ARTheque - STEF - ENS Cachan | Formation du professorat des sciences et changement méthodologique

FORMATION DU PROFESSORAT

DES SCIENCES ET CHANGEMENT METHODOLOGIQUE

J. CARRASCOSA C. FURIO-MAS D. GIL-PEREZ

Inst itut des Sciences de l'Education

Université de Valence Espagne

RESUME Dans ce travail on essaie • premièrement de montrer que l'enseignement des sciences vient caractériser par une approche méthodologique superficielle , aux antipodes de la méthodologie scientifique . Ceci oblige àse poser la question de la formation du

professorat comme changement méthodologique et didactique.

De nombreuses études et méta-analyses ont montré que, malgré l'attention prêtée ces 20 dernières années à l'innovation lénseignement des sciences, il y a eu de très petits avancements l'apprentissage des sciences (Yager et Penick 1983).

toute

dans dans

Cette inefficacité de l'enseignement est apparue de façon particulièrement claire en relation avec la persistence des schèmes conceptuels "alternatifs" ou intuitifs des élèves (McDermont 1984). Ces études ont conduit~ d~un caté~ à montre~ une certaine ressemblance -particulièrement dans le domaine de la Mécanique- entre les schèmes conceptuels des élèves et les visions historiques qu'on designe habituellement comme IIprescientifiques"~ 'Iar istot.él- scolastiqLlesll~ "p hysique du sens communI l, ce qui, tout au main, oblige à ne pas sous-estimer les difficultés des élèves (Saltiel et Viennot 1985).

D'autre part on a développé des modèles d'enseignement qui conçoivent l'apprentissage comme changement conceptuel (Posner et Al 1982) (Osborne et Wittrock 1983). essayant de cette façon de surmonter la résistence des schèmes conceptuels alternatifs. Quelques resultats experimentaux IHewson et Hewson 1984) semblent suggérer que les stratégies d'instruction fondées sur le modèle du changement méthodologique donnent de meilleurs résultats que les stratégies traditionels fondées sur l'intégration des nouveaux concepts dans le schéma prée,dstent. D'autres résultats, par contre, paraissent indiquer qu'il ne suffit pas de tenIr compte des préconceptions des élèves pour provoquer les changements conceptuels.

De notre eSté nous avons essayé de montrer la difficulté d'un véritable changement conceptuel s ' i l n'est pas accompagné d'un profond changement méthodologique (Gil et Carrascosa 1984).

La ressemblance existante entre les schèmes conceptuels des élèves et

les paradiqmes "pr-escientifiques " (une ressemblance sans doute

relatlve,pas du tout traduislble,comme Saltiel et Viennot (1985) ont montré, en une correspondence point par point) porte a supposer que la résistence de ces préconceptions est liée à la méthodologie qui est à

leur origine. Plus clairement: les conceptions préscientifiques dans le domaine~ par exemple~ de la Mécanique, ont été le restJltat d~une approctlE méthodologiquement superficielle~ basée sur des évidences dll sens commtJn (Bachelard 1938), sur des généralisations hâtives en partant d'observations qualitatives non controlées. Et ces conceptions fle fLlrent pas déplacées, après des siècles en vigueur, par le paradigme classique, que grâce à un changement méthodologique, pas du tC)Llt facile, qui associe la créativité de la pensée divergente avec la r-igLtPUr de la contrastation des hypothèses en conditions controlées.Mais la tendance à généraliser hâtivement~ à extraire des c:onc1.1...1=:' i ons IlsGresIl en partant. d;' observati ons purement

qualitatives, . . " est précisement un trait caractéristique de la pensée chez J."enf ant (Pi aqet :l970). Il est donc censé de supposer qu' iJ. est néces5aire~ chez les élèves aussi~ Lin changement méthodologique -qu~on ~Jeut concevoir assez d i f f i c i l e - pour qu~il se produise l~acquisition

significative des connaissances scientifiques~ qu'il se produise les changements conceptuels.

c'est a dire,

pou..-Le pa..-allélisme fondamental ent..-e la pensée de l"enfant et les conceptions hlsto..-iques se base..-ait, plutBt que dans des ..-essemblances ponctuelles des idées, dans l"approche méthodologique qui en est à la base et que nous pouvons nommer llmethodologie du superficiel

1..

Nous avons mont..-é, effectivement, tout le poids de cette app..-oche méthodologique chez les élèves du secondaire (Car..-ascosa et 8il 1985), Nous tenterons maintenant de prouve..- que cette méthodologie est aussi présente chez les propres professeurs, ce qui oblige..-ait à un profond changement des stratégies de fo..-mation du p..-ofesso..-at.

2·b:§Q§!igQ~rn!Qt__~!§__§~i~Q~~§__sgrnm~_!QQcgfgQ~!§§~rn!Qt_d~_l:!QQCgSb~

m~tbg~glg9l9Y!_§~Q~Cfi~i!ll!

Dans notre oplnlon -et ceCl constitue l'hypothèse fondamentale de ce tr a'ia i 1- une des causes de 1 a pe..-si stence de 1 a "méthodol og i e superficielle" chez les élèves est le propre enseignement des sciences que ceux-ci ..-eçoivent.Plus précissement:

L"enselgnement des sciences favorise la pe..-sistence d"une app..-oche superficielle chez les élèves parce que les m~mes p..-ofesseu..-s pratiquent cette approche et pa..-ce que les p..-ofesseu..-s exigent des élèves, implicitement et t..-ès souvent explicitement, un traitement supe..-ficiel des problèmes et ql~estions posées.

Cette hypothèse se justifie comme une conséquence de la forme habituelle d'enseignement pa..- simple transmission de connaissances déjà élabo..-ées IGil 1983),En effet, avec cette o..-ientation d'enseignement il s'agit fondamentallement de fai..-e acqué..-ir des connaisances et on ne se pose guère ou pas du tout -comme de nombreuses études ont mont..-é (Vage..- et Penick 1983)- une vé,,-,table approche à la méthodologie scientifique. Ceci malgré la poussée des soi -d i sant. mét: hodes d" app..-ent i ssage "par découverte" dont 1 es resultats très negatifs (dus, entre aut..-es, à une conception très erronée de ce qu'est le t..-avail scientifique, marquée par un lnductivisme extrême) ont @té mis en evidence depuis long temps IAusubel 1978).Ces tralts sont particulièrement marqués dans

L~enseignement L\niversitaire~ ce qui fait que la formation

lIcl~'::"_rrrbi;:tnc:ell (qui constit.up presque la seule formation didactiqL~e) des futurs p~ofesseurs soit un véritable entraînement a une approche méthodologlque superficielle.

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Da"5 lHl travail précédent (FL..-i6 et Gil 198~5) nous avons montré, avec trO:LS grcJupes de professeurs de Physique-Chimie du secondaire en activité~ le poids des schèmes conceptuels alternatifs. Des resultats tr-ès se'11blable~s ont ~té obtenus depLlls lors avec d'autres groupes de r)rOfessel.1~s en activité et en +ormatiorl.Pour approfondir cette étude

nDt.JS essayer-ons de montrer que:

L_ps r-éponses erronées ne sont pas le fruit d'une inattention

facile a su~monter, comme certains auteLtrS ont suggéré CMcCleland 1984) msis l'eNpresion d'une méthodoloqlE très superficielle et en m~me temps très sure d'aborder les problèmes, qui affecte les

professeurs m~mes.

F:'our- cela on a passé un quest.ionnair-e avec quatr-e items à des pr-ofesseur-s en for-matlon (N = 48), en les avertissant préalablement de la facilité avec laquelle les élèves se tr-ompent, et on leur- a demandé d'introduire tous les commentaires et éclair-cissements necessaires ainsi que d'indiquer la sécurité qu'ils avaient dans leur réponse (en donnant une qualifIcation entr-e 0 et 10 pour chaque item).

Notre hypothèse était que ces précautions ne diminueraient pas les pour-centages d'er-reur- par rapport à des groupes non avertis, tandis que la sécurité serait très haute. Ceci montrerait qu'il ne s'agit pas d'une question d'inattention facile a cor .. iger.

Dans le mime objectif on a mesuré le temps de réponse aUN questionnai .. es ainsi qUE le nombre d'observations ou commentaires de quelque sorte qui accompagne les réponses. Conformément à notre hypothèse, le temps de réponse devrait itre très bref et n'augmenterait pas quand on demande de l'attention, tandis que le nombre de commentaires ou éclaircissements serait toujours très petit. Ceci prouverait jusqu'à quel point mime "on considère honteu}( -comme il a ité exprimé dans une discussion postérieure- de s'attarder à donner la réponsell

•

En de .. nier lieu on a choisi un problème t.rès simple -mais qui conduit à des solutions erronées quand on agit d'une façon mécanique, sans réflexion préalable- et on l ' a posé a quelques centaines de professeurs en activité et en formation. L'énoncé du problème était le suivant:

Un objet se déplace au long de sa trajectoi .. e conformément avec l'équation

e ~ 25 + 40t - 5t2 _{(m si t'en s)}

~Quelle sera la distance parcourue par l'objet au bout de 5s?

La tendance à donner des réponses hâtives, peu réfléchies ,sans mime analyse des .. esultats (8il et Martinez-To .. regrosa 1984) porterait, selon notre hypothèse à de très rapides resolutions avec comme resultat 75 m (ce qui n'est pas, evidemment, la distance parcourue) OU~ pire encore, lOOm.

Les résultats obtenus con~eptuelles ne sont

corrigible.En efet:

mont .. ent très pas dues à

clairement que les er .. eurs une inattention facilement

-La table 1 donne les pourcentages d'erreu.. pou.. deux groupes de p .. ofesseu .. s en fo .. mation du secondaire (NI =48;N2 =136).On constate

qu'il n'y a pas de diferences significatives ent .. e le g .. oupe de p .. ofesseurs ave .. t i s de la facilité avec laquelle on tombe dans l ' erreur et le groupe non averti.

-La table I I donne les temps moyens de réponse pour les quat .. e items dans les deux g .. oupes conslde .. és.Et on constate a nouveaUN quil n'y a pas de diffé .. ences significatives (et mime que le temps moyen pour le groupe averti est plus cour-t que pour celui non averti).

les dew< cas.

-La table III montre comment est toujours très haute.

la sécurité dans les réponses erronées

-En ce qui concerne à la résolution du problème posé, la solution correcte n'a été trouvée, comme on avait prévu, que par trois professeurs du secondaire parmi plus de deux cents professeurs de Physique-Chimie en activité et plus de quatre cents en formation. Dans aucun cas on a fait l'étude qualitative de la situation physique ou l'analyse du résultat.

Les résultats obtenus sont tout à fait semblables à ceux qu'on avait obtenu avec les élèves du secondaire 115-18 ans) (Carrascosa et Gil 1985) et montrent jusqu'à quel point la méthodologie qu'on a nommée "superflcielle" imprègne le comportement des professeurs.

Le problème des "erreurs conceptuelles", la persistence des schémes conceptuels alternatifs, apparaît ainsi comme une conséquence de cette méthodologie spontanée. La solution de ce problème exige des stratégies d'enseignement des sciences orientées à provoquer des changements méthodologiques qui sont conditio sine qua non pour faire possible les changements conceptuels.Et, plus encore, ceci exige d'orienter la format.on du professorat vers la prise de conscience du poids de la méthodologie du superfIciel chez les élèves .•• et chez les professeurs m'èmes.

Mais cette pr.se de conscience ne peut pas @tre le résultat de simples explications.Il faut mettre les professeurs -en activité ou en formation- dans la situation d'experimenter eux m~mes le poids de cette approche superficielle, à travers ce que nous avons appelé -d'après l'idée piagétienne du conflit cognitif- un "conflit didactiqL\e", puisqu'il implique la mise en question des orientations didactiques acquises (Furi6 et Gil 1983). Precisément, le poids de cette formation pedagogique indirecte, reçûe au long des années, est si forte qu'il faut orienter la preparation didactique des professeurs des sciences, très spécifiquement vers le changement didactique et, concrètement, vers le changemnet méthodologique.

Nous orientons aujourd'hui le travail de formation didàctique des ~)rofesseursdes sciences dans la perspective de provoquer la rupture avec la méthodologie du superficiel et leur donner ainsi des Instruments didactiques pour provoquer le m~me changement méthodologique chez les élèves.On ne peut entrer ici dans la description du travail realisé ni dans l'exposition des r~sultats obtenus depuis trois arlS~ mais nous voulons quand m~me signaler que ces résultats nous poussent à poursuivre et a approfondir le travail initié.

Carrascosa, J. et Gil" D •• .1985, Los errores conceptuales y la metodologia de la superficialidadq ~o§êff~o;~

__

~~_.l~§_Çi~D~i~§, vol 3~

No 2

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Gil, D. , ciencias!,!

1983. Tres paradigmas bàsicos

EQ§~~~Q~~_~~_!~~_ÇigQE!~~,vol 1,

en la ensenanza pp 26,-,:;:3;

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TABLE l

Pourcentages de reponses erronées.

OUESTION 1 2a 2b 2 3a 3b 3e 3 4 PROFESSEURS 81.3 66.7 R1. 3 87.5 31. 3 64.6 52.1 87.5 100 AVERTIS N~48 PROFESSEURS NON AVERTIS 82.4 75.0 80.1 '18.5 N=116 nUESTIONAIRE.

1. Un satellite artificiel tourne avec un mouvement uniforme autour de la terre; sur lui actuent les suivantes forces reelles:

a) La force d~attractiongravitationnelle. b) La gravitationnelle et la centrifugue. c) La gravitationnelle et la centrip~te.

d) La gravitationnelle, la centriFugue et la centrip~te. e) Une autre réponse (préciser) .

2. Dessiner les forces réelles qu~agissentselon le cas sur la sph~reet sa résultante:

/v

....

" ...

".

...

/

"

/

"

/

"

/ '

,

(tir)

"

I~·--),

/

-

-

---C--.. _ (pendule conique)

1. Signaler le vrai ou faux dans les suivantes propositions:

a) Siaucune force n~agissepass sur un corps ou bien si la force rêsultante est nulet

...

ce corps devra et~e en repos.

b) Le mouvement d~un corps aura toujours lieu dans la direction de la force rêsultante. c) Si dans un moment précis la vitesse d~uncorps est nule, la force resultante en ce

-moment le Bera aussi.

4. Si on fait chauffer le solidQ NH

4 Cl, il se decornoose en gaz Hc1 et NH3. Si la reaction

B~effectuedans une vase fermée, on obtiendra in état d~équilibreselon l~équation=

NH 4 Cl(s) ~ HCl(g) +_{NH 3(g)'}

Marquez le procede convenable pour augmenter la concentration de Cholorure ammoniaque.

a) Augmenter la pression.

b) sortir

,

Faire NH

3 du recipient. c) Faire tomber la Dression. cl) lJne autre reponse .

TABLE III

Securite dans les reponses erronees (entre 0 et 10). N

=

48 professeurs du secondaire en formation.

QUESTION 1 2a 2b 1a 3b 3c 4

Securite dans la

6.7(2.1) 6.8(2.1) 6.8(2.2) 8.1(2.1) 7.9(1.9) R.8(1. 7) 8.3(2.1) reponse ( 0 - 10)

TAilLE II

Temps moyens de reponse au questionaire.

N tm sd r;ROUPE l Professeurs en formation. 48 9.3 2.2 Avertis r;ROUPE II Professeurs en formation. 1% 8.0 2.6 Non avertis 308