Publié le 20 février 2014 Mis à jour le 20 février 2014
Date: 20 février 2014 au 01 janvier 2019
Les étudiants ont de plus en plus de mal face aux enseignements scientifiques. C’est un fait, devenu indéniable. Où trouver les causes du problème ? Dans l’équipe enseignante, qui utilise encore certains concepts d’enseignement peut être dépassé ? Dans la population étudiante, changeante au cours des années pour être aujourd’hui qualifié de population Y, et qui arrive sur les bancs des amphis avec des idées préconçues impossibles à corriger ? Les didacticiens tentent d’atténuer les difficultés inhérentes à l’enseignement des sciences.
« À titre personnel, chaque enseignant sait comment il enseigne. Mais pas comment il devrait le faire». Le ton est donné par Cécile de Hosson, lors du Colloque des acteurs du numérique et de l’enseignement en sciences, organisé par Unisciel à Paris, le 5 décembre 2013. À la tête de l’équipe de Didactiques de mathématique de l’Université Paris Diderot, la didacticienne s’attelle à mieux comprendre comment pensent et réfléchissent les étudiants.
Arrivés avec des idées préconçues, ceux-ci ont tendance au fil des générations à reproduire encore et toujours les mêmes erreurs de conceptions. Le but de ses recherches est de repérer et d’étudier les régularités d’erreurs, pour pouvoir les corriger à la source. « Ces difficultés, dans l’enseignement des sciences physiques par exemple, existent, car certains concepts vont à l’encontre du « sens commun », et les professeurs doivent être au fait de ce qu’ont les étudiants dans leur tête avant de commencer leur cours », explique-t-elle.
Au programme : questionnaire multiple aux enseignants et aux étudiants, participation au cours, puis compte-rendu aux professeurs des axes qui permettraient une meilleure compréhension des concepts scientifiques.
Changer le paradigme de l’enseignement supérieur
Les années d’expérience de Patricia Arnault, enseignante à l’université de Poitiers et présidente de l’association Promosciences, ont fait évoluer son avis sur la pédagogie des sciences.
Pour elle, enseigner les sciences n’a rien de spécifique, même si au début de sa carrière, elle aurait dit l’inverse. « On retrouvera toujours des invariants en pédagogie, et c’est sur ceux-ci qu’il faut diriger la formation des enseignants, explique-t-elle. L’enseignement est quand même le seul métier où l’on est recruté pour faire ce pour quoi on n’est pas formé ». Durant le doctorat, le postdoctorat, les années d’ATER, les enseignants-chercheurs se retrouvent face à des étudiants, parfois plus âgés qu’eux, sans avoir eu de formations spécifiques. Le problème de la formation des enseignants du supérieur se pose, que ce soit dans le domaine des sciences ou non. Le tutorat par ses pairs composant l’équipe pédagogique dont l’enseignant fait partie doit être plus cadré, et correspondre aux évolutions et aux mutations des universités d’aujourd’hui.
En effet, la méthodologie française est différente des autres pays. Et Patricia Arnault en est témoin quotidiennement. Se retrouvant en L3 avec des étudiants canadiens, ils étaient incapables de suivre les cours en amphi correctement. « Il faut chercher à changer en amont cette mentalité étudiante qui est d’écrire non-stop, sans travailler, pour ne pas arriver directement en L3 et leur demander d’avoir une méthode de travail qu’ils n’ont jamais eue ».
Enseigner par la recherche, une illusion ?
Les métiers demandés aujourd’hui n’existaient pas il y a 10 ans, et les plus demandés dans dix ans n’existent pas encore. Il est ainsi illusoire de prétendre aujourd’hui enseigner un savoir concret qui sera réutilisé tel quel dans le futur. Et il faut prendre en compte ce facteur dans les façons d’enseigner aujourd’hui.
Les didacticiens ont ainsi expérimenté ce qu’on appelle « la démarche de recherche ». On a proposé un travail sur les fourmis à groupe d’élèves de 8 ans. Ils avaient à chercher les réponses à plusieurs questions d’ordre scientifique. À l’issue du travail, leurs réponses sont plutôt… étonnantes :
« D’abord, on interroge internet. Mais internet ne sait pas tout ! Il faut aussi demander à des experts et des chercheurs. Mais parfois, ils ne savent pas, ou ils se trompent. Dans ce cas, on doit faire des expériences directement avec les fourmis pour leur demander ce qu’elles en pensent ».
Apprendre de soi-même, en suivant un protocole précis s’apparentant à une recherche scientifique, permettrait selon les spécialistes de se faire une idée réaliste du terrain. « Et ainsi les étudiants ne se rétameraient pas dès leur arrivée dans la vie active, car ils auront appris à s’adapter », explique une enseignant-chercheur de l’Université de Lille. Elle voudrait ainsi démocratiser la « démarche de découverte par la recherche » dès le primaire.
Car aujourd’hui, tout le monde est d’accord pour dire que l’évolution des nouvelles technologies n’est pas le problème des difficultés d’enseignement des sciences. Mais bien le diagnostic. Et Patricia Arnault est claire sur ce point : il faut trouver le bon équilibre, car « la fracture entre spécialistes de la pédagogie et de la technologie n’a plus lieu d’être ».
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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