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Progression et transversalité

 | 
Ghislain Carlier
, 
Myriam De Kesel
, 
Jean-Louis Dufays
, 
et al.

Chapitre 7. Progression et transversalité en sciences

Quelques pistes pour optimiser l’apprentissage de la chimie

Propositions pour une approche systémique de la chimie et de son apprentissage

Jean-Luc Pieczynski

Texte intégral

1. État des lieux

1Le décret « Missions » a profondément modifié la commande sociale faite à l’école.

1.1. L’identité professionnelle de l’enseignant est bouleversée

2Les programmes de chimie précédant le décret « Missions » permettaient à l’enseignant de décliner les différents thèmes sous forme de conférences. Le métier d’enseignant consistait à présenter à l’élève les contenus de la façon la plus claire et la plus conforme possible. Aujourd’hui, les programmes demandent d’accompagner les élèves dans la construction de leurs savoirs. Les enseignants doivent proposer à l’élève des situations exemplaires permettant à l’apprenant de découvrir les notions et de les articuler. Paradoxalement, ces connaissances doivent aussi être structurées conformément aux modèles de la communauté scientifique. Elles seront en outre acquises avec une expertise permettant leur mobilisation dans des situations nouvelles. Ce changement de paradigme constitue une rupture profonde dans la conception du métier d’enseignant.

1.2. L’apprentissage de la chimie se heurte à des difficultés spécifiques

3L’apprentissage visant la compétence demande des élèves acteurs. Or, les activités spécifiques à la chimie sont éloignées du vécu de l’élève. En effet, la chimie s’applique à décrire et expliquer à l’aide d’observations macroscopiques et d’un langage étrange le comportement d’objets microscopiques nombreux. Les phénomènes chimiques observables au quotidien échappent généralement à la compréhension de l’élève. Les matériels et les matériaux utilisés en laboratoire sont étrangers à l’univers de l’élève. La chimie est une discipline particulièrement cumulative, chaque notion s’installant sur la précédente. La modélisation académique de la matière, telle qu’enseignée dans les universités, est différente de sa description scolaire réalisée dans l’enseignement secondaire.

1.3. Les consignes des sciences de l’éducation

  • 1 OCDE (2010). Comment apprend-on ? La recherche au service de la pratique. Éditions OCDE. Disponibl (...)

4Selon l’OCDE1, l’apprentissage est plus efficace s’il est :

  • constructif. (Seul l’élève a accès à sa mémoire. C’est lui qui place les nouveaux acquis et les articule dans son réseau conceptuel) ;
  • autorégulé. (Lorsque l’élève gère une situation, il doit pouvoir prendre des initiatives pour que le projet aboutisse en temps et en heure) ;
  • situé. (Le contenu doit faire sens chez l’élève) ;
  • collaboratif. (L’apprentissage visant la compétence s’acquiert lors d’interactions avec autrui).

2. La piste systémique

5Le premier paragraphe démontre que les nouveaux modèles éducatifs modifient les postures de l’élève et du professeur. L’élève doit devenir autonome, capable d’initiative et d’adaptation. Ces attitudes sont installées et exercées en classe. Le professeur est par conséquent contraint de susciter l’initiative chez l’élève,… et d’en tenir compte dans la suite de son cours.

6Alors que la conférence est un discours parfaitement cerné, la séquence de cours de l’« enseignant nouveau » présente des zones d’ombres, dépendantes de l’activité de l’élève acteur de ses apprentissages. Dès lors, la démarche analytique propice à la construction d’une conférence ne convient plus. Une nouvelle stratégie est à développer.

7D’autres acteurs sociaux (dirigeants d’entreprise, thérapeutes, etc.) ont été confrontés plus tôt à cette problématique. Ils ont développé, à côté de la démarche analytique, l’approche systémique. La suite de l’article émet l’hypothèse que la systémique peut fournir des recommandations permettant à l’enseignant de s’adapter à la commande sociale.

2.1. Définition

8Les activités difficiles (nécessitant une sollicitation consciente et prolongée de la mémoire de travail) peuvent être catégorisées en :

  • compliquées – une planification préalable de l’activité est possible. Cette planification permet d’aboutir toujours au résultat attendu. Pour gérer ce genre de situation, la démarche analytique est féconde ;
  • complexes – une planification préalable de l’activité par les acteurs n’est pas possible. Il faut « tracer son chemin en marchant ». Pour gérer ce genre de situation, la démarche systémique est plus efficiente.

2.2. La chimie et son apprentissage

9Les modèles véhiculés par la chimie sont des systèmes complexes. Par exemple, un phénomène chimique est appréhendé par la description des réactifs et des produits, mais le comportement des espèces chimiques durant la réaction reste empreint d’incertitudes.

10L’acquisition des « compétences du chimiste » par l’élève est une activité complexe. L’apprentissage de l’autonomie nécessite de « laisser la main » à l’élève. Ces initiatives rendent impossible la planification totale d’une séquence de cours à la manière d’une conférence.

11Que produit l’application de quelques principes fondateurs de la systémique

  • à la description de phénomènes chimiques et
  • à l’apprentissage de la chimie ?

Consignes pour l’organisation des contenus

12Il faut permettre à l’élève d’organiser les contenus dans l’espace et dans le temps.

13▪ Organisation de l’espace en niveaux hiérarchiques

14Chaque événement peut être étudié selon différents niveaux. Chaque passage d’un niveau à un autre engendre des propriétés émergentes. En chimie, on distinguera :

  • le niveau macroscopique qui décrit l’événement à l’aide des sens et des instruments de mesure. Pout un phénomène chimique, on parle de transformation chimique ;
  • le niveau microscopique qui décrit le comportement des espèces chimiques (atomes, ions, molécules). Si l’événement est un phénomène chimique, on parlera de réaction chimique ;
  • le niveau symbolique qui utilise les formules moléculaires. Si l’événement est un phénomène chimique, on parlera d’équation chimique ;
  • le niveau systémique qui situe l’événement dans l’environnement.

15▪ Organisation du temps en modules

16La démarche systémique insiste sur les interactions entre les objets. Une façon de mettre en valeur ces dernières est de les situer sur une ligne du temps. Ainsi, un phénomène chimique sera découpé en :

  • profil des réactifs : chaque substance est précisée par une série de propriétés physiques et chimiques. Les réactifs sont classés en catégories (acide, oxydant, etc.). Certaines de ces caractéristiques seront nécessaires à la réaction ;
  • profil de la réaction : les phénomènes chimiques sont regroupés en grandes classes (acide-base, oxydoréduction, estérification, etc.) parce qu’ils adoptent un comportement analogue ;
  • gestion de la réaction :
    • gestion du conditionnement des réactifs ;
    • gestion d’un ensemble des contraintes spécifiques au phénomène et dont il faut tenir compte pour que l’événement se produise efficacement et en sécurité ;
  • gestion des produits :
    • identification, extraction, purification du produit utile ;
    • gestion des autres produits et de l’énergie.

Consignes pour l’apprentissage des contenus

17Il est opportun d’organiser chaque séquence de cours en respectant :

18▪ Un objectif précis

19Lors d’une séquence où l’élève va prendre des initiatives, l’enseignant doit pouvoir « garder le cap ». Pour cela, il est utile de décrire l’objectif de la séquence en termes d’action de l’élève (qu’est-ce que l’élève doit être capable de faire au terme de la séquence ?).

20▪ Un moment d’appropriation

21La séquence prévoit une ou plusieurs activités menées par l’élève et lui permettant de rencontrer les savoirs et procédures utiles à l’objectif.

22▪ Deux moments d’intégration

23Il y a intégration lorsque l’élève est amené à utiliser les acquis nouveaux :

  • moment de structuration : processus de généralisation par lequel les nouveaux acquis issus de l’apprentissage sont désincarnés en concepts et articulés ensemble et avec les acquis précédents ;
  • moment de transfert : processus de particularisation où les nouveaux acquis deviennent des ressources mobilisées dans des situations inédites. Le travail de l’élève consiste à comparer une situation source vue en apprentissage avec une situation cible, la situation inédite qu’il doit gérer.

3. Conclusions

24Un vaste chantier s’ouvre devant le monde enseignant. La commande sociale des sociétés de la connaissance impose une rupture. Cette mutation demande un renouvellement des stratégies éducatives. D’autres secteurs, confrontés au même problème, ont développé utilement la systémique. Cette science de la gestion des situations complexes peut utilement s’exprimer à l’école. La chimie est plus que toute autre discipline concernée par ce défi.

Notes

1 OCDE (2010). Comment apprend-on ? La recherche au service de la pratique. Éditions OCDE. Disponible sur internet : http://dx.doi.org/10.1787/9789264086944-fr

© Presses universitaires de Louvain, 2012

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