Obstacles à l’évolution des représentations

Intérêts des représentations

La prise en compte des représentations initiales des élèves est primordiale. Jean Pierre Astolfi dans L’école pour apprendre met en avant que les représentations sont nécessaires pour faire construire un nouveau savoir.
En effet, elles sont tout d’abord un indicateur pour l’enseignant pour adapter le contenu des séances à venir, c’est le premier élément de structure de l’enseignement.
L’objectif de l’enseignant n’est pas de donner une connaissance plaquée qui ne sera réinvestie que le lendemain mais bien de partir des représentations pour les connaître et être conscient de ce point de départ. Ainsi il pourra soulever les problématiques et éveiller une soif de savoir, dans le but de modifier la représentation initiale et de la faire évoluer. Elles se veulent support d’un diagnostic pour les enseignants, afin qu’ils sachent avec quelles connaissances de départ part chaque élève mais également pour anticiper les éventuels obstacles.
L’enseignant a un autre intérêt à relever les représentations initiales, il peut s’en servir comme outils de comparaison pour l’évaluation finale. Le fait que l’enfant garde trace de sa représentation sous forme d’un dessin, schéma, enregistrement audio, écrit, etc., lui permettra de conscientiser ses progrès.
Cette prise en compte de conceptions est pour l’élève un outil grâce auquel il va s’investir dans ses apprentissages par prise de conscience. En effet, cela permet aux apprenants de se rendre compte que les autres n’ont pas forcément les mêmes idées qu’eux. Si l’enseignant prend en compte les conceptions initiales, il pourra se mettre au même niveau de croyances que ses élèves afin de ne pas les devancer. Ainsi ce sont les élèves qui, en évoluant avec leur représentation à travers le dispositif didactique mis en place par l’enseignant, se rendront compte seuls des limites de leur conception. Ainsi, les élèves remettront consciemment en cause leurs conceptions et, on peut l’espérer, s’investiront dans leur apprentissage pour trouver des réponses satisfaisantes.

Le recueil des représentations

Malgré l’intérêt certain des représentations, elles ne sont pas traitées de la même façon selon la séquence et l’enseignant. Parfois, elles peuvent ne pas être demandées ou demandées mais pas ou mal utilisées. Ces manquements vis à vis des représentations initiales s’expliquent tout d’abord par la difficulté de les recueillir. Il faut d’une part que les questions et conditions de recueil soient explicites pour ensuite permettre à l’apprenant de livrer tout ce qu’il sait sur le sujet et enfin que l’enseignant sache les analyser en les interprétant le plus objectivement possible.
De plus, les conceptions des apprenants ne peuvent être recueillies qu’à partir d’un problème posé par l’enseignant. La formulation de ce problème va plus ou moins influencer les représentations recueillies. Jean-Pierre Astolfi dans son ouvrage L’école pour apprendre, énonce deux piliers phares de la prise de représentations, qui sont la neutralité et l’objectivité de l’enseignant qui prend en compte tout ce qui est dit sans distinction.
Si le recueil des représentations dépend, avant tout, de la formulation du problème, il est donc primordial de commencer la préparation des recueils en définissant clairement, sans implicite, l’objectif de la séquence. Une fois l’objectif défini et énoncé, il faut choisir une première question neutre dans le sens ou la question doit influencer le moins possible les réponses qui vont être données. Le recueil de la réponse de chaque apprenant se fait de façon individuelle sur feuille vierge. Ce afin que l’enseignant dispose de la représentation la plus fiable possible pour chaque enfant. Cela peut-être des mots, des phrases, des dessins, des schémas. Suite à cette première question et après avoir collecté les réponses sans les dévoiler, il est possible de poser une deuxième question afin de croiser les réponses de l’apprenant et de se faire une meilleure idée de sa représentation. Ensuite, il est possible de réaliser une mise en commun afin de confronter les idées de chacun et faire formuler des hypothèses à partir desquelles l’investigation est mise en place.
Enfin suite à ce débat, un dernier recueil post-test peut être fait pour mettre au jour soit des modifications de positions soit au contraire des représentations tenaces. Les représentations d’une notion sont donc personnelles et évoluent pour chacun d’entre nous selon notre environnement et notre parcours. L’objectif pour tous est de faire évoluer la conception d’une notion afin qu’elle tende vers la construction du concept.

Les concepts

Définition

D’après Britt Mari BARTH, le concept se caractérise par une étiquette, plus simplement un mot du lexique précis, et est défini par des attributs (caractéristiques) et des exemples et contre-exemples.
D’après Giordan, le concept scientifique est un « savoir ayant un statut scientifique », c’est-à-dire une connaissance institutionnalisée par la communauté scientifique. Le concept présente donc un caractère évolutif, vibrant au fil des découvertes scientifiques. A l’école l’objectif est de faire évoluer les représentations des élèves vers le concept institutionnel.
Ainsi la succession de mises en relation permet d’approcher un concept. Il est donc nécessaire de faire l’analyse des attributs d’objets réels et de faire des liens entre ces objets. Michel Serres parle à ce sujet de « nœud de relations ».
Pour exemple d’étiquette et d’attributs : la montagne (étiquette) est une masse au dessus des terres environnantes, non créée par l’homme, et de composition minérale. Pour arriver à définir ces attributs, les élèves devront mettre en commun leurs connaissances et expériences. Ils justifieront par des exemples mais aussi et surtout des contre-exemples, tel que : les terrils dans le nord de la France ne sont pas des montagnes car ils sont créés par l’homme. Parfois les élèves trouveront des attributs auxquels l’enseignant n’aura pas pensé car ils lui paraissaient implicites. Encore une fois, il est important que l’élève construise luimême sa conception à travers le dispositif pédagogique adapté de l’enseignant, sans quoi des « nœuds de relations » ou attributs pourraient manquer et sa représentation initiale resterait inchangée. Le concept est en perpétuelle évolution dont seuls les scientifiques à la pointe du sujet approchent la maîtrise in fine.

La construction des concepts à l’école

Pour faire construire un concept aux élèves, il faut tout d’abord bien cerner ce que l’on veut leur faire apprendre du concept en fonction de leur âge et de leur niveau, c’est à dire le niveau de formulation du concept. Pour cela, il faut être au clair sur les contenus des savoirs à enseigner et la différenciation à apporter au sein de la classe afin de proposer aux élèves un contenu qui fait sens pour eux.
Pour enseigner un concept, Britt Mari BARTH rappelle la nécessité pour le professeur, d’avoir une connaissance de la compréhension conceptuelle de l’objet du savoir, de définir les objectifs d’enseignement, et de choisir de quel point de vue cette notion doit-être abordée.
Le point de départ de tout enseignement est la représentation qu’en a l’apprenant, sachant que celle-ci est en perpétuelle modification selon le contexte, ou l’environnement.
L’histoire cognitive, affective, sociale diffère d’un sujet à l’autre. Et surtout, que, cette représentation initiale n’est que difficilement et pleinement perceptible. Pourtant, elle est importante puisque nécessaire à la structuration du savoir. La construction de concept peut prendre différentes formes. Deux choix s’offrent au professeur pour aborder un concept :
 Partir des attributs pour définir le concept : par exemple, l’enfant saura ce qu’est le chien, le chat, etc. Mais il lui faudra du temps pour dire ce qu’est un mammifère. On commence par le particulier pour aller vers le général (par leurs attributs communs).
 Partir du concept pour trouver les attributs : c’est le cas de l’arbre. Un enfant ne saura pas nécessairement dire peuplier, hêtre, chêne. Dans ce cas on part du concept d’arbre (qui a ses propres attributs) pour définir d’autres concepts (peuplier, hêtre…) avec leurs propres attributs.
Le choix d’aborder le concept selon le général ou les attributs sera fait en fonction des élèves et du concept. Partir de leurs connaissances pour les complexifier leur permettra d’approfondir l’apprentissage et de faire évoluer leurs concepts. Cette construction peut parfois être compliquée, le concept ne sera pas nécessairement acquis en fin de séquence. Des obstacles vont se poser : l’élève n’est peut être pas prêt à faire évoluer ce concept pour l’instant. Pour autant, rien n’indique qu’il ne changera pas ses représentations plus tard et donc le concept évoluera aussi. D’ailleurs, on ne peut pas dire que les concepts soient construits entièrement à un instant T. En effet, ces derniers ne sont pas figés dans le temps et suivent les évolutions scientifiques. De ce fait, s’ils évoluent dans la communauté scientifique ils évolueront aussi chez les élèves. Nos conceptions évoluent tout au long de notre vie selon notre maturité et notre compréhension du monde. Dans tous les cas ils ne seront jamais complètement cernés. Un concept commencera par être abordé en partie et sa complexité augmentera d’année en année. Ainsi, on peut prendre l’exemple du concept de nombre. En règle générale, l’apprentissage commence par des nombres entiers, puis le concept se complexifie avec les nombres décimaux puis les nombres négatifs. On pourrait aller au-delà avec tous les nombres irrationnels. Cet exemple nous montre l’intérêt du choix du concept, de ses attributs et de son approche dans l’enseignement qui en est donné aux élèves. Il est donc important de bien le cerner et de l’étudier auparavant afin de ne pas mettre davantage en difficulté les élèves.
Il faut de plus ajouter qu’un concept valable dans un lieu ne le sera pas nécessairement dans un autre : c’est le cas de la neige par exemple. Si un mot nous suffit pour la nommer, dans les pays où elle est omniprésente plusieurs dizaines de mots vont la qualifier de manière différente. Les concepts se font en fonction de nos besoins et de ceux de la société pour pouvoir communiquer et se représenter les choses d’une façon commune. Le concept présente donc aussi une dimension culturelle.
Construire un concept, c’est réaliser des ponts entre différents domaines du savoir. Cela peut être une explication qui va mener à la formulation d’une notion nouvelle mais aussi des images mentales qui vont se traduire par des généralisations donc des concepts nouveaux. Le concept assimilé peut être réutilisé dans des contextes nouveaux.

La démarche d’investigation

Le principe de la démarche d’investigation

La démarche d’investigation résulte de recherches en didactique s’inspirant de la démarche des scientifiques (problème – hypothèse – recherche – résultats – interprétation -conclusion). Cette démarche apparaît comme une démarche d’enseignement particulièrement efficace. Elle s’appuie sur le questionnement des élèves à propos du monde réel et peut être présentée comme une succession d’étapes pouvant être réalisées de manière variée, mais ne représente pas un déroulement figé ni linéaire. La plupart du temps, elle se décline de la manière suivante (Paccaud M. & Vuala J.) :
Ainsi, s’appuyant sur les représentations initiales des élèves, puis sur l’élaboration d’un questionnement vis-à-vis d’un problème donné, la démarche proposée conduit à des hypothèses qu’il conviendra de valider (ou de réfuter) au terme d’une investigation pouvant prendre appui sur : l’expérimentation, l’observation, la recherche documentaire, la modélisation, ou encore les enquêtes. Dans la mesure du possible, l’action directe de l’élève sera privilégiée notamment au travers de l’expérimentation. La mise en œuvre à l’école de la démarche d’investigation consiste donc à passer par un certain nombre d’étape qui se retrouvent à l’échelle de la séquence ou de chaque séance selon le choix fait au départ. Ces étapes sont essentielles et doivent toutes être vécues par les élèves afin qu’ils construisent le concept travaillé en faisant évoluer leurs conceptions.

Origines

Cette pédagogie novatrice provient directement des Etats-Unis et a été mise au point à Chicago afin de redonner une image positive de l’école aux enfants des quartiers difficiles.
Elle arriva en France avec la création de la Main à la pâte dans les années 90 par l’intermédiaire de Georges Charpak, physicien. Conscient de la nécessité de rénover l’enseignement des sciences en France qui était tiraillé entre le modèle constructiviste laissant les élèves libres de leurs apprentissages et le modèle transmissif organisé en cours magistral.
Il décida d’étudier cette pratique et de l’y introduire.
Il la caractérise comme permettant de développer une éducation scientifique mais aussi une éducation citoyenne à partir de débats d’idées entre les élèves, d’écoute réciproque, de formation de la pensée critique et de respect de la preuve démontrée par expérience, modélisation, recherche documentaire. Elle s’inscrit dans le modèle socio-constructiviste (Vygotsky) qui considère que les connaissances se construisent lors des confrontations des représentations entre pairs. Ces situations de dialogue provoquent l’émergence de conflits socio-cognitifs, qui une fois résolus, sont à l’origine de la reconstruction de connaissances justes. L’élève devient perméable au raisonnement notamment scientifique et raisonne de manière concrète par rapport à sa propre expérience. A ce stade, l’intelligence atteint une logique formelle et la pensée commence à procéder de façon hypothético-déductive (Piaget).
Cette aptitude est réinvestie dans le cadre de la démarche d’investigation dont la démarche hypothético-déductive est une modalité.

L’observation permet-elle la construction du savoir

L’observation est une façon de mettre en œuvre la démarche d’investigation. Elle va permettre de valider des hypothèses émises par les élèves. Néanmoins, il ne s’agit pas d’une observation comme on pourrait le faire tous les jours en regardant quelque chose. Il s’agit d’une démarche mise en œuvre dans un but précis. L’observation dans ce but scientifique va donc demander concentration et précision.

Pourquoi observer ?

Avant d’observer, faut-il encore savoir pourquoi. Jack Guichard, indique que « l’observation répond toujours à un questionnement et c’est ce questionnement qu’il faut mettre en place » (p.13) . On observe donc pour répondre à une question ou pour vérifier à une hypothèse et c’est au professeur qu’il incombe de guider ce questionnement. Une observation sans hypothèse à vérifier n’est que peu intéressante pour les élèves car ils ne savent pas quoi observer, ni pourquoi observer : ils n’ont pas de but. L’auteur montre par ailleurs que lorsqu’un questionnement est mené, le dessin tiré de l’observation est beaucoup plus précis car les élèves ont su quoi observer. Sans questionnement de ce qu’il faut observer, les dessins risquent d’être peu précis et les élèves vont passer à côté de ce que l’on veut qu’ils montrent.
Le questionnement apparaît alors important avant et pendant toute observation.
L’observation va aussi permettre de faire évoluer les conceptions des enfants. Il s’agit alors d’observer pour comprendre. L’observation est enfin un bon moyen de mémorisation. La distinction entre l’imaginaire et le réel est difficile chez les jeunes enfants. Les confusions peuvent être nombreuses. Néanmoins, avec l’observation et le questionnement, les enfants pourront évoquer ce qu’ils ont fait et distinguer plus aisément le réel de l’imaginaire. Pour cela ils doivent évoquer l’observation, la verbaliser. Passer par l’observation est un avantage indéniable puisque l’enfant réfléchit à partir de lui : s’il observe ce sont donc ses représentations qui vont évoluer grâce à ce qu’il voit. Il faut de plus ajouter le caractère exceptionnel de l’observation et surtout les conditions dans lesquelles elle se réalise : les enfants seront motivés par la nouveauté « vécue comme un moment de plaisir » (Guichard, p.58).

Comment observer ?

Si l’observation joue un rôle dans l’apprentissage, l’observation seule n’est pas toujours suffisante et doit être complétée par des recherches documentaires. Le questionnement et l’observation permettront aux élèves de s’investir dans une démarche d’investigation. En effet, l’observation « a le même statut que l’expérimentation » (Guichard, p.22). Après un premier questionnement et des hypothèses posées, l’observation va permettre de chercher des réponses. L’observation doit donc permettre de comprendre de nouvelles choses. Les élèves vont pouvoir construire leur concept par eux-mêmes sans passer par la transmission où le professeur incarne la vérité. Les élèves réfléchissent par eux mêmes et n’attendent pas, passivement, qu’on leur apporte un savoir. Ils le construisent ! Une fois les hypothèses mises en place, les élèves vont observer avec tous leur sens. Ils vont pouvoir voir, toucher, sentir, entendre. Attention toutefois, si l’on observe d’abord avec nos sens, l’observation ne s’y réduit pas. Selon Descartes, « Nos sens nous trompent ; pour connaître le monde il faut d’autres techniques ». Parfois des illusions se créent et nous trompent sur la réalité : l’exemple des illusions d’optique en est une bonne illustration. Cependant, l’observation va permettre de faire des corrélations. En effet, ce que l’on observe va pouvoir être élargi à d’autres choses. Par exemple, l’observation des dents de chat va permettre aux élèves de faire des corrélations avec les dents des carnivores en général et des comparaisons avec celles végétariens.

Quel rôle pour le professeur ?

Tout au long de leur observation, les élèves vont être guidés afin de leur permettre d’acquérir une réelle démarche d’investigation. De l’émission des hypothèses à la conclusion, les élèves vont travailler en suivant un raisonnement acheminé par le professeur. Toutes les remarques ne pourront pas être gardées. A l’école primaire, les enfants partent de leurs émotions et de leur imaginaire ce qui peut être un frein au raisonnement scientifique. Le professeur doit alors permettre d’aboutir à des hypothèses et à des résultats scientifiquement observables. « L’observation est un savoir construit sur la réalité » (Guichard, p.127) : à partir d’une observation, les élèves vont pouvoir formuler des questions différentes des questions initiales, auxquelles ils pourront répondre par une autre observation. Ils vont ainsi faire évoluer leurs connaissances en remettant en cause leurs impressions passées.

Le dessin d’observation : pour quoi faire ?

L’observation peut faire l’objet d’écrits sous forme de dessin, de schéma. Elle peut également faire l’objet de verbalisation permettant la compréhension et la fixation des connaissances. Mais c’est le dessin d’observation qui va retenir notre attention. Le dessin d’observation consiste à observer et dessiner ce que l’on voit de la manière la plus fidèle possible en respectant des règles notamment la présence d’un titre et d’une légende. En effet, ce n’est pas un dessin comme on l’entendrait en arts mais c’est un dessin qui a vocation à montrer quelque chose. C’est le rôle de la légende et du titre qui vont permettre de savoir ce que l’on a vu, et de quoi l’on parle. Il a donc divers intérêts. D’abord il permet de se concentrer précisément sur un objet déterminé. Pour que le dessin d’observation soit réussi il faut que les élèves se concentrent sur un point précis pour le traduire sur une feuille. Le dessin d’observation permet donc une meilleure mémorisation : en observant l’élève va se focaliser sur un objet. Cette observation va alors engendrer un raisonnement qu’il retiendra grâce à ce qu’il a vu. Les sens en œuvre dans l’observation prennent alors tous leur sens !

Problématiques et hypothèse de recherche

Ainsi une problématique principale se pose : en quoi l’observation des dents permet-elle l’évolution des conceptions des élèves sur l’alimentation des animaux, et de fait favorise un meilleur apprentissage ?
Les élèves ont déjà une notion de ce qu’est le régime carnivore et le régime végétarien. Il s’agit de mettre ces régimes alimentaires en relation avec la denture des animaux. La mise en place de l’observation en classe pose l’hypothèse suivante : l’observation du réel permet aux élèves de faire évoluer leurs conceptions sur la fonction et la forme des dents au regard des différents régimes alimentaires des animaux.

Procédure

Cette séquence d’apprentissage a suivi une démarche d’investigation. Cela a permis aux élèves d’émettre des hypothèses et de les vérifier. L’observation et la comparaison des crânes avait pour but de aux élèves d’avoir un objet concret pour structurer leurs apprentissages.
Permettre une observation d’un objet concret devrait être plus efficace que l’observation de dessins présents dans les livres. En classe nous avons donc commencé par poser des hypothèses à partir des dessins que les élèves faits sans observation. Ensuite, ces hypothèses ont pu être reprises, complétées, vérifiées ou écartées par les observations des élèves. Pour mettre en place le dessin d’observation, deux essais ont été faits lors de l’observation du crâne de chat. Au premier essai, les élèves avaient pour consigne d’observer et de dessiner les dents du chat. Au bout d’une dizaine de minutes, nous avons comparé les dessins d’observation et mis en place des critères essentiels à l’observation (dessiner le bon nombre de dents, donner un titre, faire une légende, etc.). Ainsi, les élèves ont fait évoluer leurs représentations par cette observation.

Résultats et discussions

Au long de la démarche d’investigation, un certain nombre de données ont pu être relevées. Afin de prendre du recul sur les apprentissages des élèves, nous allons présenter ces données et les analyser.

Représentation des canines

La représentation des canines du chat sur le dessin d’observation et au post-test n’a pas posé de problème. En effet, tous les élèves les ont représentées par des grandes dents pointues plus ou moins arrondies. On remarque également que lors des représentations initiales, les dents du chat étaient représentées de façon pointue. Cette représentation était déjà acquise par les élèves, qui, ont pour la plupart un chat.
De plus, la comparaison faite avec les autres carnivores (comme le lion) a accentué cette représentation puisque tous ont représenté les canines plus prononcées que les autres dents. Ils ont acquis le fait que ces dents sont grandes et pointues car elles servent à tuer les proies. Elles sont donc très importantes pour les animaux carnivores. D’ailleurs, lors des évaluations, tous les élèves ont relié la fonction « tuer » à « canine ». L’observation a ici permis de préciser la forme et la taille des dents. Aucun élève n’a représenté de canine chez le lapin : lors de l’observation ils ont constaté l’absence des canines qui se justifie par le régime alimentaire du lapin. Il ne chasse pas donc il n’en a pas besoin.

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Table des matières

Introduction 
Partie 1 : l’état de l’art 
1. Représentations des apprenants
1.1. Qu’est-ce qu’une représentation ?
1.2. Obstacles à l’évolution des représentations
1.3. Intérêts des représentations
1.4. Le recueil des représentations
2. Les concepts
2.1. Définition
2.2. La construction des concepts à l’école
3. La démarche d’investigation
3.1. Le principe de la démarche d’investigation
3.2. Origines
3.3. La mise en œuvre à l’école primaire
3.4. Quels intérêts dans l’enseignement des sciences ?
4. L’observation permet-elle la construction du savoir
4.1. Pourquoi observer ?
4.2. Comment observer ?
4.3. Quel rôle pour le professeur ?
4.4. Le dessin d’observation : pour quoi faire ?
5. Problématiques et hypothèse de recherche
Partie 2 : expérimentation de l’observation dans une classe de CE1
1. Méthode de travail
1.1. Contexte
1.2. Matériel
1.3. Séquence d’apprentissage
1.4. Procédure
2. Résultats et discussions
2.1. Stéréotypes et points de vue
2.1.1. Le dessin stéréotypé
2.1.2. Le point de vue
2.2. Évolution de la représentation des dents
2.2.1. Représentations initiales
2.2.2. Représentation des canines
2.2.3. Représentation des incisives
2.2.3.1. Les incisives du chat
2.2.3.2. Les incisives du lapin
2.2.3.3. Comparaison des incisives du chat et des incisives du lapin
2.2.4. Représentation des molaires
2.2.4.1. Les molaires du chat
2.2.4.2. Les molaires du lapin
2.2.4.3. Comparaison des molaires du chat et des molaires du lapin
2.3. La méthode du dessin d’observation
2.3.1. L’observation et sa représentation
2.3.2. Mise en place de la légende
2.3.2.1. Présence d’une légende
2.3.2.2. Traits tracés à la règle
Conclusion
Annexes 

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