En sciences, le recours à une approche concrète, à de la manipulation, justifie vite l’adossement du qualificatif actif
aux cours, aux profs, aux élèves. Mais parfois actifs à rien ! Comment éviter de passer à côté de l’apprentissage ?
Les enseignants de sciences vous le diront, ils préparent activement pour un cours actif et des élèves actifs : mettre germer les graines pour l’observation de jeudi, trouver des ampoules pour le montage électrique, détour par la boucherie pour aller chercher le cœur commandé pour l’approche de la circulation sanguine, donner à manger aux vers de farine, ne pas oublier de préparer des glaçons… Mais le cœur, les glaçons, les graines… sont-ils des réactifs suffisants pour que la pédagogie soit active et que l’apprentissage soit au rendez-vous ?
Le bienfondé de l’approche concrète en sciences semble être un présupposé qui n’est plus à discuter : il faut mettre l’élève en situation de faire, qu’il observe le réel, qu’il tâtonne, le mettre en défi, qu’il essaie par lui-même, qu’il expérimente. Il faut qu’il mette la main à la pâte. Mais il y a une vingtaine d’années, le didacticien Jean-Pierre Astolfi nuançait déjà :
« Suffit-il de faire pour apprendre ? (…) tout apprentissage authentique suppose que d’une façon ou d’une autre, on négocie avec les enfants une rupture épistémologique (…) qui mène de problèmes pratiques à des problèmes théoriques. Il s’agit ni plus ni moins que de remonter « des mains (et des yeux) jusqu’à la tête . »
Voici deux exemples issus de nos groupes de réflexion sur la didactique des sciences . Chercheurs et enseignants analysent des situations de classe afin d’avancer dans la perception de ce que veut dire apprendre en sciences et des moyens pour le susciter.
L’impossible induction
Une enseignante expose une séance sur la circulation sanguine humaine et le rôle du cœur. Les élèves sont en deuxième secondaire. L’enseignante évoque le système circulatoire du corps et interpelle les élèves sur le rôle du sang. Les élèves échangent leurs connaissances et conviennent que le sang transporte l’oxygène et les nutriments nécessaires à toutes les cellules du corps. À la suite du signalement de l’enseignante, les élèves complètent avec le rôle de transport des déchets du métabolisme. L’objet d’étude, à savoir la nécessité que le sang soit transporté dans tout le corps et irrigue tous les organes, semble bien perçu par tous. L’enseignante continue le débat : comment se fait-il que ce sang circule ? Il faut que quelque chose instille le mouvement. Ce serait simple si on avait une circulation uniquement vers le bas, la gravitation suffirait, mais le sang remonte aussi, il circule dans toutes les directions. La question est lancée et les élèves sont d’accord pour dire que c’est le cœur qui donne l’impulsion qui pousse le sang. L’enseignante amène alors l’objet de la recherche : observer le cœur pour le décrire et comprendre son rôle. Le matériel didactique est généreusement fourni : un cœur (bœuf ou porc) par groupe de trois élèves. Ils sont invités, par groupes, à réaliser un schéma d’observation du cœur, d’en induire ses parties et de dire comment le cœur joue ce rôle de pompe.
L’enseignante explique comment réaliser une coupe longitudinale pour mieux voir les parties. Les élèves sont actifs : le cœur est touché, découpé, regardé. Mais que faut-il regarder ? Que faut-il voir ? La plupart des élèves sont perdus et les groupes sont peu productifs. Les schémas réalisés sont sommaires, décevants, tant ils ne répondent pas à l’attendu.
Lors de l’analyse de la séquence, tous sont d’accord pour dire que le sujet est bien amené. Que les élèves sont mis en réflexion et qu’ils savent ce qu’il faut chercher, mais le moyen proposé pose problème. L’observation est trop libre, non cadrée.
La consigne demande de déceler les différentes parties, mais comment décider de ce qui est considéré comme partie dans cet organe ? Comment retirer de la simple observation que le cœur est un muscle puissant, qu’il a deux parties gauche et droite bien séparées, donc dans lesquelles les sangs ne se mélangent pas. Comment percevoir que ces tuyaux conduisent le sang qui arrive ou repart du cœur ? Le défi est impossible, sauf pour deux élèves qui se rappellent de bribes d’un apprentissage antérieur. Ce sont eux qui expliquent les différentes caractéristiques du cœur. Ils peuvent donner sens à leurs observations parce qu’ils savent ce qu’il faut regarder, ils ciblent dans l’objet ce qui est signifiant pour l’enseignante.
Il est impossible en observant le cœur de répondre à la question posée par l’enseignante sauf pour les élèves qui savent déjà ! Dans l’histoire des sciences, la construction des savoirs se fait par une confrontation d’un cadre théorique, exprimé sous forme d’hypothèses explicatives, avec le réel, par observation et/ou expérimentation.
En sciences, « ll faut savoir pour voir et non voir pour savoir . »
L’enseignante explique alors que les principes de son école de pédagogie Z prônent l’induction comme moyen pour apprendre et les observations libres pour construire le savoir. Tout en acceptant que la plupart des élèves n’ont pas appris, il est difficile pour elle de mettre en doute la méthode.
Que faire pour que tous apprennent ?
Deux idées ressortent du groupe de travail. La première est de consacrer un temps supplémentaire au problème posé avant d’observer le cœur. Par débat, avec les élèves, par un raisonnement logique et collectif, il faut construire les nécessités suivantes : le sang doit arriver et repartir de ce cœur ; le sang qui est envoyé dans tout le corps doit, à un moment ou un autre, se recharger en oxygène ; pour se charger en oxygène, ce sang doit alors passer par les poumons ; que le sang oxygéné ne doit pas se mélanger avec le sang non oxygéné qui arrive au cœur. Ces éléments de réponses qui sont des préalables indispensables pour construire la circulation du sang dans le cœur deviennent un donné pour tous. En sciences, c’est ce moment de réflexion pour établir ces présupposés qui demande de l’activité, de l’activité cognitive s’entend.
Une deuxième vigilance didactique serait d’amener divers documents qui décrivent le cœur et une application animée qui décrirait la circulation et les différents vaisseaux sanguins.
« On leur donne tout, alors ! », réagit une enseignante.
Oui, on leur donne tout ce dont ils ont besoin pour observer activement, faire des liens entre l’objet réel et la question posée, qui portent sur les aspects fonctionnels du corps humain.
Le détournement involontaire
Dans ce deuxième exemple, nous allons voir que parfois l’activité de l’élève en sciences, centrée sur un objectif pragmatique ou ludique le détourne de l’objectif d’apprentissage.
Il s’agit d’une leçon sur l’air en 2e primaire. L’enseignant a repris une activité d’un fichier qui propose un défi aux élèves. Un mouchoir en papier chiffonné est enfoncé au fond d’un gobelet transparent. Les élèves doivent trouver un moyen de plonger le gobelet dans un bac rempli d’eau sans mouiller le mouchoir. Après plusieurs essais infructueux et quelques flaques d’eau, quelques élèves ont trouvé qu’il faut retourner le gobelet et le descendre verticalement dans le fond du bassin. Ensuite, comment faire en sorte de mouiller le mouchoir en maintenant le gobelet sous l’eau. Après essai-erreur, certains en penchant le gobelet provoquent l’échappée de l’air sous forme d’une bulle qui remonte à la surface et l’eau prend la place dans les gobelets, le mouchoir est mouillé. À partir de l’activité, l’enseignant apporte la conclusion que l’air est une matière et occupe une place.
L’enseignant dit que les élèves ont apprécié l’activité, mais il regrette le temps important qu’a pris la recherche des élèves pour finalement une faible rentabilité quant aux apprentissages.
L’analyse nous permet d’évoquer les malentendus d’apprentissage qui pointent le côté ludique de certaines activités comme un emballage perturbant, duquel il est difficile, pour certains élèves, de se détacher et d’y identifier les apprentissages scolaires en jeu .
Deux questions sont posées au groupe de réflexion. Sur quoi porte l’activité de l’élève et est-elle au service de la construction de savoir ? Le raisonnement des élèves est-il sollicité ?
Tous soulignent que l’activité est bien en lien avec l’objet d’apprentissage, mais qu’elle prend trop de temps. L’enjeu est de construire l’idée que l’air est une matière et occupe une place, et non d’apprendre à ne pas mouiller ou à mouiller un mouchoir.
L’activité de l’élève est plus centrée sur une action que sur le raisonnement. Que faire pour viser une activité cognitive dans ce cas ?
Gardons l’idée de cette activité, mais encadrons-la autrement. Écrasez une bouteille de plastique avec son capuchon et une sans capuchon permet d’installer la présence d’air partout autour de nous. Le postulat de départ est posé pour tous et devient le cadre pour analyser l’activité du mouchoir : si l’air est une matière et occupe une place, que va-t-il se passer si je plonge ce gobelet avec un mouchoir en papier au fond du récipient rempli d’eau ? Vous devrez dire pourquoi vous pensez que votre méthode conviendra en utilisant le mot air. Ensuite, la tester.
Les élèves sont alors associés au raisonnement, ils peuvent anticiper ce qui va se passer. L’action sert à la vérification de cette proposition.
Déception : il n’y a plus de découverte, alors ? Si, mais la découverte porte sur le savoir et non sur une réponse à une devinette.
Pour glisser de l’activisme de surface à l’activité pour apprendre, nous nous rendons compte que tout est question de consigne. C’est en reposant plus clairement l’enjeu d’apprentissage que les enseignants du groupe ont précisé des consignes qui permettent à tous les élèves de participer à la réflexion.
