Chapitre 5. L’obstacle. Prendre en compte l’activité cognitive de l’élève

p. 93-108


Texte intégral

1Afin de montrer la nature du changement de focalisation introduit par la prise en compte des obstacles dans l’analyse des situations formelles d’apprentissage, nous avons besoin de situer le concept d’obstacle au sein de l’épistémologie bachelardienne.

1. De la rupture à l’obstacle épistémologique

2Le travail épistémologique de G. Bachelard se développe dans un contexte historique particulier : le développement des géométries non euclidiennes, de la théorie de la relativité non newtonienne, les débuts de la microphysique... Ce moment du début du xxe siècle lui apparaît comme une rupture dans l’histoire effective des sciences. C’est à partir de ses intuitions que G. Bachelard va construire « une catégorie philosophique inédite » (Lecourt 1974, p. 21) : la catégorie « du non » (Bachelard 1934/1984 ; Bachelard 1940), qui le conduit à s’opposer à la fois à une conception continuiste de l’histoire des sciences et à une conception unitaire ou monolithique de la connaissance : « l’esprit scientifique contemporain ne pouvait pas être mis en continuité avec le simple bon sens » (1953/2000, p. 207)1. En cela il s’oppose de façon radicale aux thèses réalistes d’É. Meyerson, qui, postulant l’identité de l’esprit humain, cherchait à « déduire » Einstein de Newton2. G. Bachelard oppose à la Déduction relativiste (Meyerson 1925/2014), La valeur inductive de la relativité (Bachelard 1929) : « on ne va pas du premier au second en amassant des connaissances, en redoublant de soins dans les mesures, en rectifiant légèrement les principes. Il faut au contraire un effort de nouveauté totale » (Bachelard 1934/1984, p. 46).

3C’est sur cette double base historique et épistémologique qu’il faut comprendre la notion de rupture dans l’œuvre de Bachelard (Lecourt 1974, p. 23), ce qui lui permet de renvoyer É. Meyerson et A. Comte dos à dos3 « en refusant la continuité des démarches intellectuelles du sens commun et de la raison scientifique » (Canguilhem 1987, p. 179). L’introduction du concept de rupture permet à G. Bachelard de construire une épistémologie qui refuse le positivisme, puisque le concept de rupture « détruit l’image linéaire du progrès scientifique par la remise en question d’une propriété postulée de la ligne droite de n’admettre qu’une parallèle menée par tout point pris en dehors d’elle » (Canguilhem 1968/1989, p. 444). C’est le concept de rupture qui permet à G. Bachelard d’envisager les relations entre opinion et savoir. Ainsi, l’opposition, sans cesse rappelée par Bachelard, de la science et de l’opinion doit être comprise comme le refus d’une « homogénéité des formes de la connaissance – commune et scientifique » (Lecourt 1974, p. 23). Ainsi, G. Bachelard n’oppose pas la science avec un grand S et l’opinion, mais la connaissance commune, vulgaire, immédiate à la connaissance scientifique : « le progrès scientifique manifeste toujours une rupture, de perpétuelles ruptures entre connaissance commune et connaissance scientifique » (Bachelard 1953/2000, p. 207). Cela lui permet de mettre en avant la différence de nature entre la connaissance commune et la connaissance scientifique : là où la connaissance commune isole et naturalise des choses, des objets, la connaissance scientifique est un processus qui permet la construction d’un système au sein duquel les concepts scientifiques sont en lien les uns avec les autres : « en toutes circonstances, l’immédiat doit céder le pas au construit » (Bachelard 1940, p. 144). La connaissance scientifique a un caractère nécessaire puisqu’elle est fondée en raison par un processus permanent de reprise, de modification, de rectification4. Il ne s’agit pas d’une raison de fait, mais d’une raison polémique. G. Canguilhem parle, à propos du rationalisme de G. Bachelard, « d’un engagement pour la rationalité de la raison contre sa propre tradition » (Canguilhem 1971, p. 5). Ainsi, comme le rappelle G. Rumelhard, la connaissance scientifique « a une fonction polémique car elle évince des croyances métaphysiques, morales, religieuses, politiques qui se présentaient comme des explications vraies » (Rumelhard 1997, p. 14). Bachelard ne cesse de dire qu’il ne faut pas ignorer, mais retravailler les opinions et nécessairement s’appuyer sur elles pour les rectifier.

4La construction d’une connaissance scientifique est vue par G. Bachelard comme un processus de rectification, de réorganisation5 de la base au sommet qui implique le « primat théorique de l’erreur » (Canguilhem 1957) : « il ne saurait y avoir de vérité première, il n’y a que des erreurs premières » (Bachelard 1970). G. Bachelard considère ce travail de rectification, de réorganisation comme constitutif du travail scientifique. Il en conclut logiquement que l’opinion, la connaissance commune « a en droit toujours tort » (Bachelard 1938, p. 14). C’est à cet axiome que le concept d’obstacle épistémologique est lié. La fonction de l’obstacle épistémologique est de « combler la rupture entre connaissance commune et connaissance scientifique », ainsi « il fonctionne à rebours du Non » et « rétablit la continuité menacée par le progrès de la connaissance scientifique » (Lecourt 1974, p. 27). Quelles sont alors les conséquences de l’importation du concept d’obstacle sur le terrain didactique ?

2. L’obstacle : une centration sur l’activité cognitive de l’élève

5Nous récusons, comme M. Fabre nous invite à le faire, deux interprétations opposées du concept d’obstacle : une conception « dure », le concept d’obstacle étant tiré du côté de la coupure radicale entre opinion et savoir ; et une conception « molle » qui rétablirait continuité entre le déjà-là et les savoirs scientifiques.

« La première, la "dure", conduirait, à la limite, à se détourner des représentations premières en leur attribuant un statut d’opinion. L’opinion est toujours fausse par principe : elle a tort même en ayant raison, car s’appuyant sur de mauvaises raisons. Dans ce cas, on ne garde du bachelardisme que le versant polémique : la critique de l’empirisme (épistémologique ou pédagogique) (…) D’un autre côté, l’interprétation "molle" néglige complètement l’idée d’obstacle épistémologique, notion qui, malgré les efforts du dernier Piaget (Piaget & Garcia, 1983), paraît inassimilable par une psychologie du développement » (Fabre 2013b, p. 62).

6Ainsi, le concept d’obstacle appelle à envisager les relations entre opinion et savoir en termes de dialectique entre rupture et continuité : « Bachelard comprend qu’il ne suffit d’énoncer ces obstacles pour les voir disparaître. Il les soupçonne d’avoir une consistance épistémologique, de faire partie d’une sorte d’inconscient épistémologique, une antichambre de la raison » (Yousfi 2013, p. 159).

7L’introduction du concept d’obstacle dans les analyses des situations formelles d’apprentissage nous semble de nature à provoquer un déplacement de focalisation : d’une centration épistémique, avec le concept de rupture qui permet de caractériser la différence « de nature » entre la connaissance commune et le savoir scientifique, à une centration cognitivo-épistémique. Expliquons-nous : les obstacles ne sont pas liés à des difficultés externes au savoir qu’il conviendrait de surmonter, mais ils prennent leur source dans la pensée elle-même. Comme le précise G. Bachelard, « il ne s’agit pas de considérer des obstacles externes, comme la complexité et la fugacité des phénomènes, ni d’incriminer la faiblesse des sens et de l’esprit humain : c’est dans l’acte même de connaître, intimement, qu’apparaissent, par une sorte de nécessité fonctionnelle, des lenteurs et des troubles » (Bachelard 1938, p. 13). L’obstacle relève donc d’une nécessité fonctionnelle de la pensée, c’est « la part d’ombre de la pensée qui ne peut jamais être pleinement présente à elle-même » (Fabre 2001, p. 35). Ainsi, dans les processus d’appropriation des savoirs scientifiques, « quelque chose de la pensée a à être détruit, ou du moins démonté sur le mode psychanalytique, pour que celle-ci (l’appropriation des savoirs) puisse advenir » (Peterfalvi 2001, p. 32). C’est bien la jonction opérée par le concept d’obstacle entre les savoirs scientifiques et la façon de penser ces savoirs scientifiques qui génère la bascule que nous annoncions entre une focalisation sur les dimensions épistémiques à une focalisation sur des dimensions plus cognitives des processus d’appropriation des savoirs scientifiques : « penser l’obstacle exige d’imaginer un empêchement intérieur au mouvement de connaître au cœur même de la pensée » (Fabre 1995, p. 83), sans perdre pour autant le fil du savoir puisque les obstacles, comme nous le rappelle M. Fabre, concernent des points nodaux du savoir, « difficilement acquis par les savants eux-mêmes » (Fabre 2001, p. 36).

8La reprise du concept d’obstacle du point de vue de la philosophie de l’éducation par M. Fabre (Fabre 1995, 2001) et de celui de la didactique des sciences par J.-P. Astolfi6 et B. Peterfalvi (Astolfi 1992a ; Astolfi & Peterfalvi, 1993 ; Peterfalvi 1997 ; Astolfi & Peterfalvi, 1997 ; Peterfalvi 2001) nous permet de mettre en évidence quelques caractéristiques des obstacles. Ces deux auteurs s’accordent sur la positivité de l’obstacle qui n’est pas ignorance. L’obstacle n’est pas un vide, mais plutôt un trop-plein de connaissance, c’est une connaissance positive qui pourrait bien fonctionner dans un autre contexte. Cela conduit à une seconde caractéristique de l’obstacle qui, d’un point de vue cognitif, est à la fois outil/obstacle. « Bachelard insiste beaucoup sur cette dialectique outil/obstacle, sur la transformation des idées heuristiques en routines sclérosantes » (Fabre 1995, p. 82). En effet, l’obstacle est un outil nécessaire au sujet pour penser mais simultanément s’oppose à l’appropriation de savoirs nouveaux. Enfin, M. Fabre et B. Peterfalvi préviennent du caractère polymorphe de l’obstacle, qui est toujours protéiforme, au croisement entre des dimensions psychologique, sociologique, épistémologique et cognitive.

9Ainsi défini, le concept d’obstacle renvoie moins à l’idée de difficultés des élèves que « de facilités que le sujet s’octroie pour penser et qui, pour cette raison, tendent à perdurer » (Peterfalvi 2001). Le concept d’obstacle est donc, d’un point de vue cognitivo-épistémique, surtout explicatif de résistances au processus d’appropriation de savoirs scientifiques. Sur le plan méthodologique, B. Peterfalvi prévient que les obstacles ne correspondent à aucun observable direct, ainsi « ce n’est que par inférences à partir des productions des élèves (énoncés verbaux, productions écrites discursives ou graphiques, ou actions), de façon interprétative, que l’on peut caractériser des obstacles et qu’ils conserveront inévitablement une part hypothétique, liée au point de vue adopté par le chercheur » (Peterfalvi 2001, p. 34).

10Une étude de cas va nous permettre de présenter ce qu’apporte l’analyse de situation formelle d’apprentissage en termes d’obstacles.

3. Le devenir de la matière organique dans le sol en 6e

11L’étude de cas à laquelle nous allons nous référer a été publiée (Lhoste, Peterfalvi & Decussy, 2010) avec d’autres intentions que celles avec lesquelles nous allons la reprendre ici. Elle concerne la première séance d’une séquence concernant le devenir de la matière organique en classe de 6e7. Pour pouvoir proposer une analyse de la situation étudiée en termes d’obstacles, nous allons conduire une analyse épistémologique du savoir en jeu, seule à même de nous permettre d’identifier les obstacles en jeu.

3.1. Élémentation des savoirs en jeu

12La compréhension du devenir de la matière organique dans le sol nécessite de replacer ce processus au sein du fonctionnement plus global de l’écosystème (ensemble des êtres vivants dans un milieu de vie, ce milieu et toutes les interactions qui peuvent exister entre les êtres vivants et entre ces être vivants et leur milieu de vie8). Une approche fonctionnelle de l’écosystème s’intéresse aux flux d’énergie qui le traversent et aux cycles de différents éléments chimiques qui participent à la composition de la matière des êtres vivants et du milieu formé par l’écosystème. D’un point de vue curriculaire, la compréhension du devenir de la matière organique dans le sol en classe de 6e implique une centration sur le cycle du carbone que l’on peut représenter de manière très simplifiée de la façon suivante (figure 9).

Figure 9. Cycle du carbone simplifié dans un écosystème

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13Deux processus biologiques sont impliqués dans le cycle du carbone :

141/ La photosynthèse, assurée par les végétaux chlorophylliens, permet la production de matière organique (macromolécules composées d’azote, de carbone, d’oxygène et d’hydrogène) à partir d’une source d’énergie (l’énergie solaire) et d’une source de matière : de la matière minérale (H2O, CO2, autres sels minéraux) prélevée dans le milieu extérieur. Au niveau chimique, la matière organique correspond à des macromolécules qui contiennent du carbone, même si elle a longtemps été considérée comme de la matière issue du vivant. Ainsi, dans l’histoire de la chimie, la matière organique a longtemps été considérée comme une matière d’une tout autre nature que la matière minérale, d’où l’impossibilité d’en synthétiser ou de concevoir qu’elle puisse se constituer à partir de « matière minérale », ce qui rejoint les conceptions vitalistes dans le champ de la biologie. De ce point de vue, la matière minérale était vue comme de la matière inerte, radicalement différente de celle du vivant, alors qu’au niveau chimique elle correspond à des molécules plus petites qui peuvent être impliquées dans les réactions biochimiques qui conduisent à la synthèse de matière organique.

152/ La respiration est un processus biologique9 qui assure la transformation de la matière organique en matière minérale (de la même façon que la photosynthèse permet la production de matière organique à partir de substances minérales, à condition qu’il y ait de l’énergie lumineuse). Comme tous les êtres vivants du réseau trophique respirent, à chaque maillon dans le réseau trophique, une partie de la matière organique produite par les végétaux est transformée en CO2 et H2O.

16Ainsi, du point de vue du cycle du carbone, le « recyclage » de la matière organique dans les écosystèmes correspond aux processus de minéralisation de la matière organique par les décomposeurs10 qui assurent progressivement et par différents processus biologiques (dont la respiration est un processus important) la transformation du « carbone organique » en « carbone minéral ». Ces transformations sont à penser non seulement en termes de qualité des molécules en jeu, mais également en termes de quantité de matière11.

17En classe de 6e, même si le rôle de la respiration n’est pas cité par le BO, la construction d’un premier niveau d’explication du rôle des êtres vivants du sol (les décomposeurs) dans la transformation de la matière organique en matière minérale implique de faire intervenir ce processus biologique (respiration en tant qu’outil), même si l’étude détaillée de la respiration ne sera réalisée qu’en classe de 5e (respiration étudiée en tant qu’objet). Mais c’est bien la respiration qui permet d’expliquer (pour une grande partie) le recyclage de la matière organique dans le sol. Du point de vue de l’élémentation du savoir en jeu dans cette partie du programme de 6e, pour comprendre le devenir de la matière organique dans le sol, il s’agit de faire construire aux élèves la signification biologique de la respiration dans le cadre du fonctionnement des écosystèmes : c’est-à-dire comme un mécanisme propre aux êtres vivants qui permet de transformer de la matière organique en matière minérale (ce qui n’a pas eu lieu au primaire où la respiration est généralement présentée comme une caractéristique des êtres vivants et est associée à des mouvements respiratoires).

3.2. La situation didactique

18À partir d’une reprise de ce qui a été étudié précédemment par les élèves de cette classe (tous les êtres vivants sont des producteurs de matière organique qui implique une source d’énergie et de matière : les végétaux à partir de matière minérale et d’énergie lumineuse, les animaux à partir d’une matière organique préexistante qui est à la fois source de matière et d’énergie) et qui est représenté au tableau sous la forme d’une chaîne alimentaire (figure 10), l’enseignante pose la question du devenir de toute cette matière organique produite et cherche à faire percevoir aux élèves le problème du devenir de la matière organique dans le sol.

Figure 10. Le schéma bilan de la séquence précédente : tous les êtres vivants sont des producteurs de matière

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19Pour ce faire, elle demande d’expliquer pourquoi l’épaisseur de la litière dans une forêt tempérée n’augmente pas d’une année sur l’autre alors que de nouvelles feuilles mortes (la matière organique morte du schéma) se déposent chaque automne.

20Précisons les éléments en jeu dans cette modélisation du savoir élémenté afin d’identifier précisément ce qui relève, d’une part, de la position du problème et, d’autre part, de sa construction.

21La position du problème : si chaque année beaucoup de feuilles mortes tombent (contrainte empirique) et qu’on pense que globalement la matière se conserve en quantité (contrainte théorique), on est bien obligé de penser qu’il y aura une accumulation de feuilles, ce qui pourrait avoir le statut d’une « nécessité empirique ». Mais comme cette nécessité se heurte à une contrainte empirique contradictoire (le niveau du sol des forêts n’augmente pas), cela donne naissance à un problème qui naîtrait d’une distorsion entre une nécessité empirique construite et un constat de l’ordre du quotidien (contrainte empirique).

22La construction du problème : une solution à ce problème devra nécessairement faire intervenir un processus de transformation de feuilles mortes en une autre matière qui n’occupe pas le même volume, au moins visuellement, que celui initialement occupé par les feuilles mortes. C’est une condition de possibilité des solutions possibles. L’intervention de la respiration qui permet la transformation de la matière organique des feuilles mortes en CO2 est la solution envisagée par l’enseignante.

23Nous n’allons pas reprendre l’analyse complète des échanges qui ont lieu au cours de cette séance, mais simplement reprendre les éléments d’analyse faisant référence aux obstacles que nous avions mis à jour afin de nous permettre de dégager ce que cette focalisation sur les obstacles apporte comme éléments d’intelligibilité dans les situations formelles d’apprentissage.

24La modélisation de cette situation en termes de problématisation attendue est présentée dans la figure 11.

Figure 11. Espace contraintes et nécessités pour le problème du devenir de la matière organique du sol

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3.3. Les obstacles en jeu dans cette séance

25Parmi l’ensemble des interactions didactiques analysées au cours de cette séance, nous avons pu repérer plusieurs obstacles.

261. Centration sur les êtres vivants en tant qu’acteurs plutôt que sur les problèmes de circulation de matière à l’échelle de l’écosystème. Une chaîne alimentaire s’intéresse principalement à décrire les transferts d’énergie et de matière entre des êtres vivants qui assurent le rôle de vecteur de matière dans ce modèle. Il faut s’intéresser aux êtres vivants non pas pour eux-mêmes, mais pour la matière dont ils sont constitués, ce qui implique un changement de niveau d’organisation caractéristique des savoirs biologiques (Jacob 1970). Or, au départ, les élèves sont centrés sur les êtres vivants (mangent) et non sur des questions de transfert de matière dans la chaîne alimentaire (1-4).

1P :Alors si on part d’ici / ici c’est quoi
2E ?C’est ce que mangent les plantes
3PCe que mangent les plantes // Pourquoi on a mis tout ça en noir
4E1Parce que c’est de la matière minérale

27En 11, la formule « avec ça, ils font quoi » nous semble renvoyer à une logique de mise en chronique du « modèle » de la chaîne alimentaire, avec l’idée de cycle qui peut être proche du séquentiel ou linéaire causal. La formulation en termes de « mange » renforce la chronique en survalorisant le rôle des personnages, ici les êtres vivants.

9PDe la matière organique de végétal / et cette matière organique de végétal elle peut servir
10EsAux animaux
11PAux animaux qui la mangent et avec ça ils font quoi //
12EsDe la matière organique

28Cette centration sur les personnages et sur leurs actions, sous forme de chronique, empêche les élèves de passer à un autre niveau d’organisation. C’est l’enseignante qui prend en charge le « grand retournement » (Ginsburger-Vogel 1987, p. 90) : ce qu’on mange ⭢ être mangé, sans beaucoup de succès par rapport aux élèves. A priori l’intérêt des élèves est à côté des problèmes que l’enseignante souhaite mettre en scène.

292. Surdétermination utilitariste, liée à l’emploi du mot « recyclage ». La surdétermination utilitariste pourrait être liée à une idée de nature harmonieuse, qui assure le recyclage pour que les choses aillent bien, en conformité avec les idées sociales actuellement répandues « pour sauver la planète ». G. Rumelhard (Rumelhard 1994a), à propos des études didactiques sur la régulation, précise que cette conception du monde est un obstacle (« l’obstacle de l’harmonie ») à la construction de savoirs scientifiques dans la mesure où « cette vision mythologique du monde est en correspondance avec une attitude de contemplation et un refus d’analyse et d’étude scientifique » (1994a, p. 45). Dans ce cas, cela conduit à considérer que la matière globalement se recycle, et contribue à éviter les problèmes : comment ? entièrement ? etc. L’obstacle de l’harmonie contribue également à penser sans transformation : la matière du vivant va au vivant.

138PAlors Baptiste il dit les feuilles ça devient de l’engrais // mais alors // du compost
139EC’est comme quand // je sais pas // si on fait du compost ça devient de la terre
140EBah oui
141PAlors les feuilles ça devient de l’engrais // Elisa tu dis // du compost // ça devient du compost / mais alors ça sert à quoi l’engrais et le compostL’idée de cycle est reprise ici par l’enseignante, sur le modèle du compost, qui correspond à une pratique connue des élèves : le compost se fait avec des fragments d’êtres vivants (morts). Le fait de s’en servir (pratique humaine) pour nourrir les végétaux peut faire oublier le passage par la « matière minérale ».
Cette pratique peut très bien conforter l’idée que le vivant se nourrit du vivant.
[…]
146PL’engrais ça sert à quoi // Pierre tu dis ça fait de l’engrais // moi je vous demande c’est quoi l’engrais // on s’en sert pour faire quoi
147EPour faire pousser les plantes
148PAlors on s’en sert pour faire pousser les plantesJusqu’ici la matière minérale est oubliée : le vivant se nourrit du vivant.
Pour le coup, il n’y a pas de problème.

30Néanmoins, la référence à l’usage du compost conduit à considérer la nutrition végétale, ce qui permettra l’introduction de l’idée, déjà apprise, de l’intervention de matière minérale : de là un problème peut naître.

313. Matière organique et matière minérale comme catégories étanches : c’est l’obstacle vitaliste, la première catégorie procédant du vivant, avec les caractéristiques intrinsèques au vivant et irréductibles à celles de la matière en général. Cet obstacle conduit à survaloriser les cycles qui passent du vivant au vivant, en éludant les passages par la matière minérale (la matière organique morte est directement recyclée dans le vivant), d’autant plus qu’on est centré sur les animaux qui « mangent » (cf. centration sur les êtres vivants en tant qu’acteurs). Mais cet obstacle peut, dans certaines conditions, être à l’origine d’un problème : si la matière organique forme en elle-même un cycle, comment penser ce qu’on a appris sur la nutrition des végétaux, qui « mangent » de la « matière minérale » pour produire de la matière organique ?

324. Obstacle symétrique de la transformation facile sans contraintes : il empêche les élèves de poser le problème potentiel du devenir de la matière organique qui constitue les êtres vivants morts, puisque la transformation va de soi.

13PDe la matière animale / donc ce qu’on voulait savoir c’est comment les êtres vivants produisent leur matière / bah ça y est on sait comment les êtres vivants produisent leur matière / on a de la matière comme ça qui circule dans les chaînes alimentaires / alors ce que l’on va se poser comme question maintenant c’est qu’est-ce que devient toute cette matière là / toute cette matière organique qui est fabriquée par des êtres vivants / qu’est-ce que ça devient / PierreL’enseignante pose l’enjeu de la séquence à venir : expliquer ce « que devient toute cette matière organique fabriquée par des êtres vivants »
17PQu’est-ce qui peut lui arriver d’autre dans sa vie / il peut être mangé
18EQu’il soit mort
19PIl pourrait être mort / alors si un animal meurt qu’est-ce qui lui arrive / Pierre
25PDans le monde des morts / au paradis // bah je sais pas s’il y a un paradis des mulots mais techniquement il se retrouve comment / on l’enterre quelqu’un vient l’enterrer
26EXxx / Il se décompose / xxxL’idée de décomposition vient répondre facilement à la demande d’explication : la position du problème est empêchée ⭢ obstacle

335. Centration sur un seul processus et exclusion de la superposition de deux processus : les êtres vivants sont vus soit comme producteurs (de matière organique), soit comme décomposeurs, mais pas comme les deux à la fois.

346. On ne pense pas aux décompositions qui se font chez les êtres vivants tant qu’ils sont vivants : c’est une autre figure du vitalisme liée aussi au fait qu’on ne prend en compte qu’un processus à la fois ; les êtres vivants sont soit producteurs de matière organique, soit décomposeurs, mais pas les deux à la fois.

357. Les gaz ne sont pas vraiment conçus comme de la matière : on ne pense pas à un devenir possible de la matière organique en matières de phase gazeuse et on ne pense pas au rôle de la respiration, on pense plutôt en termes de fragmentation de matière solide, au point qu’elle pourrait même disparaître.

368. Prégnance du mode mécanique pour penser les décompositions ou les transformations de la matière : c’est la nutrition qui explique la transformation « en petit » des feuilles mortes. Seule est prise en compte la dimension mécanique de la transformation. Cela empêche de poser le problème de la transformation énigmatique de la matière organique en matière minérale. Cela est aussi lié à l’absence de connaissances chimiques des élèves : y a t-il une alternative possible pour penser les transformations autrement qu’en termes de fragmentation mécanique, ou comme un processus magique ?

141PAlors les feuilles ça devient de l’engrais // Elisa tu dis // du compost // ça devient du compost / mais alors ça sert à quoi l’engrais et le compostL’idée de cycle est reprise ici par l’enseignante, sur le modèle du compost, qui correspond à une pratique connue des élèves : le compost se fait avec des fragments d’êtres vivants (morts). Le fait de s’en servir (pratique humaine) pour nourrir les végétaux peut faire oublier le passage par la « matière minérale ». Cette pratique peut très bien conforter l’idée que le vivant se nourrit du vivant.
142EAh //
143HugoBah aussi ça peut s’éparpiller / comme y a plein d’herbe / ça s’éparpille ça s’envole et ça fait euh //
144PT’es reparti Hugo / alors vas-y / ça s’éparpille // et ça s’envole // quand tu dis ça / tu veux me dire que les 20 mètres ils se sont mis un petit peu partout // donc c’est moins épais / ça s’étale / d’accord mais / oui alors PierreIl n’y a que l’enseignante qui fait intervenir des aspects quantitatifs ; ceux-ci ne sont pas repris par les élèves.

3.4. La fonction des obstacles

37Cette étude de cas permet de mettre en évidence une double fonction des obstacles dans les processus d’appropriation d’un savoir problématisé pour un élève :

381/ Le fonctionnement des obstacles comme un « obstacle facilité » (Astolfi & Peterfalvi 1993, p. 113-114) où la transformation facile, sans contraintes, va empêcher l’élève de poser le problème de la transformation de la matière organique en une autre sorte de matière. Dans les deux cas, à la question de l’enseignante : « que va devenir la matière "morte" ? », les élèves répondent : « elle se décompose » (en 26). Puisque ces élèves acceptent l’idée d’une transformation généralisée sans contraintes, la question du devenir de la matière organique ne se pose pas pour eux. Cet obstacle est à mettre en relation avec d’autres obstacles identifiés dans ce corpus : l’idée de recyclage, dans une conception pratique, participe également à aplatir le problème. Il va de soi que la matière se recycle dans la nature. Mais laquelle, comment ? Par quel processus ? Entièrement ou non ? Ces questions ne se posent pas. Pas de saillance, pas de problème.

392/ L’obstacle vitaliste pourrait être à l’origine d’un problème (jusqu’ici évité) : d’une part la matière du vivant et la matière du monde inerte sont complètement hétérogènes, par essence (idée vitaliste) ; mais si l’on fait un raisonnement qui conduit à penser que l’une se transforme en l’autre (dans notre corpus, à la fin du second extrait, on a pu noter le début du travail d’une telle nécessité), on est face à une énigme : comment cela peut-il être possible ? C’est là un problème au sens plein du terme qui émerge justement parce que cet obstacle fait penser les choses d’une certaine manière. On pourrait parler du fonctionnement de l’obstacle comme « obstacle difficulté » (Astolfi & Peterfalvi 1993, p. 113-114) qui va rendre saillant un problème.

4. Les apports d’une focalisation cognitivo-épistémique, ses limites

40L’analyse en termes d’obstacles permet d’identifier certains blocages de la mise en mouvement de l’activité intellectuelle de l’élève face à une situation proposée par le professeur. En effet, les obstacles « bloquent la pensée sur des réponses trop satisfaisantes qui "court-circuitent" la recherche ou l’engagent dans des impasses, dans de faux-problèmes » comme nous le rappelle M. Fabre (2001, p. 36). Quel sens peut avoir pour l’élève d’engager un travail intellectuel coûteux quand les connaissances communes disponibles apportent des réponses faciles et donnent l’impression de comprendre ? Les remarques sur l’enseignement des sciences, qui émaillent le travail épistémologique de G. Bachelard, soulignent régulièrement ces blocages de la pensée qui peuvent être générés par les obstacles : la connaissance commune, chargée d’obstacles, « a toujours plus de réponses que de questions. Elle a réponse à tout » (Bachelard 1949/1998, p. 107). « Comment s’intéresserait-on à des problèmes quand on croit en connaître une solution aussi simple, quand on grossit à plaisir l’évidence simpliste d’une solution élémentaire ? » (Bachelard 1953/2000, p. 118). Comment, dès lors, permettre aux élèves de s’approprier le sens des apprentissages qu’on leur demande d’effectuer si les connaissances à apprendre à travers des situations formelles d’apprentissage sont totalement déconnectées des problèmes qui leur donnent sens ?

41Mais, comme nous l’avons précisé plus haut, il ne faut pas oublier que les obstacles ont toujours une double fonction d’un point de vue cognitif : ils jouent comme outil/obstacle. Ils peuvent donc également, dans certains cas, permettre de rendre saillant un problème, de faire émerger une énigme : comment penser la transformation de la matière organique en matière minérale alors que j’envisageais jusque-là que le monde minéral et le monde vivant étaient cloisonnés l’un par rapport à l’autre ? Cette idée que « l’obstacle suscite le travail » (Bachelard 1953/2000, p. 118) est également envisagée par G. Bachelard. Les obstacles peuvent donc venir déstabiliser ce que l’on pensait savoir jusque-là et par là même mettre la pensée en mouvement autour d’un doute localisé, autour de ce que l’on pourrait considérer comme un problème qui vient inquiéter la raison.

42Nous voyons que les analyses des situations formelles d’apprentissage en termes d’obstacles nous permettent d’apporter certains éléments d’intelligibilité autour des relations entre des élèves réels et l’activité cognitive nécessaire à l’appropriation de savoirs biologiques problématisés. Ainsi l’analyse des situations d’apprentissage en termes d’obstacles peut outiller le professeur pour lui permettre de comprendre que certains élèves ne comprennent pas, pour reprendre à l’envers la célèbre affirmation de G. Bachelard12.

43Ces avancées nous semblent significatives d’une meilleure compréhension de ce qui peut se jouer dans la rencontre entre un sujet cognitif et les points nodaux des savoirs scientifiques. Cette approche pourrait renvoyer à une psychologie de l’individu qui implique que la cognition soit située « dans » l’individu (Grossen 2001)13.

44Du point de vue de la compréhension des situations formelles d’apprentissage, cela laisse dans l’ombre le travail intersubjectif nécessaire :

  • pour faire en sorte que les évidences ressenties par certains élèves soient ébranlées par les doutes ou les questions que d’autres élèves se posent (ou que le professeur va tenter de faire apparaître), pour faire émerger et reconnaître comme tels, les problèmes biologiques qui seront à construire collectivement pour apprendre ;
  • pour éviter d’en rester à des pseudo-accords qui peuvent naître de l’illusion d’une transparence du langage : en effet, professeur et élèves peuvent tous être d’accord sur le fait que les feuilles mortes « se décomposent » sans se rendre compte qu’il y a autant de sens au verbe « se décomposer » que de personnes impliquées dans l’interaction ;
  • pour réussir à faire construire une signification partagée aux tâches que le professeur va proposer aux élèves pour les faire apprendre.

45Ainsi, il nous a semblé nécessaire de mobiliser d’autres concepts et d’autres outils, notamment ceux qui s’inscrivent dans le courant d’une psychologie de l’intersubjectivité, pour décrire et chercher à comprendre les dynamiques des interactions à l’œuvre entre professeur et élèves, sans pour autant perdre le fil du savoir. Cela va nous conduire à un nouveau changement de centration dans la façon d’analyser les situations formelles d’apprentissage avec une focalisation sur l’activité cognitive et langagière des élèves. En effet, dans le cadre de la classe, si les interactions peuvent être de multiples natures (gestuelle, visuelle, langagière…), force est de constater cependant que les échanges langagiers sont très nombreux quand il s’agit de négocier les savoirs et leurs énoncés.

POINTS CLÉS | Travail de l’obstacle et activité cognitive de l’élève aux prises avec des problèmes scientifiques en classe de SVT
1. La reprise didactique du concept d’obstacle épistémologique de G. Bachelard permet de caractériser l’obstacle comme un trop-plein de connaissance, comme une connaissance positive qui pourrait bien fonctionner dans un autre contexte. D’un point de vue cognitif, l’obstacle est un outil nécessaire au sujet pour penser mais simultanément il s’oppose à l’appropriation de savoirs nouveaux. Enfin, l’obstacle est toujours protéiforme car il se situe au croisement entre des dimensions psychologique, sociologique, épistémologique et cognitive. Ainsi défini, l’obstacle est, d’un point de vue cognitivo-épistémique, surtout explicatif de résistances au processus d’appropriation de savoirs scientifiques.
2. Sur le plan méthodologique, l’obstacle ne correspond pas à un observable direct mais nécessite un travail interprétatif du chercheur en lien avec une analyse épistémologique fine des concepts scientifiques travaillés. Il n’apparaît que lorsque l’on réfère l’activité du sujet à une norme épistémologique extérieure.
3. Ainsi, si l’analyse de situations d’enseignement-apprentissage en termes d’obstacles permet de comprendre comment jouent les obstacles dans la façon dont les élèves peuvent travailler les problèmes en classe de SVT, ce filtre permet de rendre compte de l’activité cognitive de l’élève. Il renvoie à une psychologie de l’individu, mais laisse dans l’ombre la dimension intersubjective qui intervient nécessairement dans les situations de classe. Pour saisir cette dimension intersubjective consubstantielle de l’étude en classe, il convient donc de chercher des outils qui permettent ce changement de point de vue.

Notes de bas de page

1 Il ne faut pas comprendre « la philosophie du non » de Bachelard comme une philosophie de la négation. Bachelard l’indique lui-même : « "la philosophie du non"... n’est pas une philosophie de la négation. Elle ne détruit rien. Tout au contraire, elle consolide ce qu’elle déborde. La mécanique newtonienne reste valable dans sa sphère bien désignée d’application. Sa base était expérimentalement trop étroite ; son rationalisme apparaît maintenant comme une simplification. Des expériences ultra-précises ont exigé une désimplification du rationalisme » (Bachelard 1972, p. 95-96).

2 De la même façon, Newton ne peut être mis en continuité avec la connaissance commune.

3 Alors que Meyerson s’oppose lui aussi au positivisme de Comte.

4 « La pensée rationaliste ne "commence" pas. Elle rectifie. Elle régularise. Elle normalise » (Bachelard 1949/1998, p. 112).

5 « On n’organise rationnellement que ce que l’on réorganise » (Bachelard 1971, p. 50).

6 À l’occasion du numéro 9 de la revue Recherches en didactique des sciences et des technologies (« Jean-Pierre Astolfi : échos dans les recherches d’aujourd’hui » 2014), dont le dossier est consacrée aux échos des travaux Jean-Pierre Astolfi dans les recherches actuelles en didactique des sciences, B. Peterfalvi et P. Schneeberger indiquent que « la question des obstacles (leur repérage et leur dépassement) est celle qui est la plus reprise ou discutée par les auteurs. Un seul des articles du dossier ne mentionne pas ce concept, si bien qu’on peut considérer que ce dernier est perçu comme au "cœur" de l’apport de Jean-Pierre Astolfi à la didactique des sciences » (Peterfalvi & Schneeberger, 2014, p. 12).

7 « Il s’agit aussi de montrer "la place particulière des décomposeurs du sol" dans le recyclage des restes des organismes vivants » (BO, HS spécial, n° 6, 28 août 2008, p. 17). Le BO ne fait référence à aucun processus biologique particulier pour expliquer ce recyclage, mais il exclut « les notions de photosynthèse, minéralisation et pédogenèse » (ibid.). Il faut que les élèves sachent que « Le sol abrite des êtres vivants qui, au travers de réseaux alimentaires, transforment les restes d’organismes vivants en matière minérale : ce sont des décomposeurs » (ibid.).

8 Le concept d’écosystème est introduit en 1942 par Linderman pour sortir de « l’arbitraire d’une coupure entre le milieu non-vivant et la communauté qui y vit » (Drouin 1997, p. 225).

9 Photosynthèse et respiration ne correspondent pas à de simples réactions chimiques comme celles que les élèves étudieront au collège et au lycée, mais sont des processus chimiques complexes qui ont lieu dans des organites contenus dans le cytoplasme des cellules et qui sont rendus possibles grâce à l’organisation particulière de ces organites, notamment l’organisation des protéines dans les membranes plasmiques.

10 Il convient de souligner que tous les êtres vivants sont à la fois des décomposeurs (par la respiration), mais également des producteurs de leur propre matière. Pour les producteurs secondaires du sol, le bilan entre la décomposition et la production est du côté de la décomposition (celle-ci excède, quantitativement, la production de matière organique). Les animaux du sol ont un rôle particulier puisqu’ils disposent des enzymes qui permettent les transformations chimiques qui assurent une minéralisation complète de la matière organique.

11 Cela renvoie à des modélisations compartimentales qui seront travaillées au lycée (Orange 1997).

12 « Dans l’éducation, la notion d’obstacle pédagogique est également méconnue. J’ai souvent été frappé du fait que les professeurs de sciences, plus encore que les autres si c’est possible, ne comprennent pas qu’on ne comprenne pas » (Bachelard 1938, p. 18).

13 M. Grossen distingue, dans le domaine de l’épistémologie de la psychologie, ce que l’on pourrait considérer comme trois grands paradigmes : une psychologie de l’individu, une psychologie de l’intersubjectivité et une psychologie de la situation (Grossen 2001, p. 59).


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