RECHERCHES ET INNOVATIONS POUR
L'EDUCATION SCIENTIFIQUE FORMELLE
Jean-Louis MARTINAND LIRESPT Université Paris Sud
MOTS CLES : Didactique, conceptions, curriculums
RESUME: La recherche en didactique, bien que contestée, a déjà une place et des résultats: on aborde ici les travaux sur les conceptions et sur les curriculums.
ABSTRACT : This paper present and discuss an overview of the main lines of the researches in science education: situation of the research, research on the conceptions, on the curricula.
Le but de cet exposé est de présenter quelques données et réflexions sur les recherches et innovations pour l'éducation scientifique formelle, c'est-à-dire la partie souvent ressentie comme la plus "dure" ou la plus "impérialiste" des travaux sur la Communication, l'Education et la Culture Scientifiques et Industrielles
En fai 4 au sein de l'ensemble à trois composantes innovation dans l'enseignement -formation des maîtres - recherche en éducation - je m'intéresserai plus particulièrement à la recherche, c'est-à-dire aux activités qui se caractérisent par un triple effort :
- d'explicitation des problèmes; - de validation des propositions ; - d'élucidation des significations.
1. Interrogations fondatrices, enjeux contemporains et les lignes de
développement
Dans l'incapacité de rassembler un véritable bilan, il s'agit de contribuer àdégager les interrogations fondatrices, les enjeux contemporains et les lignes de développement décelables, afin d'alimenter la réflexion et les discussions au cours de ces Xèmes Journées. Sans doute est-il utile d'abord de faire référence à la littérature "internationale", ou plutôt anglosaxone. Dans la dernière édition du HANDBOOK OF RESEARCH ON TEACHING, Richard White et Richard Tisher de Monash University (Australie) ont rédigé le chapitre "Research on Natural Sciences". Le plan de ce chapitre est donné dans le Tableau 1
Ce plan dérive d'un "modèle" des composantes du processus d'enseignement-apprentissage qui est reproduit dans le tableau II et qui vise à montrer les relations entre influences externes, caractéristiques de l'apprenant et performance résultante.
Un tel modèle est séduisant, et il a permis à WHITE et TISHER de classer et rendre compte de la plupart des travaux parus en langue anglaise jusqu'au tout début des années 80. Mais c'est en réalité qu'il correspond bien aux problématiques communément admises dans le monde anglo-saxon et qu'il est au moins autant un reflet de celles-ci qu'une synthèse scientifique des connaissances actuelles. Il n'est pas forcément adapté à l'examen des travaux et tendances dans nos pays "latins".
Aussi vais-je prendre un point de vue plus régional et subjectif pour mettre à jour ce qui me paraît constituer les enjeux et problèmes de la recherche en didactique de.': sciences dans notre contexte. Trois questions seront successivement examinées:
- la place de la didactique comme recherche, - l'étude des conduites des apprenants, - l'étude des décisions dans les curriculums.
RESEARCH ON NATURAL SCIENCES TABLEAU 1 Richard T. WHI1E, Richard P. TISHER (Monash University)
Introduction Modèle (voir tableau II ci-dessous)
Variables dans l'enseignement
Stratégies en vue de l'instruction (préinstructionnal) structurants préalables
objectifs comportementaux interactions dans la classe direction~management) structure Imposée
Rôle des questions et savoir-faire danslequestionnement questions dans texte
savoir-faire dans questionnement temps d'attente pour la réponse Conception des tex.tes
Trav:nl au laboratoire.
Etudes sur la rétention des connaissances (memory studies) Connaissance préalable
Structure cogmtive Preuve et compréhension Etudes des capacités cognitives
StratégIes de résofution de problème Préférences cognitives
Etudes piagétiennes
élaboration de tests collectifs
répartition des populations selon les stades
colTélation du niveau opérationnel avec les autres mesures stimulation du franchissement des stades
interaction entre niveau opérationnel et instruction. Etudes des attitudes et opinions ("attitudes")
Recherche curriculalre
Recherche en réponse à des groupes sociaux
Développements de recherche à fa suite de modification dans les curriculums stéréotypes cuTriculaires
développement de recherche sur la nature des curriculums développement de recherche sur les processus cuTriculaires
Orientations futures
- Les modalités de recherche sont-elles adaptées aux enjeux du moment? Les résultats modifient-ils la pratique?
- Complex.ité plus gran.de de la recherche: repficatlOns
implications des enseignants élucider les significations.
CONrEXTE-~.~ PEHCEPTION DU CONTEX'~
~
~ TRAIT D'ATTITUDE1
ATTITUDES+:l-.J
ET DE PERSONNALITE&--....J EXPERIENCES CONNAISSANCESI~-"P~CONNAISSANCES
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CAPACITES- - - t - t - ' INS TRUCT l ON==========================:T'
TABLEAU II2 . LA PLACE DE LA DIDACTIQUE COMME RECHERCHE 2.1 . La didactique des sciences n'a pas une existence facile. Dans le calatogue des dénigrements, relevons quelques opinions: - "Vous vous faites plaisir":
- "Votre travail n'est pas nécessaire. Il faut avant tout bien connaître sa discipline. Il suffit alors d'expliquer simplement et clairement" ... comme si la didactique n'avait pas précisément montré l'ampleur de l'échec de cette illusion.
- "Nous sommes tous des didacticiens".
- "Vous ne répondez pas aux besoins". "11 faut des solutions pratiques à nos problèmes", (qu'ils relèvent de la didactique ou non) ; "quelles recettes apportez-vous "? - "Vous êtes dangereux: étudiées dans des conditions idéales, vos observations et vos propositions démoralisent les enseignants".
Parfois, on veut bien admettre l'existence de la recherche ou de l'innovation ... mais ailleurs, comme sciences de l'éducation ou de la communication, ou comme psychologie appliquée. Cette relégation a pour conséquence les conditions difficiles dans lesquelles les didacticiens, enseignants innovateurs ou chercheurs reconvertis, effectuent des trajectoires personnelles écartelées entre les exigences de leurs disciplines d'origine et les disciplines outils ou objet de leur recherche.
2.2 • Les didactiques (de disciplines) et les (autres) disciplines
Pour nous, qui sommes sans doute plus convaincus de son intérêt, quelle peut être la nature et la place de la didactique?
a) Je pense que la didactique, ou plutôt les didacticiens se caractérisent d'abord par la "responsabilité" qu'ils ont vocation à exercer vis-à-vis des contenus de leurs disciplines. Ceci les différencient fortement des psychopédagogues ou de tous ceux qui visent à
faire de la didactique d'une discipline la projection d'une didactique générale.
Les vingt dernières années ont montré dans les faits que les didactiques se sont développées sur des problématiques "de l'intérieur", partant des préoccupations, des malaises, des volontés de changements des enseignants, des chercheurs et des utilisateurs des disciplines, des administrateurs de l'éducation, ou affrontant des enjeux sociaux (besoins scientifiques, échec de l'éducation). Cette émergence a eu our conséquence un retournement du sens de "didactique" marquant bien la nouveauté: il s'agit bien de "travailler" les contenus de l'enseignement, non de les présenter, de les "habiller" selon des techniques et des modalités neutres.
b) Mais cette vocation assez nettement affirmée peut se trouver mise en oeuvre de plusieurs manières différentes selon les conceptions qu'on a de la recherche: rapport aux méthodologies des sciences humaines et sciences fondamentales, pratique des recherches scientifiques et technologiques. Comme pour les autres domaines de l'activité sociale, l'éducation et la formation peuvent susciter deux tendances de la recherche: vers la connaissance objective rigoureuse, vers la maîtrise des conditions de l'action.
La première tendance, de type" scientifique pur" est clairement revendiq uée par certains didacticiens, et s'inscrit plus facilement dans les représentations communes de la recherche académique.
La seconde tendance qui vise à élucider les conditions, les conséquences, la signification des décisions dans la pratique de l'enseignement aux différents niveaux de fonctionnement du système éducatif, s'apparenteàune recherche industrielle. Mais plus encore que dans ce cas, elle suppose pour être comprise et pratiquée qu'on s'affranchisse des distinctions profondément inadéquates entre recherche fondamentale et recherche appliquée.
Peut-être peut-on alors proposer le schéma ci-dessous pour faire ressortir les positions relatives des "disciplines de la recherche en éducation et formation". 11 Y apparaît plus clairement que chacune des disciplines de la recherche en éducation ne se développe pas indépendamment des autres et des positions adoptées. Elles dépendent en plus fortement des rapports institutionnels et intellectuels avec les disciplines objets ou outils les plus proches.
SCIENCES HUMAINES ET SOCIALES SCIENCES DE L'EDUCATION
procédés
TECHNOLOG lES et SCIENCES DE GESTION GENIE PEDAGOGIQUE_ _ _c_o_n_n_a_l_ss_a_n_c_e_s____
1
~
d_é_C_is_io_n__
DISCIPL S ENSEIGNEESContenus
Un dernier point doit mériter toute notre attention. Même lorsqu'ils ne cherchent qu'à développer la connaissance objective validée, les chercheurs peuvent être sollicités comme "experts" dans l'élaboration de décisions. Il n'en est pas autrement en didactique. Mais sur quoi, et pour quelles raisons un chercheur peut-il donner un avis? De quelle nature est son expertise ? De quel droit peut-il intervenir en tant que chercheur sur les fins et les moyens? Il ya avec ce problème de l'expertise un enjeu intellectuel et social majeur pour la didactique des sciences.
Je pense même que c'est autour de deux grands domaines d'expertise actuels qu'on peut le mieux présenter un panorama des tendances de la recherche:
. les conduites des apprenants, . les décisions curriculaires.
3. LES CONDUITES DES APPRENANTS
L'intérêt pour les réactions inattendues des élèves et des étudiants et le projet de les étudier comme un objet relevant des démarches scientifiques d'observation et
d'expérimentation ont convergé pour mettre au premier plan l'étude des conduites des apprenants en sciences. Plutôt que vers des études extensives des performances par de grands programmes d'évaluation par niveaux, comme en Angleterre, ce sont vers des études en profondeur des comportements que les chercheurs se sont tournés, sans doute par goût et faute de "commande", les évaluations ministériellesàl'école élémentaire et au collège n'ayant fait appel à des chercheurs que comme "experts".
3.1 - Les conceptions
Deux ensembles de travaux peuvent être regroupés ici, disjoints à l'origine: ceux sur les "représentations", très nombreux en biologie et en sciences physiques à l'école élémentaire et au collège. Ceux sur les "raisonnements" en physique et chimie au lycée et à l'université.
Ils recouvrent deux problèmes de connaissance assez différents : celui de la représentation des phénomènes naturels ou des objets et processus techniques d'une part; celui de l'appropriation opératoire des savoirs scientifiques et de leurs outils symboliques d'autre part.
Avec l'extension des investigations à la plupart des domaines des sciences physiques et biologiques, une évolution des points de vue est notable:
· Prise de recul par rapport à la simple confrontation naïve entre réponses des "novices" et "savoir scientifique".
· Prisedeconscience du caractère déterminant de la tâche cognitive et du caractère secondaire des réponses produites, qui ne sont pas des" choses" .
· Prise de conscience de la nécessité d'étudier les possibilités évolutives des conceptions pour l'enseignement.
· Attitude informée mais plus libre vis-à-vis des références théoriques de la psychologie génétique, de la psychologie sociale, etc.
· Exigence de rigueur méthodologique, passage de recherches exploratoires à de véritables plans d'investigation.
· Conscience que les "modèles mentaux" sont des constructions prédictives et explicatives des chercheurs avant d'être la réalité des processus.
3.2 - A côté de l'étude des conceptions, une place importante doit être accordée à
l'étude des stratégies. Dans les années 70, des recherches s'étaient intéressé aux conduites de découverte et de preuve expérimentale. Actuellement, l'étude des stratégies des apprenants pour trouver la réponse à des exercices ou la solution de problèmes prend une place importante en didactique de la physique. Sans doute, à terme, ces travaux vont former un seul ensemble: plus unifié du point de vue théorique, mais encore diversifié par les visées et les situations concrètes.
3.3 - Lors des Vè Journées de Chamonix en 1983, j'avais fait observer que les recherches sur les conduites des apprenants étaient les premières où était apparue une communauté de "chercheurs professionnels". Elles ont débouché sur des
publications nombreuses, panni lesquelles on peut citer, pour donner une vue d'ensemble:
- L. VIENNOT : Le raisonnement spontané en dynamique élémentaire, Hermann, 1979.
- E. CAUZINILLE, J. MATHIEU et A. WEIL-BARATS: Savant en herbe, P. Lang, 1983.
- Children's [deas in Science (ed. R. DRIVER, E. GUESNE, A. TIBERGHIEN), Open
University Press, 1985.
- A. GIORDAN et G. De VECCHI : Les origines du savoir, Delachaux et Niestlé, 1987.
Pour une part, ces recherches occupent un terrain laissé vierge par la psychologie ; elles sont l'occasion de fructueuses collaborations entre didacticiens et psychologues où chacun semble trouver avantage. Elles ont donc un avenir assuré.
Mais devant l'accumulation des résultats, la question de l'utilisation des connaissances acquises pour l'enseignement se pose. Certes, elles peuvent "aider" ; comme l'écrivent R. Driver, E. Guesne etA.Tiberghien, on peut "en tenir compte" pour
. choisir les concepts à enseigner,
. déterminer les situations d'enseignement-apprentissage, . présenter les buts des activités.
Mais concrètement, au-delà de la conscience de la "différence" des apprenants, et des difficultés qu'elle occasionne, comment faut-il "tenir compte" concrètement des "conceptions" et des "raisonnements" maintenant mieux connus? Certains évoquent une indispensable "théorie de l'instruction", à fonder. En fait, je crois qu'il s'agit d'étudier les curriculums et en particulier les décisions curriculaires, ce qui à vrai direa été engagé depuis aussi lon'gtemps que l'étude des conduites des apprenants.
4 • LES DECISIONS CURRICULAIRES
Les recherches curriculaires ont sans doute occupé le premier plan pendant une période assez limitée, les années70 ;mais elles détiennent une place décisive dans l'élaboration du cadre conceptuel et problématique de la didactique. Ce doit être un chantier permanent.
4.1 Objectifs et contenus
Je pense d'abord que nous devons revenir aux problèmes de finalités, de choix des domaines d'activité, déjà abordés de manière décapante dans Quelle éducation scientifique, pour quelle société? PUF, 1978.En effet, la plupart des recherches sur les conduites des apprenants se fontà"buts et contenus constants". Or face aux échecs de l'éducation scientifique de base, son coût, les difficultés de recrutement des enseignants, et malgré les proclamations sur la nécessité d'élever le niveau de la formation scientifique générale, le risque d'une marginalisation de l'initiation scientifique est très réel.
Que pouvons-nous honnêtement répondre ? Que pouvons-nous proposer de relativement sûr et robuste? Avons-nous même les outils conceptuels pour penser les problèmes ? Il y a ici un immense champ d'intervention pour l"'épistémologie appliquée" à l'enseignement et à la recherche didactique.
Un exemple très rapide: les circuits électriques simples sont maintenant présents "de la maternelle à l'université". Les objectifs fixés à l'école élémentaire (circuit d'objets, circuit de courant) sont assez bien atteints; au delà toutes les études notent des échecs affligeants jusqu'en maîtrise de physique, sans qu'on ait encore découvert de "remède" sûr ! On peut se poser la question : ne faut-il pas abandonner l'option continuiste implicite d'une initiation à petits pas depuis les premiers niveaux pour chercher dans une option discontinuiste quels pourraient être les contenus de niveaux très disjoints au collège, au lycée, à l'université? Une telle recherche ne peut se faire que par conception-essai - évaluation de projets d'enseignement globaux et n'est plus dans la ligne des travaux récents sur l'apprentissage de l'électrocinétique.
Sans doute, et dans le même esprit, faut-il travailler encore notre conception des objectifs. Dans Connaître et transformer la matière, P. Lang, 1986, j'ai proposé la notion d'objectif-obstacle, afin de fournir aux maîtres un instrument utilisable, spécifique et souple pour prendre les décisions d'orientation des interventions didactiques. Mais la détermination empirique des objectifs-obstacles reste largementà faire.
Enfin, je voudrais insister encore une fois sur le problème de la "référence", pas seulement d'un point de vue critique sur la pratique actuelle, et sans se limiter aux savoirs. L'explicitation de la relation entre activités scolaires programmées et pratiques sociales prises comme références est une tâche décisive. C'est par là que peuvent êtré élucidés les implications, les conséquences, et la signification des "décisions" et des choix sur:
· les objets et problèmes pris en compte, · les instruments et les savoirs,
· les activités et les rôles sociaux, · les compétences visées.
Les notions de transposition didactique et de pratique de référence devraient jouer un rôle crucial pour étudier d'un point de vue critique, comme G. RUMELHARD l'a fait dans La génétique et ses représentations dans l'enseignement, P. Lang, 1986, mais surtout d'un point de vue prospectif, les questions de buts, contenus, démarches, moyens, et les problèmes de leur mise en cohérence. En particulier la place des activités scientifiques dans la formation technologique et professionnelle, la place des activités techniques et de la formation technologique dans l'éducation générale sont des enjeux contemporains majeurs.
4.2 • Les composantes du curriculum
De nombreux travaux visentàdévelopper et rendre plus efficaces certaines composantes du curriculum:
situations didactiques, de trouver les conditions permettant à l'élève de construire lui-même son savoir ou de l'éprouver, et de mettre au point les aides à l'activité d'investigation.
- Les aides didactiques. Aussi bien les activités expérimentales que documentaires, font l'objet de travaux divers.
- Les contrôles et l'évaluation.
Sans doute sommes-nous loin dans les pays "latins" de l'ampleur des travaux analogues dans les pays anglo-saxons. Mais ce fait ne doit pas oblitérer l'originalité de certaines des recherches. En particulier, celles qui ont pris pour objet la question des modes d'activité didactiques (par exemple INRP) : Formation scientifique et travail autonome, 1985). Récusant la quête sans doute illusoire de la mailleure suite de situations d'apprentissage obligatoires, du meilleur "contrat", pour l'étude de la gestion d'un ensemble d'activités avec leurs fonctions et leurs dynamiques propres, ces travaux permettent de relativiser le "paradigme de la transmission-communication du savoir", pour faire fonctionner "le paradigme de la construction par changement conceptuel et méthodologique" , à côté d'autres modes comme l'exploration du milieu naturel et technique ou l'appropriation des connaissances sociales (voir tableau III).
Pour conclure, je crois qu'on peut dire que la recherche didactiq ue apporte déjà beaucoup pour mieux repérer et expliquer les difficultés qu'ont les apprenants devant ce qui nous paraît si "simple", ou "évident". Elle nous permet aussi d'ouvrir des perspectives nouvelles pour des contenus et des démarches "praticables".
Mais beaucoup resteàfaire pour affermir les bases des compétences professionnelles nécessaires à l'enseignant. N'est-ce pas cette direction qui justifie en effet nos efforts?
