ARTheque - STEF - ENS Cachan | La recherche dans le laboratoire de didactique des sciences de l'Université de Rome

LA RECHERCHE DANS LE LABORATOIRE DE

DIDACTIQUE DES SCIENCES DE L'UNIVERSITE DE ROME

N. LANCIANO A. MAGISTRELLI G. MARUCCI

Laboratorio di Didattica delle Scienze - Università di Roma

ActuelleŒent la recherche didactique du Laboratoire de Didactique des Sciences (L.D.S.l de l'Université de Rome concentre son activité sur trois secteurs: 1. Le recyclage des enseignants

2. Le renouvellement dos curricula de Mathématiques et de Sciences Naturelles pour le collège

3. La détermination des "misconceptions" (ou représentations) et de schémas

alternatifs qui se trouvent dans les différents domaines du savoir scienti-igue.

Les trois courants de recherche ont été vérifiés pendant des séminaires, avec le travail dans l'école et avec l'analyse des tests sur les tlmisconceptions" de la Physlque et de la Biologie.

1. LE RECYCLAGE DES ENSEIGNANTS

Le L.D.S. a organisé de 1978 jusqu'à aujourd'hui des cours de recyclage pour

les différentes disciplines: Physique, Mathématiques, Biologie, Chimie,

Sciences de la terre, Informatique.

Il faut distinguer les cours de recherche et les cours de routine. Les premiers ont l'objectif de proposer des contenus nouveaux et de chercher une évaluation

du travail, les deuxièmes reproduisent un modèle bien connu.

Les cours de recherche peuvent accueillir peu d'enseignants, les cours de

routine, au contraire, un nombre plus grand.

L'expérience des années passées nous a bien enseigné l'organisation des cours

il y a des leçons, des expériences de laboratoire, des excursions et enfin

il faut évaluer le travail avec les participants.

Voici un exemple, dans le domaine de la Biologie, pour mieux expliquer ce qu'on a dit.

A l'automne 1981 on a organisé un cours de recyclage pour enseignants du

collège intitulé ilLe milieu du sol". Le programme consistait, dans l'étude

des aspects biologiques et géologiques du sol. Au terme du cours on a formé une équipe d'enseignants et de chercheurs du L.D.S. qui ont soigné la "Chute didactique" de ce qu'on avait étudié. On a cherché les objectifs didactiques

et scientifiques, on a préparé des tests pour vérifier le niveau d'apprentissage

A l'autoIT!re 1982 on a organisé deux cours sur les th~rnes biologiques: le

premier a été "La didactique de la théorie de l'évolution biologique" et le

deuxième portait le titre "Education

à

2. LES CURRICULA

La Scuola Media in Italia dura 3 anni (età 11-14 annil ed è obbligatoria e

gratuita. Nel 1979 sono stati formulati nuovi prograrnmi che, 50 prattutto

per le materie scientifiche, sono molto aperti e promuovono le attività di

laboratorio e le attività multidisciplinari.

Presentiamo qui 3 linee che insegnanti e ricercatori deI Laboratorio di Didattica

delle Scienze stanno elaborando e sperimentando.

2. 1. Astronomia

l soggetti di base scelti sono i seguenti : immagini dei carpi celesti, coordinate

celesti e terrestri, carte deI cielo (in particolare, riconoscimento della

stella polare e della costellazione della zodiaco), foto deI cielo, movirnenti

della Terra e stagioni, la Iuna, storia dell'astronornia, miti e cosmologia,

gnomoni e meridiane. Per quanta riguarda i l rnetodo usato nelle classi, si

tenta di partire da osservazioni, da dati raccolti direttamente dai ragazzi,

pas sare a simulazione, giochi sui mGti e sui fenorneni e poi arrivare ad un

grado di astrazione maggiore, a madelli, a leggi, a teorie·Tutto cio, i l più

possibile in legame pluridisciplinare (ed. tecnologica per la costruzione

di strumenti, misure; storia per le cosmologie). l questionari preparati tendono

ad evidenziarne le idee primitive e profonde dei ragazzi legate aIle loro rappresentazioni rnentali, al senso comune e aIle nozioni che posseggono e che vogliamo valorizzare. Oltre ad alcune indicazioni di svolgimento deI tema IIAstronomia" vengono preparate alcune unità che possone essere trattate in

modo indipendente dal resto, legate ad esempio all'uso di une strumento particolare.

2.2. Matematica

Il Laboratorio Didattico di Matematica lavora dal 1974 : attraverso la collaborazione

tra insegnanti e ricercatori sono state realizzate diverse sperirnentazioni,

esposizioni, tesi di laurea. Per generalizzare e diffondere questo materiale,

stato organizzato il G.R.I.S.I.M.M. (Gruppo Ricerca, Sperimentazione e

Insegna-mento della Matematica nella Media Inferiore) approvato nel 1982 dal Comitato

per le Scienze Matematiche deI C.N.R.

Sono coinvoltc 1S classi di Roma; l'attenzione deI gruppo è sul le varie fasi

deI lavora didattico

- studio preliminare dell'insegnante - trasmissione in classe

- tempi reali in classe

- verifiche

- lccr- ,Ili pluridisciplinari.

Il gruppo Elabora rnateriali pratici, schede, giochi, can une visione della

maternatica legata alla realtà, alla storia della maternatica e aIle altre discipline.

Per i contenuti, schematicamente, ecco aicune tracce : geornetria dinamica,

con attenzione a varianti e invariantii dai salidi al piano; verso la costruzione

di formule; dal concreto, dal gioca, all'astratto; abilità numeriche circa

l'usa delle 4 operazioni (operaziani dirette e inverse) anche nel calcala mentale;

soluzione di problemi nurnerici; ordinamento sulla retta dei numeri; elementi di

rnoda,

statistica (media, JOediana, frequenze, ecc.)i rappresentaziani grafiche (lettura

e castruziane); il concetta di funziane; attività di misurazione; usa dei

diagrarnma cartesdano; elementi di prababilitàr introduziane al pensiero algoritmico

e semplici diagrammi di flusso.

2.3. Chirnica

Sano state elaborate alcune unità didattiche concise. Attraverso esse nan si

vagliana dare informazioni a propasita delle "entità" (atami, molecole) fuori

da agni cantesta, ma mostrare corne si arriva a forrnulare ipotesi a partire dalle proprietà che si possana osservare nei materiali. Per questo sottolineiamo l'intreccia continuo tra tearie ed esperimenti, intreccio peraltro proprio

della scienza nel sua procedere nella storia. Uno scopa

è

a formare dei concetti e non informare sui concetti. Per questo vengono proposte

manipalazioni su materiali per scaprire le praprietà che agni volta cambiano

e quelle che restano invariate, fina a definire una "sastanza pura".

al mIL NACROSCOPICO AL HICROSCOPIC"

i\,- GFNEJ· c..:·.:.:'LLf, ftJ·-':"EPCT.

L'accento è posto sul le proprietà oss'rvabili c sullc connessioni logiche

che è possibile stabilire tra queste.

bl OGNI INFORMI,ZIONE DEVE, FER QUANTO FOSSIBILE, ESSERE GIUSTIFICATA

Quali sono le evidenze sperimentali indipendenti che concorrono a far

formulare una certa ipotesi? Qual1 sono i dati in contrasta con essa?

Quale è, ragionevolmente, il grade di attendibilità di una ipotesi?

c) GLI ARGOMENTI SONO PRESENTATI COHE SE COSTITUISSERO UN PROBLEMA

Un certo argomento, in un data periodo dell1evoluzione concettuale della disciplina, ha costituito un problema. La ricostruzione logica della sviluppo storico di quel concetto permette di trattarlo problematicamente.

J. LES SCHEMAS DE RAISONNEMENT

Cette ligne de recherche est peut-être la moins structurée dans le cadre du laboratoire de Didactique des Sciences dans la mesure, où étant une ligne

nouvelle, elle n'a pas de paradigmes de référence. La recherche sur les schémas

de raisonnement s!effectue grâce

à

certains tests, qui ont été mis au point par rapport à deux secteurs des

sciences : la physique et la biologie. Les tests ont été soumis à des adultes

et à des enfants. L'idée maîtresse à la base de cette recherche est qu'il

existe des "schémas alternatifs " de raisonnement scientifique qui persistent

à côté des "schémas officiels" qui proviennent en général de la scolarité.

Tout d'abord, avant de présenter des exemples des recherches que nous sommes

en train d'effectuer, il convient de préciser qu'il existe des processus

de raisonnement spontanés et des processus de raisonnement induits. En g~néral,

ceux qui sont appliqués dans l'enseignement appartiennent au deuxième groupe.

Les objectifs de la recherche sont les suivants : découvrir quels sont les

schémas de connaissance des élèves et des enseignants; comprendre comment se forment certains concepts scientifiques; découvrir les schémas alternatifs de raisonnement; comprendre le rapport qui existe entre connaissance scientifique et connaissance commune.

Dans le cadre de notre recherche sur les "schémas alternatifs" nous avons abordé les aspects suivants de la physique et de la biologie :

PhysigL1E Biologie

"gravité - "forces, champs et mouvement" - lurni~re".

"Lamarckisme et Darwinisme" - "le sol" -"Santé et maladie".

La recherche à laquelle nous nous référons est cêlle qui concerne la gravité

parce qu'elle a été mise en route en premier et offre des résultats très

significatifs. Le test est celui qui est reporté à la fig. 1. Il a été tiré

d1une recherche effectuée par Nussbaum et Novak sur des enfants israéliens. Cette recherche révèle "que chez les enfants jusqu'à 13 ans existent les conceptions et des modèles très différents les uns des autres, en dépit de l'enseignement scolaire et de l'information divulguée par les mass-media".

La première recherche sur la "gravité" (1) a été effectuée sur un échantillon

d'adultes formé d'étudiants universitaires suivant des cours de licences

différentes (physique, biologie, psychologie). Un des objectifs de llanalyse

des résultats était de déterminer les modèles du monde chez les adultes et "la compréhension de la sphéricité de la terre.

~'En analysant les réponses, il est possible de déterminer trois éléments

principaux qui conduisent à la solution du problème proposé dans le test".

a) les faits empiriques provenant aussi bien des expériences directes que

de llinformation culturelle;

b) le modèle d'univers,

c) les connaissancescl'origine spéci f iquement scolaire.

Il est assez surprenant de noter, à partir des réponses, que chez les personnes

adultes scolarisées, persistent des modèles du monde différents du modèle

correct à symétrie sphérique. Chez certains réapparaissent donc des modèles

de tlterre plate" qui semblaient avoir été complètement éliminés par l'enseignement

scolaire et la divulgation scientifique. Une enquête ultérieure comprenant

le "test de la terre" a été effectuée chez des enfants d'école primaire et

a mis en évidence que, dans la manière de raisonner des enfants., le poids

et la gravité peuvent être considérés comme deux choses distinctes. Le premier compris comme propriété "naturelle" des corps qu'ils expérimentent au cours

de la vie quotidienne (même à travers la chute des objets). La deuxième,

apprise essentiellement à llécole, se référant à une propriété de la Terre,

objet d'étude scolaire.

(1) F. Dupré, G. Noce - M. Vicentini Missoni - Modelli fisici prenewtoniani

Tenant compte des résultats obtenus en expérimentant le test chez les enfants,

celui-ci a ~t6 soumis ~ d1autres groupes d'étudiants universitaires en M~decine

et Longues. L'analyse des résGltats, plutôt que de se révéler utilisable

pour déterminer un modèle de terre, a confirmé qu'il peut exister, chez les

adultes a~ssi, la distinction entre poids et gravité déjà révélée dans les

tests donnés aux enfants.

En cutre, on a relevé la persistance de certains contenus et modèles physiques

appris dans le cadre de la scolarité, qui sont utilisés même s'ils risquent

de slopposer à une interprétation des phénomènes basés sur l'expérience commune.

Ce sont: le principe d'inertie, la force centripète, la possibilité de penser

que la masse dlun corps est concentrée dans son centre de gravité. Tout ceci

peut aider à mieux comprendre comment un certain type d1études et d'enseignement

dans le cadre scolaire peut conditionner les processus de raisonnement des

pe~sonneset pourrait servir à déterminer des stratégies alternatives de

présentation de certains arguments.

FIGURE 1

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