Support de présentation de Michèle Prieur Formation initiale des enseignants Chain Reaction

1. Les démarches d’investigation pour
l’enseignement des sciences
Michèle Prieur, EducTice-S2HEP, IFE-ENS Lyon
Expertise pédagogique Chain Reaction
Formation 27 aout 2014

2. Résultats d’une enquête nationale auprès
des enseignants de collège et de lycée de
maths, SPC, SVT, techno
http://ife.ens-lyon.fr/ife/ressources-et-service
Introduction : représentations
d’enseignants sur les démarches
d’investigation

3. Méthode statistique textuelle
(logiciel Alceste)
Question : Pour vous, que recouvre l’expression «démarche
d’investigation» dans le cadre de la classe ? 2184 réponses (400 c)
Évaluation de la co-présence des mots  registres
Analyse par segments de texte
L’adhésion d’un mot à un registre est mesurée par un calcul de khi-
deux d’indépendance entre le mot et ce registre.
Représentation « Wordle »: la
taille des mots est fonction de
l’adhésion du mot au registre

4. 4/22

5. Registre lexical « Difficultés »
5/22
Difficulté de gestion du temps, contraintes matérielles et organisationnelles
Technologie, mathématiques

6. 6/22
Registre lexical
Démarche/méthode scientifique
expérimentale
SVT (SPC)
« Faire des hypothèses. Mettre au point une ou des
expériences pour valider ou réfuter des hypothèses. »

7. 7/22
Registre lexical
Résolution de problème, recherche de solutions
une démarche de résolution de problème engageant les élèves dans
une phase de recherche de solutions – une part de tâtonnement
« répondre à une question ou résoudre un problème», « trouver des
solutions à un problème »

8. Registre lexical
Découverte et cheminement exploratoire
8/22
Découverte, erreur, initiatives, cheminement - Mathématiques
« il est en droit de se tromper, d'essayer »

9. Pour aller plus loin :
Monod-Ansaldi, R., & Prieur, M. (2011). Démarches d’investigation dans
l’enseignement secondaire : représentations des enseignants de
mathématiques, SPC, SVT et technologie. Lyon: IFÉ – ENS de Lyon.
http://ife.ens-lyon.fr/ife/ressources-et-services/ocep/dispositifs/DI/rapport-DI/vie
Prieur, M., Monod-Ansaldi, R., & Fontanieu, V. (2013 ). Représentations de
la démarche d’investigation chez les enseignants de mathématiques, SPC,
SVT et technologie : réception des nouvelles instructions officielles RDST,
7.
Prieur, M., Monod-Ansaldi, R., & Fontanieu, V. (2013). L’hypothèse dans les
démarches d’investigation en sciences, mathématiques et technologie :
convergences et spécificités disciplinaires des représentations des
enseignants. . In M. Grangeat (Ed.), Les enseignants de sciences face aux
démarches d’investigation. Des formations et des pratiques de classe.
Grenoble: PUG.

10. PLAN
1.Contexte d’introduction des démarches d’investigation au niveau
international
2.Les caractéristiques des démarches prescrites en France et dans les
autres pays
3.Réflexions et pistes didactiques pour la conduite d’un enseignement
scientifique fondé sur l’investigation

11. Contexte politique international fin 20e
siècle
• Objectif des pays post-industriels et émergents : développer la
compétitivité économique
 Une réponse commune : favoriser l’éducation scientifique
• Deux finalités :
• Constituer une élite scientifique
• Développer une culture scientifique pour tous (litéracie scientifique,
alphabétisation scientifique) : former des citoyens actifs et éclairés
Renouvellement
de l’enseignement
des sciences

12. 12/22
Nouveaux curricula
pour l’enseignement
des sciences
• Enseignement scientifique fondé sur l’investigation (DI, IBSE). Robine 2009,
Venturini 2012
• Dé-compartimentation des disciplines scientifiques. Coquidé 2008
Rapports nationaux et internationaux : Ourisson 2002, Bach 2004, Rolland 2006,
Rocard 2007, Sommaruga oct 2013
Contexte politique international fin 20e
siècle

13. Impulsion de l’enseignement des sciences
par la commission européenne
Le 7e
programme cadre de l’Union européenne pour la recherche et le
développement technologique (2007-2013)
 Volet éducation :
• accompagner le renouvellement de l’enseignement des sciences.
• Promouvoir l’enseignement scientifique fondé sur l’investigation

14. • Mettre les élèves en situation de recherche, de résolution de
problème (curiosité, activité intellectuelle, activité pratique).
 Attribuer aux élèves une responsabilité dans la résolution de
problème (esprit d’initiative, autonomie).
 Donner une place au réel.
 Développer l’esprit critique (argumentation).
Enseignement scientifique fondé sur
l’investigation : quelques consensus

15. 15/22
Enseignement scientifique fondé sur
l’investigation : des racines historiques
Début du 20° siècle : Pédagogie active - Constructivisme
•USA : Dewey, France : Wallon et Freinet, Suisse : Clarapède et Piaget
1960-70 : Pédagogie active pour l’enseignement des sciences
•France : activités d’éveil
•USA : démarche de découverte
•Angleterre : Projet Nuffield (« je fais et je comprends »)
Fin 19e
: La leçon de choses (vers 1867)
« Le but qu’on doit se proposer par elles, à notre
avis, est moins d’instruire l’enfant, d’augmenter
ses connaissances, que de lui apprendre à se
servir de ses sens, de son intelligence, de son
raisonnement ».
Georges Pouchet

16. 16/2
Quelques repères chronologiques
IBSE -Pays anglo-saxons
Standards américains
98 pays
1990
1993
Main à la pâte 1996
Lycée 2010
2002Ecole
Nombreux projets de
recherche européens :
PRIMAS, S-TEAM,
CHAIN-Reaction,
FASMED
1999 Socle Belgique
PRESTE 2000
Collège 2005
2006Socle

17. PLAN
1.Contexte d’introduction des démarches d’investigation au niveau
international
2.Les caractéristiques des démarches prescrites en France et dans les
autres pays
3.Réflexions et pistes didactiques pour la conduite d’un enseignement
scientifique fondé sur l’investigation

18. En France : une démarche d’investigation
• L’introduction commune aux programmes collège (2005, 2008).
 Un texte commun aux maths, SPC, SVT, techno
 texte de référence pour l’enseignement secondaire
• Les programmes disciplinaires collège et lycée

19. En France : une démarche d’investigation
L’introduction commune aux programmes collège : un canevas en 7
étapes
1. Le choix d'une situation – problème
2. L’appropriation du problème par les élèves
3. La formulation de conjectures, d’hypothèses explicatives, de protocoles
possibles
4. L’investigation ou la résolution du problème conduite par les élèves
5. L’échange argumenté autour des propositions élaborées
6. L’acquisition et la structuration des connaissances
7. La mobilisation des connaissances
Démarche scientifique ou/et pédagogique ?

20. Démarche d’investigation / démarche
scientifique
• Canevas d’une DI :
1. Le choix d'une situation – problème
2. L’appropriation du problème par les
élèves
3. La formulation de conjectures,
d’hypothèses explicatives, de protocoles
possibles
4. L’investigation ou la résolution du
problème conduite par les élèves
5. L’échange argumenté autour des
propositions élaborées
• Transposition d’une démarche scientifique hypothético-déductive Mathé, 2010
 Temps
 Problème scientifique, construction du problème
 Cadre théorique
 Communication – Validation - Construction sociale des savoirs
Problème
Hypothèses
Mise à l’épreuve
des hypothèses
Observations
Données
expérimentales
Théories
Modèles

21. Démarche d’investigation / démarche
pédagogique
• Canevas d’une DI :
1. Le choix d'une situation – problème
2. L’appropriation du problème par les élèves
3. La formulation de conjectures, d’hypothèses
explicatives, de protocoles possibles
4. L’investigation ou la résolution du problème conduite
par les élèves
5. L’échange argumenté autour des propositions
élaborées
6. L’acquisition et la structuration des connaissances
7. La mobilisation des connaissances
• Démarche pédagogique : Un modèle d’apprentissage de type socio-
constructiviste (Mathé, De Hosson & Méheut, 2012)
Problème <-->
acquisition des
connaissances du
programme
Élève acteur
Social

22. 22/22
« Il initie les élèves à la démarche scientifique dans le cadre d’un projet. »
« L’évaluation peut prendre des formes variées afin de valoriser
l’acquisition de compétences et de qualités telles que l’autonomie,
l’initiative, l’engagement dans une démarche scientifique, le travail
d’équipe, le raisonnement et la communication écrite et orale »
« on demande à l’élève un travail personnel ou d’équipe qui devra intégrer
obligatoirement une production (…) et aboutir à une forme de
communication scientifique »
(rien sur l’acquisition de connaissances)
Bulletin officiel spécial n° 4 du 29 avril 2010
Enseignement MPS

23. Comparaison DI - IBSE
IBSE
Démarche d’enquête
organisée autour de
questions des élèves.
Ojectif 1er
: connaitre les
méthodes, les outils, les
démarches de la science
DI – programme
disciplinaire
Situation-problème
Raisonnement hypothético-
déductif
Ojectif 1er
: construire des
connaissances scientifiques
Démarche préconisée en
MPS

24. Rapprocher les disciplines scientifiques :
un fondement épistémologique
Limites de l’hyperspécialisation pour l’étude des systèmes complexes 
développement de laboratoire ou groupes de travail intégrant plusieurs
disciplines

25. Rapprocher les disciplines : différentes
configurations
• Selon les pays
D’un rapprochement des disciplines à un enseignement intégré des
sciences.
• En France :
• Des dispositifs :
- TPE (2000)
- IDD (2002)
• Des enseignements
- Thèmes de convergence (2005)
- EIST (2006)
- Option MPS seconde (2010)

26. 26/22
« L’enseignement (MPS) permet aux élèves de découvrir différents
domaines des mathématiques, des sciences physiques et chimiques, des
sciences de la vie et de la Terre et des sciences de l’ingénieur. C’est aussi
l’occasion de montrer l’apport et la synergie de ces disciplines pour trouver
des réponses aux questions scientifiques que soulève une société
moderne, d’en faire percevoir différents grands enjeux, et de donner les
moyens de les aborder de façon objective »
« Ce travail conjuguera les apports des différents champs disciplinaires
concernés. »
Bulletin officiel spécial n° 4 du 29 avril 2010
Rapprocher les disciplines : le cas de
l’enseignement MPS

27. PLAN
1.Contexte d’introduction des démarches d’investigation au niveau
international
2.Les caractéristiques des démarches prescrites en France et dans les
autres pays
3.Réflexions et pistes didactiques pour la conduite d’un enseignement
scientifique fondé sur l’investigation

28. Quelle autonomie attribuée aux élèves ?

29. Méthode versus démarche
Appliquer une méthode Vivre une démarche

30. 30/15
Vivre une démarche scientifique
Une tension dynamique entre deux pôles
Pensée convergente
Rigueur, Contrôle,
Argumentation,
Validation/réfutation
Pensée divergente
Liberté, Créativité, Errance,
Imagination, Invention
Développer un
esprit scientifique

31. Questionner l’autonomie
• Travailler seul, trouver seul, se
gérer tout seul, fonctionner de
manière indépendante, faire
preuve d’initiative, savoir se
mettre au travail seul
• « faculté d’agir par soi-même »
(approche philosophique)
Autonomie
d’un élève
Professeur
Élève(s)
• Sans l’aide de l’enseignant, sans
l’aide constante d’un adulte, avec
un minimum d'intervention d'un
enseignant, sans interventions
répétées du professeurs
• L'autonomie (…) grâce au travail
en groupe, cela n'exclut pas le fait
d'avoir recours à autrui, cela
n'exclut pas l'intervention du
professeur
• « on ne peut être autonome que par,
ou à travers des dépendances »
(Morin, 1994)  dimension sociale de
l’autonomie

32. « Etre autonome pour …»
32/22
• Gérer son temps, Organiser ses recherches
• Répondre à la question posée
• Émettre des hypothèses
• Réaliser un protocole, réaliser une
expérience, réaliser un geste technique
• Appliquer un raisonnement
L’autonomie s’applique à
différents domaines

33. Organiser l’autonomie
« l’autonomie de l’élève ne se décrète pas, mais s’organise »
(Ravestein, 1999)
• L'autonomie peut s'apprendre.
• Selon le niveau de l’élève, le niveau
d’autonomie est différent
« l’autonomie de l’élève ne se
décrète pas » (Ravestein, 1999)
• Intervention de l’enseignant (individualisée,
collective) : rappels, indices
• Apport du collectif
• Des outils : aide-mémoire, fiche technique
• Apports documentaires
• Climat serein
« l’autonomie de l’élève (…)
s’organise » (Ravestein, 1999)

34. Des outils didactiques au service
des démarches d’investigation
Théorie des situations didactiques (Brousseau, 1986)
La situation d’apprentissage :
Un jeu entre le professeur et les élèves dont le but est d’augmenter les
connaissances des élèves.
Le but du jeu : résoudre un problème
 Dévolution du problème :
permettre aux élèves de s’engager
dans la résolution du problème :
transfert de responsabilité
Règles du jeu : responsabilités
prof-élèves
 Contrat didactique
(gérer le paradoxe)

35. Des outils didactiques
Construire un terrain de jeu
Margolinas,
1998
Milieu (matériel, savoirs, humains) : source d’autonomie
Pour conduire l’investigation (savoir- faire, connaissances)
permettant des rétroactions (indépendantes du prof)

36. Des outils didactiques pour la
conduite d’une démarche
d’investigation
« problématisation », « dévolution du problème »
Proposer une investigation qui soit en lien avec un problème scientifique à
résoudre
Permettre aux élèves de participer à la construction du problème
Donner aux élèves le désir de résoudre le problème choisi.
« contrat »
Co-définir ou/et expliciter les objectifs (quelle production ? pour qui ? Avec quel
calendrier ? …
« milieu »
Analyse a priori :
-des savoirs scientifiques en jeu,
-compétences à mobiliser,
-des acquis des élèves : prérequis scolaires, conceptions initiales, difficultés
Pour construire un milieu didactique (évolutif et différencié)

37. Comment articuler les disciplines ?

38. Travailler à plusieurs disciplines
Transdisciplinarité
- « fusion », « unité »
Pluridisciplinarité
« juxtaposition »,
« étanchéité »
Interdisciplinarité
« interactions », « coopération »,
« dialogue », « complémentarité »,
« confrontation »
Terrisse (1997), Vinck (2000)
Transdisciplinarité
Des contenus présents
dans plusieurs
disciplines
ou

39. Perception des
couleurs par l’œil
La couleur des
objets
La couleur de la veste du prof
Des questionnements et des modèles scientifiques liés aux disciplines
 des regards croisés de différentes disciplines sur un même objet, en
prenant en compte leurs similarités, leurs complémentarités, tout en
respectant leurs spécificités.
Codisciplinarité

40. Adopter une approche codisciplinaire
Articuler les disciplines
-Analyser ce qui relève de chacune des disciplines.
-Identifier ce qui est partagé : connaissances, outil, matériel,
méthodes, vocabulaire.
-Assumer les spécificités en connaissance de cause
Collaborer
-Aider les élèves à se situer dans la démarche entre les disciplines
-Assurer un passage de relais entre les enseignements
des outils partagés
Penser aux outils collaboratifs numériques