Dossier documentaire

Thématique 1 : Les spécificités pédagogiques à l’enseignement des Sciences : existent-elles ? Comment former les enseignants à celles-ci ?

De nos jours, les programmes d'enseignement en sciences expérimentales dans le secondaire et un peu dans le supérieur ont tendance à introduire les concepts scientifiques à partir de l'observation de phénomènes en lien avec la vie quotidienne. La recherche en didactique de la physique, fille des travaux de Jean Piaget et héritière des idées de Gaston Bachelard, montre que les étudiants dans leur apprentissage de la physique ne sont pas vierge d'idées préconçues et d'intuitions issues de l'observation de phénomènes naturels. Selon Piaget, les raisonnements issus de ce sens commun viennent heurter un certain nombre de concepts et les lois scientifiques. Bachelard, quant à lui, parle même de rupture, c'est-à-dire que l'étudiant doit rompre avec ces structures mentales de sens commun pour accéder à la rationalité scientifique. Cependant s'il y avait rupture, les raisonnements de sens commun ne devraient plus persister après un enseignement scientifique. Or, aujourd'hui, les didacticiens trouvent des traces de raisonnement de sens commun même auprès d'une population à des niveaux d'éducation scientifique élevés. C'est ainsi que, selon la physicienne Laurence Viennot (1996), « l'esprit scientifique se construit par un lent processus d'organisation mentale où les mots changent doucement de signification ». Pour faciliter l'apprentissage des sciences, il est donc important que les enseignants du supérieur, comme les enseignants du primaire et du secondaire, puissent être au fait des idées pré-conçues de leurs étudiants. Par conséquent, outre les nombreuses réflexions des dernières décennies sur la pédagogie universitaire qui ont conduit à l'émergence d'initiatives d'accompagnement et de formation visant l'excellence pédagogique et l'expertise, il est essentiel de mettre en contact les enseignants du supérieur avec des résultats de recherche en didactique des sciences (Laure Endrizzi 2011). Concernant la physique, de nombreux travaux ont été menés sur la compréhension des modes de raisonnement des étudiants et la mise en évidence d'obstacles à la compréhension des concepts et lois en physique (Reinders Duit base sur les conceptions en science). De ces travaux ont émergés des outils de détection de ces modes de raisonnement. Citons par exemple Jim Minstrell qui propose pour chaque type de raisonnement des situations permettant de révéler les idées pré-conçues des étudiants dans différents domaines de la physique. Ces situations sont issues des travaux de la communauté internationale de recherche en didactique de la physique. Des enseignants, surtout dans la sphère anglo-saxone, se sont appropriés ces outils de diagnostic en les intégrant dans leur pratique enseignante via l'utilisation de clickers. Les enseignants proposent ainsi des situations issues des « diagnostiqueurs », incitent les étudiants à discuter entre eux et ensuite leur demandent de choisir une des propositions de la Question à Choix Multiples (QCM) posée. Via ces petits boîtiers électroniques, l'enseignant a ainsi accès au profil de son auditoire et peut ensuite prendre en compte ce profil dans son enseignement des concepts et lois en physique. L'usage des clickers, de la propre initiative des enseignants et non des chercheurs, permet une adaptation à des modalités d'enseignement des résultats de la recherche en didactique qui a d'ailleurs donné lieu à un certains nombre de publications (Smith 2009) qui évaluent la portée de l'usage des clickers sur des situations didactiques pour la motivation et l'apprentissage. Des recherches sont actuellement en cours sur le degré de réceptivité des enseignants du supérieur face à des résultats de recherche en didactique de la physique. Il s'agit ainsi d'étudier leurs réactions après sensibilisation à des types de raisonnement à travers des situations issues d'outils de diagnostic de type QCM (Ronald K. Thornton & David R. Sokoloff 1998) et de voir dans quelle mesure il peut y avoir un impact sur leur pratique enseignante. Ces résultats devraient permettre de mettre en place un accompagnement et des formations des enseignants à l'usage des résultats de la didactique de la physique dans leur enseignement.

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Thématique 2: Nouvelles formes de pédagogie : évolution ou révolution ?

L’évolution des modes de communication et la circulation en masse des informations, notamment via le développement fulgurant des nouvelles technologies, implique d’indéniables changements dans les formes de pédagogie. L’exposition des plus jeunes aux nouvelles technologies semble l’une des causes majeures de la crise mondiale de l’éducation. Avec l’essor et la démocratisation d’internet, l’accès à l’information est permanent et immédiat sans pour autant être pertinent ni source d’un réel savoir. Les travaux de François Taddeï, directeur du CRI (Centre de recherche interdisciplinaire à Paris) rejoignent un mouvement international qui s’est amorcé depuis quelques années et qui remet en question les méthodes pédagogiques classiques (beaucoup de théorie et peu de pratique) depuis le primaire jusqu’à l’enseignement supérieur. Des exemples divers d’appropriations réussies de l’utilisation de la culture numérique dans les apprentissages, émergent à travers les 4 coins du monde. Entre autres, les « jeux sérieux » (« serious game », « learning game ») font l’articulation entre motivation et apprentissage en développant la notion de plaisir. En classe de primaire et maternelle l’utilisation d’outils de communication tels que Tweeter peut constituer un point de départ stimulant pour l’apprentissage de la lecture et de l’écriture. L’utilisation de supports pédagogiques en ligne associés à des réseaux d’entraide et d’échange, est exploitée via les MOOC (Massive Open Online Course) mais aussi dans des projets de "classe inversée" (« flipping the classroom », « blended learning ») dans lesquels on demande aux étudiants de réaliser un travail de préparation de cours à partir de ressources pédagogiques numériques (recherches, exercices, lectures..). C’est seulement ensuite, en cours qu’ils échangent avec l’enseignant et les autres apprenants. Il s’agit donc avant tout d’interaction : placer l’étudiant non comme simple spectateur mais comme acteur majeur de son propre apprentissage. La réussite de la formation des jeunes est un enjeu qui concerne toute la société car il s’agit de former les futurs actifs pour qu’ils puissent s’adapter à l’environnement toujours changeant.

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Thèmatique 3 : La culture scientifique a-t-elle sa place dans l’enseignement? Est ce que la vulgarisation scientifique est nécessaire dans ce cadre ?

Aujourd'hui de l'école au lycée, les élèves suivent des enseignements obligatoires en sciences. La culture scientifique fait partie d'une des 7 compétence du socle commun que tout élève doit maîtriser à la fin de la scolarité obligatoire. Cette culture scientifique dans l'enseignement secondaire ne vise pas à former des spécialistes mais à permettre aux élèves d'avoir une représentation cohérente du monde qui les entoure. Au travers de la démarche expérimentale, l'enseignement scientifique doit former à la méthode, l'esprit critique et susciter la curiosité. Par ailleurs, aucun enseignant ne peut ignorer qu'il se fait parfois vulgarisateur pour répondre à une question d'élève portant sur un domaine dépassant le cadre des thématiques enseignées. Qu'en est-il de ces notions dans l'enseignement supérieur ? La formation disciplinaire telle qu'elle est organisée dans les universités donne t'elle une place à la vulgarisation ? La culture scientifique a t'elle sa place dans l'enseignement supérieur ? Quelle place ont des actions comme la fête de la science se tenant sur les campus ou des prix remis à des initiatives de vulgarisation scientifique comme « le goût des sciences » ?

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Thématique 4 : Apprend-on les sciences partout de la même façon ? Panorama des démarches et méthodes d’enseignement scientifique

Les différentes études sur le sujet s’accordent à dire que les effectifs des étudiants dans les domaines scientifiques sont en nette régression. Au-delà d’une perte de culture pourtant essentielle à la compréhension du quotidien et au développement de l’esprit critique des citoyens, cette perspective constitue un problème économique majeur. En effet la recherche scientifique, technologique et l’innovation, constitue un foyer de postes clés pour la croissance d’un pays. La baisse du nombre de diplômés dans ce secteur risque d’avoir des répercussions importantes. A noter aussi, la part très minime qu’occupent les femmes et les catégories sociales les moins favorisées, contribuant ainsi à la ségrégation au sein des sociétés pourtant en lutte contre les inégalités… Dans les pays concernés, des politiques se mobilisent afin d’inverser au plus vite cette tendance. De nombreux projets ont vu le jour ces dernières années, et particulièrement en Europe.

Par exemple, le projet européen « GRID » (Growing interest in the development of teaching science) du programme Socrates, terminé en décembre 2006, a permis de recenser et d’analyser les méthodes et techniques afin d’améliorer l’enseignement scientifique en primaire, au collège et au lycée. Le projet «FIBONACCI » (2010-2013) rassemble 25 dont des universitaires, issus de 21 pays de l’Union. Il met l’accent sur l’équipement des classes, l’implication des acteurs locaux, l’accompagnement scientifique et la formation des enseignants d’écoles primaires choisies au sein des réseaux Pollen (2006-2009) et Sinus-Transfert. Parallèlement, d’autres dispositifs se basent sur « l’aide à l’élite ». Par exemple, en Hongrie, le « Hungarian Genius Program », investit dans la détection et le recensement de jeunes talents (dès le primaire). Il encourage les plus talentueux à poursuivre des études scientifiques en mettant en place des conditions favorables d’apprentissage et en leur apportant un suivi particulier.

Mais l’enseignement que l’on tire des différents projets est aussi qu’il est nécessaire de renforcer la coopération, le travail en réseau. Au Portugal, l’agence nationale « Ciência Viva » encourage la collaboration directe entre les classes et développe des partenariats entre écoles, universités, associations scientifiques et collectivités locales. Dans ce même esprit, le réseau européen « ECSITE » (European Network of Science Centres and Museums) interconnecte les instituts de recherche, les universités, les musées scientifiques, etc... via des projets et des activités communes et facilite les échanges sur les questions actuelles.

La conclusion de ces programmes rejoint l’idée soutenue par de nombreuses politiques d’éducation à travers le monde : les méthodes d’enseignements classiques (prédominance des cours théoriques, intervention systématique de l’enseignant dans la cherche de résolution, etc..) sont une des causes du recul du nombre de jeunes engagés dans des filières scientifiques et techniques. Il faudrait donc rendre l’enseignement des sciences plus attrayant, par une pédagogie d’investigation impliquant davantage l’élève dans le processus d’apprentissage et mettre l’accent sur la formation des enseignants à la culture scientifique.

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