RENDRE COMPRÉHENSIBLE AUX ÉLÈVES LE VOCABULAIRE
DE LA DÉMARCHE EXPÉRIMENTALE
Bernard DARLEY, Jean-Claude GUILLAUD, Guy ROBARDET, Christophe VUIDEZ
LIDSET, Université J. Fourier Grenoble 1 et IUFM de Grenoble
MOTS-CLÉS : DÉMARCHE EXPÉRIMENTALE - TRANSPOSITION DIDACTIQUE – PROBLÈME - QUESTION - HYPOTHÈSE
RÉSUMÉ : L’absence de niveaux de formulation définis par l’institution responsable de la mise en œuvre des programmes de sciences expérimentales ajoutée à la difficulté rencontrée par les enseignants et les didacticiens à définir le vocabulaire courant de la démarche expérimentale en termes compréhensibles par des élèves de collège nous incite, à l’exemple de cet atelier, à ouvrir une large consultation pour tenter de dépasser ce problème.
SUMMARY :
1. INTRODUCTION
Le travail que nous avons engagé depuis un peu plus d’un an à Grenoble au sein du LIDSET entre physiciens et biologiste trouve son origine dans un constat commun : le flou général concernant les définitions des termes associés aux apprentissages méthodologiques de la démarche expérimentale. L’absence de définition claires, universelles concernant des termes aussi commun dans le langage scientifique que “ problème ”, “ question ”, “ hypothèse ”, “ facteur ”, “ donnée ” ou même “ expérience ” est à opposer à l’énorme travail de clarification qui été effectué au cours de ces vingt dernières années à propos des apprentissages cognitifs.
2. LE CONTEXTE
En Sciences de la Vie et de la Terre pour la classe de 6e, même si les “ objectifs visés ” restent exclusivement cognitifs on trouve, dans “ objectifs et moyens ” un “ accent sur la formation aux méthodes ” qui précise “ qu’un accent particulier est porté dans cette classe sur l’observation au service de la démarche scientifique ”. Dans le cycle central (5e et 4e), “ la formation au raisonnement expérimental ” fait l’objet d’un paragraphe spécifique. On y lit “ qu’en appui sur les méthodes apprises en 6e, l’accent est mis sur la formation au mode de pensée expérimental : formulation de problème, élaboration d’hypothèses et de modèles, confrontation avec de nouvelles données, conception et réalisation de dispositifs expérimentaux, exploitation des résultats des expériences et critique de leur mise en œuvre ”. On retrouve des orientations du même ordre dans l’accompagnement du programme de 3e où “ pour atteindre ces objectifs, le professeur met en jeu des démarches explicatives, fondées sur la résolution de problèmes scientifiques ”.
On y trouve également des indications concernant les objectifs cognitifs ; ainsi dans le chapitre de la classe de 5e “ respiration et occupation des milieux ” trouve-t-on cette précision à propos de la respiration : “Chez les végétaux comme chez les animaux, la respiration consiste à absorber de l’oxygène et à rejeter du dioxyde de carbone ”. Cette même respiration est ensuite redéfinie de la façon suivante dans le programme de 3e : “ Au cours d’un ensemble de réactions chimiques, la cellule utilise des nutriments d’une part avec du dioxygène pour libérer de l’énergie, d’autre part pour produire de nouvelles molécules ” (programmes et accompagnement, CNDP, 1999). On retrouve ainsi le principe de la cohérence verticale dans la progression des apprentissages cognitifs avec une complexification graduelle des contenus.
Si les objectifs cognitifs bénéficient d'une réelle réflexion qui relève de la transposition didactique (extrême concision des niveaux de formulation, programmation des apprentissages) on ne peut en dire autant des objectifs méthodologiques. Si dans l'esprit des concepteurs et rédacteurs des programmes il semble tout à fait pertinent de définir avec précision des contenus d'enseignement à des professeurs qui, pour la plupart aujourd'hui, peuvent justifier de quatre années d'études universitaires essentiellement centrées sur les contenus, il apparaît, à l'inverse, complètement trivial de chercher à
définir ce que l'on attend d'un élève de 6e à qui l'on demande de formuler des problèmes, d'élaborer des hypothèses et des modèles avant d'exploiter et d'interpréter des résultats. Ce qui, à quelques nuances près, n'est guère différent de ce qu'on lui demandera en terminale. Laissant ainsi à des enseignants qui n'ont, pour leur grande majorité, aucune expérience de la recherche (cursus universitaire oblige), le soin de définir les contenus d'apprentissages à propos desquels ils sont le moins compétents.
La communauté didactique (à laquelle nous revendiquons notre appartenance) n'est pas non plus exempte de toute critique. Après avoir longuement dénoncé, à juste titre, les dérives épistémologiques de l'enseignement scientifique expérimental on peut se demander, près de vingt ans plus tard, où sont les outils ou les propositions qui seraient en mesure d'aider les enseignants à s'approprier la démarche expérimentale pour en mieux définir une programmation de son apprentissage. Il y a bien eu tout le travail fait autour des situations problème, dont Philippe Brunet (1998) a fait une intéressante synthèse ; mais là encore il s'agit de construction d'experts dont le transfert en terme de formation des enseignants s'avère souvent décevant. De conception très sophistiquée, très travaillées sur le plan didactique et épistémologique (il n'est pas rare que deux à trois ans soient nécessaires pour les mettre au point) ces situations-problèmes présentent alors un décalage trop grand entre ce qu'elles contiennent et ce que les enseignants sont capables d'en retirer. Un peu comme, si l'on nous permet cette analogie, le hiatus entre ce qu'un artiste contemporain a mis dans son œuvre et ce qu'un public non éduqué peut en percevoir. Ni l'un ni l'autre n'est blâmable en soi puisque chacun travaille et raisonne dans un champ qui lui est propre avec les outils conceptuels qui sont les siens ; reste pourtant la nécessité de combler ce manque de continuité et de cohérence entre les intentions affirmées et les outils mis à disposition des enseignants. Et dans la mesure où l'enseignement des sciences expérimentale se problématise de plus en plus, il nous semble que l'urgence n'a jamais été plus réelle. L'ampleur de la tâche ne nous échappe pas et ce compte rendu d'atelier n'a d'autre prétention qu'être un appel à contribution.
Des contributions notables (M. Fabre, 1999 ; J.-P. Astolfi 1997 ; G. Fourez 1997 ; C. Orange 1997 ; S. Johsua et J.-J. Dupin, 1993) ont ouvert la voie mais restent souvent difficiles d'accès à des enseignants dont la culture didactique et épistémologique est superficielle. L'acquisition de cette culture, qui nous paraît être un objectif nécessaire à un enseignement scientifique de qualité, nous place face à deux options : attendre que les formations en didactiques dispensées dans les IUFM aient touché une proportion suffisante d'enseignants pour que la diffusion de cette culture puisse être amplifiée ; imaginer un plan de formation continue propre à combler rapidement ce déficit culturel. Inutile de dire que nous ne croyons pas au réalisme de la seconde option ; inutile aussi de dire qu'il ne nous paraît pas envisageable d'attendre les vingt années nécessaires à la mise en place de la première. Hors ces deux voies basées sur l'acquisition d'une culture de fond mais peu réalistes pour les raisons évoquées, il nous a semblé qu'une troisième voie pouvait être envisagée qui n'est rien d'autre que la mise en application des fondements même de la didactique : mettre l'élève au centre du processus de réflexion. Il s'agit d'amener les enseignants à s'approprier les principaux concepts de la démarche scientifique au travers de définitions, de points de repères élaborés non plus pour eux (comme ont cherché à le faire J.-P. Astolfi 1997 et G. Fourez 1997), mais pour les élèves eux mêmes. Aller, en
quelque sorte, jusqu'au bout d'une logique de transposition comme nous l'avons illustrée avec l'exemple de la respiration.
L'atelier que nous avons animé n'est donc, nous l'espérons, que la première ébauche collective d'un travail qui ne pourra aboutir qu'au terme d'une large consultation. Comme le définissait Y. Chevallard et M.-A Johsua (1991), en devenant celui de tout le monde le savoir transposé n'est plus celui de personne. L'opérationnalité des propositions qui en résulteront ne pourra être effective que s'il y a consensus à leur propos. En cherchant à définir les concepts méthodologiques de la démarche scientifique de manière à ce que des élèves de collège, puis de lycée puissent se les approprier et les utiliser au même titre que ces contenus notionnels, nous serons conduits à faire un travail de normalisation qui pourra être dénoncé par certains comme un appauvrissement voire une ineptie épistémologique. Si l'appauvrissement de sens, incontournable si l'on veut aboutir à des niveaux de formulation adaptés à des niveaux d'apprentissages différents, devra être assumé il conviendra par contre d'exercer une vigilance épistémologique suffisante pour tenter d'éviter le procès en ineptie.
3. BUT DE L’ATELIER
Le but de l’atelier est donc de préciser la signification d’un certain nombre de termes du vocabulaire associé à la démarche expérimentale en se plaçant non pas du point de vue épistémologique mais dans une perspective didactique. Proposer des définitions de manière à ce qu’elles soient compréhensibles et utilisables par des élèves. L’objectif étant de pouvoir offrir aux élèves la possibilité de se repérer dans la démarche.
4. DÉROULEMENT DE L’ATELIER
L’atelier s’est déroulé en deux temps :
(1) les participants, par groupes de 6 à 8, doivent se mettre d’accord et proposer des définitions utilisables par des élèves (en spécifiant le niveau), pour les dix termes suivants (donnés dans l’ordre alphabétique) : donnée, expérience, explication, facteur, hypothèse, modèle, paramètre, problème, question, résultat, théorie, variable.
(2) un débat est organisé à partir des propositions des différents groupes, une synthèse ayant été réalisée par les animateurs de l’atelier.
4.1 Le travail en groupe
À travers des échanges parfois vifs, mais toujours d’une grande richesse, les participants sont très vite amenés à convenir que s’ils utilisent très régulièrement les termes proposés cela n’a pas empêchés plusieurs difficultés d’apparaître rapidement :
- chacun utilisait ce vocabulaire sans être capable d’en donner une définition pour des pairs ;
- quand une définition était proposée, elle révélait une épistémologie plus ou moins explicite ; épistémologie qui n’était pas toujours facile à préciser quand le groupe en avait la volonté ;
- une troisième difficulté a été de proposer des définitions pour les élèves ; dans la pratique aucun groupe n’est parvenu à faire des propositions satisfaisantes de définitions élèves en spécifiant le niveau ;
- la longueur des discussions dans chacun des groupes et la difficulté de se mettre d’accord sur des propositions, n’a permis d’apporter des éléments de définition que pour seulement trois termes jugés fondamentaux pour les participants : problème, question et hypothèse.
4.2 Le débat
À partir des productions écrites de chacun des groupes, les animateurs de l’atelier proposent, sous la forme de transparents, une synthèse des propositions qui sert de base pour le débat. Il s’articule autour des trois principaux termes discutés dans les différents groupes.
Éléments de définitions proposés par les groupes de travail Question
- ce qui entraîne une réponse
- forme interrogative qui ne débouche pas obligatoirement sur une hypothèse ; ce n’est pas la même chose selon qu’elle vient avant ou après la formulation d’un problème
Problème
- question (ou ensemble de questions) à résoudre qui n’a pas de solution immédiate - se poser une question dans un contexte défini
- quelque chose qui découle d’une situation nouvelle
- question de type scientifique que l’on peut exploiter. S’approprier un problème = poser la bonne question
- vécu contrariant dans la vie quotidienne
- situation pour laquelle il faut imaginer une démarche - exercice d’application
Hypothèse
- proposition explicative que l’on peut traiter et qui demande à être vérifiée - explication à mettre à l’épreuve, pertinente par rapport à un problème posé
- on tente de répondre à un problème en se basant sur un modèle temporaire et pertinent, qui mérite d’être testé
- supposition a priori ; affirmation qui correspond à un doute à vérifier ou à invalider
- réponse provisoire, cohérente par rapport à des données, comprenant deux éléments en relation causale.
Nous proposons ci-dessous les principaux éléments du débat : À propos du terme “ question ”
- la définition de la question est à faire dans le cadre de la démarche expérimentale ; - souvent question et problème sont traités en même temps, sans distinction ;
une question n’est pas a priori problématique pour l’élève, la problématiser est à la charge de l’enseignant ;
Une question reste en suspend : “ Comment relier la question à l’hypothèse ou au problème ? À propos du terme “ problème ”
un problème est lié à une situation, pas forcément nouvelle ;
un problème n’existe pas a priori, il est toujours le fruit d’une problématisation, qu’en classe on peut qualifier “ d’activités de problématisation ” (cf. Fabre 1999). La problématisation repose sur un cadre théorique ;
il est nécessaire d’introduire un temps de résolution. Cette résolution impose d’imaginer une démarche, une procédure, des hypothèses ;
un problème s’exprime sous forme affirmative ;
il est générateur de questions par rapport à une situation, dans un contexte particulier ;
au niveau de la classe peut-être est-il nécessaire de distinguer problème (construction de procédures nouvelles, originales), problème d’application (les outils, les procédures sont disponibles), exercice (il n’y a rien à imaginer de nouveau) ;
une question là aussi reste posée, alors que c’était l’objet de l’atelier : “ Quels sont les éléments qui permettent à l’élève de reconnaître un problème ? ”.
À propos du terme “ hypothèse ”
l’hypothèse est souvent réductible à un “ si… alors… ”, le “ si ” est de nature théorique, le “ alors ”
du domaine des faits ;
une hypothèse n’est généralement pas testable, mais ses conséquences le sont ;
en science expérimentale une hypothèse n’a de sens que par rapport à un modèle donné ; il en est de même de ses conséquences ;
dans la classe, les conceptions des élèves peuvent être acceptées comme autant de modèles provisoires. Dans ce cadre une anticipation argumentée est recevable comme hypothèse, une prévision non argumentée n’est par contre pas recevable.
5. CONCLUSION
Comme on peut le constater, le consensus est loin d’être établi. Si les participants rassemblés dans ces journées par une approche convergente des problèmes d’apprentissages en science semblaient s’accorder implicitement sur le fonctionnement de l’activité scientifique, le passage à l’explicitation a révélé de nombreux points de divergence. A l’origine de ces divergences il nous semble retrouver une difficulté analogue à celle que l’on trouve chez les scientifiques spécialistes d’un domaine : l’incapacité à faire les deuils nécessaires à la transformation d’un savoir scientifique de haut niveau en savoir vulgarisé. Comme nous le disions dans la première partie de ce compte rendu, la transposition didactique des concepts issus de l’épistémologie devra s’accompagner du même travail de mise en
forme en niveaux de formulation, à l’image de ce qui a été effectué pour les contenus cognitifs. Reste à faire les choix nécessaires.
BIBLIOGRAPHIE
ASTOLFI J.-P., Mots-clés de la didactique des sciences, Bruxelles : De Bœck, 1997.
BRUNET P., Enseigner et apprendre par problèmes scientifiques dans les sciences de la vie ; état de la question, Aster, 1998, 27, 145-182, INRP, Paris.
CHEVALLARD Y., JOHSUA M.-A., La transposition didactique, du savoir savant au savoir
enseigné, Grenoble : La Pensée Sauvage, 1991.
FABRE M., Situations-problèmes et savoir scolaire, Paris : Presses Universitaires de France, 1999. FOUREZ G., Nos savoirs sur nos savoirs, un lexique d’épistémologie pour l’enseignement, Bruxelles : De Bœck, 1997.
JOHSUA S., DUPIN J.-J., Introduction à la didactique des sciences et des mathématiques, Paris : Presses Universitaires de France, 1993.
ORANGE C., Problèmes et modélisation en biologie, quels apprentissages pour le lycée ?, Paris : Presses Universitaires de France, 1997.
