ACTIVITES
RÉFLEXIVES
D'ÉLEVES
EN
CLASSE
DE
SCIENCES : DES COMPÉTENCES MÉTHODOLOGIQUES
AU TRAVAIL SUR LES OBSTACLES
Brigitte PETERFALVI I.N.R.P., Paris
MOTS-CLÉS: OBSTACLES - COMPÉTENCES MÉTHODOLOGIQUES-SITUATIONS DIDACTIQUES - MÉTACQGNITION
RÉSUMÉ; Des situations de travail mettant en jeu une réflexion distanciée des élèves sur leurs propres procédures ont été expérimentées il y a quelques années, dans une perspective de développement de compétences méthodologiques. Quel intérêt la transposition d'un tel type de travail, comportant une dimension métacognitive, peut-elle présenter dans le cadre d'un travail sur les obstacles épistémologiques?
SUMMARY : Teaching situations, involving pupils in a distanced reflexion on their own procedures in arder to develop methodological skills, have been devised and experimented in a previous study. What would be the advantage of transposing these situations, and their metacognitive aspects in particular, into teaching centered on epistemological obstacles?
1. DES COMPÉTENCES MÉTHODOLOGIQUES AU TRAVAIL SUR LES OBSTACLES
La prise en compte didactique des obstacles épistémologiques et leur "franchissement" par les élèves a donné lieuàun courant important de recherches depuis une dizaine d'années. Diverses modalités de travail ont été explorées, notamment celles qui mettent au premier plan des stratégies par conflit cognitif ou socio-cognitif. Les difficultés de mise en oeuvre de ces stratégies et le caractère souvent aléatoire de ce qu'elles produisent du point de vue de l'évolution des idées ont souvent été soulignés (par exemple Joshua 1989, Nussbaum et Novick 1982... ). C'est une des raisons pour lesquelles, une recherche actuelle de l'I.N .R.P., intitulée "objectifs-obstacles et situations d'apprentissage autour du champ conceptuel des transformations de la matière" (en biologie et en physique-chimie), tente une diversification des stratégies de travail sur les obstacles. Une des directions amorcée s'inspire de travaux sur la métacognition (Flavell 1977, Cauzinille et Melot, 1993 ... ) et d'autres àorientation épistémologique (Desautel, 1992) : elle chercheà créer des situations susceptibles de favoriser la prise de conscience par les élèves d'obstacles intervenant dans leur propre pensée. C'est ce que nous nommerons "identification d'obstacles" par les élèves. Elle reprend une problématique développée il y a quelques années par la même équipeàpropos de l'acquisition de compétences méthodologiques (Astolfi, Peterfalvi, Vérin, 1991).
Par une alternance de phases immergées dans l'action (organisées autour d'une question scientifiqueà résoudre) et de phases distanciées (organisées autour du réexamen comparatif du travail accompli et des démarches mises en oeuvre), les élèves étaient engagés de façon active dans un apprentissage méthodologique. Cette modalité de travail associait pour les élèves la possibilité d'éprouver l'efficacité et les limites de leurs propres méthodes et celle de développer une prise de conscience et une conceptualisation susceptible d'intervenir dans la régulation de démarches ultérieures.
L'''identification'' d'obstacles par les élèves, de même que les moments de réflexion distanciée sur une méthode, constitue une modalité de travail nécessairement complémentaireàd'autres. Elle prend appui sur d'autres phases, où les conceptions des élèves ont été mises à l'épreuve, ou bien où des constructions conceptuelles ont été opérées. Un tel type de travail n'est possible qu'aposteriori, lorsque sur un problème donné, l'obstacle a été dépassé. C'est là la condition d'une distanciation réflexive et c'est alors seulement qu'un obstacle est repérable en tant que tel.
Quel intérêt y a-t-ilà conduire les élèvesàconstituer un tel savoir sur leur fonctionnement intellectuel? Quelles en sont les possibilités réelles? C'est autour de ces deux questions que nous proposerons quelques hypothèses.
2. DU FRANCHISSEMENT DES OBSTACLES À LEUR RECONNAISSANCE
2.1 Intérêt d'un travail "réflexif" sur les obstacles
Les travaux engagés en didactique sur le problème de la prise en compte des obstacles épistémologiques conduisentàmoduler une problématique où l'objectif serait leur "franchissement" par les élèves. C'est certes le propre des obstacles épistémologiques d'être "résistants", puisque ce
sont les cadres mêmes de la pensée quiy sont en jeu. Mais ces travaux montrent en outre que, même malgré les effort ciblés d'enseignement dans cette direction, les obstacles réapparaissent dès que l'on s'éloigne du problème précisàpropos duquel ils ont été travaillés. On peut donc penser que, quel que soit le travail accompli pour les dépasser, les obstacles seront toujours encoreàtravailler (Rumelhard, 1986). Dans ces conditions, conduire les élèvesàreconnaître les manifestations des obstacles peut constituer une parade intéressante, puisque cela peut leur fournir un moyen de les éviter dans les situations où elles se manifestent de nouveau. C'est cette capacité de reconnaissance que vise le travail réflexif sur les obstacles, qui pourrait conduire au développement d'une vigilance critique des élèves visà vis des obstacles misàjour.
2.2 Le jeu du local et du transversal
Une distinction semble importante pour la compréhension du caractère résistant, toujours présent des obstacles. Ceux-ci sont souvent désignés et travaillés d'une façon "locale", dépendant étroitement d'un contenu. Or, de notre point de vue, il s'agit là plutôt demanifestations de l'obstacle que de l'obstacle lui-même qui toucherait des modes de pensée beaucoup plus transversaux.
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Le réseau de la figure 1 tente de rendre compte de la façon dont des modes de pensée généraux pourraient contribuerà générer des représentations locales concernant un domaine de contenu spécifié
(la nutrition et la croissance des végétaux verts). Ces dernières peuvent être jugées en termes de vrai/faux et relèvent plutôt du registre de l'erreur. C'est le cas pour les formulations qui figurent à droite dans ce réseau, proches de celles que fournissent les élèves lorsqu'ils sont amenésà exprimer leurs idées sur un contenu, et que les enseignants jugent fausses. À l'inverse, les modes de pensée, figurant à gauche dans le même réseau, qui présentent un caractère interprétatif par rapport aux productions des élèves, ne peuvent être jugés que par rapportà une dynamique de la pensée, en termes d'aide à la compréhension (même s'il s'agit d'une compréhension jugée mauvaise par ailleurs) ou d'empêchement (arrêt de pensée ou production de représentations erronées)."Identifier" un obstacle consisterait à désigner, expliciter de tels modes de pensée et certains de ses aspects dynamiques qui permettent de le repérer dans sa fonction d'obstacle à la pensée.
Si le travail sur les obstacles se cantonne à un niveau local, il n'est pas étonnant que de nouvelles manifestations se produisent sur d'autres contenus. L'obstacle peut sembler "franchi" localement, sur un contenu donné, pour lequel il ne se manifeste plus. Il n'est pas pour autant "franchi" d'une manière plus générale. La probabilité d'un transfert spontané est faible du local au local. Pour que les chances de transfert d'un type de contenuà un autre soient plus élevées, on peut émettre l'hypothèse qu'une reconnaissance de l'obstacle à un niveau plus transversal est favorisant. Mais là aussi, certaines conditions peuvent influer: la désignation "transversale" de l'obstacle en termes de modes de pensée généraux risque d'être purement abstraite, sans signification pour le sujet, si des manifestations locales n'y sont pas rattachées. Ce qui semblerait intéressant par rapportà une potentialité de transfert dans des domaines nouveaux de contenu, n'est ni de l'ordre du local ni de celui du général, mais plutôt de l'établissement de liens entre ces deux niveaux. C'est dans le jeu du passage de l'unà l'autre, où des fomulations intermédiaires comme celles du centre du réseau peuvent jouer un rôle important, qu'on peut s'attendre à trouver les conditions optimales du développement de la vigilance souhaitée.
3. FORMULATIONS PRODUITES EN CLASSE SUR LES OBSTACLES
Des situations d"'identification d'obstacles" ont été mises en œuvreà titre exploratoire à différents niveaux de classe (en fin d'école élémentaire, au collège en 6° et en 3°, et au lycée en 2de). Celles-ci ont été l'occasion de diverses formulations autour des obstacles, produites selon les cas par les élèves, par l'enseignant à l'adresse des élèves ou dans une interaction entre enseignants et élèves. Il peut être intéressant d'examiner les différents aspects de ces formulations avec un questionnement sur la plus ou moins grande potentialité de reconnaissance des obstacles qu'elles permettent d'attendre dans des situations ultérieures où le même obstacle se manifesterait. C'est un problème de potentialité de transfert.
Évidemment, il faut s'attendre, pour des formulations semblables,à un degré d'adhésion plus important si la formulation a été produite par le sujet, plutôt que par l'enseignant ou par d'autres élèves et donc à une plus grande probabilité de mobilisation ultérieure (Cauzinille, Melot, 93). Considérons à titre d'exemple les points de vues sur l'obstacle que met en jeu cette suite de
proposi tions :
"- On croyait que l'eau était toujours liquide... que la roche était toujours solide, ça dépend des
matières... parce que c'est comme ça qu'on a l'habitude de les voir... c'est une mauvaise habitude1"
Elle a été produite par des élèves de CM2 (fin d'école élémentaire), dans une phase de travail en petits groupes où ils devaient réfléchir sur leurs propres difficultés de compréhension de départ, après un travail à longue échéance sur l'évaporation de l'eau et les changements d'état. Le but était pour les élèves de préparer une séance d'enseignementàune autre classe et d'explorer leurs propres idées de départ pour connaître celles qui seraient vraisemblablement présentes chez leurs futurs enseignés.
3.1 Formulations locales, formulations générales
Examinons ces propositions du point de vue de la relation local/général dont nous avons parlé plus haut: deux propositions d'ordre "local" sont ici formulées et mises en relation entre elles:"l'eau était
toujours liquide"et"la roche était toujours solide".La mise en relation par le membre de phrase "ça
dépend des matières" permet de décoller d'un niveau purement local et constitue l'amorce d'une généralisation. Dans une reprise en groupe classe entier, une formulation plus générale sera d'ailleurs donnée, sous l'incitation de l'enseignant:"On croyait qu'il n'y avait qu'un seul état par matière".11 s'agit là cependant toujours d'une considération sur l''' objet de la pensée", certes général et abstrait et non plus local et factuel, plutôt que sur les "modes de pensée" comme cela se manifeste dans la proposition"parce que c'est comme ça qu'on a l'habitude de les voir"(ou bien, dans un autre contexte, en classe de 2de, élèves de 15-16ans, dans la phrase:"Si elle dit cela, je pense que c'est par
analogie avec l'être humain").Le mode de pensée évoqué, beaucoup plus transversal, dépasse un
point de vue sur les changements d'état et pourraient s'appliquer à bien des phénomènes physiques. On rejoint ici une référence à l'attachementàla perception, évoquée dans le réseau vu ci-dessus. Il s'agit d'une considération sur la relation entre le sujet et l'objet plutôt que sur l'objet lui-même. A la condition qu'elle ait vraiment du sens pour le sujet, c'est à dire qu'elle évoque pour lui des situations précises où elle s'applique, on peut penser qu'elle est susceptible d'être reprise dans un large champ de situations.
3.2 Référence au sujet
La formulation proposée fait ici intervenir explicitement le sujet de la pensée désignée: "Qn
croyait...".Il s'agit ici d'un sujet collectif, dans lequel chaque élève du groupe se reconnaît, mais de
façon protégée, parce qu'anonyme. Cette référence explicite au sujet peut être considérée comme un indicateur d'attitude réflexive, puisqu'il manifeste une sorte de dédoublement du sujet, celui qui formule cette proposition et celui que la proposition désigne comme sujet de la pensée énoncée. C'est l'indice d'un regard extérieur, qui permet au sujet actuel de se démarquer de l'idée désignée comme lui appartenant à une autre époque, ce qui est renforcé par l'emploi du passé. Cela facilite un déplacement de considérations adhérantàun contenu donné vers des considérations concernant le sujet pensant. C'est peut-être un pas vers une reconnaissance des obstacles comme dynamique de pensée, plutôt que comme idée fausse. Ce n'est cependant pas nécessairement le cas, lorsqu'une référence au sujet est associée àune formulation toutàfait locale:"on croyait qu'il n'y avait qu'un seul état par matière"
s'engage davantage dans cette dynamique que"on croyait que l'eau était toujours liquide".
Le caractère explicite de cette référence n'est pas toujours aussi manifeste. Elle peut être plus implicite dans des fom1Ulations comme"l'eau âillLtoujours liquide"où le passé fait référenceàun"on croyait" sous-entendu. Une formulation de ce type se démarque cependant toujours par son caractère métacognitif d'une fomlulation du type"l'eau est liquide".En outre, le contexte de sa production ne laisse pas de doute, pour l'élève lui-même, sur sa signification "méta". Cependant, si cette formulation est sortie de son contexte, le caractère réflexif risque davantage d'être oublié ou occulté.
3.3 Jugements
Le sens du verbe"croire", ainsi que le passé employé dans cette suite de propositions indique un jugement négatif sur l'idée énoncée. Il est bien clair quemaintenant,ces élèves pensent qu'il est faux que l'eau soit toujours liquide. Il s'agit là d'un jugement en termes de valeur de vérité: cela indique un repérage d'erreur dont les élèves se démarquent, mais pour qu'un obstacle soit identifié en tant que tel, des jugements en terme de dynamique de la pensée sont en outre nécessaires. L'affirmation"c'est
une mauvaise habitude"(sous-entendu: "penser que les choses sont comme on a l'habitude de les
voir constitue une mauvaise habitude '1), peut être interprétée dans ce sens.
Une considération comme celle-ci, produite par un enseignant: "La confusion entre mélange et
réaction chimique emvêche de comprendre qu'une oxydation puisse se faireàpartir d'autre chose que
du dioxygène de l'air"en est un exemple plus manifeste.
3.4 Aspects dynamiques de la pensée, justifications, explications
Mais les aspects dynamiques de la pensée sont inversement évoqués parfois comme justifications, explications de la production d'idées reconnues comme fausses, qui sont ainsi en quelque sorte dédouanées: c'est le cas pour la proposition "c'est parce c'est comme ça qu'on a l'habitude de les voir",et aussi pour la proposition"Re Ile dit cela, je pense Que c'est Qar analogie avec l'être humain". Pour ce cas, le jugement négatif sur l'idée évoquée est totalement implicite, au point que certains élèves s'y méprennent et pensent leur idée réellement justifiée par l'élève qui prononce cette phrase. Ces aspects sont aussi importants pour la compréhension de la dynamique du fonctionnement des obstacles dans la pensée que ceux qui portent sur ce que l'obstacle empêche. En effet, ils sontà mettre en relation avec la prise de conscience de la résistance des obstacles. Et l'hypothèse peut être avancée que cette prise de conscience favorise la vigilance critique visée.
Après la situation de classe dont est extraite notre suite de propositions, certains élèves évoquent ainsi cette prise de conscience, au cours d'un entretien: "parce qu'on croyait ça au début, puis on l'a cru tellement longtemps que maintenant il faut que ... enfin ... qu'on sait que c'est pas ça ... des fois, sans y penser, des fautes d'inattention, on dit "air" au lieu de "vapeur"".
3.5 Formulations visant à se démarquer de l'obstacle repéré
L'obstacle est parfois évoqué d'une manière indirecte, dans des formulations positives qui explicitent certains aspects en relation avec l'obstacle. C'est le cas pour cette phrase produite par un enseignant:
L'obstacle n'est pas désigné en tant que tel, mais c'est en référenceà l'obstacle, qui consiste à traiter les gaz comme une classe de matière étanche, que les termes"gazeux" et "solide" sont introduits. Si cet enseignant préfère ce type de formulationà une formulation plus directe de l'obstacle, c'est avec la préoccupation d'éviter de heurter les élèves en les renvoyantà leurs propres insuffisances; parce que les situations de travail sur les obstacles suscitent parfois des réactions émotionnelles fortes.
Cette analyse des différents aspects qui interviennent dans les formulations obtenues en classe sur les obstacles ne permet pas de préjuger des réinvestissements réels auxquels elles peuvent donner lieu. Certes certaines d'entre elles permettent d'attendre davantage que d'autres. On peut par ailleurs imaginer des procédures de travail facilitant un tel transfert: par exemple la symbolisation de certains obstacles explicités par des images qu'on peut facilement réévoquer en classe, ou bien la construction d'outils écrits donnant en tête de colonnes des formulations générales d'obstaclesà remplir au furet à mesure qu'elles se présentent, avec des exemples de manifestations particulières...
4. SITUATIONS VISANT L'IDENTIFICATION D'OBSTACLES
Ces situations où les élèves sont conduitsà produire des formulations sur les obstacles ne sont possibles, rappelons-le,qu'a postériori. Elles peuvent s'appuyer sur des phases antérieures où des conflits cognitifs ou socio-cognitifs ont été vécus et laissent une trace dans leur mémoire.
Les premiers essais de mise en œuvre de telles situations ont pennis de repérer quelques problèmes et de suggérer quelques pistes sur les modalités de travail qui favorisent l'émergence de formulations manifestant d'une prise de conscience d'obstacles.
Certaines situations de travail entraînent un désinvestissement des élèves: c'est là un premier type de difficulté. Lorsque les consignes de travail sont trop ouvertes (du type"Pourquoi avez-vous oublié le
C02 ?"),les élèves ne comprennent pas où on veut en venir et ne produisent aucune formulation. Les enseignants sont alors tentés de le faire eux-mêmes, ce qui réduit très vraisemblablement l'impact de l'activité. Le problème est alors de trouver des consignes de travail qui pennettent effectivement aux élèves de produire eux-mêmes de telles formulations. On a parfois proposé des activités répondantà cette préoccupation sous forme d"'exercices" (par exemple repérer dans une série de propositions d'élèves des erreurs communes). Il arrive que de telles situations soient vécues comme trop scolaires et aboutissent au même désinvestissement. La finalisation de l'activité, comme dans l'exemple d'enseignementà une autre classe évoqué plus haut constitue une piste possible pour parer à ce genre de diffficulté.
L'orientation des élèves vers un registre qui relève de l'obstacle plutôt que de l'erreur ou de la lacune constitue une deuxième difficulté, ce qui n'est pas étonnant puisque les enseignants sont confrontésà la même difficulté dans leur propre compréhension de ce qu'est un obstacle. Le passageà des aspects plus transversaux ou plus dynamiques exige souvent des reformulations multiples des consignes. Si le travail est envisagé dans le long terme, la prise en compte d'aspects transversaux de l'obstacle est facilitée: en effet, cela permet la mise en relation de plusieurs exemples locaux de ses manifestations
qui peuvent être vus à des occasions différentes; cela permet en outre une prise de conscience de la résistance de l'obstacle.
Lorsque les élèves sont confrontés à certaines de leurs premières productions qu'ils jugent maintenant erronnées, il leur arrive de se rétracter dans une attitude d'autodévalorisation. Des précautions quant à la sécurisation des élèves semblent particulièrement importantes dans ce cadre. La recherche de décalages, de médiations, permet de modérer les réactions d'autodévalorisation : repérer les obstacles dans le mode de fonctionement d'autrui (autres élèves, documents issus de la presse, textes historiques) affecte moins la personne et aideàrendre acceptable cette démarcheàceux qui se sentent trop fragiles pour s'y engager.
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