LES RELATIONS CONCEPTS-MÉTHODES
DANS LA FORMATION EXPÉRIMENTALE
DES ENSEIGNANTS DU PRIMAIRE
Andrée THOUMY, Fadia TAKLA HANNA Université Libanaise, Faculté de Pédagogie
MOTS-CLÉS : CONCEPTS - ANALYSE CONCEPTUELLE - CONCEPTIONS – STRUCTURE OPÉRATOIRE - DÉMARCHE EXPÉRIMENTALE
RÉSUMÉ : La recherche sur la formation expérimentale des enseignants de sciences du primaire, est sous-tendue par la problématique de la relation concepts-méthodes et de la priorité épistémologique des concepts. Elle montre 4 types de relations et suggère la formation des enseignants à l’analyse conceptuelle des situations permettant un choix judicieux de celles-ci avant leur utilisation par les élèves et à la maîtrise d’un concept dynamique de démarche expérimentale.
SUMMARY : The problem of concepts-methods relationships and the epistemological priority of concepts to scientific methods are the base of this research that shows 4 types of relations during a preservice teachers’ training of the primary level. We suggest teachers training to conceptual analysis allowing the choice of adequate situations, and to the acquisition of a dynamic concept of experimental activities.
1. INTRODUCTION
Alors que le projet français d’éducation scientifique à l’école primaire « La main à la pâte » stipule que « les élèves réalisent eux-mêmes des expériences pensées par eux... » et souligne que cette éducation requiert une compétence professionnelle du maître articulant des connaissances scientifiques et des connaissances pédagogiques et didactiques (INRP, 1999), et alors que dans les nouveaux programmes au Liban (Ministère de l’Education Nationale, 1997), les objectifs de l’initiation expérimentale au primaire consistent à « mener des expériences simples et en expliquer les résultats. Planifier une expérience, etc. », les pratiques des formations révèlent une réalité bien plus complexe. En effet, conformément à l’épistémologie de la science, toute expérience a un fondement conceptuel qui la dicte (Chalmers, 1987). Par ailleurs, les recherches en didactique des sciences montrent que la démarche expérimentale des élèves n’est pas exclusivement reliée à leur structure opératoire, mais aussi à leur niveau conceptuel (Nunez Fernandez, 1978) et que les compétences méthodologiques apparaissent comme un moteur puissant pour construire des cadres conceptuels majorés (Astolfi et al., 1998). De même, des carences essentiellement conceptuelles ont été mises en évidence lors de la formation expérimentale de futurs enseignants de sciences (Thoumy, 1995).
À l’intérieur de la problématique de la priorité épistémologique des concepts aux méthodes et de leurs relations réciproques, nous nous demandons quels types d’expériences sont possibles pour les élèves en l’absence des concepts qui permettent leur réalisation et comment former les enseignants du primaire afin que leurs élèves soient à même de penser et de planifier des expériences ? Nous faisons l’hypothèse qu’en l’absence de concepts scientifiques, il y aura une interférence entre concepts et vécu ou conceptions. Nous supposons aussi que le vécu et les conceptions gouverneront la démarche intellectuelle et dicteront des procédures archaïques inadaptées.
En vue de tester nos hypothèses, 3 expériences dites « simples » seront analysées afin de dégager les concepts qui permettent leur réalisation et d’évaluer leur adaptation au niveau considéré. Une tâche de planification d’expériences sur les mêmes situations par de futures enseignantes non initiées à la démarche expérimentale permettra de décrire leur activité intellectuelle, d’y déceler les types de relations concepts-méthodes et de focaliser la formation sur ces aspects afin d’y remédier.
2. L’ANALYSE CONCEPTUELLE DES SITUATIONS
Une analyse conceptuelle des trois situations suivantes conformes aux programmes et aux manuels scolaires en usage a été réalisée à la suite des activités de planification d’expériences par les sujets : 1) « Il y a de l’air dissous dans l’eau »,
2) « Il y a des sels dissous dans l’eau »,
3) « Le poisson respire l’air dissous dans l’eau ». Elle est montrée dans les figures 1, 2 et 3.
Figure 1 : "IL Y A DE L'AIR DISSOUS DANS L'EAU"
Figure 3 :"IL Y A DES SELS DISSOUS DANS L'EAU"
3. TÂCHES DE PLANIFICATION D’EXPÉRIENCES
3.1 Caractéristiques des situations
Les situations, naturelles et familières, appartiennent totalement ou partiellement à la vie quotidienne, favorisant des observations empiriques. Les démarches de test, non familières pour les sujets, sont, dans tous les cas, des démarches de dissociation des facteurs, conduisant à leur isolation.
3.2 L’échantillon
24 filles d’âge moyen 22 ans, sans expérience professionnelle, suivent, à la Faculté de Pédagogie, une formation comportant une initiation à l’épistémologie des sciences et en particulier à la pratique de la démarche expérimentale. Elles sont destinées à enseigner les sciences et les mathématiques au deuxième sous-cycle de l’enseignement primaire (9-11ans).
3.3 Les relations concepts-méthodes
Les concepts sont indispensables à 2 niveaux : 1) pour planifier l’expérience ; 2) pour prévoir les faits à recueillir. En effet on est en droit de se demander si les sujets disposent des concepts qui leur permettront de supprimer la dissolution et de prévoir le dégagement de l’air ou celui de l’eau sous forme de vapeur, ou encore le dépôt de sel. Seuls les résultats des tests pour les situations 2 et 3 seront présentés, la 1e situation étant incluse dans la 3e. Ils montrent 4 types de relations entre concepts et procédures expérimentales :
Dans la 2e situation, la dissociation des facteurs sel et eau, sous-tendue par le concept d’évaporation, opération rendue possible par le recours au chauffage, est effectuée par 23 sujets de 24 soit 96% de l’effectif et est désignée comme telle par 92% des sujets. Le fait à recueillir est toujours un dépôt de sel (s). Il est difficile de se prononcer dans ce cas sur une maîtrise du concept d’évaporation ou sur une prégnance du vécu. Le test ayant été réussi par la totalité moins une des sujets, la formation a consisté à formaliser l’analyse conceptuelle en vue d’en faire un modèle d’action généralisable.
Au niveau de la situation 3, seules 2 étudiantes soit 9% ont mobilisé un concept exact de respiration aquatique dictant une procédure consistant dans le contrôle de la variable « air dissous ».
3.3.2 Concept faux et absence de procédure expérimentale
Une conception de respiration aérienne du poisson apparaît chez la majorité des sujets dont 17 font un dessin qui présente des bulles d’air sortant de la bouche du poisson et 3 le signalent verbalement, de sorte que 20 sujets soit 87% ne semblent pas disposer du concept de respiration aquatique (fig. 4). Ce même type de conception est rapporté par Giordan et de Vecchi, 1987. Quel type de procédure ce concept dictera-t-il ? Parmi ces sujets, 26% ne réalisent aucune intervention, s’éloignant ainsi de l’activité de contrôle. Elles se contentent d’observer les bulles « d’air » considérant celles-ci comme « la preuve de cet échange respiratoire ».
3.3.3 Concept faux et procédure fausse
Il est frappant de constater que la conception de respiration aérienne a dicté chez plus de la moitié des sujets (52%) une activité expérimentale consistant à supprimer l’eau entraînant nécessairement la mort de l’animal qui a une vie aquatique.
3.3.4 Concept faux et procédure correcte
Trois sujets soit 13 % ont associé une démarche de contrôle de l’air à une respiration aérienne (fig. 5). Signalons que la mention verbale explicite de la notion que l’air est dissous dans l’eau est effectuée par la majorité des sujets (83%). Cependant, sa fonctionnalité, loin d’être effective peut être due au fait que cette notion nouvellement acquise a entraîné un manque de conviction à son sujet.
Figure 4 : conception de respiration aérienne Figure 5 : respiration aérienne et procédure de contrôle
4. INTERPRÉTATION
La conception dominante de respiration aérienne du poisson (dessin et/ou texte) est sous-tendue par l’obstacle anthropomorphique (présence de bulles d’air), alors que dans la respiration aquatique chez cette classe animale, le courant d’eau pénètre par la bouche et sort par les ouïes sans manifestation de bulles, un éventuel rôle respiratoire de la vessie natatoire étant ici à exclure (Grassé, 1976) ; cet anthropomorphisme est également attesté par les termes « inspiration » et « expiration » cités dans un cas. Un obstacle didactique peut aussi être envisagé, de telles erreurs ayant été repérées dans les manuels scolaires libanais (Allam Zakaria et al., 1998).
Cette conception est doublée de l’ignorance du trajet de l’eau dans les organes respiratoires du poisson et de la nature de ceux-ci. Le dessin d’une bulle hors de l’eau (analogue à une bulle de savon) et la mention que les bulles sont des bulles « d’air » (fig. 4) montrent que les sujets présentent des difficultés au niveau du concept de gaz et considèrent la respiration comme un transit de l’air non une modification de sa composition. Sur le plan procédural, la démarche de dissociation dans la situation 2, effectuée par l’ensemble de l’échantillon, ne semble pas avoir de fondement opératoire chez tous les sujets, le même type de démarche, en jeu dans la 3e situation, n’ayant pas été mobilisé. Son utilisation purement empirique semble avoir été reproduite de manière rigide à partir du vécu.
L’incapacité des sujets à réaliser la dissociation de l’air et de l’eau, les amenant à la suppression de l’eau semble attribuable à la prégnance du vécu quotidien et à la non prise en considération de l’énoncé de l’hypothèse qui dit que le poisson respire l’air dissous dans l’eau. L’interprétation incorrecte de cet énoncé par les sujets indique que le concept de dissolution n’est pas clair pour eux. Les cas où une conception de respiration aérienne s’accompagne d’un contrôle de l’air permet d’envisager une certaine indépendance entre concepts et méthodes.
5. CONCLUSION
La vacance conceptuelle entraînant une prédominance du vécu et des conceptions, des démarches éloignées des activités expérimentales adéquates se sont manifestées faisant apparaître le contenu intellectuel des sujets comme une mosaïque d’éléments contradictoires et conflictuels où les éléments les plus archaïques imposent leurs procédures.
Les résultats de la recherche suggèrent de partir de situations quotidiennes et familières pour la formation des enseignants à la pratique des démarches expérimentales ; leur formation à l’analyse conceptuelle des situations servira de base pour un choix minutieux de celles-ci lors des pratiques scolaires. Un remaniement des programmes de formation qui donnerait la priorité à l’initiation aux concepts scientifiques fondamentaux et une valorisation des situations didactiques d’interaction concepts-démarches sont à préconiser. Enfin, les procédures de test d’hypothèse comme instrument de collecte des conceptions pourraient s’ajouter à celles envisagées par Clément, 1996.
BIBLIOGRAPHIE
ALLAM ZAKARIA M. et al. Sciences de la vie et de la terre, Éducation de base 7, Éditions Σ Sciences, 1998.
ASTOLFI J.-P. et al., Comment les enfants apprennent les sciences, Paris : Retz, 1998. CHALMERS A., Qu’est-ce que la science ? Paris : Éditions La Découverte, 1987 (1976).
CLEMENT P., Remarques sur les méthodes d’analyse de conceptions sur l’environnement, CIFFERSE, UNESCO, Montpellier, 1996.
GIORDAN A., DE VECCHI G., Les origines du savoir, Neuchâtel/Paris : Delachaux et Niestlé, 1987. GRASSÉ P.-P., Précis de Zoologie- Vertébrés - Tome 2, Paris : Masson, 1976.
INRP, Enseigner les sciences à l’école maternelle et élémentaire « La main à la pâte », Guide de découverte, Paris, 1999.
MINISTÈRE DE L’ÉDUCATION NATIONALE, CRDP, Les programmes de l’enseignement général et leurs objectifs, Beyrouth, 1997.
NUNEZ FERNANDEZ M. S., La démarche expérimentale chez l’enfant de 10 à 13 ans, Thèse de doctorat de l’Université de Genève, 1978.
THOUMY A., Formation d’enseignants à la pratique du raisonnement expérimental et à la production d’énoncés scientifiques en Biologie, Thèse de Doctorat d’Etat en Didactique de la Biologie, Université Paris 7, 1995.
