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Résumé rapport d’enquête. Démarches d’investigation dans l’enseignement secondaire : représentations des enseignants de mathématiques, SPC, SVT et technologie

Rédigé par Réjane Monod-Ansaldi et Michèle Prieur


Un contexte international de rénovation de l’enseignement scientifique

Depuis les années 1990, au niveau international, on observe de profondes transformations curriculaires de l’enseignement des sciences. Ces curricula s’appuient sur l’investigation scientifique (démarche d’investigation, Inquiry-based Science Education, Inquiry Based Science Teaching, Problem Based Learning) et sur une plus grande coordination des disciplines scientifiques (décloisonnement, hybridation, intégration de ces disciplines). En France, différentes prescriptions, communes aux mathématiques, sciences physiques (SPC), sciences de la vie et de la terre (SVT) et technologie, préconisent la mise en œuvre de démarches d’investigation (DI) et une mise en convergence des disciplines pour le développement d’une culture scientifique et technologique (Socle commun de connaissances et de compétences, programmes de collège 2008, enseignement exploratoire Méthodes et pratiques scientifiques en classe de seconde).

 

Une enquête sur les représentations des enseignants en France

Les significations diverses de ces démarches entre les disciplines sont souvent peu explicitées et complexifient le travail collectif des enseignants. Nous nous sommes proposés d’explorer ces significations chez les professeurs de mathématiques, sciences physiques et chimiques (SPC), sciences de la vie et de la Terre (SVT) et technologie du collège et du lycée en France, au travers d’une étude quantitative par questionnaire. Ainsi, dans le cadre de l’observatoire OCEP (Observatoire, Curricula, Evaluations, Pratiques) de l’Institut Français de l’Education, une enquête en ligne diffusée entre janvier et mars 2011, a été conduite afin de mieux définir chez les enseignants des disciplines concernées, leurs représentations des démarches d'investigation (DI) et de quatre concepts clés des DI : problème, hypothèse, expérience et modèle. Pour éclairer les réponses liées à ce sujet, cette enquête sonde également les représentations des enseignants sur le statut et la construction des savoirs de leur discipline ainsi que leurs modèles d’apprentissage.

 

Une méthodologie visant une analyse comparative des représentations disciplinaires

Un rapport en ligne  décrit les premiers résultats obtenus à partir d’un échantillon de 2606 répondants (478 en mathématiques, 771 en SPC, 702 en SVT, 655 en technologie). La comparaison des données sociodémographiques de ces répondants et de la population de référence révèle une assez bonne représentativité de l’échantillon à l’intérieur des disciplines. Des tris à plat par discipline et des croisements de données à partir des réponses aux questions fermées permettent d’appréhender des convergences et des divergences entre les quatre disciplines, et des éléments de comparaison selon le niveau d'exercice, collège ou lycée. Des résultats d’analyses multidimensionnelles sont également présentés ainsi que les résultats d’analyses statistiques de données textuelles pour l’étude des réponses aux questions ouvertes.

 

Des représentations contrastées sur le statut des savoirs de référence, partagées sur les modalités d’apprentissage

Les résultats montrent une forte incidence de la discipline enseignée sur les représentations associées aux savoirs et à leur mode de construction, même si celles-ci ne sont pas homogènes au sein des disciplines. En revanche, il est possible d’identifier des proximités des représentations sur l’apprentissage entre les disciplines. En effet, les stratégies d’enseignement de type socioconstructiviste prenant en compte les connaissances initiales et favorisant les interactions sont privilégiées dans les réponses  des enseignants des quatre disciplines et une représentation transmissive de l'enseignement est plutôt rejetée. Les enseignants de mathématiques se démarquent par un fort attachement au raisonnement déductif mettant en œuvre des démonstrations, et accordent moins d’importance à la connexion au réel que les trois autres disciplines, chez qui elle parait primordiale. En SPC, SVT et technologie, l’importance du réel s’exprime par son observation et/ou la nécessité  d’établir des liens avec la vie quotidienne.

 

Des représentations sur les DI assez partagées

Dans les différentes disciplines, les DI sont associées à la construction de savoirs et sont en tension entre une méthode hypothéticodéductive normée et un cheminement prenant en compte l’autonomie des élèves. Pour les répondants à l’enquête, les objectifs majeurs à la mise en œuvre de DI sont la motivation des élèves et le développement de compétences, alors que la compréhension de la nature des sciences ou la mise en place de croisements disciplinaires ne semblent pas prioritaires. Les enseignants des quatre disciplines s’accordent sur l’intérêt des DI pour développer des compétences transversales, en particulier l’autonomie, la curiosité et l’initiative des élèves. Les DI semblent donc être perçues principalement sous leur aspect didactique, voire pédagogique, leur dimension épistémologique étant moins investie.

Les enseignants expriment sans ambigüité que les DI sont difficiles à mettre en œuvre. Les difficultés majeures concernent la gestion des élèves et leur manque d’autonomie, ainsi que le caractère chronophage de telles démarches. Les enseignants de technologie, peut-être moins familiarisés avec les démarches scientifiques, expriment fortement leur manque de formation pour affronter la mise en œuvre de telles démarches.

 

Des représentations spécifiques de problème, hypothèse, expérience, modèle

 Les résultats montrent des différences entre les significations des termes problème, hypothèse, expérience et modèle dans les quatre disciplines. Le problème est inscrit par le plus grand nombre de répondants dans une démarche de résolution de problème, avec un accent sur une solution à trouver en mathématiques et technologie (comment faire ?), et plutôt sur l’initiation d’une démarche explicative nécessitant la formulation d’hypothèses en SPC et SVT (comment expliquer ?). Les enseignants de SVT sont ceux qui attribuent la plus grande place à l’observation pour formuler un problème.

La signification du terme hypothèse est très liée à la discipline. En SPC et SVT l'hypothèse est très largement perçue comme une proposition provisoire destinée à être éprouvée et s’inscrivant dans une démarche hypothètico-déductive, les enseignants de SPC étant plus spécifiquement attachés à l’esprit créatif des élèves alors que ceux de SVT sont plus spécifiquement attachés à leur esprit rationnel. En mathématiques, l’hypothèse correspond aussi bien à une conjecture répondant à la définition précédente qu’à une supposition non démontrée sur laquelle on s’appuie pour résoudre un problème. L’ensemble des réponses des enseignants de technologie relatives au concept d’hypothèse montre qu’il s’agit pour beaucoup d’entre eux d’un concept assez flou.

Pour les enseignants des quatre disciplines, l’expérience possède une fonction de mise à l’épreuve. Cependant en technologie et SPC, sa dimension motivationnelle, reposant sur la manipulation, est valorisée, alors qu’en SVT, l’expérience est davantage contrainte par une recherche de cohérence avec le problème et l’hypothèse. Pour les répondants de mathématiques, l’expérience correspond plutôt à des activités exploratoires permettant de faire émerger des conjectures.

Les représentations du modèle des répondants de mathématiques et SPC se caractérisent par une dimension abstraite où la formulation mathématique a toute sa place, tandis que pour les répondants de technologie et de SVT le modèle est plus concret, voire matériel et permet l’étude et la manipulation en classe. Ces résultats suggèrent que les enseignements de SVT et technologie pourraient avantageusement se retrouver sur le terrain de l’analyse de mécanismes impliquant des contraintes et ménageant des possibles ou sur la multiplicité de solutions possibles pour répondre à une même fonction.

 

Une méconnaissance des termes problème, hypothèse, expérience et modèle d’une discipline à l’autre

Lorsqu’ils se prononcent sur le sens de ces quatre termes dans les autres disciplines en comparaison de la leur, les enseignants de SVT et SPC affirment assez fortement la proximité de leurs disciplines expérimentales (même sur le terme modèle, ce qui est en contradiction avec les représentations révélées par notre analyse). Les répondants de mathématiques expriment une grande distance entre la signification des quatre termes dans leur discipline et dans les trois autres, ce qui est ressenti symétriquement par les répondants de SPC, SVT et technologie. La technologie apparait comme la moins connue des autres disciplines, et les SPC correspondent à la discipline qui suscite le plus grand sentiment de proximité pour les trois autres.

La méconnaissance de la signification des quatre termes entre les disciplines (et parfois au sein même d'une discipline au regard de la diversité de certaines réponses), révèle la dimension souvent implicite des épistémologies scolaires, qu’il conviendrait sans doute de rendre plus explicites pour améliorer les représentations de la nature de la science et des savoirs scientifiques chez les élèves.

 

Des résultats pour la recherche, la formation, les décideurs…

Cette enquête apporte des éléments nouveaux concernant les représentations des enseignants des quatre disciplines scientifiques et technologique relatives aux savoirs et aux DI. Les résultats présentés dans le rapport devraient nourrir la réflexion sur le travail collaboratif des enseignants et sur la conduite d’activités d’investigation scientifique et technologique. Ils pourraient également outiller l’étude des conditions du travail entre disciplines dans le cadre d’enseignements pluridisciplinaires, interdisciplinaires, voire même intégrés. Ils constituent pour les chercheurs en éducation des éléments pour mieux comprendre certaines pratiques observées, et pour les formateurs des outils pour la conception de formation sur les DI. Les résultats de cette enquête peuvent également intéresser des décideurs (inspecteurs, groupes d'experts…) ayant pour objectif l’évolution des pratiques d’enseignement vers une plus grande prise en compte des discours et méthodes des autres disciplines.

 

télécharger le rapport (152 pages)

Consulter : le projet - les membres de l'équipe ayant participé à la conception et analyse de l'enquête

 

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