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Donner du sens aux savoirs

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

Donner du sens aux savoirs en biologie, en chimie et en physique

Myriam De Kesel et Jim Plumat

Texte intégral

1Comment aider nos élèves à dépasser la vision étroite et utilitariste qu’ils ont souvent des apprentissages en leur donnant un sens par rapport à leur vie ? Comment, en tant qu’enseignant, dépasser le rapport quantitatif à la matière pour en déplier le sens avec nos élèves ? Ce sont là les deux préoccupations majeures qui sous-tendent nos réflexions.

1. Donner du sens aux apprentissages

2Si l’on se réfère au dictionnaire, « donner du sens aux apprentissages » a pour objet d’attribuer aux mécanismes menant à l’acquisition de savoir-faire, de savoirs ou de connaissances, une raison d’être, une valeur, voire une finalité. De fait, donner du sens permet à l’enseignant de justifier, d’expliquer à ses élèves pourquoi l’introduction d’un concept parait essentielle à (faire) apprendre. Cela peut alors faire sens pour les élèves et ils peuvent plus facilement comprendre, saisir et interpréter ce que leur professeur tente de leur apprendre ; de là, ils s’approprieront plus durablement les choses et leur donneront un sens par rapport à leur vie d’élève.

  • 1 O. Maulini, Questionner pour enseigner et pour apprendre. Le rapport au savoir dans la classe, Issy (...)
  • 2 J.-P. Astolfi, L’erreur, un outil pour enseigner, Issy-les-Moulineaux, ESF éditeur, 2011.

3D’après nous et d’autres1,2, donner du sens aux apprentissages en sciences nécessitent de la part de l’enseignant de s’interroger, en amont de toute séquence d’enseignement, tant sur le « pourquoi » que le « pour quoi » et finalement le « comment ». Un enseignant qui ne s’interroge pas ou n’en prend pas le temps, ne parviendra pas toujours à amener ses élèves à se questionner et à questionner leur savoir. Lorsqu’il fait apprendre, l’enseignant devrait pourtant prendre le temps d’expliciter l’intérêt et l’objectif des concepts qu’il va construire avec ses élèves ainsi que la démarche qu’il va entreprendre pour les construire avec eux. Un enseignant qui n’explicite pas – volontairement ou non – sa démarche et à travers celle-ci l’épistémologie sous-jacente, ne parviendra pas à amener ses élèves à bien (faire) expliciter ce qu’ils ont compris (lors d’une évaluation, par exemple). Enfin, lorsque l’enseignant achève une séquence d’apprentissage, il nous semble essentiel qu’il prenne aussi le temps d’amener ses élèves à réfléchir à leurs apprentissages.

2. Comment donner du sens aux apprentissages en sciences ?

  • 3 G. Mialaret, La formation des enseignants, Paris, PUF, coll. « Que sais-je ? », 1977.

4Comme évoqué plus haut, notre hypothèse, qui est partagée par bon nombre de didacticiens3, stipule que nos élèves se poseront des questions si les enseignants s’en posent également. Ce mécanisme d’isomorphisme nous semble essentiel pour faire sens aux apprentissages. Reste à mettre en place ce mécanisme sans qu’il n’apparaisse artificiel aux yeux des élèves.

En amont de la séquence d’enseignement…

5La façon dont les sciences se sont construites chez l’enseignant – ses conceptions épistémologiques – va souvent induire chez lui la façon avec laquelle il va « conduire » son cours, sa méthodologie. Par exemple, l’enseignant qui considère l’observation comme étant une démarche essentielle à l’acquisition et à la construction des connaissances, va privilégier les activités de cours ou de laboratoire où les qualités d’observateur seront régulièrement convoquées et valorisées, et ce avec le risque d’amener les élèves à penser que c’est là, sinon l’unique, du moins la qualité indispensable d’un scientifique. Or, on le sait, si l’observation joue un rôle important chez les scientifiques, la modélisation et, d’une manière générale, l’articulation entre les connaissances antérieures et les hypothèses jouent un rôle plus fondamental dans la recherche scientifique.

  • 4 J. Désautels, M. Larochelle, B. Gagné et F. Ruel, « La formation à l’enseignement des sciences : le (...)
  • 5 P. Mathy, Donner du sens aux cours de sciences : des outils pour la formation éthique et épistémolo (...)

6Pourtant, peu d’enseignants – et particulièrement les enseignants novices – ont réellement conscience de leurs conceptions épistémologiques4,5, de l’impact de celles-ci sur leurs méthodologies d’enseignement et in fine sur la construction des conceptions épistémologiques chez les élèves eux-mêmes. C’est pour ces raisons que, dans le cadre de nos cours à l’agrégation, nous tenons à informer les futurs enseignants quant à l’importance de ce questionnement en amont de toute construction de séquences d’enseignement. En effet, si, lors de la préparation de sa leçon, l’enseignant se pose des questions telles que « pourquoi enseigner tel concept ? », « pour quoi faire ? » et « comment faire ? », sa relation au contenu disciplinaire, sa relation à l’apprenant et sa transposition didactique n’en seront que plus réfléchies, plus riches et – du moins nous l’espérons – mieux construites.

Pendant…

7Idéalement, pendant la séquence d’enseignement, l’enseignant devrait systématiquement prendre le temps d’expliquer à ses élèves les questions que pose le contenu disciplinaire qui va être abordé et celles qu’il s’est posées lorsqu’il préparait son cours. De cette manière, il pourrait mieux faire ressentir aux élèves l’importance d’un questionnement sur l’intérêt d’apprendre tel concept ; mieux, leur expliquer dans quel but il l’enseigne et comment il a choisi de le faire. En communicant ses réflexions à ses élèves, il peut espérer qu’à leur tour, ils se posent plus de questions et que, lorsqu’ils agiront seuls par la suite, ils réfléchiront à l’intérêt de poser tel ou tel acte, au but poursuivi et à comment agir.

  • 6 F. Vatin (dir.), Le « travail physique » comme valeur mécanique (XVIIIe-XIXe siècles). Deux siècles (...)

8Afin de concrétiser cette démarche, nous nous proposons dans ce qui va suivre de donner un exemple de réflexion préliminaire que pourrait mener un enseignant en sciences lorsqu’il introduit le concept de travail mécanique en physique. Ce concept de travail mécanique, ou plus exactement le travail d’une force, est généralement introduit comme le produit scalaire de deux vecteurs : le vecteur force appliquée (sur l’objet considéré) et le vecteur déplacement. Outre le fait que cette notion – pourtant essentielle dans tout le cursus de la physique – est définie le plus souvent ex abrupto sans contextualisation aucune, le travail mécanique en physique peut revêtir un sens tout à fait différent, sinon contraire, à celui de la vie quotidienne. Ainsi, si porter une valise lourde requiert un travail musculaire qui peut se révéler important, la physique nous apprend que le travail de la force de pesanteur est… tout simplement nul ! Anticiper les questions que l’on peut naturellement se poser quant à ce paradoxe impose à l’enseignant de s’interroger quant à l’origine de ce concept. Quelques lectures6 montrent que d’emblée, c’est le concept de rendement qui a conduit la réflexion et, tout particulièrement, la capacité à faire produire le maximum de travail animal et humain pour une fatigue minimale. Finalement, ce n’est que vers la seconde moitié du XIXe siècle que le concept d’énergie mécanique a été stabilisé, le concept de travail n’apparaissant que plus tard ! Pour l’anecdote, dans les ouvrages de physique d’avant 1865 (une époque finalement pas si lointaine), le concept de travail mécanique n’était pas présent par le fait qu’il n’avait tout simplement pas encore été inventé !

Après la séquence d’enseignement…

9Et enfin, si l’enseignant prend le temps d’amener ses élèves à réfléchir sur leurs propres apprentissages, ce sera pour les voir devenir plus réflexifs, critiques et responsables.

10En référence à l’introduction du concept de travail mécanique par le biais d’une réflexion épistémologique – qui pourrait très bien se transférer en classe –, l’enseignant peut également spécifier le statut d’un concept ainsi que son mode de production. En particulier, il nous apparait important de montrer qu’un concept est une production intellectuelle située à un moment particulier d’une réflexion partagée par d’autres et que cette construction est initiée pour fixer, voire faciliter, le partage des connaissances. Certains concepts peuvent ainsi être inventés au détriment d’autres jugés moins englobants ou tout simplement obsolètes. Ainsi en est-il du concept de force vive antérieur à celui d’énergie, et qui a actuellement complètement disparu de nos manuels alors qu’il était omniprésent dans la littérature aux XVIIIe et XIXe siècles.

11Nous sommes convaincus qu’initier les élèves à ce type de questionnement menés initialement par l’enseignant en amont, durant et en aval de la séquence d’enseignement pourra aussi initier chez les élèves une réflexion plus large, mais également faire sens pour ces derniers.

2.1. Que font concrètement les enseignants dans leurs cours de sciences pour donner du sens aux apprentissages ?

12Lors de notre atelier, en guise de recueil des conceptions méthodologiques et épistémologiques, nous avons demandé aux participants (une trentaine d’enseignants en sciences, conseillers pédagogiques ou inspecteurs) de nous dire ce qu’ils mettaient concrètement en œuvre pour donner du sens aux savoirs en biologie, chimie et physique. La majorité d’entre eux nous ont expliqué qu’ils veillaient à contextualiser leur enseignement, à illustrer leurs propos à l’aide d’exemples en lien avec leur quotidien, à « faire réfléchir » leurs élèves, à les conscientiser par rapport aux concepts enseignés, etc.

13Si la majorité a pu expliciter qu’ils agissaient avec le souci de faire réfléchir leurs élèves de façon instinctive et implicite, aucun des participants présents n’a dit qu’il agissait de façon systématique et explicite ni qu’il songeait à mettre en œuvre une démarche d’isomorphisme, et donc que faire en pratique ?

2.2. Quelques suggestions pour donner du sens aux apprentissages

14Au cours de notre atelier, nous avons proposé aux participants, à partir de situations très concrètes, trois problématiques d’apprentissage distinctes. Nous présentons ci-dessous ces problématiques ainsi que, pour chacune d’elles, la piste de réflexion suggérée.

151. Comment apprendre à nos élèves à interroger les différents types de « sens » ou de « valeurs » attribuables aux savoirs ?

    1. En leur apprenant à prendre de la distance par rapport aux connaissances transmises à travers les médias (manuels scolaires, émissions télévisées, etc.).

162. Comment apprendre à nos élèves à remettre en cause leurs représentations préconçues de certains objets disciplinaires pour découvrir le concept qu’ils recouvrent, la raison d’être de celui-ci ?

    1. En leur apprenant à explorer les possibles en prenant le temps d’expliciter les démarches d’enseignement vécues par les élèves.

173. Comment apprendre à nos élèves à faire le bilan de leurs apprentissages ?

    1. En prenant le temps de réfléchir avec eux aux apprentissages acquis suite à une activité d’enseignement.

2.2.1. Apprendre aux élèves à prendre de la distance par rapport aux connaissances transmises à travers des manuels scolaires

18À partir de l’hypothèse d’un mimétisme – d’un isomorphisme – entre les pratiques cognitives et épistémologiques des enseignants et celles des élèves, nous nous proposons ici d’interroger le savoir enseigné sur le ou les sens qu’il peut véhiculer.

19Lors de notre atelier, nous nous sommes intéressés à un thème en physique ; celui de la loi d’Ohm en électricité. Pour rappel, la loi d’Ohm établit le lien entre la cause d’un courant électrique – la différence de potentiel, noté V – et sa conséquence, l’intensité du courant – noté I – la relation se notant le plus souvent V = I.RR est la caractéristique (supposée constante) de l’élément conducteur : la résistance électrique.

20Nous avons proposé aux participants, de réfléchir à partir d’extraits de manuels scolaires, rédigés à différentes époques, certains anciens (voire très anciens) et d’autres plus actuels. Les questions qui nous préoccupaient étaient les suivantes :

  • ces documents présentent-ils des approches didactiques différentes et, dans l’affirmative, quelles différences peut-on noter ? Quelles approches semblent pertinentes et pourquoi ? Autrement dit, si l’on doit concrètement mettre en œuvre ce qui est suggéré dans les extraits, pouvez-vous pointer des différences opérationnelles (les différentes phases expérimentales par exemples) ? Certaines approches vous paraissent-elles cohérentes ? Que pensez-vous des applications proposées ? Etc. ;

  • les approches épistémologiques initiées dans les extraits sont-elles différentes et, dans l’affirmative, en quoi se différencient-elles ? Autrement dit, en fonction de l’analyse des extraits, peut-on observer que le savoir se construit différemment, par exemple empiriquement (par expérience) ou sur base d’une définition, voire d’une réflexion ? La démarche utilisée (inductive ou déductive) est-elle présente ? Sur quelles hypothèses se base-t-on pour construire la loi d’Ohm ? Etc. ;

  • enfin, quel est le sens attribué à la construction de ce savoir, de cette loi… Pourquoi faut-il l’enseigner ? Quel en est l’intérêt pour l’élève ? Pour l’enseignant ?

21Afin de répondre à ces questions, les participants ont travaillé durant trente minutes en groupe de quatre ou cinq personnes, avec comme consignes de lire les documents (une ou deux pages par livre scolaire), d’échanger entre eux, d’en faire une synthèse sur transparent et de la présenter en cinq minutes.

22L’analyse des extraits des manuels scolaires a fait émerger un certain nombre de réflexions. On peut noter d’emblée des différences importantes quant aux approches, tantôt empiriques, tantôt théoriques. La loi d’Ohm a un domaine de validité très faible… Et pourtant, on note peu de mise en garde dans les extraits analysés ! Dans un manuel, on propose même d’introduire la loi expérimentalement avec des manipulations qui ne sont pas cohérentes avec le domaine (déjà restreint !) de validité de celle-ci ! Les références historiques sont quasiment insignifiantes… Finalement, pourquoi faire apprendre cette loi ? Pour quoi faire ? Comment s’y prendre ? Voici toutes une série de questions que nous serions en droit de nous poser… Comme les élèves d’ailleurs !

Pourquoi…

  • La loi d’Ohm présente une relation simple (quoique peu souvent valide) entre une cause (la différence de potentiel) et un effet (l’intensité du courant).

  • L’intérêt de la démarche est aussi de montrer le mode d’élaboration d’un modèle, d’une première approche, pour, éventuellement, le complexifier par la suite (on peut considérer d’abord la résistance constante).

Pour quoi…

  • Pour avoir un résultat le plus souvent approximé et d’une manière simple et rapide.

  • Les résultats numériques sont donc (toujours ou presque !) des approximations de ceux obtenus par expériences.

Comment…

  • Par une expérience qui respecte les conditions de validité de la loi.

  • La composante historique pourrait également être présente. En particulier, remettre l’expérience dans son contexte historique, montrer à quel point les conditions expérimentales sont ici importantes pour comprendre, d’une part, l’ingéniosité d’Ohm (souvent passée sous silence), et le domaine de validité du modèle, d’autre part.

23Prendre de la distance par rapport aux savoirs n’est donc pas incompatible avec la possibilité d’acquérir des savoirs, mais surtout met en place des compétences transversales nouvelles que l’on pourra mettre en œuvre ultérieurement chez les élèves. On l’aura compris, à travers cette activité, l’objectif premier n’est pas la présentation de la loi physique, mais de montrer qu’il existe différents modes de construction d’une loi. Si la loi est bien à chaque fois la même à travers les différents extraits, il apparait clairement que le savoir peut se décliner différemment suivant l’option choisie par l’auteur du manuel. Le savoir n’apparait donc plus monolithique, mais comme une construction humaine qui peut être polymorphe.

24Cependant, et on le conçoit aisément, présenter aux élèves, dans le cadre d’un cours de physique, différentes approches de la construction d’une loi (ici empirique) peut s’avérer gourmand en temps sinon en énergie. De fait, il faut bien admettre que le changement de méthodologies d’enseignement requiert de la part de l’enseignant de bousculer des habitudes dans lesquelles les élèves se sont parfois douillettement moulés. Initier des situations d’enseignement nouvelles nécessite donc chez l’enseignant la volonté farouche de changer des situations pédagogiquement confortables où le savoir initialement prêt à être digéré par les élèves doit être relativisé parce que sa dimension apparait non plus unique, mais multiple tant au niveau du savoir que de son mode de présentation. Ceci rend ainsi encore plus évident la dimension humaine dans la construction du savoir et de là le caractère biodégradable de celui-ci.

25En apprenant à nos élèves à interroger les différents types de « sens » ou de « valeurs » attribuables aux savoirs, nous pensons travailler au développement de leur pensée critique en initiant chez eux la réflexion épistémologique. Dès lors, il ne nous apparait pas irréaliste de penser que les élèves soient capables de transférer ces activités lors de la présentation d’autres savoirs, d’autres concepts.

2.2.2. Apprendre aux élèves à explorer les possibles en prenant le temps d’expliciter les démarches d’enseignement vécues par les élèves

26Au travers de la première situation d’apprentissage, nous avons vu comment apprendre à nos élèves à prendre du recul par rapport aux sens ou aux valeurs attribuables aux savoirs. Voyons maintenant comment apprendre à nos élèves à explorer le champ des possibles. De fait, souvent, l’enseignement des sciences, d’une manière tout à fait naturelle, présente aux élèves le contenu disciplinaire validé par la communauté scientifique sans présenter, voire explorer, les alternatives qui ont pu naitre avant que le savoir ne soit finalisé. En sciences, les théories ou les modèles plus anciens, même lorsque leurs domaines de validité sont plus restreints, gardent tout leur sens parce qu’ils témoignent de la construction progressive des savoirs. Prendre conscience que les connaissances finalisées, telles qu’elles sont présentées actuellement, ont une histoire et que d’autres voies ont été explorées, pour finalement parfois être abandonnées, fait partie intégrante du savoir lui-même.

27Le champ des possibles peut également se révéler au sein même du savoir finalisé, stabilisé. En apprenant à nos élèves à explorer les voies alternatives quant à l’interprétation d’un phénomène, nous pensons également leur apprendre l’intérêt et le pouvoir de la réflexion humaine en sciences : la pensée n’est pas unique, mais plurielle. Nous avons développé ce point particulier en montrant que, suivant les approches modélisantes et les connaissances convoquées, l’on pouvait rendre compte de manière sinon égale du moins alternative d’un même phénomène. Une même observation peut donc être interprétée de manière différente suivant le registre de connaissances auquel on fait référence. Pour les élèves, voire pour les adultes, cela permet d’appréhender l’idée d’une construction théorique alternative…

28Lors de l’atelier, deux situations ont été présentées ; la première en physique et la seconde en biologie.

29La première situation, présentée comme une énigme, consistait à demander à l’assistance de prédire le résultat d’une expérience présentée devant eux.

30Trois bougies de différentes hauteurs sont placées dans un récipient transparent (un aquarium) qui sera fermé hermétiquement une fois les bougies allumées. Il est demandé de prédire ce qui va se passer. Du fait de la disparition progressive de l’oxygène, les bougies vont s’éteindre, mais celles-ci vont-elles s’éteindre toutes en même temps ? Une bougie va-t-elle s’éteindre en premier ? Dans l’affirmative, laquelle ? Sinon, pourquoi ?

Fig. 1 – Trois bougies allumées et de hauteurs différentes sont placées dans un récipient transparent. Un couvercle va être posé sur le dessus du récipient et les bougies vont s’éteindre.

Fig. 1 – Trois bougies allumées et de hauteurs différentes sont placées dans un récipient transparent. Un couvercle va être posé sur le dessus du récipient et les bougies vont s’éteindre.

31Dans un premier temps, on demande à chaque participant, individuellement, de prédire le résultat et de l’étayer par la construction d’un modèle explicatif. Dans un second temps, on demande aux participants, par groupe, d’échanger quant aux modèles utilisés et, en particulier, de présenter les connaissances, les présupposés et les conceptions mobilisées lors de leurs constructions.

32De la mise en commun, et d’emblée, un modèle unique se dégage avec comme idée forte que le dioxyde de carbone (le CO2 est un des produits de réaction de combustion) plus dense que l’air va s’accumuler dans le fond du récipient limitant l’apport d’oxygène ; ce serait donc la bougie la plus basse qui devrait s’éteindre en premier lieu… Suite à la réflexion commune et lorsque l’expérience est effectivement réalisée, tout le monde est surpris, car c’est la bougie la plus grande, la flamme située le plus haut dans le récipient qui s’éteint en premier, et c’est la flamme de la bougie de plus faible hauteur qui s’éteint en dernier ! Surprise générale… et incompréhension de la part des enseignants en sciences.

33Le rôle de l’animateur, de l’enseignant en classe, apparait ici essentiel : montrer comment une connaissance, au demeurant correcte, a fait construire un modèle explicatif non pertinent parce qu’une seule information, un seul aspect a été pris en compte lors de la construction du modèle, à savoir : la densité du CO2 est plus importante que celle de l’air… à température ambiante. Or, un second paramètre n’a pas été pris en compte, à savoir l’évidente augmentation de la température du fait de la combustion. Par la suite, la prise en compte de la température plus élevée du gaz carbonique, et donc de la diminution de sa densité, réaménage le modèle. On a donc bien ici un va-et-vient entre les connaissances mobilisées (le monde des représentations) et le réel (à la suite de l’expérience) qui va construire progressivement le modèle et l’affiner. Le modèle explicatif qui semble alors faire l’unanimité est donc celui où le gaz carbonique chaud (et donc moins dense que l’air) s’accumule au-dessus du récipient privant progressivement les flammes des bougies – en commençant par la plus haute – de comburant, d’oxygène.

34Tout semble résolu… Sauf qu’un modèle explicatif alternatif peut également être présenté, à condition de reconsidérer le point de départ du phénomène pris en compte. Ainsi, le dernier modèle (gaz carbonique moins dense du fait de l’augmentation de température) adopté – que nous appellerons modèle A par la suite – prend le produit final (le gaz carbonique) comme « point de départ », comme élément constitutif à la construction du modèle explicatif. Un autre modèle possible – que nous appellerons B par la suite – serait de partir non pas du produit de réaction, mais des réactifs ; à savoir l’air, ou mieux l’oxygène de l’air, comme élément constitutif d’un modèle alternatif. De fait, si, pour la construction de ce modèle B, on considère que la colonne d’air (et donc la quantité d’oxygène disponible) au-dessus de la bougie la plus haute est plus faible que celle située au-dessus de la bougie la plus basse, plus la quantité d’oxygène est importante et plus le temps de combustion sera long.

Fig. 2 – On a représenté sur la figure de gauche le modèle A pour lequel le gaz carbonique chaud, et donc moins dense (représenté ici en gris), prive en oxygène la flamme la plus haute en premier lieu. Sur la figure de droite, on a représenté le modèle B pour lequel la quantité d’oxygène (représentée par le volume en traits pointillés) est plus petite pour la flamme la plus haute.

Fig. 2 – On a représenté sur la figure de gauche le modèle A pour lequel le gaz carbonique chaud, et donc moins dense (représenté ici en gris), prive en oxygène la flamme la plus haute en premier lieu. Sur la figure de droite, on a représenté le modèle B pour lequel la quantité d’oxygène (représentée par le volume en traits pointillés) est plus petite pour la flamme la plus haute.

35Comme l’a montré ici l’exemple en physique, pour apprendre aux élèves à remettre en question leurs représentations, et de là construire leurs savoirs et leur donner du sens, il est préférable d’éviter des questions du type « Que savez-vous de…? », et de les amener plutôt à décoder un problème qui nécessitera d’utiliser leurs (pré) acquis en les forçant à les interconnecter.

36Prenons un second exemple, en biologie, concernant les liens existant entre les systèmes respiratoire, digestif et circulatoire. Si la question posée reste trop vague et ne nécessite pas de la part de l’apprenant de réponse réflexive requérant une vision systémique du fonctionnement intégré et complexe des trois systèmes, aucune proposition fondée et durable n’est envisageable. Il importe de poser des questions problèmes qui soient suffisamment intégratrices et complexes pour que l’apprenant soit déstabilisé, que ses conceptions soient ébranlées, voire que son savoir initial soit mis en doute. Il est donc logique de penser que l’élève s’impliquera au mieux pour résoudre ce qui apparait alors comme une énigme.

  • 7 D. Orange Ravachol, Didactique des sciences de la vie et de la terre : entre phénomènes et événemen (...)

37Plutôt que de demander aux élèves « Que savez-vous des liens qui existent entre le système circulatoire, digestif et excréteur ? » – question qui ne leur demande éventuellement que de mobiliser un savoir ou des connaissances –, il nous apparait plus pertinent de leur demander, à partir d’un schéma (figure de gauche ci-dessous), « Comment le glucose va-t-il être acheminé vers le muscle, puis comment les déchets vont-ils être éliminés ? ». Nous avons posé la question lors de l’atelier et force est de constater que presque tous les participants (mis à part les biologistes de formation) ont proposé un modèle incorrect où les organes (foie, rein, etc.) sont placés les uns à la suite des autres (et dans un ordre bien déterminé !) – un modèle7 où les organes (le rein en premier lieu) sont placés les uns derrière les autres – en série – alors que le modèle adéquat (figure de droite) fait apparaitre une structure où ceux-ci sont placés en parallèle. Lors de l’échange avec les participants, ceux-ci ont fait émerger l’idée – à l’origine de cette conception première – que le sang, une fois passé dans le rein, doit alors être nécessairement débarrassé de ses impuretés pour rentrer dans le cœur… Raisonnement naïf contredit par la procédure classique de toute prise de sang en vue d’une analyse de celui-ci.

Fig. 3 – À partir d’un schéma (à gauche), les apprenants sont invités à placer d’autres organes tels que le foie, le rein. Le modèle correct (à droite) fait apparaitre un montage en parallèle alors que ce qui est souvent proposé est un montage dit en série.

Fig. 3 – À partir d’un schéma (à gauche), les apprenants sont invités à placer d’autres organes tels que le foie, le rein. Le modèle correct (à droite) fait apparaitre un montage en parallèle alors que ce qui est souvent proposé est un montage dit en série.

38Le fait, pour les participants, de faire appel à un modèle simpliste a fait prendre conscience des limites de leur approche et a remis en cause leurs conceptions premières (modèle en série et position des organes). C’est alors l’occasion, dans la suite de l’atelier, de revenir sur le modèle correct et de prendre conscience que ce travail de modélisation a dû nécessairement être réalisé en amont par les scientifiques sur base d’hypothèses, d’observations et de mesures. Prendre conscience que ce qui est proposé à l’étude est en soi déjà une construction permet de titiller l’esprit critique et de revoir ses propres conceptions épistémologiques.

39À partir d’extraits de manuels scolaires, c’est également l’occasion, sinon de montrer des modèles alternatifs, du moins d’en pointer différentes interprétations. Par exemple, on peut souvent y lire : « les nutriments sont apportés à toutes les cellules du corps et les déchets cellulaires sont acheminés vers les reins ». Bien que correct, ce type de commentaire peut induire chez les apprenants, par sa linéarité, l’idée d’un modèle séquentiel. Il vaudrait alors mieux dire :

Le sang au contact de l’intestin grêle va se charger en nutriments et, lors de son parcours à travers tous les vaisseaux, va pouvoir nourrir toutes les cellules de tous les organes… Le sang qui traverse les reins et le foie va se délester – progressivement – des déchets collectés au niveau de toutes les cellules de tous les organes.

40À travers ces exemples de démarche épistémologique, on a pu montrer (ici avec des enseignants, mais l’on peut imaginer une approche semblable avec des élèves) que la prise en compte de plusieurs éléments, d’un champ de possibles plus large – penser le complexe – a permis d’élaborer des modèles explicatifs plus performants, et ceci grâce la prise en compte d’éléments non directement sensibles (l’augmentation de la température du CO2, la constitution du sang) et par le changement du point de vue initial (partir de la quantité d’oxygène disponible au lieu du gaz carbonique produit, interconnecter des systèmes circulatoire, digestif et excréteur).

2.2.3. Apprendre aux élèves à prendre le temps de réfléchir avec les élèves aux apprentissages acquis suite à une activité d’enseignement

41Nous venons de le voir, prendre en compte un champ des possibles plus large nécessite la mobilisation des connaissances antérieures, la prise en compte d’éléments initialement négligés (la variation de densité, la disposition des organes), voire un changement radical du point de vue initial (oxygène versus gaz carbonique, un sang porteur d’impuretés peut passer dans le cœur). Il s’agit donc d’amener les élèves à penser le complexe, et une manière d’y arriver peut être l’interdisciplinarité : peut-on distinguer un phénomène (les changements climatiques par exemple) sans le penser en relation avec les différentes disciplines (physique, chimie, biologie, etc.) ?

42Enfin, il ne faudrait pas négliger l’élément déclencheur de ces réflexions, à savoir le rôle des interactions entre pairs et, en particulier, l’échange à propos des connaissances mobilisées pour la construction du modèle initial. En classe, cela nécessitera de la part de l’élève d’apprendre à remettre en cause ses propres représentations initiales souvent partagées par d’autres, mais aussi de concevoir qu’il existe d’autres préconceptions, d’autres savoirs.

43Il va de soi que la démarche intellectuelle, telle que présentée et initiée en classe avec des élèves, ne peut se faire dans la précipitation… Pour permettre à un apprenant, à l’élève, de réfléchir à son apprentissage, il importe de prendre du temps. Si l’on imagine le processus d’apprentissage comme un processus linéaire, pour lequel chaque heure de cours apporte un élément supplémentaire au processus intellectuel, si l’on conçoit l’apprentissage comme un empilement d’outils cognitifs que l’enseignement distillerait au gré des heures de cours, on convient qu’une telle méthodologie s’avère inapplicable dans l’enseignement. Il est vrai que le découpage horaire nous invite plus souvent à penser à enseigner plutôt que de faire apprendre. Cependant, l’option alternative – le champ des possibles ! – consiste à envisager l’enseignement d’un point de vue systémique, avec la mise en place progressive d’outils cognitifs permettant par la suite aux élèves de les pratiquer en vue d’acquérir des connaissances.

44L’option proposée ici est donc radicalement différente de ce qui est souvent pratiqué aux cours de sciences. Il s’agit, à travers un thème disciplinaire, d’abord de faire émerger chez les élèves tantôt la prise en compte (ou non) de connaissances ou d’éléments directement (ou non) sensibles ou appréhendables, tantôt la mobilisation de conceptions premières liées à des modes raisonnements, le tout en vue de leur faire prendre conscience des différentes manières de penser le réel et de la simplification avec laquelle nous le pensons parfois. Il s’agit, outre de sensibiliser les élèves au champ des possibles, de leur permettre de revenir sur leurs réflexions antérieures, de revisiter leurs modes de penser… de leur donner le temps de se pencher sur leur pensée. Bref de cultiver la pensée réflexive et d’équiper, au sens premier du terme, les élèves d’outils cognitifs qui leur permettront par la suite de construire leurs propres connaissances.

45Finalement, cette manière de faire n’est-elle pas celle pratiquée dans tout artisanat ? D’abord faire apprendre à l’apprenti le maniement des outils pour que la maitrise de ceux-ci puisse se révéler au cours du temps par ses créations… Pourtant, dans l’enseignement, on a parfois le sentiment que l’apprentissage des objets de connaissances créés par d’autres sera (auto) suffisant pour permettre aux élèves et étudiants de comprendre comment ces connaissances se sont construites ; sentiment qui se base sur l’hypothèse épistémologique positiviste (fallacieuse) qu’à bien faire étudier par les apprenants les objets de la connaissance, ils seraient naturellement capables d’en comprendre la genèse. N’y a-t-il pas dans cette option méthodologique une forme de naïveté qu’il s’agirait d’éluder ? Il nous appartient d’y veiller.

Notes

1 O. Maulini, Questionner pour enseigner et pour apprendre. Le rapport au savoir dans la classe, Issy-les-Moulineaux, ESF éditeur, 2005.

2 J.-P. Astolfi, L’erreur, un outil pour enseigner, Issy-les-Moulineaux, ESF éditeur, 2011.

3 G. Mialaret, La formation des enseignants, Paris, PUF, coll. « Que sais-je ? », 1977.

4 J. Désautels, M. Larochelle, B. Gagné et F. Ruel, « La formation à l’enseignement des sciences : le virage épistémologique », Didaskalia, 1, 1993, p 49-67.

5 P. Mathy, Donner du sens aux cours de sciences : des outils pour la formation éthique et épistémologique des enseignants, Bruxelles, De Boeck Supérieur, 1997.

6 F. Vatin (dir.), Le « travail physique » comme valeur mécanique (XVIIIe-XIXe siècles). Deux siècles de croisements épistémologiques entre la physique et la science économique – Cahiers d’histoire. Revue d’histoire critique, 110, 2009.

7 D. Orange Ravachol, Didactique des sciences de la vie et de la terre : entre phénomènes et événements, Rennes, Presses universitaires de Rennes, 2012.

Table des illustrations

Titre Fig. 1 – Trois bougies allumées et de hauteurs différentes sont placées dans un récipient transparent. Un couvercle va être posé sur le dessus du récipient et les bougies vont s’éteindre.
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Titre Fig. 2 – On a représenté sur la figure de gauche le modèle A pour lequel le gaz carbonique chaud, et donc moins dense (représenté ici en gris), prive en oxygène la flamme la plus haute en premier lieu. Sur la figure de droite, on a représenté le modèle B pour lequel la quantité d’oxygène (représentée par le volume en traits pointillés) est plus petite pour la flamme la plus haute.
URL http://books.openedition.org/pucl/docannexe/image/9467/img-2.jpg
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Titre Fig. 3 – À partir d’un schéma (à gauche), les apprenants sont invités à placer d’autres organes tels que le foie, le rein. Le modèle correct (à droite) fait apparaitre un montage en parallèle alors que ce qui est souvent proposé est un montage dit en série.
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© Presses universitaires de Louvain, 2015

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