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Le curriculum en questions

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Myriam De Kesel
, 
Jean-Louis Dufays
, 
Alain Meurant

Chapitre 10. La progression et les ruptures d’apprentissage en sciences et mathématiques

Atelier thématique coordonné par Myriam De Kesel, Christiane Hauchart, Kouider Ben Naoum, Jim Plumat et Bernard Tinant

Sabine Daro, Myriam De Kesel, Christiane Hauchart, Jim Plumat et Bernard Tinant

Texte intégral

1. Introduction à l’atelier « Sciences » (J. Plumat)

1La Science évolue non pas d’une manière linéaire via un processus cumulatif, mais bien d’une manière discontinue, par ruptures… Des périodes de crise permettent ainsi à quelques scientifiques de remettre en cause et de faire évoluer des paradigmes antérieurs, et ce afin de mieux comprendre ou interpréter des phénomènes nouveaux ou jusque là incompris. On peut citer, par exemple, chez les chimistes, la théorie du phlogistique devenue caduque avec la découverte du rôle de l’oxygène par Lavoisier ; l’inutilité du concept d’éther dénoncé par Einstein pour interpréter la propagation des ondes électromagnétiques ; ou encore la théorie de l’évolution de Charles Darwin qui a rejeté le créationnisme.

2Dans ce cadre, la rupture n’apparait pas comme négative ou inhibante, mais plutôt comme un élément moteur nécessaire à l’évolution scientifique ; toute révolution scientifique – au sens de l’épistémologue Thomas Kuhn – étant naturellement et nécessairement précédée d’une période d’instabilité.

3Comment ces ruptures paradigmatiques apparaissent-elles dans le curriculum prescrit de l’enseignement des sciences et comment sont-elles effectivement envisagées et enseignées ? Les concepts scientifiques étudiés tout au long de la scolarité présentent-ils effectivement cette évolution, ces ruptures et, dans l’affirmative, à quel moment et comment celles-ci sont-elles initiées et présentées ?

4Pour répondre à ces questions essentielles et tenter de comprendre la situation de terrain, un atelier de réflexion a été organisé pour les enseignants en sciences et en mathématiques. L’objectif de celui-ci étant de déterminer à quels niveaux les différentes phases d’un concept sont construites.

5Cet atelier en trois temps devait permettre – en référence à un thème défini – d’analyser et de comparer des énoncés initialement rédigés par les participants et, dans un deuxième temps, des textes qui leur avaient été fournis. Les documents mis à dispositions des participants étaient issus d’ouvrages scolaires ou de la littérature spécialisée, voire d’encyclopédies. En physique, c’est le concept de vitesse qui a servi de thème de réflexion ; en biologie, chimie et géographie, c’est le thème de l’eau qui a été proposé. Pour les participants à l’atelier, il s’agissait de repérer, parmi tous ces documents traitant du même thème, les différences dans le mode d’énonciation, les degrés de complexité ou d’abstraction, les opérations logiques requises, etc. La troisième phase consistait pour les participants à restructurer le concept et son adéquation optimale avec la progression des apprentissages.

6Pour permettre aux participants de bien intégrer la méthodologie, un exposé a mis celle-ci en application en montrant l’évolution du concept de molécule tout au long de la scolarité.

2. Le concept de molécule au cours du curriculum en chimie (S. Daro)

7S’interroger sur ce que l’on fait dès l’enseignement maternel et primaire à propos du concept de molécule est une interpellation qui peut surprendre. D’ailleurs, à la question formulée comme telle, nous pouvons répondre « rien » ; on n’aborde pas la question des molécules au fondamental. Cela aurait très peu de sens tant l’on sait le niveau d’abstraction nécessaire pour accéder aux modélisations que sont les concepts de molécule ou d’atome. Mais peut-être pouvons-nous poser la question autrement : quelles activités d’éveil scientifique vivre dès la maternelle pour permettre aux élèves du secondaire de bien négocier ce passage à l’abstraction indispensable à la compréhension des sciences et, en particulier, de la notion de molécules en chimie ?

8L’association dont je fais partie (Asbl Hypothèse) accompagne les enseignants du fondamental dans une réflexion didactique autour de l’éveil scientifique. Nous faisons le pari que les enfants qui sont mis en situation de manipulation des propriétés de la matière par une approche concrète répétée et qui élaborent des commentaires à propos du réel dans un niveau de formulation adapté à leur âge seront armés pour un passage plus harmonieux vers des niveaux de formulation plus élevé lors des cours de sciences du secondaire.

9A. Giordan et G. De Vecchi, notamment, se sont intéressés à cet épineux problème du niveau de formulation.

  • 1 De Vecchi, G., Giordan, A. (2002). L’enseignement scientifique Comment faire pour que « ça marche ? (...)

Tout ce qui devient un savoir utilisable pour l’apprenant correspond à ce qu’il peut réellement exprimer. Ainsi la connaissance va se construire en passant par des niveaux de formulation successifs.
Un niveau de formulation peut se définir par :
 - une somme de connaissances nécessaires pour construire en énoncé ;
 - un certain niveau de développement intellectuel ;
 - une pratique sociale (vécu constituant le support à la formulation du concept). Plus simplement, le niveau de formulation est un énoncé correspondant à un seuil que l’on atteint ; c’est un certain niveau d’abstraction qui se manifeste par un énoncé global que l’on demande à l’apprenant de produire (et non de réciter !) (…)
On peut donc comprendre que n’importe quel concept peut être abordé à n’importe quel âge, à condition qu’il ait du sens pour les élèves, que l’on définisse un champ de validité limité (lié au vécu quotidien ou prenant des exemples proches de l’enfant) et que l’on ne soit pas trop prétentieux quant au contenu du niveau de formulation visé1.

10Nous proposons donc, dès la maternelle, des activités qui permettent à l’enfant d’entrer en contact avec les multiples aspects du réel, et de structurer les apprentissages par des constats limités au champ d’observation exprimés dans un langage accessible. L’action de l’enfant sur les objets est privilégiée. C’est par l’action que l’enfant sera stimulé dans sa recherche. Nous proposons de varier les approches du réel afin de développer de nombreux savoir-faire utiles à l’acquisition d’une pensée logique scientifique.

11Une approche qui privilégie les expériences sensorielles (expériences pour ressentir)

  • des expériences avec les objets de type expériences action : manipulations libres, défis ouverts ;
  • de temps en temps des expériences démonstratives pour compléter, pour illustrer un savoir (expériences à suivre) ;
  • des moments de réflexion avant d’agir, lors d’expériences à concevoir qui mettront à l’épreuve d’éventuelles hypothèses posées lors des étapes précédentes2.
  • 3 Nous utilisons « devraient » entre parenthèses, car nous présentons ici une sorte d’idéal pédagogiq (...)

12À propos des contenus abordés, ils sont variés et seront approchés au fur et à mesure d’activités fonctionnelles. Par exemple, la notion de changement d’état de la matière solide à liquide pourrait se faire lors d’activités de création de bougies pour le marché de Noël, ou lors de la réalisation de figurines en chocolat, ou de glaçons pour les boissons d’un gouter organisé, ou d’un concours du bonhomme de neige « le plus durable » si la météo le permet. L’accent sera mis sur l’importance d’apporter de la chaleur au système pour rendre la matière liquide et du refroidissement nécessaire pour que celle-ci redevienne solide. Peu à peu l’enfant comprend la réversibilité du changement, il perçoit que la température de fusion sera différente pour chaque matière. Vous comprendrez qu’il n’y a donc pas un découpage précis des notions scientifiques à aborder à tel moment dans les programmes du fondamental, tel qu’on peut, par exemple, le trouver dans les programmes du secondaire, car ces notions sont (devraient)3 être intégrées par ce type d’apprentissage en spirale qui, par les biais d’activités variées au cours de la scolarité, permettent un affinement de plus en plus précis des notions travaillées.

13Voici, à titre d’exemple, une liste des notions qui peuvent ainsi être construites lors de la scolarité fondamentale en amont de la notion de molécule :

  • Découvrir différentes matières (eau, air, métaux, savon, huile, sel, sable, bois, etc.) ; les nommer, les classer et identifier des propriétés facilement observables de certaines d’entres elles et de certaines interactions entre matières (par exemple huile et eau, sel et eau, savon et huile, etc.), et approche des notions de densité, solubilité ou insolubilité, solvant, soluté.
  • Identifier les états de la matière : solide, liquide, gaz. Comprendre les changements d’état de la matière et quelques conditions qui provoquent ce changement. Quelques propriétés des liquides, solides et gaz.
  • Approche de la notion de mélange et de séparation des mélanges (mélange solide/solide, mélange liquide/solide, mélange liquide/liquide).

Un exemple d’activité telle qu’elle pourrait se vivre en 3e maternelle
Les enfants ont comme consigne, devant divers liquides (lait, eau, grenadine, huile d’olive (verte), huile d’arachide (jaune), savon liquide, etc.) de mélanger deux à deux les ingrédients. La manipulation les mobilise et les constatations sont variées. Elles vont déboucher sur des questions de sciences intéressantes. « L’huile ne veut pas se mélanger avec l’eau mais si je mets de l’huile verte avec l’huile jaune alors elles se mélangent bien » ; « l’huile se met au-dessus de l’eau, mais c’est peut-être parce que je l’ai mise après l’eau. »
L’enfant teste alors son idée et constate que l’huile se met toujours au-dessus, même s’il y a plus d’huile que d’eau, et même si on met l’huile après avoir mis l’eau. C’est ce constat qui sera noté en synthèse au cahier de sciences.

3. L’évolution du concept de molécule au cours du curriculum en chimie (B. Tinant)

14Les premiers contacts avec les sciences et la chimie ne nécessitent pas d’expliciter le concept de molécule puisque l’on fait découvrir aux enfants les propriétés macroscopiques des corps qui nous entourent. La première formulation du concept intervient lorsque l’on aborde au 1er degré les mélanges et les changements d’état ; la molécule est alors définie comme la plus petite partie d’un corps pur. À ce niveau de formulation, on peut expliquer « mélanger/séparer » et le fait que les trois états de la matière diffèrent par la densité des molécules. Le modèle « petites billes » correspondant au concept peut être mis en regard de tâches expérimentales se situant toujours au niveau macroscopique.

15Au second degré, lorsque l’on aborde les réactions chimiques, il faut préciser le concept : la molécule est un ensemble d’atomes qui peuvent se réorganiser et aboutir à un système final (produits) qui a des propriétés différentes du système initial (réactifs). Les activités en rapport avec ces notions se situent encore dans le monde macroscopique et au niveau expérimental (exemple réaction du fer et du soufre). On aborde ensuite le concept au niveau symbolique, la molécule d’eau a pour symbole H2O. Le modèle devient explicatif : les atomes sont liés dans une molécule ; dans certaines conditions, ils se réorganisent autrement et les corps obtenus ont de nouvelles propriétés qui ne sont pas la somme de celles des réactifs. Les liaisons chimiques demandent que l’on augmente le niveau de complexité du concept : la molécule est un ensemble d’atomes liés et les forces d’attraction diffèrent selon le type d’atomes en présence d’où la possibilité de réorganisation. On entre dans le monde des modèles (modèle atomique, couches électroniques, tableau périodique, liaison covalente, etc.). Outre l’abstraction et le symbolisme, on est entré dans le monde microscopique, celui que les chimistes doivent imaginer.

16Lorsque le concept de concentration molaire est vu, on affine la relation microscopique/macroscopique en réalisant que les molécules jouent toujours en très grand nombre. Au début du chapitre consacré à la chimie organique, on réalise aussi que les molécules ont vraiment beaucoup de possibilités de réarrangement (notion d’isomères, par exemple).

17Au 3e degré, le concept de molécule est enrichi par la notion de polarité pour expliquer les relations structures propriétés (ex. les règles de similitude, la solubilité). Lorsque l’on aborde les réactions en solution aqueuse, il faut voir les molécules qui agissent ensemble et non plus comme des individus (modèle de la solvatation, échange de proton ou d’électron). Le difficile concept d’équilibre chimique demande d’admettre que les molécules se font et se défont et que les notions de « réactif » et « produit » n’ont plus de sens. En thermochimie, on devra préciser que les molécules contiennent plus ou moins d’énergie stockée dans les liaisons entre atomes.

18On pourrait continuer à décrire d’autres niveaux de formalisation du concept essentiellement abordés dans l’enseignement supérieur, par exemple, pour expliquer les liaisons intermoléculaires ou le polymorphisme. Cette brève description du concept de molécule au cours du curriculum suffit à bien montrer que les difficultés d’apprentissage se situent au second degré, au moment où l’on doit rentrer dans le monde des modèles avec l’abstraction qui y est liée et le symbolisme qui l’accompagne. On devrait certainement consacrer plus d’attention et de temps au passage du monde macroscopique vers celui des modèles explicatifs, car c’est sans doute une clef essentielle à la compréhension de la chimie dans son ensemble. Il faudrait sans doute aussi bien analyser si le moment choisi (en 4e) est en adéquation avec le niveau d’abstraction.

4. Les concepts de vitesse en physique et mathématiques, et d’eau en chimie et en biologie (M. De Kesel, Chr. Hauchart et J. Plumat)

Introduction

19Les ateliers dont les textes suivent ont été introduits par Myriam De Kesel et Jim Plumat, qui ont pointé d’emblée quelques éléments concernant les ruptures dans l’apprentissage des concepts en sciences dans l’enseignement secondaire. D’une part, certaines notions, certains aspects d’un concept, ne sont pas régulièrement « revus », voire abordés lors de la scolarité. Pire, du fait d’un manque récurrent de communication entre enseignants inter- et intra-degrés, des rapports d’inspection pointent du doigt que certains concepts et notions ne sont jamais abordés.

20Enfin, la conceptualisation de notions apparait parfois comme prématurée et donc trop rapide pour qu’il y ait réellement assimilation de la part des élèves. Ainsi, il n’est pas rare que des enseignants, dans une optique ambitieuse, déflorent involontairement le contenu disciplinaire d’un collègue, d’une classe ou d’un degré supérieur, et ce en vue d’intéresser (temporairement !) les élèves. On serait donc en droit de se demander si le programme de sciences vu dans le secondaire ne devrait pas être plus cadré avec le risque d’une perte de liberté didactique !

21L’objectif annoncé des ateliers était, d’une part, de sensibiliser les participants, en rapport avec un concept déterminé, aux différents moments du cursus où celui-ci apparait et, d’autre part, de revisiter sa construction en adéquation avec les compétences cognitives des élèves.

4.1. Le concept de vitesse

22Le thème choisi, afin de favoriser au mieux les échanges au sein du groupe mathématiques/physique, est celui relatif à la vitesse. Cette notion fait partie du cursus des cours de physique et de mathématiques, et ce dès le premier degré et, de plus, elle devrait régulièrement être revue tout au long du curriculum tant en physique qu’en mathématique (sous sa forme dérivée).

23Pourtant familière et partout présente dans le quotidien de tout un chacun, on remarque qu’entre la notion de la vitesse issue du quotidien, celle du physicien et celle du mathématicien, il y a un seuil épistémologique important. En effet, pour « l’homme de la rue », qu’il soit coureur, cycliste ou automobiliste, c’est essentiellement le concept de vitesse moyenne, voire de vitesse instantanée qui importe le plus souvent. Généralement, il n’a que faire de la dimension vectorielle du concept vitesse et encore moins de sa formalisation mathématique présentée comme la limite d’un quotient différentiel de la distance par rapport au temps de parcours. Dans sa pratique, son quotidien, le sens commun perçoit la vitesse par les sensations perçues : le vent sur la peau, la manière dont défile le paysage, etc.

24Dès lors, comment ne pas comprendre la difficulté d’implication qu’éprouvent les élèves – et les adultes ! – lorsqu’ils abordent le concept de vitesse (et que dire du concept d’accélération !) : tout semble connu et avoir déjà avoir été dit ! Pour les enseignants eux-mêmes, ce concept ne semble pas revêtir beaucoup de difficultés ni d’intérêt… Pourtant, un concept, tel que celui de la vitesse, n’apparait pas instantanément à un moment donné de l’histoire, mais se construit progressivement tout au long de celle-ci. Ainsi, la vitesse présentée simplement comme la division d’une distance par un temps n’a pourtant pas toujours fait l’unanimité chez les savants ! Si on serine aux enfants de ne pas additionner pommes et poires, avec le concept de vitesse, on se permet ici de les diviser !

25Pour entamer cette réflexion chez les participants à l’atelier, ceux-ci sont invités via un travail individuel d’abord et collectif ensuite, à lire, analyser et comparer des énoncés issus d’ouvrages scolaires ou universitaires – de physique, de mathématiques ou de psychologie, voire de documents plus anciens comme celui provenant de l’encyclopédie de Diderot. Ci-dessous, à titre d’exemples, quelques énoncés mis à disposition des participants :

Une définition formelle a longtemps manqué à la notion de vitesse, car les mathématiciens s’interdisaient de faire le quotient de deux grandeurs non homogènes. Diviser une distance par un temps leur paraissait donc aussi faux que pourrait nous sembler aujourd’hui la somme de ces deux valeurs. C’est ainsi que pour savoir si un corps allait plus vite qu’un autre, Galilée (1564-1642) comparait le rapport des distances parcourues par ces corps avec le rapport des temps correspondant.
Tant que l’idée de vitesse n’est pas acquise sous une forme opératoire, c’est-à-dire comme un rapport entre l’espace parcouru et cette dimension commune aux différentes vitesses qu’est précisément le temps, l’ordre temporel se confond avec l’ordre spatial et la durée avec le chemin parcouru. Inversement, tant que l’ordre temporel n’est pas lui-même constitué, la vitesse se réduit à une intuition insuffisante et parfois trompeuse, celle du dépassement, c’est-à-dire à nouveau d’une intuition spatiale, caractérisée par le changement de position respective des mobiles. La construction du temps commence donc quand les vitesses différentes sont comparées entre elles.
Qualité de ce qui se meut vite, parcourt beaucoup d’espace, fait beaucoup de chose en peu de temps. La vitesse de la main. Écrire, parler avec vitesse.
Le vecteur vitesse instantanée vr d’un objet dont la position au temps t est donné par x(t) calculé comme la dérivée νr = dx/dt »

26De par les échanges, les participants sont ensuite invités à proposer une approche curriculaire du concept actuel en analysant son évolution de la scolarité. Ainsi, il est demandé aux enseignants d’indiquer, pour l’enseignement primaire et secondaire, et par degré, les niveaux de formulation successifs du concept, les capacités cognitives et opérations logiques supposées nécessaires et, éventuellement, les problèmes spécifiques liés à ces activités de construction de ces niveaux de formulation.

27Suite à l’atelier, il ressort les réflexions suivantes :

  • dans l’enseignement primaire la grandeur semble essentiellement vue comme une propriété propre de l’objet : ainsi, pour les enfants, une voiture possède a priori une vitesse plus grande qu’un vélo. La vitesse pourrait se limiter à des notions relatives : rapide ou lent, par exemple. Les perceptions, les ressentis et l’observation de la réalité (course entre élèves, par exemple) pourraient facilement être utilisés. S’il semble naturel pour les enfants de comparer des grandeurs de même nature : des distances (espace), par exemple, le concept de temps, la durée constitue une grandeur peu perceptible, voire difficile. Ainsi, si les enfants comprennent bien la comparaison de périodes de temps simultanés, il en est autrement pour des périodes de temps successifs ;
  • au premier degré, le niveau de formulation du concept de vitesse pourrait se limiter à la vitesse, comme grandeur scalaire et aux mouvements à vitesse constante. Les capacités cognitives à mobiliser se limiteraient ainsi à la proportionnalité et au rapport inverse. Le problème, trop vite éludé au sens des participants, étant de diviser des grandeurs de natures différentes. Il devrait donc bien apparaitre une rupture entre les niveaux de formulation du concept de vitesse à la fin de l’enseignement primaire et au premier degré de l’enseignement secondaire. On retrouve cette réflexion chez Galilée qui caractérisait des mouvements à vitesse constante lorsque des distances égales sont parcourues en des temps égaux plutôt que comme un rapport d’une distance sur un temps ;
  • au second degré, le mouvement accéléré sera introduit en physique et, donc, le concept de vitesse instantanée doit être présente. Le concept (délicat !) de dérivée devrait être introduit d’une manière concomitante dans le cours de mathématiques, d’une part, dans une optique d’efficacité et, d’autre, part afin de limiter la multiplicité des notations différentes en mathématiques (f’) et en physique (df/dt). Cette dernière difficulté perdure malheureusement tout au long de la scolarité. L’importance des référentiels pour justifier le signe de la vitesse et l’utilité des différents niveaux de représentations pour établir le lien entre observations et représentations graphiques sont judicieusement soulignés ;
  • au troisième degré, un degré de formulation mathématique plus évolué, en rupture avec le précédent, devrait être introduit. Ainsi, il serait souhaitable d’introduire la dimension vectorielle de la vitesse et sa formulation mathématique en tant que limite d’un quotient différentiel, et ce pour enrichir le concept et son interprétation en physique (avec les graphiques, par exemple). Pourtant, on note les difficultés liées à ces nouvelles dimensions. D’une part, la difficulté récurrente qu’éprouvent les élèves à attribuer un sens au signe de la grandeur scalaire issue de la composante vectorielle de la vitesse. D’autre part, la difficulté du quotient particulier 0/0 où, en une période de temps nulle, aucune distance n’aurait été parcourue ! Si l’on peut « lever » assez facilement l’indétermination en mathématiques et en physique, il devient beaucoup plus difficile d’y trouver un sens. Enfin, on note l’intérêt et l’importance d’aborder au troisième degré les mouvements circulaires.

4.2. Le concept de l’eau

28C’est le thème de l’eau qui a été choisi pour amener les formateurs d’enseignants du groupe biologie/chimie à réfléchir sur la cohérence de l’enseignement d’un concept en sciences. Notamment parce qu’il constitue une notion à la fois pluri- et interdisciplinaire, mais aussi parce qu’il est abordé dès la maternelle et exploité durant tout le cursus scolaire (tant en chimie qu’en biologie, mais aussi en physique et géographie).

29Afin de déterminer à quels niveaux les différentes phases de ce concept étaient construites, les enseignants ont été amenés à repérer, parmi une série de documents, les différences dans le mode d’énonciation, les degrés de complexité ou d’abstraction ainsi que les opérations logiques requises. Les documents étaient issus de revues scientifiques, de manuels scolaires (sans annotation de niveau), d’encyclopédies ou mallettes didactiques. Les participants les ont classés en fonction de leurs niveaux de complexité et des opérations mentales suscitées, mais également en fonction de leurs utilisations habituelles à l’école (en lien avec les exigences des programmes du fondamental et des trois degrés du secondaire).

30En primaire et au 1er degré du secondaire, bien que les notions scientifiques associées au concept de l’eau semblent être amenées à des moments adéquats du cursus des élèves, les participants ont très rapidement constaté que beaucoup de documents sont utilisables, et d’ailleurs généralement exploités en classe, tant en fin de primaire qu’en début du secondaire : la majorité des notions relatives au concept de l’eau sont abordées de façon redondante, tant en termes d’approche que de degré de complexité (états de l’eau, changements d’états, le cycle de l’eau, etc.). La transition fondamental/secondaire inférieur est, dans ce cas, caractérisée par une stagnation curriculaire.

31Au 2e degré du secondaire, bien que la progressivité de l’enseignement de ce concept semble cohérente, en revanche, la transition degré inférieur/degré supérieur, caractérisée par le passage du monde macroscopique au monde microscopique, reste une étape difficilement compréhensible par l’élève. S’il est possible, en biologie, de réaliser des expériences explicatives simples, en chimie, par contre, faute d’expériences réalisables pour parvenir à un modèle explicatif simple, la rupture est nette (voir supra le paragraphe sur « Le concept de molécule au cours du curriculum en chimie »).

32Le passage au 3e degré ne semble pas présenter de souci d’apprentissage particulier, ce qui est très probablement corrélé à la capacité d’abstraction du public.

33Sur base de ces constats, les participants ont été invités à construire une grille qui favoriserait un apprentissage progressif, cohérent et non redondant (approche par programme). Elle vous est présentée ci-dessous :

Niveaux de formulation successifs du concept Capacités cognitives
Opérations logiques
Problèmes spécifiques
Activités permettant de construire ces niveaux
primaire • Solide, liquide, gaz
• Évaporation, condensation, solidification
• Cycle anthropique de l’eau
• L’eau, c’est la vie (dont l’alimentation)
• Ressentir
• Observer
• Dessiner/schématiser
• Mesurer (tableau, graphique)
• Cinq sens en action (glaçons, imiter les molécules avec le corps, etc.)
• Séchage du linge
• Expériences simples de changements d’états
• Station météo
• Visite d’une station d’épuration
•…
1er degré • Mélanges
• Solvant/soluté
• Cycle naturel de l’eau
• Densité
• Énergie hydraulique
• Milieu de vie aquatique
• Modéliser
• Mesurer
• Communiquer sous forme de tableau, de graphique
•…
• Séparation de mélanges
• Montage expérimental du cycle de l’eau
• Expériences de germination
•…
2e degré • Formule moléculaire
• Liaison chimique
• Force de cohésion
• Chaleur spécifique
• Osmose
• Modéliser
• Symboliser
• Construire un rapport de laboratoire
•…
• Attention au passage du macroscopique observable au microscopique modélisable
• Liaisons chimiques représentées par un assemblage de personnes
• Expériences de diffusion, osmose, etc.
3e degré • L’eau en tant que
 - transporteur
 - solvant universel
 - réactif
• Polarité,
• Ponts
• L’homéostasie
• Origine de l’eau
• Modéliser
• Symboliser
• Élaborer des cartes conceptuelles
•…
• Attention au statut particulier de l’eau
• Questions citoyennes : guerre de l’eau, ressources en eau, pollution de l’eau, l’eau et le DD
•…

34À la lecture de cette grille, il est aisé de constater que les enseignants ont pu établir une ébauche d’approche non redondante et progressive du concept en proposant des activités distinctes en fin de primaire et début du secondaire. Faute de temps, aucune activité clé en chimie n’a été retenue concernant son approche microscopique au 2e degré. Mais, convaincus par la nécessité qu’une approche programme doit être mise en œuvre pour favoriser un apprentissage durable, les participants ont évoqué plusieurs pistes d’action :

  • une première solution serait d’associer les enseignants du fondamental et du secondaire inférieur ainsi que leurs formateurs, lors de la réécriture des programmes du fondamental : ceci permettrait déjà de scinder les concepts et démarches à favoriser dans le fondamental (les référentiels actuels, trop peu cadrants, ne le permettent pas) et consentirait à ce que les élèves du premier degré du secondaire abordent le thème de l’eau en ayant le sentiment et la satisfaction d’apprendre réellement du neuf !
  • une seconde serait de réaliser des fascicules d’approche par programme de thèmes ciblés. Les participants se sont quittés avec une réelle envie de se retrouver pour coopérer à une approche intégrative des apprentissages sur le thème de l’eau, notamment, depuis le fondamental jusqu’au supérieur ;
  • une autre serait de développer une culture de collaboration et, donc, la concertation de tous les enseignants au sein d’un même établissement scolaire, via un portfolio par exemple ; ceci nécessiterait une vision commune et décloisonnée de la matière : l’ensemble des activités devraient contribuer de façon progressive, logique et complémentaire à l’atteinte des finalités du programme. Ceci permettrait de mieux baliser la progression des apprentissages ;
  • et, enfin, une dernière serait de développer un moyen ou un processus qui inviterait les élèves à faire cette intégration ; ceci nécessiterait d’offrir périodiquement des situations qui obligent les élèves à mobiliser ce qu’ils ont appris antérieurement.

Notes

1 De Vecchi, G., Giordan, A. (2002). L’enseignement scientifique Comment faire pour que « ça marche ? ». Paris, Delagrave Édition, nouvelle éd. augmentée..

2 Pour une réflexion plus détaillée à propos de l’approche didactique proposée pour l’apprentissage des sciences au fondamental, nous vous renvoyons à la partie méthodologique de l’ouvrage : Hypothèse asbl, Daro, S., Graftiau, M.-C., Stouvenakers, N. & Hindryckx, M.-N. (2011). Sciences en classeUne démarche d’investigation pour donner du sens au cours de sciences de 10 à 14 ans, Bouge, Labor éducation.

3 Nous utilisons « devraient » entre parenthèses, car nous présentons ici une sorte d’idéal pédagogique parfois peu appliqué sur le terrain bien que correspondant à la philosophie du travail prescrit. Pour développer un bon apprentissage en spirale et retirer d’activités diverses l’élaboration de connaissance scientifique, il faut bien savoir où l’on va. Les instituteurs se sentent parfois démunis pour établir ces liens avec pertinence, car ils disent ne pas maitriser suffisamment les connaissances scientifiques. Ils retombent dès lors dans des apprentissages plus formels, nettement moins efficaces et souvent stéréotypés.

Auteurs

Professeur à la Haute École Libre Mosane (HELMo) et présidente de l’asbl Hypothèse.

© Presses universitaires de Louvain, 2011

Conditions d’utilisation : http://www.openedition.org/6540

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