L’éducation scientifique et technologique en tant que pratique socioculturelle

L’éducation scientifique et technologique en tant que pratique socioculturell

Considérer les Sciences expérimentales et la technologie et la Découverte du monde comme une matière scolaire au sens de Chervel, semble à la fois stratégiquement pertinent en permettant de désigner cette entité particulière du point de vue institutionnel, mais scientifiquement insuffisant, il s’agirait de ne pas se risquer à la caractériser.

Les matières à l’école sont souvent vues dans une forme d’allégeance au découpage disciplinaire du secondaire. C’est en ce sens que Martinand (2007) oppose « disciplines générales ou technologiques du second degré » à « matières de l’école primaire », pendant que Lebeaume (2007) oppose « enseignants des écoles » aux « enseignants des disciplines », Même si il existe une forme de découpage disciplinaire à l’école, la matière « sciences et technologie » semble sur ce point ne pas s’inscrire totalement dans cette forme d’allégeance au secondaire. Au cycle 3 par exemple, la biologie, la physique et la technologie regroupés sous l’intitulé Sciences expérimentales et la Technologie posent le problème de la caractérisation disciplinaire de cette matière à l’école.

De nombreux auteurs s’accordent pour dire la difficulté de cerner la notion de discipline scolaire, citons entre autres, Chervel (1988), Daunay (2014), Fourez (1994), Lahanier-Reuter, Reuter (2007), Reuter (2003, 2004, 2007, 2010). Reuter définit la discipline scolaire comme une « construction sociale organisant un ensemble de contenus, de dispositifs, de pratiques, d’outils…articulés à des finalités éducatives, en vue de leur enseignement et de leur apprentissage à l’école ». Nous empruntons à Reuter les trois axes d’analyse de la discipline, qu’il propose, pour tenter de caractériser la matière « Sciences et Technologie » à l’école. Premièrement, l’axe des « composantes structurelles » qui comporte i) des contenus, que nous caractérisons dans la section suivante, ii) des organisations de contenus, qui en « Sciences et Technologie » à l’école peuvent être vues à la fois comme des sous domaines disciplinaires tels que la biologie, la géologie, la technologie ou des thèmes tels que les sorties, les élevages et les plantations ou encore des méthodes telles que la démarche d’investigation, etc. iii) des exercices, tels que le dessin d’observation, la schématisation, etc. iiii) des formes de mises en œuvre matérielles telles que l’utilisation d’instruments d’observation, la réalisation d’élevages ou de cultures…mais aussi des supports, des modalités de travail, des espaces particuliers, etc. Deuxièmement, l’axe de l’organisation de la discipline autour « de finalités, de visées » propres à la discipline tels que l’écocitoyenneté, la connaissance des risques d’accidents domestiques, les comportements face aux risques naturels. Troisièmement l’axe des « relations aux espaces extrascolaires » avec en particulier la relation aux « pratiques sociales de références » (Martinand, 1981, 2003) via les contenus et leurs modalités d’enseignement (la démarche d’investigation et le cahier d’expériences et d’observations par exemple).

Il reste néanmoins, comme le dit Reuter, que ces axes d’analyse « ne résolvent pas – loin s’en faut – les problèmes complexes que soulève la notion de discipline » (Reuter, 2010, 2013) et en particulier la caractérisation des matières Sciences expérimentales et technologie et Découverte du monde qui peuvent être vues comme des configurations de différentes disciplines (biologie, géologie, technologie…) et non comme des domaines d’une seule discipline. De même en suivant Reuter qui pose le problème de la délimitation de la discipline, peut-on parler d’une discipline Sciences à l’école, ou comme le propose Bisault de « moments scolaires à visées scientifiques » (Bisault, 2012) ?

Devant cette difficulté à cerner les Sciences expérimentales et technologie et la Découverte du monde à l’école élémentaire, nous adoptons un positionnement infra disciplinaire en faisant le choix de centrer notre étude sur les contenus enseignés dans la mesure où « le cœur du métier de l’enseignant réside dans la transmission de contenus scolaires » (Martinand, Reuter et Lebeaume, 2007) et dans la mesure où les enseignants sont les garants de la transmission de ces contenus. Daunay (2014) dans une synthèse des relations entre contenus et disciplines, apporte un positionnement scientifique dans lequel nous nous inscrivons. Considérer les matières Sciences expérimentales et technologie et Découverte du monde comme « des cadres organisateurs » (Daunay, 2014) de contenus nous semble pertinent et opérationnel. Concernant les contenus scientifiques, Lemke (1998) affirme que le but de l’enseignement des sciences n’est pas seulement que les élèves « comprennent les concepts de base de la physique, la chimie, la biologie » mais aussi que les élèves raisonnent de la même manière que les scientifiques, et ce, pour donner du sens au monde dans lequel ils vivent. L’enseignement scientifique est vu comme une « acquisition d’outils culturels et de pratiques afin de participer à une activité humaine très spécifique et aux formes souvent spécialisées » (Lemke, 1998), c’est à dire permettre aux élèves d’apprendre les manières de parler, d’écrire, de faire des diagrammes et de calculer, de planifier, d’observer, de représenter et d’analyser des données, de formuler des hypothèses et des conclusions, de relier des théories, des modèles et des données, de rendre compte d’un travail et de résultats à d’autres scientifiques. En d’autres termes, enseigner et apprendre les sciences et la technologie c’est enseigner et apprendre une culture scientifique et technologique. Nous considérons l’éducation scientifique et technologique, en tant que processus par lequel est transmise une pratique culturelle définie par une communauté scientifique et technologique. Dès lors, apprendre en « Sciences et Technologie » à l’école primaire « means to become socialized into its particular ways of working and knowing » (Kirch 2007b d’ap Nunes 1999) . En d’autres termes c’est apprendre dans une société, en l’occurrence à la fois scolaire et scientifique, caractérisée par des pratiques et des savoirs particuliers. En opposition avec l’idée défendue que la pensée est purement abstraite, Lemke partage ce point de vue et considère que « la pensée est un genre d’action matérielle, et qu’elle est conduite, pas simplement dans et par le cerveau humain, mais par le corps entier, utilisant constamment des outils matériels et des objets dans l’environnement, et interprétant ses propres actions et leurs résultats au moyen de systèmes socialement instruits et culturellement spécifiques de signes significatifs, tels que les langages des mots, des diagrammes et des symboles mathématiques. » (Lemke, 1998). Lemke considère le travail du scientifique non pas comme une activité rationnelle, dont le but est la quête d’une vérité objective présente dans la nature qu’il faut découvrir mais comme une activité profondément humaine et subjective, « une comédie humaine merveilleuse et terrible, comme chaque autre partie de la vie. » (Lemke, 1998). Cette approche des sciences fait échos avec la tension que l’enseignement des sciences et de la technologie à l’école peut générer. L’éducation scientifique et technologique à l’école implique d’enseigner des savoirs stabilisés définis par les programmes que l’enseignant vise et que les élèves doivent apprendre. Elle implique aussi d’enseigner une manière de construire ces savoirs comme le font les scientifiques et au travers d’une figure scolaire de la démarche scientifique : la démarche d’investigation. La démarche d’investigation est censée permettre à l’élève de construire son savoir, en ayant une marge de liberté par rapport à ce que l’enseignant vise et attend en réponse aux programmes. Ce décalage entre la rationalité des contenus attendus par l’enseignant et le cheminement subjectif des élèves est envisagé par Sensevy (2012), dans une discussion de la forme scolaire classique, en référence à Vincent, (1994), Lahire (1993) et Joigneaux (2008). Sensevy décrit,  en effet, trois logiques temporelles de construction des savoirs dans lesquelles s’inscrivent les acteurs scolaires, enseignants et élèves : le temps des tâches, le temps d’objet et le temps des situations qu’il propose comme un autre principe temporel organisateur des contenus. Le temps des tâches, ou temps du « faire », correspond à une organisation des processus d’enseignement et d’apprentissages centrés sur la réalisation de tâches successives sans idée de progression, c’est-à-dire « débarrassé[es] du savoirs et de leur logique. » (Sensevy, 2012, p. 573) et vues comme une aliénation des élèves aux injonctions de l’enseignant. Le temps d’objet « instaure une fréquentation raisonnée et graduelle, logiquement pensée, des objets de savoirs, au moyen de la progression de type cartésien. » (Sensevy, 2012, p 573). Sensevy envisage une autre logique temporelle de construction des savoirs, le temps de situation, en opposition avec le temps d’objet qui « impose une structure externe, allogène », celle de l’enseignant, « à l’expérience », de l’élève. Le temps de situation est quant à lui endogène « à l’expérience du savoir par les élèves, à l’expérience des élèves dans le savoir » (Sensevy, 2012, p. 573). Le temps de situation permet aux élèves de suivre leur propre cheminement et d’apprendre « comment chaque nouvelle génération de scientifiques re-construit notre vision du monde » (Lemke, 1998). En accord avec Lemke, nous considérons enfin que la pensée est spécifique d’un domaine particulier en opposition avec la « traditional mentalist view of education » (Lemke, 1998) qui aborde la pensée humaine de manière générale. Nous considérons que les activités d’enseignement-apprentissage sont situées et spécifiques, pour ce qui nous concerne, au domaine des sciences et de la technologie. C’est dans le cadre de la théorie de l’activité de Vygotski (1934, 1987) que nous envisageons les situations d’enseignement et d’apprentissage en « Sciences et Technologie » au travers des interactions sociales. Vygotski avance que « Chaque fonction dans le développement culturel de l’enfant apparaît deux fois : d’abord, au niveau social, et plus tard, au niveau individuel ; d’abord, entre les personnes (interpsychological) et puis à l’intérieur de l’enfant (intrapsychological). Ceci s’applique également à l’attention volontaire, à la mémoire logique, et à la formation des concepts. Toutes fonctions plus élevées commencent en tant que rapports réels entre les individus » (Vygotski, 1978, p57). Pour Vygotski le processus d’apprentissage passe par des rapports entre individus sans que ces individus ne soient nécessairement identifiés.

Les contenus d’enseignement et d’apprentissage 

La notion de contenu 

Nous empruntons à Daunay (2015) la définition du contenu envisagé comme « ce dont un système didactique peut susciter l’apprentissage par les apprenants du fait d’un enseignement » (Daunay, ibid). Cette définition s’inscrit pleinement dans un travail de réflexion mené au sein du laboratoire CIREL-Théodile et qui marque la volonté de plutôt « construire des questions que d’apporter des réponses figées » (Daunay, ibid). En proposant cette définition Daunay rappelle le caractère général du contenu et introduit deux nuances. D’une part le contenu « n’est pas nécessairement explicite » et il « peut être ou non identifié par les sujets didactiques » (Daunay, 2015), les enseignants pour ce qui nous concerne mais aussi les accompagnateurs et les élèves. D’autre part l’apprentissage est « dans l’ordre du possible, pas de l’assurance » (Daunay, 2015). C’est-à-dire que l’enseignement d’un contenu, qu’il soit identifié ou non par l’enseignant, n’aboutit pas nécessairement à un apprentissage. Le caractère général ainsi présenté permet de penser la notion de contenu « selon les points de vue didactiques qui les saisissent, selon les disciplines, selon les niveaux, selon les lieux mêmes de leur saisie (des instructions officielles, des classes, des lieux hors de l’école…), selon les acteurs concernés (concepteurs de programmes, chercheurs, élèves, enseignants, animateurs…), selon les discours envisagés (dialogue didactique, entretiens, focus-groups, textes officiels…), selon les pratiques en jeu (enseignement, apprentissage, évaluation, recherche…), selon les échelles de temps envisagées » (Daunay 2015) Pour ce qui nous concerne, il nous faut penser les contenus en éducation scientifique et technologique, selon les niveaux (Découvrir le monde au Cycle 2 et Sciences expérimentales et technologie au cycle 3 à l’école élémentaire) et principalement selon les acteurs (enseignants mais aussi accompagnateurs ASTEP et élèves).

Quels contenus en éducation scientifique et technologique ? 

Comme nous l’avons présenté précédemment, les apprentissages en sciences peuvent se décliner en trois catégories. Ils peuvent porter sur « les concepts de base» (Lemke, 1998), mais ils peuvent porter également sur les caractéristiques d’une culture scientifique passant par l’apprentissage de procédures et de raisonnements scientifiques en vue de « participer à une activité humaine très spécifique et aux formes souvent spécialisées » (Lemke, 1998).

Les contenus de connaissances scientifiques 

Concernant les apprentissages en sciences, les termes de contenus, savoirs, connaissances, concepts et notions sont souvent employés de manière interchangeable, comme le note Astolfi, Darot, Ginsburger-Vogel et Toussaint (1997, p.26). Nous choisissons ici de nous positionner quant aux relations entre contenu, concept et notion. Dans le champ de la linguistique, la notion de concept, définie de manière descriptive, est caractérisée par une étiquette qui désigne le concept exprimant une pensée abstraite (le signifiant), une liste d’exemples et une définition permettant de comprendre le concept (le signifié) identifié par un ensemble d’attributs communs aux exemples. (Astolfi, Darot, Ginsburger-Vogel et Toussaint , 1997, en référence à Barth (1988)). Cette définition linguistique ne traduit qu’incomplètement les particularités des concepts scientifiques. Un concept scientifique, dans une approche dynamique, c’est avant tout « un outil intellectuel, qui se veut objectivé et qui établit entre des phénomènes une relation suffisamment générale et invariante, pour autoriser la prévision de résultats ou d’effets.» (Astolfi, Darot, GinsburgerVogel et Toussaint, 1997, p 24). Le concept scientifique est associé à des exemples paradigmatiques le plus souvent peu nombreux et choisis parce que jugés comme étant les plus pertinents pour illustrer le concept. Le signifié est constitué d’un certain nombre d’invariants dépendants des niveaux de formulation et sa dénomination est chargé d’un « sens le plus univoque possible, contrairement aux concepts linguistiques » (Rumelhard, 1986). Le concept possède une fonction opératoire permettent d’objectiver le concept dans des situations problèmes. Le concept scientifique est un outil de réflexion, un outil pour penser les situations problèmes. Vergnaud envisage le concept dans le cadre scolaire et propose de caractériser les concepts « scolaires » par trois ensembles indissociablement liés, un signifiant constitué par « l’ensemble des formes langagières et non langagières qui permettent de représenter symboliquement le concept, ses propriétés, les situations et les procédures de traitement » (Vergnaud, 1990), un ensemble d’invariants opératoires (le signifié) et « un ensemble de situations qui donnent sens au concept» (Vergnaud, 1990) et en constitue la référence. Vergnaud, pour qui ce sont les situations que vivent les élèves qui donnent sens au concept, rejoint ainsi Lemke qui, lui, précise que c’est au travers de la maîtrise des langages scientifiques au cours des situations vécues que le concept prend sens chez les élèves. Selon Lemke (1998), construire et maitriser un concept, dans sa dimension signifiante, c’est construire et maitriser les langages associés au concept. Lui donner du sens, c’est-à dire construire sa dimension signifiée, se fait en construisant des liens entre ces formes de langage. Lemke défend l’idée que le langage verbal est pauvre pour décrire et parler de certains aspects d’un concept. Par exemple, il est difficile d’employer les mots pour décrire des variations, des formes, des mouvements continus dans l’espace. Pour cela, le langage mathématique pour les variations, le langage visuel pour les formes ou le langage des gestes pour le mouvement dans l’espace, le font avec plus d’efficacité. La construction d’un concept passe par l’usage, au cours de situations vécues par les élèves, des « langages scientifiques » verbaux et non verbaux tels que les langages visuels, mathématiques et procéduraux. On apprend un concept en parlant du concept, en manipulant des objets visuels et mathématiques à propos du concept et en pratiquant des activités portant sur le concept et en faisant des liens entre ces diverses formes sémiotiques de langages scientifiques. De même raisonner scientifiquement, c’est passer d’un langage à l’autre, dans un sens puis dans l’autre, pour construire le concept, c’est utiliser le raisonnement verbal, le raisonnement visuel, le raisonnement mathématique et le raisonnement par l’action de manière interactive, C’est-à-dire raisonner avec les mots, avec les images, avec les chiffres, avec les symboles mathématiques et en agissant en situation. Chaque raisonnement permet de donner du sens au concept.

Table des matières

Introduction
Chapitre 1. Contexte de l’étude et problématique
Chapitre 2. Cadre conceptuel
1 L’éducation scientifique et technologique en tant que pratique socioculturelle
2 Les contenus d’enseignement et d’apprentissage
2.1 La notion de contenu
2.2 Quels contenus en éducation scientifique et technologique ?
3 La pratique d’enseignement
3.1 La pratique d’enseignement, Interaction ou Transaction ?
3.2 La pratique d’enseignement : une médiation
4 Une pratique d’enseignement construite
4.1 Représentations ou conceptions ?
4.2 Les beliefs and knowledges (les croyances et connaissances)
4.3 Un double feed-back entre pratique et interprétation de la pratique
4.4 La relation entre contenus et pratique d’enseignement
5 Synthèse et questions de recherche
Chapitre 3. Méthodologie
1 Positionnement méthodologique
2 Deux niveaux d’analyse
3 Une approche infra-disciplinaire spatiale et temporelle
4 Une population expérimentée à profils divers
5 Décrire la construction des contenus dans le discours
5.1 Un outil mixte, entre entretien et questionnaire
5.2 Un entretien mixte à usage principal et exploratoire
5.3 Une analyse du discours
6 Décrire la construction des contenus en situation de classe
6.1 Une instrumentation Vidéo
6.2 Les choix des différentes situations observées
6.3 Le synopsis, la chronique et l’intrigue
6.4 Les chroniques synoptiques des situations observées
6.5 La description des transactions
7 Catégorisations des contenus
7.1 La démarche d’investigation (DI)
7.2 Les contenus de connaissances et de pratique scientifique
8 Transana un outil d’analyse des situations vidéo-observées
8.1 Une brève présentation de Transana
8.2 L’apport de Transana dans l’analyse des médiations
Chapitre 4. La construction de la matière Sciences et Technologie par les enseignants
1 Une construction de la matière sciences et technologie différenciée dans le discours
1.1 Des contenus de pratique scientifique dans le discours décontextualisé
1.2 Des contenus de connaissances dans le discours contextualisé
1.3 Une construction pré-active variable du point de vue des contenus construits
2 La construction de la démarche d’investigation (DI) par les enseignants
2.1 La construction pré-active de la DI dans les écrits de préparation
2.2 La construction de la DI en situation d’enseignement ordinaire
3 Synthèse
Conclusion

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