L'APPRE~TISSAGE DE LA METHODE EXPERIMENTALE PAR LA BIOLOGIE
Y. PEETERS-ME~DESDA COSTA
Professeur ~ l'Ecole ~ormale Charles BuIs à Bruxelles Déléguée au stage ~ l'Université Libre de Bruxelles
Clos des Queutralles. 7 B.P. 1490 Court St Etienne
BELGIQUE
Avant de résumer le travail effectué, il est nécessaire de la sibJer dans son contexte.
En 1975, a été publiée une enquête effectuée par l'Association internationals pour l'évaluation du rendement scolaire en Belgique franco-phone (1).Elle a révélé dee faiblesses ~énérales dans lsq rendements CD-gnitifs comme dane le domaine des attitudes des élèves du secondaire en science".
Dès le début de 1976,un petit groupe de professeurs de biologie dont j'étais, s'était fixé comme objectifs:
1. d'une psrt définir une stratégie efficace aboutissant à ce que lés en-seignants et fUturs enen-seignants se préoccupent des objsctifs de leur enseignement et adaptent leur comportement aux objectifs qu'ils se fixent.
2', fi'autre part dégager les objectifs C"'lllllUns à l'ensemble des prC'fesseurs. 3. enfin réaliser, ~ppliqueret expérimenter des séquences ne cours incluant
dans des cas concrets les objectifs et leur évaluation.Les objectifs poursuivis relevaient du domains de l'acquisition d'attitudes scien-tifiques.
Il est évident que la participation des professsurs à la définition des obj~ctifs, la définition des objectifs et leur évaluation, et leur mise en oeuvre dans des cas concrets sont théoriquement liés. Pratiquement pour des raisons diverses, indépendantes de la volonté des participants, le 1r groupe d'objectifs n'a pu être poursuivi, car notre équipe créée spontanément s'est dissociée après 2 ans. ~lant au 2e objectif, le tra-vail a été amorcé par l'équipe mais non terminé; cependant, j'ai eu l'oc-casion de le prolonger dans le cadre de l'Association nationale des pro-fesseurs ds biologie.Une commission de quelques membres a élaboré une liste n'objectifs du cours de biologie.Cslle-ci a fait l'objet d'une publ ication dans la revue en décembre 1978 (2).Actlle.llement la même IlRRociation
(3)
a mis à l'étune un document en vue d'élaborer despro-(1) Rocherche en éducation nO
8
Direction générale de l'organisation rJ'Hl '~turJes D/0937/1975/19. 21i,bcl.de Berlrdll!ont 1000 BI'IJ~~lles. (?) Prnhio-Re~lede l'Association francophone d~s professeurs dehinlogie cie fJelp;iq',e,vo1.1 numéro 1\ décembre 1978.
(1) Ik)<::lIments cl" travail Biologis Ecole Société 1 nov.1979, 2 janv.1980. Ar'fJoc1at,ion francolhone d"A profer.!"leurs c1~ biolopie de Belpiqll".
rramnJeB .Enfin, l 'équi pe a expérimenté quelques séquences de cours pen-d"nt 2 élnnées de travélil.
A) Avec les élèves du 1er de~ré de l'enseignement secoO'laire (12- 14 ans), les Bujets trait?" ont été la croissance de la tige, de la racine des plantes ainsi que la croissance de l'être humain.Les séquences étaient proposées en respectant les structures scolaires existantes. Les coniitions n'étaient pas valables pour expérimenter, mais ces essais ont permis de débrouiller le problème.Leurs leçons avaient pour objectifs 1) face ~ un problème, auquel l'élève est censé ne jamais avoir été
confronté~émettre des hypothèses et non des affirmations.
2) face à une hypothèse, chercher à imaginer un dispositif expérimental permettant de tester son hypothèse.
3) savoir présenter les résultats avec clarté.
4) sur la base de ces observations, tirer des conclusions en rapport avec l'hypothèss.
Le principe du travail était que face à ses difficul tés, l'éil:ève éprou-ve, lui-même un besoin nouveau, qui sera satisfait par un comportement expérimental.Pour chaque attitude envisagée, ont été pré,ues une éva-luation préalable qui permet de connaitre l'attitude des élèves avant la séquence de leçons expérimentales et une évaluation finale permettant, de tester leur attitude apr~s cette séquence.
B)
Pour mettre ces séquences au point,j'an ai testé certaines avec mes étudiants, futurs régents scientifigues, donc les futurs professeurs de biologie des élèves dA 12 à 15 ans.Aveo lee étudiants de régence, la méthode est un peu différente : ils doivent traiter le problème par la méthode scientifique, d'abord enti~rement par écrit, avant de pouvoir rl'i\l iser pratiquement l'expérience. Ils doivent même imaginer les ré-~Jltatn 1u'ils obtiendraient. Les probl~mes posés eont du type "préfé-rendum" d'invertébrés vis-à-vis de différents facteurs extérieurs. Constatant que certains n'étaient pas familiarisés à la méthode expéri-mentale, j'ai répété les essais avec les étudiants de 2e année de ré-eence scientifique. Il faut préciser que le sujet est imposé, comme pour les plus jeunes d'ailleurs. La méthode est très directive, par-tant c1u fait q'le si on ne les oblige pae à réfléchir au problème, certains d'entre eux en tout nas, ne se forneront pas spontanément ~ trouver une solution. Certaines séquences ont ~té enregistréef' et sont le point de départ d'une analyse plus fouillée qui sera fnite.Constatations au niveau 12-1) ans. Remarques méthodologiques.
La méthode employée requiert beaucoup de temps, ce qui est pSIl compatibl" avec les exigenlll:es du programme. En effet, j'ai remar-'l'lé 'lu'en France, certains profeseeurs n'avaient pas craint consacrer de l'ordre de )0 h. à cet apprentissage. Nous eommes loin du compte avec nos quelques 10 h. à rai80n d'l ou 2 h. par semaine. Ceci a pour conséquence que l'élève éprouve des difficultés à avoir une vue d'en-semble. Il faut donc faire acquérir ces objectife comportementaux beau-coup plus progres,;ivement. Nous avons remarqué que toutes les démarches doivent être concrétisées à cet âge, on ne peut pas remplacer les obser-vations par des descriptions écritee. Elles doivent se faire avec du ma-tériel frais. Il est intéressant de constater que, alore que les élèvee sont sollicités sur le plan cognitif, la dimension importante de leur comportement est d'origine affective. Souvent l'élève cherche plus à faire plaisir à son professeur et à deviner ce qu'il souhaite entendre, qu'à juger quelle est la réponse la plus adéquate.
Difficultés observées.
Pour nous, savoir dans quelle mesure la compétence de l'élève est masquée par une compréhension insuffisante de la langue est une question importante qui n'est pas résolue. Nous avons observé que l'ap-prentissage de la méthode scientifique est très lent (de petits progrès après 1 ou 2 séquences de ce type). Il faudrait faire la comparaison des comportements après une intervention suivie, tout au long de l'année ou même suivre les mêmes élèves pendant plusieurs années. Par conséquent nous estimons qu'il faut chercher des évaluations non verbales, par exemple des évaluations où l'élève montre par son action qu'il a atteint la compétence souhaitée.
En général, les élèves ne disposent pas des outils nécessaires pour s'sx-primer: ils sont malhabiles dans l'expression verbale, dans la cons-truction de tableaux et dans l'élaboration de graphiques.
Constatations au nivea~-20ans. Remarques méthodologiques.
La méthode qui consiste à obliger les étudiants. tout écrire, avant tOlite discussion orale permet de suivreI l ' cheminement de leur pensée individuellement mais déranRe leur confort où ils se complaisent. L'effort demandé est grand et inhabituel. Cette méthode eet cependant indispensable si on veut que chacun ait conscience personnellement de ReA rrop:rès.
La 2~me remarque méthodolnpique concerne les résultats fictifs. Les étudiants acceptent mal l'idée d'inventer les résultats sous pré-texte qu'ilB n'ont pao fait l'expérience; la plupart ne veulent géné-ralement paB répondre mais certains ne peuvent pas répondre.
Difficultés observées.
1) difficul tés de conceptualisation: les notions tsstées sont cAlles d' hypothèse, de témoin et de conclusion.
a) la notion d'hypothèse.
~Iême s'ils l'ont rédiFée eux-mêmes, ils ne peuvent pas tous l'uti-liser, donc la notion même n'est pas comprise en profondeur. Pour certains, l 'hypothèse est difficile à distinguer du problème posé. Même quand ils affirment connaître le sens du mot, ils ont des pro-blèmes pOlIr formuler une hypothèse. On constate que, déjà après un essai, la formulation d'hypothèse s'améliore, mais aon utilité n'est pas toujours entrevue. Souvent le montage expérimental prévu ne permet pas de vérifier l'hypothèse de départ. Le critère de correc-tion du dispositif expérimental est la concordance de celui-cl avec l 'hypothèse formulée.
b) La 2ème pierre d'achoppement des étudiants est la notion de témoin. J'ai pu constater qu'ils mettent beaucoup de temps pour comprendre
la nécessité d'uri point de comparaison initial. Il faudrait donr. un entraînement spécifique à la notion de témoin "t préalable à l'application de la séquence entière. Un peu moins de la moitié des étudiants ne prévoit pas de témoin et s'ils en font un, ils ne l'utilisent pas toujours. J'ai pu constater aussi que certains étu-diants, même anrès de longues discussions au terme desquelles ils donnaient l'impression d'avoir compris, ne parvenaient au vrai sens du mot qu'au moment de réaliser l'é:xpérience. La mise en pratique est donc indispensable même avec des étudiants de 2ème année. Ici aussi j'ai essayé différents procédés pour approcher la compréhension profonde. Parfois on se demande si certains ont mémorisé l ' i -riBe de préparer un témoin sans savoir trop pourquoi. Souvent ils sont convaincus d'nvolr compris l'utilité du témoin et pratiquement ils sont inconscients de leu~ incapacité à le concevoir.
c) La 3ème notion difficile à mœitriser est la conclusion.
Généralement ils tirent des conclueions abusives ou inexactes car ils ne tiennent pas r.ompte du témoin. Déjl apris un eAHai, on re-m~rque que lee conclusions tirées sont motne abusive~ et plus prp~ cisee. Lors de commentaires d'un compte rendu d'expéripnce, on COnR-tate qu'ils ont trait nurtout l la forme et l la pré~ent~tionpt
peu au contenu des concluRions. L'expression correcte de la conclu .. ion est très rarement réalisée. D'autre part il lel1r est difficile d'affirmer qu'aucune conclusion n'est pOA-.. ible À partir de ces résul tats ql1e "e Aoient lee leurs ou ceux des autree. En ce qui concerne les concepts, je conclus de mes ob"ervations ql1e la connaissance des mots tels que b,ypothèse ou témoin n'implique pae du tout la compréhension profonde des no-tions, une élaboration active et personnelle des concepts est donc inrlispensable. Si cette roonstruction n'a pRS été provoquée vers 12 ans, moment opportun pour le faire, on constate qu'elle se fait trps laborieusement plus tard. Elle ne se fait probablement pas spontanément. Il semble que les étudiants plus âgés soient plus récalcitrants à. ce"!. apprentissage,comme s'il fallait d'abord les débarrasser de leurs mauvaises habitudes.Pour les plus jeunes on pent se demander si leur difficulté de prise de conscience des concepts n'est pas doublée de difficultés d'expression.
?)
difficultés d'expression: verbale (orale ou écrite) et graphique. Ces difficultés apparaissent au moment de noter avec précision les conditions de l'expérience, ainsi que lors de la prise correcte des résultats.Il me semble qu'il faudrait éviter d'utiliser seulement l'expression verbals,mais imposer par exemple de dessiner le disposi-t i f expérimendisposi-tal edisposi-t les résuldisposi-tadisposi-ts imaginés.~lantà l'expression gra-phique des résultats,on découvre des lacunes aussi.En effet, certains élèves de 1ère année inversent les axes car ils ignorent les conven-tions de variables dépendante et indépendante.3) Il est difficile d'obtenir qu'on ne f~~se varier qu'un seul facteur à la fois même quand i l semble acquis qu'il faille éliminer les autres variables que celle quton étudie, certains font tout de même varier 2 facteurs à la fois. Il n'est pas aisé de voir clairement le prin-cipe de l'expérience.Souvent il y a confusion entre les yariable,-,
-'tu-di~es, ey. l'attiT~ncedes blattes confondue avec la nature de l'atti-rance.Il y a peut-être interférence avec l'apparente trop grande sim-plicité de la question.
1) On doit heureusement observer que les résultats sont différents selon '1'1'ils ont été entrafnés au Dréal~Olt non.
Cane] usions.
LeR contra.intes "horaire" et "programme" rendent la réalisation (,,;omplète d9s n pqlJen"e8 très diffid.le. Le problème reste le temps qu'on pe1lt ou 'l'I'nn V8'lt .Y conr,ncrer. Nous sommes bien con8cients des imperfections de
nos ',r:waux et de J'impossibilité d6 p'~néraliser les résultats tele que,s en tous cas. L'analyse de ces quelques expériences est à la fois sUDerficielle (il f;wdrait en effet faire des analyses de contenu par /.lève pour suivre la chemi.lemp.nt deR notions) et décevante ( à cause
de touten '1e8 8arenc;eo 8<;~'.lÔ6s), mFtis fll1ssi prometteuse de résul tatn
positifs ei encoura[':üant(C) ,;:-,iU vu. den progrès des élèven.
T] sta-/0re Rn tout CdS inrii8p"~:-L,.,abJec,.eaider les élèves à acquérir la méthode expérimentale; je crois même que l'attitude scientifique ne
