à indiquer deux cas où le facteur considéré est constant. et concluent à l'effet ou au non effet ~e ce facteur selon cu'ils ODser~

vent ou non une variation du chénomène. Les enfants envisagent très rarement les 3ffet5 ~Jinteractionet de plus hésitent souvent à se prononcer sur l'erfet 08 pl~=

w'un facteur (CAUZINILLE et al .. 1980).

6:en que ne ~ermettant pas j'apporter des ~é~cnses cQmplètes SGr l'ef~E~ ~es ~acteurs. i l faut souligner Que la référence aux situations plus simcles ~8 classi-fication peut être utile pour délimiter un ensemble d'hypothèses plaJsibles. Si quelques enfants seulement ~ensent à des e+fets d'interaction. c'est peut être moins par incapacité eue parce qu'ils se situent à une pnase antérieure de la recherche.

(7)

125.

J~ ~D0S avons constaté ~ue :es enfants ~euvent élaborer ~2S sxcér:enSEs

~21aI~vs~2n: =onp~èxes et jans certains ~as envisager Jes =ro2écuresje ~~a:~e~9n:

~~E~er~ JE ~E et Se ~ss ~rOCéGUre5 ~lus ~laocré8s que celles crGDcsées actuEl~s~en~

e: c~i seraient ~lus aoprooriées ~our ~es ~nEnomènes =~mclexe5. Oans cet:e

:erscec-tive, ~l~sieurs aspects pourr3ient être ~évelcppés. D'une ~art dif~érencierles

Bxpérien~esselon ~a ~ha5e d'investigation (délimitation au c~amo des ~acteurs

cossibles, :est de fac:eur et en particulier d'inter3ctionJ. D'autre part, expli-citer les règles d'inférence admissibles compte tenu des caractéristioues des expé-riences. Ceci est particulièrement négligé dans les manuels comme nous l'avons vu cer~ains enfants ont des aifficultés m~me dans le cas je données très simcles. Enfin, ~eut âtre serait-il intéressant j'inciter les enfants à utiliS2~ JueloGe= out::s ~8rmettant d'e~fectuerdes comparaisons portant sur ~es ensembles

=e

jonnées.

~es enfants de cet âge ont aopris au cours de l'enseignement ces mathè~atiques ~ :alc~lerpar exemple des moyennes. à construire des tableaux. ces I~iagrammes. etc ... Jn pourrait utilement prendre appui sur ces savoir-faire.

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