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Dépôt Institutionnel de l’Université libre de Bruxelles / Université libre de Bruxelles Institutional Repository
Thèse de doctorat/ PhD Thesis Citation APA:
Thiaw, M. (2000). Problématique de l'affirmation de la baisse du niveau scientifique et de la relation entre connaissances déclaratives et résolution de problèmes: les représentations spontanées de la démarche scientifique chez les élèves. Etude de cas dans l'enseignement de la biologie au Sénégal (Unpublished doctoral dissertation). Université libre de Bruxelles, Faculté des Sciences psychologiques et de l'éducation, Bruxelles.
Disponible à / Available at permalink : https://dipot.ulb.ac.be/dspace/bitstream/2013/211745/1/031f9a93-d260-4d92-8f27-2ef4149d3185.txt
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Didactique de la biologie
PROBLÉMATIQUE DE L'AFFIRMATION DE LA BAISSE DU NIVEAU
SCIENTIFIQUE ET DE LA RELATION ENTRE CONNAISSANCES DÉCLARATIVES ET RÉSOLUTION DE PROBLÈMES.
LES REPRÉSENTATIONS SPONTANÉES DE LA DÉMARCHE SCIENTIFIQUE CHEZ LES ÉLÈVES.
Étude de cas dans l'enseignement de la biologie au Sénégal
Sous la direction de :
Louis DE VOS : Professeur à la faculté des sciences, Laboratoire de biologie animale et cellulaire, ULB.
Bernard REY : Professeur à la faculté des sciences psychologiques et de l'éducation, ULB.
Présentée par Marne Seyni THIAW
JURY M.
M.
M.
M.
M.
Louis DE VOS Pol DUPONT Bernard REY
Jean Claude VERHAEGHE José Luis - WOLFS
Année académique : 2 000 - 2001
THÈSE DE DOCTORAT DE S C I E N C E S DE L ' É D U C A T I O N Didactique de la biologie
PROBLÉMATIQUE DE L'AFFIRMATION DE LA BAISSE DU NIVEAU SCIENTIFIQUE ET DE LA RELATION ENTRE CONNAISSANCES DÉCLARATIVES
ET RÉSOLUTION DE PROBLÈMES.
LES REPRÉSENTATIONS SPONTANÉES DE LA DÉMARCHE SCIENTIFIQUE CHEZ LES ÉLÈVES.
Étude de cas dans l'enseignement de la biologie au Sénégal
Sous la direction de :
- Louis DE VOS : Professeur à la faculté des sciences, Laboratoire de biologie animale et cellulaire, ULB.
Bernard REY : Professeur à la faculté des sciences psychologiques et de l'éducation, ULB.
Présentée par Marne Seyni THIAW
JURY M.
M.
M.
M.
M.
Louis DE VOS Pol DUPONT Bernard REY
Jean Claude VERHAEGHE José Luis - WOLFS
Année académique 2000 - 2001
7 1 4 . G G l
dédie ce travail à :
Mes parents Mon épouse.
Mes enfants
REMERCIEMENTS
Je remercie très sincèrement :
Le Commissariat Général Aux Relations Internationales de la Communauté française (CGRI) pour m'avoir offert la possibilité de réaliser ce travail en acceptant de m'octroyer plusieurs fois des bourses d'études et de recherches à l'Université Libre de Bruxelles.
Monsieur Louis DE VOS, professeur de biologie animale et cellulaire à la faculté des sciences de l'université Libre de Bruxelles, d'avoir accepté de diriger ce travail, pour la disponibilité et la générosité dont il a toujours fait preuve à mon égard, pour le soutien moral et matériel qu'il n'a cessé de m'apporter depuis mon premier séjour en Belgique.
Monsieur Pol DUPONT, professeur de sciences de l'éducation à l'Université de Mons, de m'avoir fait l'honneur d'accepter de faire partie du jury de thèse.
Monsieur Bernard REY, professeur de sciences de l'éducation, directeur du service de didactique expérimentale à la faculté des sciences psychologiques et de l'éducation de l'Université Libre de Bruxelles, d'avoir accepté de diriger ce travail, pour l'aide très précieuse qu'il m'a apportée dans sa réalisation et pour sa générosité.
Monsieur Jean Claude VERHAEGHE, professeur de biologie à l'Université de Mons, de m'avoir fait l'honneur d'accepter de faire partie du jury de thèse.
Monsieur José Luis WOLFS, professeur de psychopédagogie à l'Université Libre de Bruxelles, d'avoir accepté d'être membre du jury, pour ses conseils et pour l'accueil chaleureux qu'il m'a toujours réservé en Belgique.
Monsieur Louis VANDEVELDE, professeur de sciences de l'éducation, ex-directeur du service de didactique expérimentale de l'université Libre de Bruxelles, pour les précieux conseils qu'il m'a donnés au début de ce travail.
Madame Nadine PIRART, secrétaire au service de didactique expérimentale de l'Université Libre de Bruxelles, pour sa disponibilité et pour l'aide qu'elle m'a apportée dans la réalisation de ce travail.
Je remercie également tous les professeurs de sciences naturelles et les élèves qui ont bien voulu participer aux expérimentations que j'ai effectuées dans le cadre de ce travail.
SOMMAIRE
CHAPITRE I - CHAPITRE II -
INTRODUCTION GENERALE 3 - 2 3
LE CHOIX D'UNE STRATEGIE PÉDAGOGIQUE CONFORME AUX OBJECTIFS DE L'ENSEIGNEMENT DES SCIENCES 2 4 - 4 9
CHAPITRE III L'AFFIRMATION DE LA BAISSE DU NIVEAU SCIENTIFIQUE REPOSE -T- ELLE SUR UNE ÉTUDE SYSTÉMATIQUE DES RÉSULTATS OBTENUS PAR
LES ÉLÈVES ? 5 0 - 5 6
CHAPITRE IV - LES ÉPREUVES D'EVALUATION CONTROLENT-
ELLES RÉELLEMENT LE MVEAU SCIENTIFIQUE
DE NOS ÉLÈVES ? 5 7 - 131
CHAPITRE V LES MÉTHODES D'ENSEIGNEMENT SONT - ELLES CONFORMES AVEC DES OBJECTIFS DÉMARCHE
SCIENTIFIQUE ? 132 - 159
CHAPITRE VI - SUFFIT - IL QUE LES ELEVES MAITRISENT DES CONNAISSANCES DÉCLARATIVES POUR ÊTRE
CAPABLES DE RÉSOUDRE DES PROBLÈMES ? 1 6 0 - 2 0 8
CHAPITRE VII - LES REPRESENTATIONS SPONTANEES DES
PROCÉDURES DE RÉSOLUTION DE PROBLÈMES 209 - 247
CHAPITRE VIII - CONCLUSION GENERALE 248 - 251
RESUME 252
TABLEAUX ET GRAPHIQUES 253
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES 277
CHAPITRE I
INTRODUCTION GÉNÉRALE
I / Problématique
Les conseils de classes, la remise des bulletins de notes des élèves, les rencontres parents d'élèves - professeurs et la proclamation des résultats d'examens sont des moments où le niveau de l'enseignement fait l'objet de nombreux commentaires. Ceux-ci ne sont
généralement pas positifs notamment à propos des matières scientifiques, si l'on se réfère aux conclusions issues des séminaires organisés par les responsables de l'éducation nationale, et aux articles parus dans la presse sénégalaise :
"Les mauvais résultats des étudiants de première année de la Faculté des Sciences et Techniques,... le nivellement par le bas des notes obtenues en Sciences et Technologie aux examens du Brevet de Fin d'Etudes Moyennes et du Baccalauréat sont des indicateurs pertinents d'une baisse du niveau scientifique" (Séminaire international sur la Rénovation et
l'Amélioration de l'Enseignement des Sciences et de la Technologie, Dakar du 17 au 20 août 1992).
"Naufrages en 1990, débâcles en 1991, catastrophes en 1992, le pire en 1993", ("Le Témoin", hebdomadaire sénégalais, 30 juin 1992),
"Situation désespérée, remise en cause, régression, détérioration du système d'enseignement, interpellation des consciences, contre-performances ou ratés dans les
disciplines scientifiques" (avis des citoyens à propos du concours général en sciences rapporté par "Le Soleil", quotidien sénégalais, 02 juillet 1992).
Ces déclarations alarmistes des autorités du système éducatif et des citoyens sénégalais
pourraient avoir des conséquences fâcheuses. En effet, quel crédit serait accordé aux diplômes scientifiques sachant que le niveau des diplômés ne répond pas au niveau scientifique requis ? Nous disons que la reconnaissance d'un tel état de fait devrait s'appuyer sur des fondements solides, ce qui ne semble pas être le cas. D'une part, il n'existe encore, à notre cormaissance, aucune recherche scientifique qui fait la preuve d'une baisse du niveau scientifique. D'autre
part, aucun document officiel ne définit clairement l'expression "niveau scientifique".
Ensuite, nous vérifîerons la réalité de l'affirmation d'une baisse du niveau scientifîqu<
chez nos élèves. Du fait de ma double qualité de professeur de sciences naturelles et d(
formateur de professeurs de la même discipline, ce travail sera effectué dans cadre di l'enseignement des sciences naturelles au Sénégal.
Nous posons la problématique du niveau scientifique en considérant ses caractéristiques essentielles :
- Le développement du niveau scientifique est réalisé dans des circonstances
d'enseignement déterminées, avec des méthodes pédagogiques appropriées. "Toute méthode d'enseignement est solidaire d'une psychologie de l'enfant et de sa pensée, souvent non explicitée, il est vrai, mais tacitement présupposée" (Hans Aebli, 1965, p. 2).
En préconisant de partir des expériences naïves que l'enfant a dans son environnement, les instructions officielles relatives à notre système d'enseignement font implicitement référence aux méthodes actives.
- Le niveau scientifique est apprécié par les autorités du système éducatif sénégalais sur la base des notes obtenues à l'évaluation des apprentissages.
- L'évaluation des apprentissages est effectuée par les enseignants à l'aide d'épreuves : sujets d'examens, de compositions et de contrôles continus.
C'est dans ce cadre que nous nous posons les questions suivantes :
Première question : Quelle stratégie pédagogique est conforme aux objectifs de l'enseignement des sciences ?
La réponse à cette question est un préalable nécessaire si l'on veut apprécier objectivement les circonstances d'enseignement qui font l'objet de la quatrième question.
Deuxième question : L'aflirmation de la baisse du niveau scientifîque repose -t- elle sur une étude systématique de l'évolution des notes obtenues par les élèves ?
Troisième question : Les épreuves d'évaluation contrôlent-elles réellement le niveau scientifique ?
Quatrième question : Les circonstances d'enseignement sont-elles en adéquation avec des objectifs de développement d'un esprit scientifîque ?
Ensuite, dans l'hypothèse que d'une part le développement d'uh'esprit scientifique chez les élèves devrait passer par l'enseignement de la résolution de problèmes, et que d'autre part les connaissances enseignées à nos élèves sont essentiellement des connaissances déclaratives, nous nous une cinquième question :
Cinquième question : Suffit-il que les élèves maîtrisent des connaissances déclaratives pour être capables de résoudre des problèmes ?
Enfin, nous examinons la question des représentations spontanées des procédures de résolution de problèmes chez les élèves, du fait qu'elles devraient être prises en compte dans l'enseignement des sciences, au même titre que les représentations des concepts.
II / La définition de l'expression "niveau scientifique"
Nous sommes dans le contexte scolaire. On peut donc admettre que le terme "niveau" est relatif à "l'importance des acquisitions scolaires d'un élève, appréciées notamment par rapport à des programmes officiels" (Petit Larousse illustré, 1993). Par contre, le qualificatif
"scientifique" mérite d'être défini de façon précise. Le Petit Larousse illustré (1993) indique qu'il s'agit de "ce qui, dans le domaine de la connaissance, présente les caractères de rigueur, d'exigence, d'objectivité caractéristiques des sciences". Pour cerner le sens du qualificatif
"scientifique", nous indiquerons d'une part les caractéristiques de la pensée scientifique chez les chercheurs et les points de vue des pédagogues sur les activités scientifiques des élèves, du fait que l'enseignement de la science se réfère à la pratique du chercheur scientifique. D'autre part, nous analyserons les textes officiels qui organisent notre système d'enseignement, à la lumière des pratiques pédagogiques auxquelles elles font référence.
lll /Lapensée scientifique des chercheurs
L'étude de la pensée scientifique des chercheurs est inspirée du remarquable ouvrage de Alberto Montealegre (1959) pour la période située entre le 13è et le 19è siècle. Nous n'avons pas pu trouver les documents originaux qui traitent des méthodes de recherche de chacun des auteurs cités dans cette période. C'est surtout la méthode expérimentale qui est développée dans cet ouvrage. Selon R. Buyse "dans les sciences de la nature - et dans la partie technique de la pédagogie par conséquent - la seule méthode juste étant la méthode expérimentale, il en découle que le pédagogue moderne devra posséder le sens expérimental qui est bien le "cœur"
de l'esprit scientifique". Il semble alors que Buyse ne fait pas de distinction fondamentale
chercheur scientifique pour préciser le sens de l'expression "niveau scientifique" dans le contexte scolaire n'est rien d'autre qu'une transposition didactique comme dirait Chevallard (1991). Il ne s'agit pas ici de transposition conceptuelle, mais plutôt de transposition de démarches intellectuelles ou de modes de pensée. La pensée scientifique date des temps les plus reculés ; elle s'est enrichie progressivement au cours des siècles et doit continuer de s'enrichir.
C'est au 13^ siècle qu'apparaissent réellement les premières esquisses de la méthode expérimentale.
C'est avec Robert Grosseteste (1168-1253) que l'on note une véritable orientation vers
l'expérimentation. Il dépasse le cadre de "l'induction - déduction" d'Aristote qu'il complète par un processus de "vérification - falsification" ou "vérification - infirmation expérimentale" que l'on doit appliquer au résultat obtenu dans ime recherche. Nous remarquons que dans ce processus, Grosseteste donne à la vérification à la confirmation, étant donné qu'il l'associe en opposition à l'infirmation ou à la falsification.
Roger bacon (né entre 1214 et 1220) s'est beaucoup intéressé à la méthode dans la recherche de la vérité. "Il y a, dit-il, ime méthode en toute chose, et si on en manque, on ne pourra jamais parvenir au but proposé". Il précise que "la méthode la plus parfaite consiste... enfin à
constituer une science qu'on peut donner en toute certitude et toute clarté, sans mélanges de doute et d'obscurité. Or à cette dernière condition de la méthode parfaite nous ne pouvons répondre sans la pratique de l'expérience ; car nous avons bien trois moyens de connaître : l'autorité, l'expérience et le raisonnement...". A propos de l'autorité? il ajoute "qu'il faut d'abord croire aux experts jusqu'au moment où l'on fera l'expérience pour enfin trouver
l'explication". Quant au raisonnement, "l'argument du raisonnement aboutit à une conclusion et nous la fait admettre ; mais il ne donne pas la certitude ni n'enlève le doute de façon à laisser l'esprit se reposer dans la contemplation de la vérité". Il ne rejette pas totalement l'argument de raison qui selon lui, rend service à la science, mais doit nécessairement être complété, voire remplacé par le recours au concret, au réel, grâce à l'expérience.
Pour Roger Bacon il y a deux sortes d'expériences :
- Une expérience par les sens et par des instruments, c'est-à-dire l'observation.
- Une expérience certificatrice dans laquelle «il ne s'agit plus d'observer les faits mais de les opérer, de concevoir une façon artificielle pour mettre la nature en état de répondre à
l'expérimentateuD). Ce type d'expériences que l'auteur appelle "œuvres certificatrices" ou
"œuvres de la sagesse" correspond à ce qu'il entend par "expérimenter". Dans ses procédés
certificateurs il ne tient pas compte d'un usage instrumental. Il est important de noter que Roger Bacon souligne l'utilité et la nécessité du raisonnement dans l'expérience puisque
"l'expérience est fallacieuse tant qu'elle n'est pas validée par la raison". L'apport de Roger
Bacon dans l'histoire de la science est très important. C'est avec lui que l'on voit apparaître "la méthode expérimentale comme le plus sûr moyen d'acquérir les connaissances scientifiques ".
L'induction scientifique apparaît avec Duns Scot (1266-1308). Elle existait déjà chez les anciens mais elle n'avait pas un caractère scientifique car "elle s'appliquait à la connaissance fondée sur les faits particuliers". Les propos suivants montrent bien que Duns Scot se souciait d'intégrer l'expérience dans l'induction pour que celle-ci soit scientifique, lorsqu'il se
demandait "comment reconnaître que telle cause produit tel effet ?" et qu'il répondait "par l'expérience". Mais en même temps, on perçoit la possibilité d'envisager l'intervention de l'observation à la place de l'expérience. Cela est illustré par le principe de causalité qu'il introduit en disant que "si l'on constate que telle cause est toujours suivie de tel effet, alors même que les circonstances où elle agit sont entièrement différentes, n'est-il pas évident que cet effet ne saurait être attribué à aucune de ces circonstances, mais nécessairement à la cause qui l'a produit dans les circonstances les plus dissemblables ?".
Galilée (1564-1642) introduit l'hypothèse dans la méthode expérimentale. Elle est
constamment présente dans ses recherches. Ceci est bien exprimé par le témoignage de E.
Persico (in Montealegre, 1959) qui dit que "presque toutes les expériences auxquelles recourt Galilée ont le caractère d'un suprême appel à la nature pour confirmer ou modifier ou rejeter les conclusions préalablement déduites d'im raisonnement à partir d'hypothèses purement théoriques". À propos de la chute des corps, Galilée part d'une simple observation et formule une hypothèse ; ensuite il passe à l'expérimentation pour la vérifier.
Francis Bacon (1561-1626) précise davantage l'induction scientifique par rapport à celle de Duns Scot. Pour Francis Bacon, la véritable voie vers la vérité se trouve dans l'abandon des préjugés et l'expérience.
Lorsque l'esprit sera débarrassé des préjugés qui en fait sont des idées préconçues,
subjectives, ne reposant que sur des illusions, il sera en mesure de rechercher objectivement la vérité. Selon Francis Bacon, «au lieu d'errer à l'aventure et de vouloir tout faire avant le
temps, elle (la vraie méthode) commence par allumer son flambeau, dont elle se sert ensuite pour montrer le chemin, en partant, non de l'expérience vague et faite après coup, mais de l'expérience bien dirigée, bien ordonnée, puis elle en extrait les principes. Enfin, de ces principes une fois soUdement étabhs, elle déduit de nouvelles expériences». A propos de l'expérience, l'auteur donne des procédés intéressants : variation, prolongation, translation, renversement, ... application,... hasards de l'expérience. Après ces procédés relatifs à la
termes : "au lieu de s'élancer, pour ainsi dire, du premier saut, comme on le fai
communément, aux principes les plus élevés ou aux propositions les plus générales pour er déduire ensuite les propositions moyeimes, elle (la nouvelle logique) part, au contraire, de l'histoire naturelle et des faits particuliers et ne s'élève qu'insensiblement et avec une extrême lenteur par l'échelle ascendante aux propositions tout à fait générales et aux principes de premier ordre". Le souci de Francis Bacon est de s'opposer aux généralisations hâtives faites à partir de l'observation de quelques cas particuliers. La méthode baconierme comporte deux parties :
- Une première partie dont le but est de déduire ou d'extraire les axiomes de l'expérience. Elle se subdivise en "trois espèces de service": pour les sens, pour la mémoire et pour la raison.
- Une deuxième partie qui vise à déduire et à faire dériver de nouvelles expériences à partir des axiomes . Pour l'auteur, les faits doivent être ordonnés, classés de telle sorte que "le jugement puisse travailler aisément". La théorie baconierme est essentiellement d'ordre qualitatif. Elle est pratiquement impossible à mettre en oeuvre et l'auteur s'en est lui-même rendu compte à propos de la recherche de "la forme de la chaleur". Francis Bacon a été d'ailleurs sévèrement critiqué par des savants parmi lesquels on peut citer Von Liebig, Claude Bernard, et Paul Tarmery. Pour le premier, F. Bacon n'a jamais formulé clairement et
intelligiblement aucun principe scientifique général d'une portée quelconque, et ignorait complètement la véritable tâche de la science... . Pour le second, les procédés et les méthodes scientifiques de F. Bacon ne s'apprennent que dans les laboratoires, quand l'expérimentateur est aux prises avec les problèmes de la nature . Pour le troisième, il n'avait pas le génie de la découverte : ses essais d'application de sa méthode sont médiocres et ne la font nullement comprendre (ibid, p. 125). Cependant on trouve une opinion moins défavorable chez André Lalande qui estime qu'avec Bacon seulement, l'essentiel de la méthode expérimentale est formulé, bien que le rôle de l'action conjecturale de l'esprit soit trop faiblement esquissé.
La déduction intervient avec René Descartes (1596-1650). L'essentiel de la méthode de Descartes tient à deux aspects : "s'abstenir de recevoir aucune chose pour vraie qui ne le soit, et garder toujours l'ordre qu'il faut pour les (les choses) déduire les unes des autres". Pour lui, la recherche de vérité doit commencer par "l'étude des choses les plus simples et les plus évidentes". La connaissance de ces choses simples s'acquiert par l'intuition intellectuelle qui constitue le point de départ de la déduction. Il y a lieu de noter que la science cartésienne est plus rationnelle qu'expérimentale et que Descartes, sans ignorer l'importance de l'expérience, accorde à celle-ci un rôle secondaire.
Avec Biaise Pascal (1623-1662) on assiste à un grand progrès dans la méthode expérimentale en ce sens que "cet effrayant génie", comme l'appelait Chateaubriand, y apporte une plus
grande précision en introduisant l'expérience et le raisonnement. Dans sa lettre à Le Pailleur, le passage suivant est assez édifiant sur l'importance que Pascal accorde à la preuve par les faits, qui seule doit être la base de l'acceptation d'une hypothèse comme certitude: "d'abord nous concevons l'idée d'une chose ; ensuite nous donnons un nom à cette idée, c'est -à-dire que nous la définissons ; et enfin nous cherchons si cette chose est véritable ou fausse. Si nous trouvons qu'elle est impossible, elle passe pour une fausseté ; si nous démontrons qu'elle est vraie, elle passe pour vérité; et tant qu'on ne peut prouver sa possibilité ni son impossibilité, elle passe pour imagination". A la croisée de Bacon et de Descartes, l'esprit scientifique pascaHen, comme le dit fort justement A. Montealegre," c'est l'esprit de justesse".
Chez Issac Newton (1642-1727) on assiste à une simplification de l'induction qui, chez Bacon, repose sur l'examen de tous les cas possibles. En effet, Newton considère qu'il est possible d'aboutir à une généralisation à partir de l'examen d'un certain nombre de cas, par des
"constructions rationnelles".
Le raisonnement analogique apparaît avec 's Gravesande et Pierre Van Musschenbroek.
's Gravesande (1688-1742) démontre la nécessité et la légitimité du raisonnement analogique.
Pour lui, "une loi de la nature est une règle, suivant laquelle Dieu a voulu que certains mouvements se fissent, c'est-à-dire dans toutes les occasions semblables". Il exprime la légitimité de ce raisonnement en se demandant "qui pourrait être dans une situation tranquille pendant un seul instant, si l'on ne pouvait pas regarder comme vrai partout, ce qu'on a trouvé avoir lieu dans tous les endroits où l'on a été à même d'en faire l'expérience et si l'on n'était pas en droit de supposer,-que de semblables effets viennent d'une cause semblable". Nous retrouvons encore le principe de causalité évoqué plus haut.
Van Musschenbroek (1692-1761) partage la même idée que 's Gravesande à propos des lois naturelles. Pour l'auteur, ces lois "sont constantes et invariables car on remarque toujours le même effet chaque fois que les corps se rencontrent dans les mêmes circonstances ... Si j'ai observé l'année dernière que du fi-oment bien mûr, semé dans un terrain fertile, y a bien profité, je dois croire que la même chose arrivera cette année, si les circonstances se trouvent encore les mêmes". Van Musschenbroek fait quand même remarquer, à juste titre, que le raisonnement analogique doit être utilisé avec prudence car dit-il, "quand les effets sont composés, les causes peuvent être différentes, et par conséquent on se tromperait en attribuant aux mêmes causes des effets qui paraissent semblables". La remarque est intéressante car la multiplicité des facteurs qui interviennent dans un phénomène pose des problèmes de raisonnement chez l'élève.
L'Abbé Nollet (1700-1770) souligne bien l'importance de l'observation et de
l'expérimentation, mais aussi l'impossibilité de vouloir tout prouver : "Comme on ne peut pas
manque de temps, d'occasions, ou de commodités, je ne voudrais pas qu'on ensevelît dans le silence et dans l'oubli, des pensées ingénieuses qu'on aurait rencontrées : en ne les donnant que pour ce qu'elles sont, en les laissant dans la classe des vraisemblances, on ne fait aucun tort aux vérités bien constatées, et l'on inspire souvent à d'autres qui en ont et le loisir et le pouvoir, la volonté de les examiner et d'en faire connaître la juste valeur". Ces considérations sont à prendre en compte dans le cadre de notre recherche, c'est-à-dire dans le contexte scolaire, où il ne semble pas toujours possible de vérifier les "hypothèses raisonnables" qui seraient formulées par les élèves.
La véritable méthode expérimentale a vu le jour avec Claude Bernard (1813-1878). Plusieurs voix autorisées se sont élevées pour porter im jugement plus que favorable à "l'Introduction à l'étude de la médecine expérimentale" publiée en 1865. De l'avis du Professeur R. Buyse,
"c'est à Claude Bernard qu'il faut arriver pour découvrir une théorie complète et systématique du raisonnement expérimental". Paul Bert souligne "l'art merveilleux avec lequel il montre les conditions du doute, l'utilité et le danger des théories, le rôle de l'observation et de
l'expérimentation dans les sciences biologiques, l'importance, la nécessité de l'intuition, du sentiment intérieur, de l'hypothèse, pour engendrer l'idée expérimentale". Chez Claude Bernard, l'aspect le plus fondamental de la méthode se trouve dans l'idée a priori, l'hypothèse sur laquelle il insiste de façon particulière. Selon le célèbre physiologiste, "la méthode expérimentale, en tant que méthode scientifique, repose tout entière siu- la vérification
expérimentale d'une hypothèse scientifique... Elle a pour objet de transformer cette conception a priori, fondée sur une intuition ou un sentiment vague des choses, en une interprétation a posteriori établie sur l'étude expérimentale des phénomènes". Avec Claude Bernard, on note
également l'introduction de la contre-épreuve "qui ne fait aucunement allusion aux causes d'erreurs qui peuvent se rencontrer dans l'observation du fait... et qui n'a en vue que de juger si la relation que l'on a établie entre un phénomène et sa cause prochaine est exacte et
rationnelle". Pour Claude Bernard, l'intervention de l'esprit, de la pensée, de la raison est nécessaire pour que les faits bruts, naturels, aient im sens. Ceci renvoie à une notion de complémentarité entre l'empirisme et le rationaUsme. Selon le célèbre physiologiste, le principe fondamental de la science expérimentale est ce qu'il appelle le "déterminisme", qu'il précise en disant que "ce que nous appelons déterminisme d'un phénomène n'est rien autre chose que la cause déterminante ou la cause prochaine, c'est-à-dire la circonstance qui détermine l'apparition du phénomène et constitue sa condition ou l'une de ses conditions d'existence".
Au 20^ siècle, la pensée contemporaine relative à la méthode expérimentale est fortement inspirée de celle de Claude Bernard. On peut citer A. Lalande, H. Gex, R. Buyse, M.
Glansdorff, R. Taton. Cependant il est à noter que le schéma classique de Claude Bernard (hypothèse - raisonnement expérimental - contre épreuve) a été précisé et complété par des auteurs contemporains. Sa conception déterministe était partagée jusqu'au début du 20^"^^
siècle. Selon lui "la critique expérimentale met tout en doute, excepté le déterminisme scientifique". Mais en 1927 une nouvelle théorie a vu le jour. Elle est due à Eisenberg pour qui il faudrait admettre l'existence d'un principe d'indétermination, "c'est-à-dire un certain degré d'indéterminisme des phénomènes et d'imprévisibilité du futur. Ce principe apparaissait comme une existence des caractéristiques présentées par les nouvelles théories quantiques de Max Planck". En démontrant que le déterminisme et l'indéterminisme "ne sont pas des caractères absolus pour une théorie physique, mais relatifs au type de description adoptée".
Février a résolu la question de ce qui semble être une antinomie entre les deux termes.
Karl Popper déclare que "le critère de la scientificité d'une théorie réside dans la possibilité de l'invalider, de la réfuter ou encore de la tester" (in Bernard Darley, 1994, p. 65) et que "si les conditions singulières se révèlent acceptables, ou vérifiées, la théorie a provisoirement réussi son test : nous n'avons pas trouvé de raison de l'écarter. Mais si la décision est négative (...) si les conclusions ont été falsifiées, cette falsification falsifie également la théorie dont elle avait été logiquement déduite" (ibid, p. 66). Il partage ainsi en quelque sorte l'idée de Claude
Bernard selon laquelle "quand le fait qu'on rencontre est en opposition avec une théorie régnante, il faut accepter le fait et abandonner la théorie, lors même que celle-ci, soutenue par de grands noms, est généralement adoptée" (ibid, p. 56). Le principe du doute et de la contre- épreuve introduit par Claude Bernard s'apparente alors avec le principe de réfutation de Popper. Cependant les deux auteurs divergent à propos de l'induction. Selon Claude Bernard,
"on définit l'induction en disant que c'est un procédé de l'esprit qui va du particulier au
général..." (ibid, p. 57), alors que Popper la définit comme "une inférence qui passe d'énoncés singuliers tels que les comptes rendus d'observations ou d'expériences, à des énoncés
universels, tels des hypothèses ou des théories" (ibid, p. 62). La divergence ne se situe pas au niveau du procédé inductif en tant que tel, mais plutôt dans la scientificité de l'induction. Pour Popper, le raisonnement inductif n'est pas de nature à faire avancer la science dans la mesure où l'énoncé universel auquel il aboutit ne peut être vérifié empiriquement étant donné qu'il peut exister une infinité de cas possibles. Mais ceci ne signifie pas que l'énoncé n'est pas vrai ; il reste vrai tant qu'il n'est pas réfuté, tant qu'il résiste aux tests.
Thomas Kuhn décrit quant à lui, l'évolution de la science comme une succession de périodes pendant lesquelles les scientifiques sont d'accord sur une théorie, et de périodes de désaccord sur le maintien ou l'abandon de cette même théorie. La théorie admise n'est que provisoire.
C'est un "paradigme" nécessaire pour que les savants d'une même communauté travaillent dans le même cadre. "C'est la science normale qui semble être une tentative pour forcer la
normale n'a jamais poiu" but de mettre en lumière des phénomènes d'un genre nouveau ; ceux qui ne cadrent pas avec la boîte passent même souvent inaperçus" (T. Kuhn, 1983, p. 46).
Pour Kuhn, l'essentiel est que les scientifiques se mettent d'accord sur une théorie, sachant que celle-ci, à force d'être confrontée aux faits réels, se précisera progressivement ou finira par être abandormée à la suite de "révolutions scientifiques".
Gaston Bachelard voit dans l'esprit scientifique moderne une association entre le rationalisme et le réalisme. En effet il estime "qu* il ne serait pas difficile de montrer, d'une part, que, dans ses jugements scientifiques, le rationalisme le plus déterminé accepte journellement
l'instruction d'une réalité qu'il ne connaît pas à fond et que, d'autre part, le réaliste le plus intransigeant procède à des simplifications immédiates, exactement comme s'il admettait les principes informateurs du rationalisme" (Bachelard, 1987, p. 6). On retrouve en fait la dualité entre le raisonnement et l'expérience qui, pris individuellement et de façon isolée n'ont aucune valeur scientifique. Autrement dit, "il n'y a ni réalisme ni rationalisme absolus" (ibid, p. 6). Et quel que soit le point de départ de l'activité scientifique, cette activité ne peut pleinement convaincre qu'en quittant le domaine de base : si elle expérimente, il faut raisonner ; si elle raisonne, il faut expérimenter" (ibid, p. 7). Pour Bachelard, le rationalisme ne peut plus être
"fermé" lorsqu'il a corrigé les jugements a priori. De même, le "réalisme immédiat" n'est plus le même lorsqu'il a rencontré le "doute scientifique".
Alan Chalmers s'oppose à l'idée d'une méthode universelle qui, chez les positivistes logiques, représente la conception générale de la science. Pour lui, "toute tentative de défendre la science en l'adossant à une définition universelle et ahistorique est vouée à l'échec"
(Chalmers, 1991, p. 18). Il s'adresse ainsi aux rationalistes comme Descartes pour qui "la nature du savoir, ses sources et ses limites doivent être comprises à la lumière de notre raison"
(ibid, p. 19), et aux empiristes comme John Locke qui pense que la première des capacités est
"celle qu'ont les hommes d'observer le monde au moyen de leurs sens" (ibid, p. 19). Au lieu d'une méthode universelle, Chalmers préconise des méthodes et des normes historiquement contingentes.
Ivan Frolov soutient que la vérité n'est point absolue du fait que la valeur des éléments qui la constituent est relative. C'est cette vérité que la connaissance scientifique cherche à atteindre, et elle y parviendra à travers le débat scientifique, "le conflit entre la réalité et nos tentatives de la comprendre", selon A. Einstein et L. Infeld (in I. Frolov, 1978, p. 11). Les débats scientifiques conduisent à la vérité objective dans la mesure où "ils apparaissent comme une confrontation des différentes approches théoriques au sein de la science, comme une lutte des idées et des hypothèses que seul le résultat des observations ou des expériences peut résoudre"
(I. Frolov, 1978, p.11). En analysant "le rôle et la place de la biologie dans la lutte
contemporaine des idées", Frolov oppose le matérialisme scientifique à l'idéalisme biologique et à la métaphysique. Il dénonce ainsi les "tentatives d'une sirnplification mécaniste du secret de la vie en l'exphquant de façon idéaliste par des forces vitales" (ibid, p. 19). C'est à ces forces, ces "idoles" que les idéalistes font appel quand ils rencontrent un obstacle au cours de la recherche.
À propos des méthodes scientifiques, le point de vue de I. Frolov est particulièrement intéressant du fait qu'il est relatif aux méthodes de recherche en biologie. "La biologie moderne écrit-il, possède toute ime série de moyens de connaissance, de méthodes
particulières de recherche, qui tous, constituent logiquement et historiquement un ensemble dialectique complexe, im système cohérent dont le développement définit l'état et les
perspectives de la connaissance des objets biologiques" (ibid, p. 95). Il est important de noter les liens étroits qui existent entre ces méthodes dont aucune ne doit être opposée aux autres ni être considérée comme absolue. Parmi elles nous retenons celles qui utilisent la description, la classification, la comparaison, l'analyse historique, et l'étude expérimentale.
En résumé, ce bref aperçu sur l'évolution de la pensée scientifique montre la succession de diverses conceptions de la science. Celles-ci semblent parfois opposées ; en réalité il ne s'agit pas d'une opposition radicale, immuable, mais plutôt d'une dualité dans laquelle les deux termes apparemment contradictoires se rejoignent dans une complémentarité nécessaire, dans une synthèse qui fera progresser la pensée scientifique. C'est le cas entre Vuniversalisme des positivistes et la contingence des méthodes et des normes chez les falsificationnistes. C'est aussi le cas du déterminisme et de Vindéterminisme, du rationalisme et de l'empirisme, de l'idéalisme et Au matérialisme. Les procédés scientifiques se sont succédés en se complétant, en se précisant. Ainsi de l'induction vulgaire on arrive à l'induction scientifique qui fait intervenir l'expérience au lieu de se limiter aux faits particuliers. De cette expérience, il est possible d'extraire des axiomes qui pourront conduire à de nouvelles expériences. L'autorité et le raisonnement doivent être complétés par l'expérience afin d'enlever le doute dans les résultats obtenus, ou de ne pas accepter une proposition hypothétique comme une certitude sans une preuve par les faits. Il faut aussi noter la possibilité d'im raisonnement analogique et de la formulation d'hypothèses qu'on ne peut vérifier, faute de moyens. L'expérimentation a été complétée par la contre-épreuve qui permet d'accepter ou de réfiiter une proposition. Tous ces procédés sont des moyens d'acquisition de connaissance que l'on retrouve dans les
méthodes de recherche en biologie. Chacune de ces méthodes ayant ses limites, aucune ne peut fonctionner de façon strictement isolée. Elles doivent alors avoir entre elles des rapports de complémentarité pour donner des résultats complets dans l'étude des phénomènes
biologiques. La démarche scientifique des savants comprend ainsi un ensemble de procédés
historique et la méthode expérimentale.
La méthode comparative.
Elle permet de cormaître les changements ou la stabilité des objets et des phénomènes, de les classifier, d'établir les causes des phénomènes. La preuve d'un savoir acquis peut également être faite grâce à la comparaison. Cette méthode utilise des procédés logiques qui relèvent la recherche inductive du lien causal. Par exemple la découverte des caractères morphologiques communs à un ensemble d'animaux et la mise en relation de cette communauté avec celle de leur physiologie est im procédé heuristique intéressant. De même, la découverte de la cause inconnue d'un phénomène à partir de l'examen de causes cormues constitue un procédé de recherche comparative par déduction analogique. La classification des formes organiques a été découverte avec cette méthode à partir observations et de descriptions. En somme la recherche comparative a pour but de découvrir les ressemblances et les différences qui peuvent exister entre des objets ou des phénomènes.
La méthode historique.
Elle étudie les stades initiaux et terminaux de développement et se sert de la comparaison mais dans une perspective génétique, évolutive, temporelle. Cette méthode permet notamment la reconstitution des processus de développement et l'explication des mécanismes d'adaptation des êtres vivants à leurs milieux de vie.
La méthode expérimentale.
C'est grâce à elle que la biologie a fait des progrès considérables. Elle s'appuie sur une induction stricte et utilise l'observation et la vérification expérimentale. En réalité "il y a tout d'abord l'investigation ou l'art de constater et de découvrir des faits exacts et ensuite l'art de les mettre en valeur, d'en connaître la signification au moyen d'un raisonnement rigoureux"
(A. Montealegre, 1959, p. 249). Ces deux aspects de la méthode expérimentale sont bien résumés par Claude Bernard dans la formule suivante : "l'observation montre et l'expérience instruit" (in Montealegre, 1959, p. 12). Et pour bien instruire, l'expérience doit être guidée par une interprétation, une première réponse à la question née de l'observation, c'est-à-dire une hypothèse.
La méthode historique a pour base initiale l'observation et la comparaison, et peut être alors considérée comme une méthode comparative historique. Le lien qui existe entre les
différentes méthodes est bien résumé par Frolov (1978, p. 124) en ces termes : "Les différents procédés de description et de classification et même les méthodes comparative et historique ...
sont axés d'une façon ou d'une autre sur les tâches fondamentales que la biologie moderne
réalise à l'aide de la recherche expérimentale étroitement liée à l'analyse théorique et à la synthèse des faits scientifiques". Le grand crédit accordé à la preuve expérimentale est dû à la possibiHté de reproduire artificiellement les phénomènes. Mais' l'expérience est normalement guidée par une pensée qui fournit l'hypothèse dont la vérification expérimentale fera
nécessairement intervenir le raisonnement. II s'agit dans ce cas de l'établissement de preuves empiriques. A côté de celles-ci, il existe des preuves logiques. Il s'agit en particulier des procédés d'induction et de déduction qui s'appuient sur un raisonnement à partir de faits d'observation de premier ordre (observation simple).
Toutes ces méthodes ont pour point de départ Vobservation et la description qui sont, du point de vue historique, la base empirique de la connaissance en biologie, que la méthode expérimentale complète par l'introduction de la vérification expérimentale d'hypothèses.
L'apprentissage de la science en milieu scolaire occupe une place centrale dans cette recherche. Dès lors il est important d'expliciter les activités qu'il implique au le plan pédagogique.
112/Les caractéristiques des activités scientifiques dans le contexte pédagogique
*L 'observation
Ce concept a été défini par plusieurs auteurs :
- Dans l'observation, l'action didactique consiste en une sélection d'objets ou de situations qui se prêtent à une investigation d'ordre essentiellement sensoriel, et en l'énoncé de consignes qui invitent les élèves à déterminer eux-mêmes des critères d'observation pertinents et
communicables (Vandevelde, 1982, p. 117).
- L'observation scientifique est la constatation attentive des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l'aide de moyens d'investigation et d'étude appropriés (G. Delandsheere, 1982, p.
36).
- Il y a observation lorsque les élèves sont mis en contact direct avec l'objet de la recherche et qu'ils l'examinent. (Minder, 1991, p. 200).
- L'observation n'est pas un simple exercice sensoriel débouchant sur une acquisition de vocabulaire mais une activité investigatrice orientée et focalisée par les cadres logiques et les connaissances du sujet, étroitement liée à des activités opératoires (classements, sériations...) qui permettent de construire les catégories de la pensée scientifique (propriété, substances, fonctions)... L'observation est une activité invesfigatrice qui prend un caractère scientifique quand elle dépasse la seule réaction d'étonnement et qu'elle vise à saisir une relation entre les objets. Elle est déjà une recherche de réponse à une question implicite ou explicite (Boucherie
&all, 1994, pp. 15-16).
objectif terminal ou organisateur et dirigé sur un objet pour en recueillir des informations (Deketele, 1991, p. 20).
Les auteurs ci-dessus considèrent généralement l'observation comme une activité sensorielle et intellectuelle destinée à répondre à une question. Nous pensons que l'observation orientée vers la recherche d'une solution est une observation de second ordre. L'observation
scientifique de premier ordre commence par un constat de "quelque chose" qui étonne. Cet étonnement devra se manifester par une interrogation qui décrit clairement l'objet de l'étonnement. Par exemple l'élève s'étonnera de constater que parmi les graines d'arachide qu'il a semées, certaines n'ont pas germé ; il se demandera alors : Pourquoi n'ont-elles pas germé comme les autres ? Comment cela s'explique-t-il ? C'est à partir de ce moment
seulement que commence la recherche de la réponse qui sera l'occasion d'une observation de second ordre réalisable après l'expérimentation (stricto sensu). Donc l'observation de premier ordre, généralement liée au hasard, s'arrêterait à l'émission de l'idée directrice, de l'hypothèse sans laquelle, selon Claude Bernard, "il n'y a pas de véritable recherche scientifique" (in Montealegre, 1959, p. 249). "Cette idée n'est point innée et vient à la suite d'un fait observé par hasard ou d'une tentative expérimentale, ou encore comme corollaire d'une théorie admise" (ibid, p. 253).
On peut distinguer plusieurs formes d'observations :
- Observation simple : elle se fait de manière passive sur des objets étudiés tels qu'on les a découverts ; elle correspond à ce que nous appelons "observation de premier ordre" et représente la première démarche vers la connaissance.
- Observation complexe : elle fait intervenir des modifications de l'objet et des conditions naturelles dans lesquelles fonctionne ce dernier ; elle implique une intervention active de l'homme. C'est donc une observation provoquée volontairement et qui va permettre de constater le résultat de l'expérience. Il s'agit de l'observation de second ordre.
* La formulation d'hypothèses
En tant que vecteur orientant la recherche de solution d'un problème la formulation correcte d'hypothèses implique une compréhension suffisante de la question de recherche.
L'hypothèse doit être cohérente avec les faits ou les phénomènes observés.
* La vérification des hypothèses.
Le caractère provisoire de l'hypothèse implique que celle-ci doit être nécessairement vérifiée, surtout chez "l'enfant qui est encore plus enclin que l'adulte à accepter immédiatement pour valable toute idée qui lui vient à l'esprit" (P. Osterrieth, 1964, p. 114).
Selon Montealegre, la vérification est l'ensemble des démarches conscientes par lesquelles une hypothèse est mise à l'épreuve (1959, p. 289). Cette définition est satisfaisante à notre avis, dans la mesure où elle ne limite pas la vérification à l'aspect expérimental qui implique l'utilisation d'instruments pour observer et mesurer des transformations provoquées par l'expérimentateur.
Expérimenter, c'est régler d'avance un certain nombre de circonstances relatives à un phénomène que nous pouvons reproduire à volonté (Montealegre, 1959, p. 293).
L'expérimentation permet de créer des situations difficilement observables ou même impossibles à observer dans des conditions naturelles (I. Frolov, 1978, p. 109).
L'expérimentation peut désigner l'ensemble des interventions qui permettent de cerner qualitativement et quantitativement les facteurs liés à une transformation (Boucherie & ail,
1994, p. 18).
En résumé, l'expérimentation conduit à la détermination précise des différents facteurs intervenant sur un processus.
Etant donné que les procédés techniques d'expérimentation varient selon les domaines de la recherche, nous nous limiterons à dégager des principes de base qui doivent être respectés dans tout processus de vérification expérimentale. Il s'agit de :
- la réalisation d'une expérience témoin : c'est une référence qui permet de valider le protocole expérimental. Elle consiste en ime expérience similaire à celle qui est réalisée pour la mise à l'épreuve de l'hypothèse, mais dans laquelle, selon la situation, soit l'objet principal est absent, soit tous les facteurs ayant une influence sur l'objet sont présents. Par exemple si l'on veut vérifier l'hypothèse de la nécessité d'une température convenable dans la germination d'une graine, l'expérience témoin réunira, en plus de la température, toutes les autres
conditions qui, ensemble, favorisent la germination ;
- l'isolement des variables : dans une situation complexe où interviennent plusieurs variables, il faudra nécessairement les maintenir toutes constantes sauf celle que l'on fera varier pour en préciser l'influence. Par exemple pour vérifier une proposition sur la quantité d'eau optimale pour une germination, il faudra maintenir constants l'état de la graine, la température, le degré d'aération et faire varier la quantité d'eau ;
- la contre-épreuve : ce n'est pas la répétition de l'expérimentation, mais plutôt, comme le dit Claude Bernard, "une preuve de la vérification par la négative, un contre-jugement de la conclusion expérimentale" (in Montealegre, 1959, pp. 302-303). La contre-épreuve écarte le doute. Pour la réaliser, il s'agit de supprimer la cause d'un phénomène déterminée
pourra être établie que lorsque la cause étant supprimée, l'effet disparaît.
113 /Examen des textes officiels de l'éducation nationale du Sénégal
Les finalités du système éducatif sénégalais sont généralement orientées vers le
développement d'aptitudes et d'attitudes scientifiques. : "L'enseignement moyen polyvalent a pour objet de parfaire le développement chez l'élève des capacités d'observation,
d'expérimentation, de recherche, d'action pratique, de réflexion, d'explication, d'analyse, de synthèse, de jugement, d'invention et de création". ... Les contenus, les objectifs et les méthodes doivent être adaptés aux besoins spécifiques des élèves ;... l'élève doit découvrir les premiers éléments de biologie, d'écologie, d'hygiène, de géologie à partir des réalités qui l'entourent ;... l'enseignement des Sciences Naturelles doit développer des aptitudes et des attitudes scientifiques" (Loi d'orientation de l'éducation nationale du Sénégal, 1991).
"L'enseignement des sciences naturelles n'a pas pour seul but de transmettre des connaissances, un savoir ; il s'agit aussi de développer des aptitudes et de attitudes, scientifiques" (Commission nationale des sciences naturelles, 10 novembre 1982).
Les "Objectifs de l'enseignement des Sciences Naturelles", indiquent que "l'élève devra acquérir des connaissances sur le milieu, la capacité de communiquer et les méthodes de la démarche scientifique".
Ainsi, dans les textes officiels de l'éducation nationale du Sénégal, on note une référence fréquente à la démarche scientifique, de même que dans les manuels de la collection Henry Michel (Éditions Femand Nathan, Les nouvelles Éditions Afiicaines) adoptés officiellement par le ministère de l'éducation nationale. Par exemple dans la préface du manuel de la classe de sixième (1983), à propos de la formation scientifique, on lit : "C'est évidemment une préoccupation constante. Chaque leçon reprend les étapes de la démarche scientifique : observer, formuler des hypothèses et expérimenter, tirer des conclusions
À propos des "Objectifs de l'enseignement des Sciences Naturelles" au Sénégal, on peut la remarque suivante
Examinons par exemple la présentation :
- Les connaissances, le "savoir" : INFORMATION - Les aptitudes, le "savoir-faire" : la FORMATION
1 - Expression - communication
2 - Raisonnement et démarche scientifique (observation, analyse, synthèse, conclusion) ...
Développement de : - initiative et recherche
- imagination et curiosité ...
3 - Aptitudes manuelles
- Les attitudes, le savoir-être : développement des qualités intellectuelles et morales : . curiosité
. critique
Nous y relevons quelques imperfections pour montrer le caractère confus d'un tel document : - On pourrait croire que les "aptitudes" relèvent exclusivement du "savoir- faire", donc qu'on ne peut pas être apte à connaître...
- La sous-catégorie "Raisonnement et démarche scientifique" est classée dans le
"savoir-faire" et non dans le "savoir" ! De surcroît on y retrouve curieusement le
"développement de l'initiative et de la curiosité" comme dans les "attitudes" !
- L'assinniilation du "savoir" (connaissances) à "l'information" et du "savoir-faire" à "la formation" peut être interprétée comme un choix méthodologique tel que le savoir sera acquis passivement et que seule l'acquisition du savoir-faire verra une participation active des élèves.
Et cela est surprenant, paradoxal, dans le contexte pédagogique actuel où les élèves doivent être aidés à s'approprier eux-mêmes les connaissances.
Les "Objectifs de l'enseignement des Sciences Naturelles" sont donc présentés et libellés sous une forme pratiquement inexploitable.
Par ailleurs la Taxonomie des objectifs généraux inspirée de celle de Klopfer utilisée par les professeurs de sciences naturelles au Sénégal n'aide pas ces derniers dans leur tâche d'analyse et de spécification des objectifs généraux. En effet la définition des niveaux taxonomiques n'y figure pas et les verbes d'action, c'est-à-dire ceux qui expriment les comportements d'élèves observables par le professeur sont souvent les mêmes que les verbes utilisés dans les énoncés d'objectifs généraux. Le tableau ci-après en donne quelques exemples.
identification des connaissances identifier traduction des connaissances traduire
mesure d'objets rnesurer
identification du problème identifier
On peut comprendre alors les difficultés rencontrées par les enseignants pour définir correctement les objectifs de leçons, à l'occasion des visites de classes et des entretiens avec les professeurs. Ces derniers déclarent généralement que les documents mis à leur disposition ne les aident pas à définir correctement des objectifs. Il est donc peu probable que ces
professeurs développent des stratégies d'enseignement pertinentes du fait que, comme le dit Minder (1991), la définition des objectifs est une étape fondamentale dans la préparation d'une leçon.
Les objectifs de l'enseignement des Sciences naturelles, surtout ceux qui sont relatifs à la démarche scientifique, devraient être formulés de façon spécifique, en indiquant "des résultats escomptés dans des délais très brefs, souvent au terme d'une leçon, d'une séquence
d'apprentissage". (Vandevelde, 1982, p. 45). Ils sont plus intéressants pour les professeurs car
"ils consistent en quelque sorte en une description minutieuse de tâches précises à effectuer"
(Minder, 1991, p. 45). Dans cette optique nous ne perdons pas de vue "le danger d'une dépossession certaine, chez l'enseignant, d'une part importante de son initiative" (ibid, p. 72), mais nous faisons délibérément cette option pour qu'un éclairage soit apporté sur ces
documents qui, tels qu'ils sont présentés actuellement, entraînent beaucoup de confusions chez les enseignants ; en tout cas ces derniers souhaiteraient avoir des objectifs clairement définis auxquels ils pourraient se référer utilement.
114 / Conclusion
t
La démarche scientifique en milieu scolaire est en quelque sorte une transposition de la démarche scientifique de chercheurs.
L'enseignement de la science doit viser à installer chez l'élève des attitudes cohérentes avec les principes de la démarche scientifique. Celles-ci doivent également être définis de manière à "décrire le comportement terminal qui constitue, en même temps, et l'objectif de la séquence didactique, et la réponse-solution qui sera émise par l'élève." (Minder, 1991, p. 58).
L'intérêt de l'opérationalisation des objectifs n'est plus à démontrer car "aucune évaluation correcte n'est possible si l'on n'a pas précisé exactement et à l'avance ce que l'élève sera capable de faire en fin de processus." (ibid, p. 57). Par ailleurs, "en vue d'atteindre la transparence, ... le destinataire privilégié d'im énoncé d'objectif, surtout s'il est spécifique, n'est pas le joumal de classe du professeur, ... mais bien l'élève, l'apprenant" (Vandevelde,
1982, p. 49). En d'autres termes les objectifs doivent être annoncés aux élèves pour qu'ils sachent réellement ce qu'ils doivent être capables de faire en fin d'apprentissage.
\ La démarche scientifique est souvent assimilée à la démarche expérimentale par la plupart des professeurs qui, par ailleurs, utilisent indifféremment les termes "méthode" et "démarche".
Pourtant la littérature fait apparaître clairement que la démarche expérimentale n'est qu'un aspect de la démarche scientifique. Claude Bernard parle d'ailleurs de "la méthode
expérimentale en tant que méthode scientifique...", ce qui signifie que si l'expérimental doit être nécessairement scientifique, "le scientifique ne met pas forcément en jeu une
expérimentation au sens où il y a manipulation (ou observation), recueil et analyse de résultats" (B. Darley, 1994, p. 22).
^ Develay (1989) distingue la méthode de la démarche. La méthode renvoie à l'idée d'un ordre contraignant dans lequel des étapes doivent se suivre au cours d'une investigation. La démarche ne renvoie pas à des étapes dont l'ordre est préétabli, mais plutôt à l'idée d'essais avec possibilité d'erreurs, pour arriver à un but. D. Favre et Y. Rancoul (1993) utilisent l'expression "démarche scientifique" pour désigner "plus un état d'esprit tel que pouvait le concevoir Bachelard, qu'une procédure ou ime méthode". Il ressort de cette distinction l'idée que c'est dans la démarche que la pensée est plus libre et a la possibilité de tâtormer. Nous pensons que, malgré l'aspect contraignant de la méthode dont il faut respecter la chronologie des étapes, il se produit une certaine activité intellectuelle, une démarche à l'intérieur de chacune de ces étapes.
En admettant que le terme "scientifique" pris au sens de rigoureux, clair, cohérent, peut être utilisé pour qualifier aussi bien la méthode que la démarche, nous préférons parler de méthode expérimentale et de démarche scientifique.
confiner ces derniers dans le schéma "O.H.E.R.LC." de la méthode expérimentale, qu'il serait d'ailleurs difficile de respecter dans toutes les situations de classe. En effet dans ce schéma, l'expérimentation désigne "l'ensemble des interventions qui permettent de cerner
qualitativement et quantitativement les facteurs liés par une transformation." (Boucherie &
ail, 1994, p. 18) L'expérimentation intervient au moment de la vérification de l'hypothèse or dans le cadre de l'apprentissage de la démarche scientifique il serait illusoire de vouloir faire expérimenter nos élèves chaque fois qu'ils devront vérifier des hypothèses car les conditions de travail ne le permettraient pas. Dans tous les cas, le savoir scientifique devra être le produit d'une activité intellectuelle critique d'investigation et non des doimées que l'élève recevra passivement. Le savoir ne mérite le statut de scientifique que s'il est acquis suivant certaines procédures (Host, 1985). Ainsi le terme "scientifique" véhicule l'idée d'une activité
intellectuelle s'opposant à la passivité qui, elle, caractériserait le "non scientifique".
^ Le raisonnement scientifique, surtout en milieu scolaire, ne peut pas avoir toujours une base expérimentale. Il peut arriver que dans certaines situations, il soit possible de vérifier une hypothèse en utilisant des informations théoriques non issues d'une expérimentation directe.
Dans ce cas la documentation jouera un rôle fondamental.
Ainsi, conformément aux méthodes des chercheurs et aux instructions officielles relatives à l'enseignement des sciences au Sénégal, le niveau scientifique dont il est question dans cette recherche est défini par le degré de maîtrise de la démarche scientifique. Celle-ci comprend toutes les formes de raisonnement, tous les modes de pensée mises en œuvre dans des activités d'observation, d'émission et de mise à l'épreuve (vérification) d'hypothèses, de formulation de conclusions.
III / Méthodes
Afin de répondre aux questions qui constituent la problématique de ce travail, nous procédons à un recueil de données et à leur traitement. Des indications méthodologiques plus précises et plus détaillées sont fournies dans les chapitres relatifs à chacune de ces questions. Néanmoins, il est utile de présenter brièvement dans ce chapitre introductif, les techniques utilisées
notamment pour le recueil et le traitement des données.
1111 /Recueil des données
- Analyse de documents officiels : Loi d'orientation de l'éducation nationale du Sénégal - Objectifs généraux de l'enseignement des sciences naturelles.
- Recensement de notes obtenues par les élèves à des épreuves d'évaluation.
- Collecte d'épreuves d'évaluation : compositions, contrôles continus, examens.
- Consultation de rapports d'inspections.
- Observation de classes.
- Enquête.
- Questionnaire à réponses fermées, à réponses ouvertes.
- Construction d'épreuves de compréhension et de résolution de problèmes.
- Entretiens individuels.
1112 / Traitement des données
- Codage et tableaux de résultats.
- Statistique descriptive : analyse de résultats, comparaison de proportions, classification, courbes, histogrammes.
- Statistique inférentielle : Test Q de Cochran - Test de Kendall - Test de Mac Nemar.
CHAPITRE II
LE CHOIX D'UNE STRATÉGIE PÉDAGOGIQUE CONFORME AUX OBJECTIFS DE L'ENSEIGNEMENT DES SCIENCES
Si la didactique a pour tâche de définir les stratégies que l'enseignant doit mettre en oeuvre, les processus par lesquels les élèves apprennent relèvent du domaine de la psychologie. Il est donc important d'examiner les principes et les fondements psychologiques et
épistémologiques des méthodes pédagogiques pour justifier un choix de stratégies
d'enseignement conformes aux instructions officielles relatives à l'enseignement des sciences.
I / Les principes psychologiques et épistémologiques des méthodes pédagogiques
On peut globalement distinguer deux grandes méthodes pédagogiques : les méthodes
"traditionnelles" et les méthodes "nouvelles".
Il /Les méthodes traditionnelles
On peut retenir qu'avec les méthodes traditiormelles, l'enseignement entre autres, à partir des principes suivants :
- La simplicité : la matière à enseigner doit être découpée en éléments simples à partir desquels on progressera vers des notions plus complexes.
- La mémorisation : c'est un des buts de la simplification. En effet, il semble qu'il est plus facile d'apprendre "par cœur" de petites portions de matière, que de retenir d'emblée toute la matière.
- L'autorité : le maître prend toutes les initiatives et n'hésite pas à sanctionner pour faire respecter ses instructions.
- L'intuition : c'est le principe fondamental sur lequel repose la pédagogie traditionnelle. Il s'agit de présenter aux élèves des données sensibles qui s'imprimeront dans leur esprit. Hans Aebli (1965, p. 6) a bien défini ce principe basé sur l'intuition en disant que son trait
caractéristique est d'offrir, dans la mesure du possible, des données sensibles à la perception et à l'observation des élèves. C'est la didactique des "leçons de choses", appelée parfois aussi
"la didactique de la craie de couleur".
Cette conception intuitive des méthodes traditiormelles implique que l'apprentissage sera réalisé à partir de l'expérience sensible des élèves qui sont réduits dans cette perspective, à des sujets passifs.
