1Notre recherche interroge, dans le cadre théorique de la didactique du curriculum (Martinand, 2003) la construction curriculaire d’un Enseignement Intégré de Science et de Technologie (EIST), en classe de sixième. Ce nouvel enseignement est pris en charge par une équipe enseignante constituée de trois professeurs issus de différentes disciplines : Technologie, Physique-Chimie (PC), et Sciences de la Vie et de la Terre (SVT). Les résultats de la recherche mettent en évidence que l’élaboration, la conception et la mise en œuvre des séances en EIST nécessitent une articulation, entre contenus de connaissances scientifiques et technologiques, et contenus liés aux connaissances enseignantes. Cette articulation mobilise des connaissances pédago­giques communes aux trois enseignants, ainsi que des connaissances en relation avec la spécialité disciplinaire de chacun. In fine, ces connaissances disciplinaires impactent tout particulièrement les séances en classe EIST, selon que l’enseignant est physicien, biologiste ou technologue.

Le contexte institutionnel de l’expérimentation EIST

2À l’initiative de l’Académie des sciences et de l’Académie des technologies, et en partenariat avec le Ministère de l’Éducation Nationale, un Enseignement Intégré de Science et de Technologie (EIST) est expérimenté en France, depuis 2006, dans une cinquantaine de collèges volontaires, en classe de sixième et dans quelques classes de cinquième. Pour l’année scolaire 2011-2012, l’expérimentation EIST a été élargie à plus de 400 collèges. D’après les textes institutionnels, ce nouvel enseignement intégré vise une plus grande attractivité des sciences (SVT et PC) auprès des élèves. Cette « expérimentation » institutionnelle est présentée comme se situant dans « le sillage de La main à la pâte », c'est-à-dire dans une continuité de promotion des actions pédagogiques conduites dans le cadre de la rénovation de l’enseignement des sciences et de la technologie, depuis 1996 à l'école primaire. L’EIST est aussi à replacer dans un contexte international de renouvellement des curricula scientifiques (Fensham, 2002), de développement d’un pilotage par les résultats et d’évaluations internationales (PISA) et de promotion de nouvelles approches pédagogiques, comme le préconisait le Rapport Rocard (2007).

3Concrètement, l’EIST propose l’élaboration et la mise en œuvre d’un enseignement scientifique et technologique intégré, en appui sur les programmes scolaires existants et en valorisant une « démarche d’investigation ». Une heure de concertation hebdomadaire est inscrite dans les emplois du temps de chacun des trois professeurs (Technologie, SVT, PC) de l’équipe EIST, afin qu’ils puissent se rencontrer et préparer ensemble les séances. Chaque professeur prend ensuite en charge sa classe EIST et met en œuvre les séances préparées collectivement. Ainsi, les élèves n’ont plus 1h30 de SVT et 1h30 de Technologie, comme le prévoient les programmes officiels actuels de la classe de 6^e, mais 4h30 d’un enseignement intégré de science et technologie avec un seul professeur1.

Cadre théorique de la recherche

4La recherche convoque le cadre théorique de la didactique du curriculum (Martinand, 2003) pour modéliser la construction curriculaire en EIST. Par curriculum, nous entendons l’organisation des contenus éducatifs, disciplinaires ou non disciplinaires, prescrits dans les instructions et les programmes officiels, mais aussi les choix et les décisions des enseignants pour construire un projet d’enseigne­ment et développer un curriculum local au sein de l’établissement scolaire.

Modéliser la construction curriculaire en EIST

5La construction curriculaire relève d’un processus de différen­ciation du curriculum (Martinand, 2003 ; Coquidé, Fortin et Lasson, 2010) : curriculum référent, curriculum potentiel, curriculum co-produit et curriculum effectif.

1. Il n’y a pas de curriculum prescrit pour l’EIST. Un curriculum référent est cependant issu des textes des programmes officiels des trois disciplines auxquels s’ajoute un Guide ressource2 intitulé « Matière et matériaux », dans lequel sont répertoriés les contenus d’enseignement, des propositions et des recommandations pour pratiquer un enseignement intégré de science et technologie.
2. Le curriculum potentiel correspond aux propositions pédagogiques et didactiques discutées et négociées par l’équipe enseignante, lors des concertations. Il s’agit, en fait, des modalités d’investissement du curriculum référent en termes de projet pédagogique EIST pour l’équipe enseignante.
3. Le curriculum co-produit par l’équipe enseignante est matérialisé ici par la rédaction de fiches, destinées aux élèves, et sur lesquelles les enseignants s’appuient pour faire cours en classe « EIST ». Dans ces fiches, sont notifiées les notions scientifiques et technologiques des séances, ainsi que les activités d’apprentissage des élèves (recherche documentaire, protocole expérimental, production d’une pièce, etc.).
4. Le curriculum co-produit acte les choix définitifs de l’équipe enseignante, par la production des traces écrites de l’itinéraire didactique des séances d’EIST.
5. Le curriculum effectif (ou réel) correspond à la prise en charge, par chacun des trois enseignants in situ dans la classe « EIST », du curriculum co-produit collectivement.

6La mise en relation entre curriculums potentiel, co-produit et effectif vise à renseigner la stratégie, collective et individuelle, des ensei­gnants pour s'approprier le « I » de l'EIST à partir du curriculum référent. La distinction des trois curricula pointe, de facto, des écarts entre chaque curriculum. Caractériser ces écarts revient à identifier les actions didactiques et les connaissances mobilisées par les enseignants au cours du processus de construction curriculaire.

Des outils pour décrire la construction curriculaire

7Dans ce cadre théorique de la didactique du curriculum, nous utilisons les « Pedagogical Content Knowledge » (PCK, Shulman, 1986) comme des outils de description des connaissances mobilisées par les enseignants pour concevoir et élaborer leur propre projet curriculaire en EIST (Robinault 2007 ; Coquidé, Fortin et Lasson 2011).

8Nous nous appuyons sur les quatre grandes catégories de connaissances, initiées par Shulman (1986, trad. 2007) et repris depuis par différents auteurs (Kind, 2009).

1. La connaissance académique (SMK : Subject Mater Knowledge) issue de la formation universitaire et disciplinaire des ensei­gnants. Ce sont les connaissances de la discipline à enseigner.
2. La connaissance des enseignants (PK : Pedagogical Knowledge) pour transposer les connaissances scientifiques et technologiques et élaborer des connaissances accessibles aux élèves via des illustrations, des démonstrations, des explications, etc.
3. La connaissance des enseignants concernant les aptitudes des élèves (KL : Knowledge about Learners), leurs acquis, leurs représen­tations, les difficultés à surmonter, etc.
4. La connaissance curriculaire (CK : Curricula Knowledge) désigne la connaissance des programmes scolaires, celle du matériel pédagogique, scientifique et technologique disponible pour mettre en œuvre l’EIST.

9L’articulation entre connaissances académiques (SMK) et contenu lié aux connaissances des enseignants (PK, KL, CK) permet d’éclairer les interactions entre démarches individuelle et collective de la construction curriculaire. Aussi, les curriculums potentiel, co-produit et effectif ne sont ni des objets, ni statiques. Ils ne sont pas définis par un contenu a priori mais inférés à partir de l’identification des connaissances mobilisées par les enseignants pour mettre en œuvre l’EIST et ils représentent un cadre de problématisation.

Problématique et hypothèses de recherche

10Le cœur du dispositif EIST repose sur un travail conjoint, lors des concertations, entre trois enseignants, chacun spécialisé dans une discipline scolaire. Cette concertation tripartite conduit à la produc­tion collective d’un curriculum local stabilisé, pris en charge et mis en œuvre par chacun des trois professeurs, dans la classe « EIST ». Des études explorant les relations entre disciplines, curricula discipli­naires et équipes enseignantes, ont en mis en évidence la faible connaissance réciproque des programmes des disciplines adjacentes (Lebeaume et Valtat, 2007 ; Robert, 2008) et les limites de la voisinance souhaitée. Nous faisons l’hypothèse que la conception et l’élaboration collective du curriculum co-produit par l’équipe ensei­gnante, ainsi que son implémentation, en classe « EIST », en un curriculum effectif, nécessite d’acquérir une nouvelle expertise professionnelle enseignante, en relation avec ce nouvel enseignement intégré de S&T.

11L’objet de la recherche est, par conséquent, centré sur l’identifi­cation des connaissances, mobilisées par les enseignants, pour élargir leur spécialité disciplinaire en EIST. Quelles connaissances académiques (SMK) et pédagogiques (PK) mobilisent ces enseignants, pour co-produire un curriculum local et le mettre en œuvre de façon effective en classe de S&T ?

Méthodologie

12Pour appréhender cet élargissement de la spécialité disciplinaire, nous nous sommes appuyés sur des enregistrements vidéo et sur les traces écrites produites par l’équipe enseignante d’un collège en milieu urbain, participant depuis trois ans à l’expérimentation de l’EIST. Il s’agit donc d’une étude de cas et d’analyse de données empiriques.

Recueil des données

13Les connaissances mobilisées par les enseignants ne sont accessibles que par des productions verbales et écrites (voire gestuelles) : enregistrements vidéo et traces écrites pour suivre et reconstruire l’itinéraire didactique élaboré par l’équipe.

14Les données sont constituées par :

• la transcription d’un enregistrement vidéo (92 minutes) d’une séance de concertation entre les trois professeurs. Cette séquence est filmée en caméra fixe, de façon à obtenir un plan d’ensemble des trois professeurs lors la discussion ;
• un document de travail, élaboré par l’équipe enseignante après concertation, et dans lequel sont consignées les notions scienti­fiques et technologiques importantes, et les tâches à faire réaliser aux élèves en classe EIST ;
• la transcription des trois enregistrements vidéo (90 minutes chacun), de « ce que dit » et « ce que fait » chaque enseignant en classe « EIST ». Chacun des trois professeurs a été filmé en caméra fixe dans sa classe.

Traitement et analyse des données

15Le traitement des données a pour objectif de caractériser les différents curriculums, potentiel, co-produit et effectif, à partir de descripteurs des connaissances mobilisées (les PCK).

1. Pour le curriculum potentiel : l’analyse du script de la séance de concertation, sur le thème « Énergie et moyens de transport », permet de situer les négociations entre les trois enseignants concernant le « contenu à enseigner » et sur « comment l’enseigner ». Les descripteurs portent ici sur les connaissances mobilisées par les enseignants sur la notion d’énergie et sur comment l’illustrer et l’expliquer aux élèves.
2. Pour le curriculum co-produit : l’analyse des traces écrites, tel le document de travail élaboré collectivement, fixe, en quelque sorte, ce qui a été choisi et décidé par l’équipe enseignante en fin de concertation. Les descripteurs portent sur les connaissances mobilisées pour obtenir consensus sur la notion d’énergie : « ce que les élèves doivent retenir » et sur les activités d’apprentissages destinées aux élèves.
3. Pour le curriculum effectif : l’analyse du script des séances en classe « EIST» permet d’identifier les aménagements et la circulation du contenu, selon la spécialité initiale de l’enseignant. Les descripteurs (Tableau 1) correspondent aux connaissances enseignantes, mobilisées par chaque enseignant, pour expliciter la notion d’énergie aux élèves.

Résultats

16La présentation qui suit correspond à une fonction descriptive de solutions pédagogiques, mises en œuvre par les trois enseignants impliqués en EIST d’un collège.

Connaissances mobilisées en séance de concertation

17La concertation consiste à construire, collectivement, le projet pédagogique EIST en termes d’objectifs, de méthodes, de ressources disponibles, mais aussi à partager des concepts et des outils en prévision de situations pédagogiques. La discussion au sein de l’équipe enseignante fait l’objet de consensus, de désaccords, de négociations, etc.

18L’analyse de la concertation montre que l’équipe enseignante observée a choisi délibérément de ne pas s'appuyer sur un quelconque « référent ». Un mince fil relie, cependant, le curriculum potentiel, établi en concertation, avec le programme de Technologie en classe 6^e (nature des énergies utilisées pour le fonctionnement de moyens de transports).

19Durant la concertation consacrée à l’énergie, huit sujets sont discutés au sein de l’équipe enseignante : la définition de l’énergie, les activités d’apprentissages, les difficultés rencontrées par les élèves lors de ces activités, les compétences nécessaires aux élèves pour réaliser les activités, le choix du matériel scientifique et technologique à utiliser en classe, le choix de la progression pédagogique, le planning des séances et la répartition des tâches au sein de l’équipe. L’essentiel du temps de discussion (71,1 %) a été consacré à la progression pédagogique, et au principe de fonctionnement du matériel à manipuler en classe avec les élèves (Tableau 2).

20Ainsi, il apparaît qu’en séance de concertation, les enseignants mobilisent :

• des connaissances académiques sur l’énergie (SMK) : notions de travail, énergie de mouvement, énergie mécanique, énergie thermique, énergie musculaire, énergie électrique. Les ensei­gnants cherchent une définition, commune aux trois disciplines, de l’énergie. Après discussion, ils se sont accordés sur la définition suivante : « c’est quelque chose pour faire quelque chose ». Bien qu’insatisfaits de celle-ci, jugée « trop vague », ils l’adoptent néanmoins, car elle leur semble opératoire pour les élèves. Remarquons que, la notion d’« énergie musculaire »3, évoquée par le professeur de SVT, n’a, à aucun moment, été remise en cause par les professeurs de PC et de Technologie ;
• des connaissances enseignantes sur les élèves (KL) : ce que les élèves ignorent (ex : « Ils ne savent pas comment on produit de l’électricité »), les difficultés qu’ils vont rencontrer (ex : « énergie de déplacement, de mouvement : est-ce qu’ils vont comprendre ? énergie de mouvement de quoi ? du vélo, mais pour eux ça ne peut pas être de l’énergie çà ? le mouvement çà sert à se déplacer ») ;
• des connaissances enseignantes concernant le matériel à manipuler classe (CK). Les enseignants ne sont pas toujours très au fait du principe de fonctionnement du matériel scientifique et/ou technologique. Par exemple, le professeur de SVT ne connaît pas le principe de fonctionnement d’une lampe solaire. Elle s’informe, pendant la concertation, en lisant la notice d’utilisation et en questionnant ses collègues de Technologie et de PC. Elle obtient ainsi des informations sur le fonctionnement des cellules photovoltaïques, sur le rôle des infrarouges, etc. ;
• des connaissances pédagogiques (PK) pour déterminer quelle progression pédagogique choisir et comment organiser la séance d’EIST. Les enseignants se sont posé de nombreuses questions : par exemple « comment démarrer la leçon ? Par des articles de journaux, des vidéos, ou par une définition de l’énergie ? » « Comment passer des exemples d’utilisation de l’énergie à la définition de l’énergie ? » À partir de ces questionnements, chacun a fait des propositions : « donner un tableau aux élèves avec différents exemples », « utiliser une lampe solaire pour illustrer la transformation de l’énergie solaire en énergie électrique »,… Enfin, l’équipe enseignante a, après discussion, validé une progression : commencer par demander aux élèves de citer différents moyens de transport, puis faire une recherche documentaire sur les sources d’énergie ; donner ensuite la définition de l’énergie ; aboutir à l’idée de transformation d’énergie.

21Globalement, l’analyse de l’enregistrement vidéo de la séance de concertation permet de constater une méconnaissance des ensei­gnants spécialistes concernant le matériel didactique (CK) et des connaissances académiques (SMK) des autres disciplines. Elle met aussi en évidence une collaboration étroite entre les enseignants. Cette nouvelle expérience professionnelle de la concertation fait émerger une élaboration collective qui mobilise des connaissances collaboratives : clarifier, expliciter les contenus à enseigner aux collègues, formuler les objectifs pédagogiques à atteindre en EIST. Mais la collaboration ne règle pas tous les arbitrages. C’est, parfois, la consultation de manuels scolaires ou de sites Web, ou bien encore la détermination d’un enseignant qui a pu faire autorité, d’où peut-être une certaine fragilité de la conception des moments scolaires qui ont été examinés ici.

Connaissances mobilisées dans la production du curriculum

22Le curriculum co-produit est un document de travail (Fig. 1), rédigé par l’équipe enseignante et concernant l’organisation de la progression en cinq points :

• le sujet : « Énergie et moyens de transports » ;
• les disciplines impliquées : Technologie, SVT, PC ;
• la situation déclenchante de la séance : les élèves doivent citer différents moyens de transport, et l’intervention enseignante doit attirer l’attention sur « ce qui permet de mettre en mouvement ces engins. De quoi ont-ils besoin pour se déplacer ? ». Il faut aboutir au terme « énergie » ;
• les compétences requises pour les activités d’apprentissages : savoir distinguer différents objets techniques (ex : distinguer une batterie d’une pile, en argumentant qu’une pile n’est pas rechargeable contrairement à la batterie), savoir utiliser un logiciel, suivre les étapes d’une notice explicative pour faire fonctionner un objet, etc. ;
• les activités destinées aux élèves : activités papier-crayon (ex : réaliser un schéma d’observation, reporter des données sur un graphe, etc.) et activités de manipulation d’objet (ex : démonter une lampe solaire, utiliser une maquette de voiture, etc.) ;
• un bilan : au final, les élèves ont à retenir que « le vélo transforme l’énergie musculaire en énergie de mouvement », « la voiture transforme l’énergie thermique en énergie de mouvement », « le train transforme l’énergie électrique en énergie de mouvement ».

Figure 1 : extrait du document de travail coproduit par les enseignants

23La co-production du curriculum a mobilisé :

• des connaissances académiques sur l’énergie (SMK) ;
• des connaissances curriculaires sur le fonctionnement des objets techniques (CK) ;
• des connaissances de coopération entre les trois enseignants, en particulier dans la prise de décision (ex : choix des activités-élèves, des compétences, du contenu du bilan de la séance, etc.), pour produire collectivement une « feuille de route » à suivre pour chaque enseignant une fois dans sa classe « EIST ».

Connaissances mobilisées en classe « EIST »

24La description des moments scolaires effectifs est centrée sur l’analyse d’un effet « enseignant » et d’un effet « discipline », concernant ce qui est déclaré sur la notion d’énergie.

La classe « EIST » avec le professeur de Physique-Chimie

25Le trait saillant de l’effet « enseignant » est ici une mise en exergue de transmission de savoirs, professés magistralement. Les élèves ne sont pas placés en situation d’investigation. Les objets techniques sont uniquement évoqués : ainsi le vélo, présent dans la salle de classe, a été uniquement désigné.

26La notion d’énergie est introduite via l’utilisation du site Web du CEA. Puis, le professeur souligne le fait suivant : « […] Il y a une chose qu’il faut savoir, l’énergie ne disparaît pas. L’énergie qui est là depuis le début que l’univers est là, elle ne disparaît pas. Alors, qu’est-ce qu’elle est devenue si elle ne disparaît pas ? Elle brûle, elle se transforme. L’énergie, elle ne disparaît pas, elle se transforme. Il y a une transformation d’énergie en énergie de mouvement ». L’enseignant s’appuie sur le principe de conservation de l’énergie (pas de création ni de disparition de l’énergie). Ce principe n’a absolument pas été évoqué en séance de concertation.

La classe « EIST » avec le professeur de Technologie

27Les élèves sont répartis en îlots dans la classe et les objets sont effectivement manipulés par les élèves (bicyclette, maquette de train et de voiture). La trame prévue en concertation est suivie. L’enseignante privilégie les interventions de l’élève et encourage une investigation sur le fonctionnement des objets techniques présents dans la classe. L’effet « enseignant » se rapproche ici d’un cours magistral dialogué.

28La notion d’énergie dans les moyens de transport est discutée à travers de nombreux objets techniques, initialement listés au tableau, et dont certains sont manipulés par les élèves. L’enseignante insiste sur la transformation de l’énergie : « l’énergie musculaire en énergie de mouvement », « l’énergie thermique est en énergie de mouvement », « l’énergie électrique en mouvement ». Elle précise aussi que « l’objet technique a besoin d’énergie pour avancer, pour fonctionner », « pour fonctionner, la voiture a besoin d’essence. Elle consomme de l’essence ».

29L’essence est désignée ici, tout à la fois comme une source d’énergie (thermique) et comme une énergie non renouvelable. Il s’agit là d’un point de vue particulier en éducation technologique qui tranche avec celui développé par le professeur de Physique-Chimie. Il y a ici l’idée que l’énergie est certes transformée, mais qu’elle peut également être consommée puis disparaître.

La classe « EIST » avec le professeur de Sciences de la Vie et de la Terre

30L’enseignante favorise l’activité autonome et collective des élèves (travail en groupe). Il s’ensuit que l’activité scolaire repose sur une certaine « collectivisation », au sens où le dispositif apparaît finalement autant construit par l’enseignant que par les élèves. Les objets techniques sont manipulés et une investigation sur leur fonctionnement est proposée.

31Dans cette séance, la notion d’énergie n’est formalisée, par l’enseignante, qu’à deux moments : « Tous les moyens de transport ont besoin d’une énergie pour fonctionner, qui n’est pas forcément la même à chaque fois » d’une part, « Toutes ces énergies vont se transformer en mouvement par l’objet, grâce à l’objet », d’autre part.

32L’enseignante reprend ce qui est indiqué dans le curriculum co-produit, sans s’en écarter, contrairement aux professeurs de PC et de Technologie. Cependant, elle présente l’énergie musculaire comme une énergie, à part entière, pouvant se transformer en énergie de mouvement.

33En résumé, en classe EIST, il existe bien un « effet enseignant » que l’on retrouve dans la pratique enseignante : cours magistral, travail en groupe, ou collégialité au sein de la classe. Mais il existe aussi un « effet discipline », qui semble ici étroitement lié aux connaissances académiques (SMK) des enseignants sur la notion d’énergie. L’enseignant de PC s’appuie sur un des fondamentaux des sciences de la matière, le principe de conservation de l’énergie, tandis que le professeur de Technologie a une approche en étroite relation avec les problèmes d’épuisement des ressources énergétiques. Quant au professeur de SVT, tout en restant proche du curriculum co-produit, elle fait valoir l’existence d’une énergie musculaire. Ainsi, la spécialité disciplinaire de chaque professeur réapparaît dans ces moments scolaires normalement « intégrés ».

Conclusion

34Dans cette étude de cas sur l’expérimentation de l’EIST, il apparaît que la construction curriculaire requiert :

• d’une part, une nouvelle expertise professionnelle pour faire face à une reconfiguration des disciplines scolaires désignée en EIST ;
• d’autre part, la mobilisation de nouvelles connaissances professionnelles : collaboratives en séance de concertation pour élaborer le curriculum potentiel et coopératives lors de la rédaction du curriculum coproduit.

35Pour autant, on ne constate pas, dans notre étude, d’élargissement de la spécialité enseignante en EIST. En effet, les écarts entre curri­culums pointent la limite d’un élargissement de la spécialité ensei­gnante à travers l’exemple de l’enseignement de la notion d’énergie.

36Dans le curriculum potentiel, la collaboration entre enseignants a conduit à définir l’énergie à partir du plus petit dénominateur commun aux trois disciplines : « quelque chose qui sert à faire quelque chose ».

37Dans le curriculum co-produit, la coopération entre enseignants a conduit à organiser la séance sur l’idée centrale de transformation de l’énergie (musculaire, électrique et thermique) en énergie de mouvement.

38Quant à la mise en œuvre individuelle de l’EIST en classe, le curriculum effectif n’est pas simplement l’exécution du curriculum co-produit, mais une réappropriation de celui-ci. Chaque enseignant s’est réapproprié la notion d’énergie en fonction de sa formation initiale : conservation de l’énergie pour le professeur de PC ; consommation, épuisement ou renouvellement de l’énergie pour le professeur de Technologie ; manifestation d’une énergie musculaire pour le professeur de SVT. Dans la situation observée, les contenus ont été en partie réorganisés en fonction de la discipline de formation de l’enseignant.

39Les écarts inter-curriculaires pointent aussi des divergences liées aux spécificités disciplinaires et à l’identité disciplinaire des enseignants. L’EIST croise les spécialités des enseignants (Lebeaume, 2008), mais ne conduit pas pour autant à l’élargissement de la spécialité disciplinaire. C’est que les disciplines scolaires sont fondées sur des constructions curriculaires particulières, issues de leur histoire, de leurs missions et de leur statut. Or, l’expérimentation EIST, parce qu’elle concerne l’extension et la réorganisation des contenus à enseigner dans des domaines non maîtrisés par la formation initiale des professeurs, oblige à repenser l’action éducative de l’enseignement des sciences et de la technologie en termes de choix curriculaires, à la fois dans ses missions de formation scientifique mais aussi dans ses missions de formation citoyenne.