Module for the Accelerated Initial Training of Primary Teachers: Didactics of Science and Technology

Booking RÉPUBLIQUE D’HAÏTI MINISTERE DE l’EDUCATION NATIONALE ET DE LA FORMATION PROFESSIONNELLE (MENFP) MODULE DE DIDACTIQUE DE SCIENCE ET TECHNOLOGIE POUR LA FORMATION PROFESSIONNELLE INITIALE DES ENSEIGNENTS DU FONDAMENTAL Préparé dans le Cadre du Projet d’Éducation Pour Tous (EPT) 2008-2014 Préparé par : Ricardo NOELIZAIRE Sterlin ULYSSE Marie Medly JEAN-BAPTISTE Clélie AUPONT Michel-Ange AUGUSTIN Jean Gabriel Robenson BELUNET Jean SAINT-VIL Jean Hérold LEGAGNUER Marc Kinley EXAVIER Marie Yolène THEVENIN Sous la Coordination de : Norbert STIMPHIL Pierre Enocque FRANCOIS Wilson Fritz SAINT-FORT Michel-Ange AUGUSTIN Thierno Hamidou BAH, Consultant International Sous la Supervision de :  La DFP (Etzer VIXAMAR chargé de la FIA et feu WALTER GÉDÉUS)  La Coordination Générale de l’EPT Revu et corrigé en 2014 par (pour la CIEP et la FONHEP): Marie Alix PERARD Ganddey MILORME Irvika FRANCOIS Michel DEVELAY  I AVANT PROPOS Les sciences dans la société Nous évoluons dans des sociétés de plus en plus marquées par la présence de la technoscience dans presque toutes les sphères d’activités sociales. Ces technosciences contribuent à redéfinir de nombreux secteurs notamment la santé, la communication, la politique, etc. Il est donc im- portant que l’enseignement des sciences contribue d’une part, à ce que l’on nomme couramment l’alphabétisation scientifique, en initiant les élèves à cette manière particulière de comprendre le monde, aux méthodes de travail utilisées par les scientifiques, à une meilleure compréhen- sion des modes de fonctionnement de la grande communauté des scientifiques, et d’autre part, à développer une certaine réflexivité quant à tout ce qui relève des technosciences. Ce dernier aspect est d’une importance tout à fait particulière car depuis quelques décen- nies, l’éducation institutionnalisée vise la formation de citoyens critiques capables d’œuvrer pour le développement social, technoscientifique de leur société mais capables aussi de se positionner en faisant usage de leur esprit critique. Telles sont justement les orientations qui ont modelé le format de ce module de sciences expérimentales et des technologies. Nous croyons qu’il est important voire urgent que les enseignants en classe de sciences soient en mesure d’aider leurs élèves à développer leur sens critique et leur réflexivité, en plus de leur fournir une représentation des sciences que nous croyons être plus éclairée et plus émancipatoire. Ces élèves seront alors mieux outillés pour prendre position et partici- per activement au développement de sociétés technoscientifiques et démocratiques. L’enseignement des sciences aujourd’hui L’enseignement de toute discipline est en partie tributaire de la perception que l’on se fait de celle-ci. Cette forme de compréhension de ce que représentent les sciences peut être dé- duite à partir des pratiques des enseignants en salle de classe. Au regard des années 80, on peut affirmer que le concept « enseignement des sciences » était utilisé à tort, compte tenu de la manière même dont se faisait cet enseignement. 3 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie En effet, les sciences ont été enseignées de manière transmissive au moyen de « leçons de choses » que l’enseignant avait la charge de « dispenser ». Ce dit enseignement était aussi caractérisé par la mémorisation des textes résumant ces « leçons ». Cette manière de concevoir et de dispenser les cours de sciences n’est pas caractéristique du seul système éducatif haïtien. Comme le montrent les résultats de nombreuses recherches (Alvermann, 1987 ; Zahorik, 1991), les enseignants font un usage presque exclusif du manuel scolaire dont les élèves se servent particulièrement pour lire les « leçons » et effectuer les exercices d’apprentissage. Durant les dernières décennies, des efforts considérables ont été certes produits pour dé- construire cette perception désuète de ce que doit être un enseignement efficace des sci- ences. Toutefois, cet exercice de déconstruction est loin d’être achevé puisque la tendance actuelle consiste à prendre le revers de la médaille en pratiquant un enseignement basé sur l’observation et la manipulation pour tenter d’expliquer des phénomènes découlant de questionnements prédéterminés par l’enseignant, donc qui n’ont pas forcément de sens pour les apprenants. Cette perception des sciences n’est pas du tout cohérente avec la dé- marche scientifique elle-même qui consiste à formuler, à partir de problèmes réels, des questions claires qui ont du sens pour les apprenants. Ainsi, plutôt que de servir à suivre des procédures pour arriver à des conclusions préalable- ment rapportées, les manipulations à quoi on soumet les apprenants devraient au contraire con- tribuer à former l’esprit scientifique c’est-à-dire un esprit capable d’analyser, de questionner con- stamment en émettant des hypothèses et en cherchant à les vérifier. Dans une telle perspective, l’enseignement des sciences serait moins axé sur la recherche de « la vérité » au moyen d’une dé- marche observée par l’ensemble des apprenants, que faire place à un enseignement basé sur une démarche d’investigation qui permet aux apprenants d’être acteurs de leur apprentissage et de répondre à une question de recherche. Moment d’nvestigation qui à son terme sera accompagné d’un moment de structuration pour mettre en ordre la démarche suivie en utilisant le cas échéant des langages graphiques (schémas, dessins, graphiques..) et pour relier ce qui a été découvert à des acquisitions antérieures de la classe. 4  II LES COMPETENCES PROFESSIONNELLES VISEES Enseigner implique que les enseignants maîtrisent et sachent mettre en synergie quatre ensem- bles de compétences : 1. premier ensemble : connaître les notions clés qui relèvent des grands domaines discipli- naires et qui constituent le programme à enseigner. Dans le cadre de ce module, il s’agit des notions clés de la biologie, de la physique, de la technologie. 2. deuxième ensemble : avoir la connaissance des différentes méthodes d’enseignement et d’apprentissage destinées à soutenir la curiosité des élèves, à les conduire à prendre du plaisir dans l’activité enseignée. Parler d’objectifs, d’évaluation, de planification, fait par- tie de cet ensemble. 3. troisième ensemble : maitriser les principaux concepts de la didactique qui permettent à l’enseignant de prendre du recul par rapport à l’activité conduite pour en apprécier le cheminement. On utilisera entre autres les notions de représentation, de transposition di- dactique, de contrat didactique. 4. quatrième ensemble : approcher l’épistémologie qui constitue une réflexion critique sur les principes, les méthodes et les conclusions de tout contenu de savoir constitué. Il s’agit dans le cadre de ce module de répondre à des questions comme : qu’est ce que la science, quels sont ses traits caractéristiques, qu’est ce qui la distingue d’autres domaines comme la création littéraire, la magie ou la croyance religieuse, par exemple, ….. N.B.   Les compétences ainsi brossées à grand trait seront à compléter avec celles des modules de pédagogie générale, de didactique générale, voire de psy- chologie du développement  La conception de la formation visée ne consiste pas à faire des cours ma- gistraux aux élèves-maitres à partir de ces compétences mais à les placer dans des dispositifs isomorphes à ce qu’ils feront vivre à leurs élèves, en leur donnant la possibilité d’exprimer leur ressenti à leur propos dans des moments de réflexivité. 5 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Ces compétences, dont il conviendrait de viser l’auto-évaluation par les étudiants en début de module, en cours de module et en fin de module peuvent être regroupées comme ci-après: 1. Savoir interpréter les données du curriculum annuel et du programme d’enseignement en liaison avec les grandes orientations de l’école fondamentale 1.1. Savoir planifier pour une année des sujets à dominante biologique, physique et technologique qui permettent de couvrir le programme d’enseignement 1.2. Savoir mettre en œuvre et évaluer des activités possibles relatives à la santé, l’alimentation et la nutrition, l’activité physique, la santé sexuelle et reproductive, la prévention des maladies et des infections, la prévention des risques et désastres dans le contexte d’enseignement… 2. Savoir identifier son besoin d’information et élaborer une stratégie de recherche adaptée au sujet choisi 2.1. Savoir questionner un sujet dans le but d’identifier les connaissances nécessaires à son niveau d’adulte pour être capable de l’enseigner et y répondre par une stratégie de recherche adaptée. 2.2. Savoir questionner un sujet dans le but d’identifier les connaissances et les com- pétences que les élèves acquerront à travers la notion de transposition didactique. 3. Savoir choisir la méthode d’enseignement la plus adéquate au sujet envisagé 3.1 Savoir transformer un sujet en une situation d’apprentissage en choisissant la mé thode la plus appropriée :  construire une situation-problème en choisissant la question intiale adé quate au niveau des élèves et au contexte d’enseignement,…  choisir une situation d’apprentissage correspondant à un projet à plus long terme (le cas échéant pluridisciplinaire)  envisager une situation d’enseignement expositive pour le récit historique d’une découverte par exemple 3.2. Etre capable à partir de la méthode choisie de prendre en compte les représenta- tions des élèves et d’expliciter le contrat didactique en jeu. 6  3.3. Valoriser à propos de la structuration de la situation d’apprentissage tous les modes de compte-rendus qui valorisent les langages scientifiques (dessin, croquis, schéma, modèle, texte argumentatif et descriptif) 4. Mettre en place une atmosphère de classe susceptible de favoriser des questionne- ments et des attitudes scientifiques 4.1. Relier systématiquement les enseignements à des éléments de la vie quotidienne des apprenants. 4.2. Faire exister dans la classe une boîte à questions dans laquelle les élèves peuvent le cas échéant noter des questions qui leur sont venues à partir de l’actualité ou de leur propre existence. 4.3. Faire exister des temps de réponse en direct ou différé à ces questions . 7 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie 8  III MISE EN SITUATION DE RECHERCHE DES ETUDIANTS-MAÎTRES. A. Il s’agit de proposer aux étudiants-maîtres une situation-problème qui les conduise à faire des hypothèses, à les mettre à l’épreuve, à vivre ainsi une situation expérimentale. Il s’agit aussi de les conduire à faire et à se regarder faire en retraçant ensemble les con- tours de leur avancée, afin de pointer les dimensions cognitives (les notions de biologie, de physique, de technologie présentes), méthodologiques (le statut des représentations, l’importance de l’hypothèse, la recherche de la preuve), comportementales (l’esprit cri- tique, la créativité, l’autonomie, la coopération…) auxquelles ajouter l’importance des langages graphiques (croquis, dessin, schéma, modèle), et le cas échéant de notions mathé- matiques (dès lors qu’il faut mesurer, calculer, peser, apprécier des volumes…), voire ar- tistiques (en technologie). Exemples de telles situations : 1. Les plantes proches de l’Institut doivent-elles être arrosées de la même manière ? 2. Existe-t-il dans les traditions haïtiennes des moyens efficaces et peu onéreux pour purifier une eau ? 3. La farine de banane peut-elle remplacer la farine de blé pour fabriquer le pain ? 4. L’érosion de nos terres de montagnes est-elle un processus irréversible ? 5. Qu’est-ce qui fait grandir les plantes ? 6. Quelles sont les techniques de pêche pratiquées dans votre région et comment fonctionne le matériel qui est utilisé ? 7. A quoi est due l’évolution d’un objet technique comme la brouette ? 9 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie B. Pratiquement, comment mettre en place une telle situation expérimentale : a) On expliquera aux étudiants-maîtres le sens de l’activité : vivre une situation de re- cherche en groupe de quatre ou cinq (une situation différente pour chaque groupe), tout en observant comment les choses se sont déroulées, afin de mieux comprendre ce qui se passe quand une situation similaire (isomorphe) est proposée à des élèves. b) Dans chaque groupe, on demandera à un participant de se placer quelque peu en retrait en notant sur une grille d’observation ce qui se passe : les avancées, les hésitations, les difficultés, les obstacles... Ce participant secrétaire rendra compte oralement de ses observations à l’ensemble de la promotion mais devra recueillir les observations par écrit. (exemple de grille). Temps (noter l’heure des Activités de progression Commentaires grands moments) c) Une demie journée à une journée sera consacrée à cette activité pour le travail en groupes et les comptes rendus des secrétaires. C. A quelles conclusions parviendra-t-on dans chaque groupe ? Sans doute n’apportera-t-on pas dans chaque groupe la réponse définitive aux questions posées. Il ne s’agit pas dans ces recherches en groupe de chercher à devenir expert du do- maine investigué, mais de vivre de l’intérieur une situation de recherche. Le processus a autant d’importance que le produit. D. Que mettre en relief lors de la phase de mise à distance, chaque secrétaire de groupe rapportant ses observations ?  Identifier pour chaque groupe la démarche de recherche, et, le cas échéant, retrouver les étapes proches de OHERIC et questionner les chainons manquants.  Analyser les raisons de ces manques et les ponts utilisés pour l’enchainement.  Analyser les étapes elles-mêmes (obstacles dus aux représentations, qualité du proto- cole expérimental, validité des raisonnements...)pour aboutir à la science comme con- struction et la méthode scientifique comme outil. 10   La démarche de recherche passe par des étapes identifiables. Le sigle OHERIC (Obser- vation, Hypothèse, Expérience, Résultats, Interprétation, Conclusion) désigne la suc- cession d’étapes d’un modèle idéalisé de démarche scientifique. Si aucun groupe ne passe par ces étapes selon cette chronologie, il est possible de les retrouver pratique- ment toutes dans un parcours sinueux du type (parmi des milliers d’autres (O, H, O, C, H, E, R, H, I….). Par ailleurs, on peut recourir quand cela est possible à des sources documentaires ou à des interviews. Ainsi cherchera-t-on à pointer des étapes dans cette démarche expérimentale sans la rigidifier. CF. http://fr.wikipedia.org/wiki/OHERIC.  Lors de ces étapes, les représentations des participants (leurs croyances, leurs concep- tions spontanées) s’exprimant, peuvent constituer autant d’obstacles à l’avancée de la recherche. On cherchera à identifier les obstacles rencontrés et la manière dont on a cherché à les contourner ;  On évoquera quelques caractéristiques comportementales à l’œuvre lors d’un travail de recherche. Entre autres la créativité, la coopération, l’esprit critique, la place simul- tanée de l’imaginaire et celle d’une nécessaire objectivation contraintes chacune par une situation cadrée ;  On mettra en évidence la place accordée aux activités graphiques (dessins, schémas, croquis,…) qui ont pu accompagner les recherches, illustrant la dialectique du langage et de la pensée. E. Recommencer une nouvelle situation-problème commune à tous les groupes dans le but de décortiquer le modèle OHERIC. Situation problème proposée : Dans un ensemble de tissus, quel est celui qui sera plus efficace pour fabriquer une serpillière ? 11 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie GRILLE POUR DECORTIQUER OHERIC Activités / Etapes Détails de Rôle de Durée l’étape Rôle del’élève Commentaires l’enseignant Observation /Questionnement Situation-problème Hypothèses Conception d’un protocole expéri- mental Expérimentation Résultats Interprétations Conclusion F. On profitera aussi de ce premier temps du module pour développer l’idée qu’un ensei- gnement scientifique peut-être expérimental, comme celui mis en œuvre dans ce premier temps du module, mais qu’il peut lors de certaines phases être expositif (pour répondre à des questions présentes dans la boîte à questions présente dans la classe ou pour raconter l’histoire d’une découverte scientifique ou l’histoire d’un scientifique), qu’il peut néces- siter des observations ou conduire à des recherches documentaires ou à une enquête. G. Tous les groupes d’étudiants-maitres devraient à la fin de ces mises en situation proposer au moins 6 situations problèmes pour leurs potentielles classes de sciences ; une situation problème au moins par niveau. 12 H. Concernant l’attitude du formateur lors de ce premier temps du module, il est ici davantage dans une posture d’organisateur et d’animateur que d’informateur. 1. Organisateur :  Le formateur doit être clair à propos des objectifs de ce module : permettre aux étudi- ants-maîtres de répondre à la question initiale à laquelle ils sont confrontés afin de mieux comprendre les enjeux d’une activité scientifique en termes cognitifs, méthodologiques et comportementaux.  Le formateur doit permettre à des petits groupes de 4 à 5 étudiants de travailler de manière autonome, en insistant sur le rôle du secrétaire. 2. Animateur :  Au cours de la journée ou de la demie journée consacrée à ce premier temps, il passera de groupe à groupe le cas échéant pour faire rebondir le questionnement, amener à le préciser,…  Au cours de la mise en commun terminale il devra faire ressortir des comptes rendus des différents groupes les points communs, les différences… Il aura encore à cette occasion à établir des ponts entre ce qui s’est passé au niveau des étudiants-maîtres et ce qui peut se passer dans une classe. Les étudiants-maitres pourraient faire cet exercice de comparaison. Ces mises en situation pourraient être l’occasion d’un apport en psychologie du dével- oppement à propos de la pensée enfantine (stade des opérations concrètes, formelles, de la pensée hypothético-déductive), à propos aussi de Vygotsky (avec la zone proximale de développement notamment) 13 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie 14 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie IV MISE EN SITUATION DE RÉFLEXION PÉDAGOGIQUE DES ETUDIANTS-MAITRES. Le but de cette mise en situation est de faire comparer trois situations simulées de classe (sur le même thème conduites par trois maîtres différents avec des élèves supposés identiques, dans le même contexte) pour se rendre compte qu’enseigner nécessite de faire des choix. A. Première simulation de situations d’enseignement : 1. Un après midi dans une classe de cycle 2, de 40 élèves. Le maître : On a étudié ce qui est nécessaire à un enfant pour grandir et on s’est beaucoup intéressé à la nourriture. Je propose qu’on réfléchisse de la même manière avec les plantes en se demandant ce qui est nécessaire aux plantes pour qu’elles grandissent. Qui a une idée ? Un élève : il faut de l’eau Un autre : il faut du soleil Un autre : il faut aussi gratter la terre autour……… Le maître : Vos réponses sont intéressantes ; elles correspondent à ce que vous pensez personnellement. Mais qui a raison ? Comment faire pour le savoir ? Le maître écrit au tableau – « on se demande ce qui est important pour qu’une plante grandisse et on pense que l’eau, le soleil et le grattage de la terre sont importants »- il le schématise sous la forme suivante : on va faire des expériences pour savoir si on a raison de l’eau Pour qu’une plante grandisse, on pense qu’il lui faut : du soleil sarcler et biner (racler) 15  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Le maître organise des petits groupes de 4 élèves autour des trois hypothèses1 avec comme consigne de faire des dessins qui illustrent ce qu’il faudrait faire pour savoir si ces hypothèses sont valides. Après un temps de travail en groupes, on demande aux groupes (d’abord « ceux » de l’eau, puis « ceux » du soleil, puis…) de montrer leur dessin et de ne pas parler car il faut que la classe comprenne seulement à partir de ce qui a été dessiné. Les expériences, les observations ou les enquêtes sont mises en route avec les moyens du bord que le maître aura anticipés (ou avec du matériel que les élèves rapporteront le jour suivant). Des pots de yaourt ou des tubes en verre (les pharmaciens en possèdent) feront l’affaire. L’important est d’être exigeant dans les expériences conduites afin de faire partager un souci de pré- cision. Des dessins le plus précis possibles sont nécessaires. Un tableau des observations à conduire sera élaboré. Pour les enquêtes concernant le binage2 , on pourra s’intéresser en interrogeant aux outils utilisés, au moment de la journée qui est préférable… La classe suit son bonhomme de chemin en s’accompagnant d’un cahier d’expérience, si possible pour chaque élève. On y notera de la manière la plus précise possible les expériences que l’on a faites, en distinguant bien le début et la fin de l’expérience. Une récapitulation aura lieu en fin d’activités pour conclure et mettre en relation ce que la classe aura découvert et ce qui se passe dans le milieu de vie des enfants. L’évaluation consistera à compléter des schémas à partir d’un énoncé comme celui ci-après : 1 1 On pourra définir ce qu’est une hypothèse comme quelque chose qu’on croit vrai mais dont on n‘est pas certain, et que l’on va vérifier. 2 « Un binage vaut deux arrosages » disent les jardiniers. Voilà un geste qui, s’il est bien effectué, peut permettre de faire de réelles économies d’eau et de voir la plante grandir plus vite. - La première action du binage consiste à briser la croûte de terre qui peut se former à la surface du sol sous l’action des averses et du soleil. En ameublissant ainsi la couche superficielle, la circulation de l’air et de l’eau s’y trouve améliorée et les plantes peuvent mieux en disposer. 16 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Pour savoir si la plante dessinée dessous a besoin de beaucoup ou de peu d’eau pour grandir, tu disposes de deux pots en verre, comme ci-dessous, d’eau et d’un stylo. Peux tu dessiner le début de ton expérience et la fin que tu envisages en utilisant ce qui est déjà dessiné et que tu complèteras. 2. Un après midi dans une classe de cycle 2 de 40 élèves. Toujours sur le même thème (la nutrition des plantes) l’enseignant conte le fonctionnement d’une autre classe. Le maître raconte une courte histoire telle que : « un jardinier s’est demandé comment avoir les plantes les plus belles, Il est allé questionner un spécialiste qui lui a apporté la réponse que je vais vous dicter et que vous recopierez sur votre cahier de sciences. Mais avant, si quelqu’un se pose des questions, qu’il les exprime maintenant » Sur le cahier de sciences les élèves recopient : Les plantes ont besoin d’eau pour grandir, mais aussi de soleil et elles grandissent mieux si on sarcle et on bine de temps en temps. Du reste, les jardiniers disent qu’un binage vaut deux arrosages. On apporte l’eau par l’arrosage ou par des rigoles d’irrigation. Biner, c’est gratter la terre en surface. Sarcler, c’est enlever les mauvaises herbes. L’évaluation consistera à apprendre ce résumé pour pouvoir le réciter. 3. Un après midi dans une classe de cycle 2 de 40 élèves. Troisième situation de classe, toujours sur le même thème. Le maître rapporte que l’homme a besoin de cultiver la terre pour que les plantes poussent le mieux possible et grandissent le plus vite possible. Il demande aux élèves s’ils ont déjà observé le travail des jardiniers ou des cultivateurs. Il précise que les plantes ont besoin d’eau de soleil et d’une terre aérée pour grandir le mieux possible. Et il indique qu’on est sûr de cela, notamment de l’aération du sol en le grattant parce qu’on fait des expériences. - La deuxième action est la rupture des petits canaux souterrains qui permettent la remontée à la surface, de l’eau stockée en profondeur. Si l’hiver, il n’est pas souhaitable d’avoir un terrain gorgé d’eau, durant l’été, il en va autre- ment. En cassant ses conduits naturels, on préserve l’humidité de la terre. 17  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Pour savoir si la plante a besoin d’eau, il montre des schémas d’expérience et demande aux élèves de les commenter. Pour savoir si la plante a besoin de soleil il montre aussi soit une photo de la même plante au soleil, à la mi ombre et à l’ombre, soit il le dessine et demande aux élèves de faire part de leur expérience en ce domaine (connaissent-ils des plantes qui ont besoin de peu de soleil, d’autres de beaucoup de soleil, de plantes même qui en ont très peu besoin. Le dialogue se poursuit à propos de l’aération du sol, faisant parler les élèves à propos de ce qu’ils connaissent du moment de la journée où cette activité a lieu, de l’outil qui est utilisé, … La séquence alterne ainsi des apports d’information de la part du maître, des récits d’enfants et à la fin, le maître demande sur le cahier de sciences quel résumé de ce que l’on a vu en- semble il serait possible de faire. Le résumé est pratiquement le même que précédemment. Les plantes ont besoin d’eau pour grandir, mais aussi de soleil et elles gran- dissent mieux si on sarcle et on bine de temps en temps. Du reste, les jardi- niers disent qu’un binage vaut deux arrosages. L’évaluation consistera à donner un texte voisin du précédent, mais avec des erreurs et on demandera aux élèves de les reconnaître. Par exemple : Les plantes on besoin de beaucoup d’eau pour grandir, mais aussi d’un peu de soleil et elles grandissent moins bien si on sarcle et si on bine de temps en temps. Du reste, les jardiniers disent qu’un binage ne vaut pas un arrosage. Le plus important est de laisser faire la nature. 4. Comparaison de ces trois situations de classe Les trois situations précédemment simulées ont pour fonction de permettre une analyse de ce qui est en jeu quand on monte une situation d’enseignement. a) On demandera aux étudiants-maîtres de trouver des critères de comparaison de ces trois types d’enseignement. Ainsi pourra-t-on identifier : le démarrage de l’activité, la prise en compte des représenta- tions des élèves, la nature des traces, l’évaluation, les objectifs du maître, l’activité des élèves, l’activité de l’enseignant, le rapport activité de l’élève/activité de l’enseignant, la conception de l’apprentissage sous-jacent. 18 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie On parlera de la notion d’idéal type, précisant que les trois séquences d’enseignement se rapprochent chacune d’un idéal type. A. se rapproche d’une séquence de type situation-problème B. se rapproche d’une séquence de type leçon magistrale C. se rapproche d’une séquence type classe dialoguée. On en viendra à un tableau récapitulatif des différences entre ces trois situations (du type de l’annexe 1) b) On fera s’exprimer les formés à propos du type de séquence dans lequel ils se sen- tent le plus à l’aise et pourquoi, à propos du type de séquence qu’ils ambitionnent de conduire, à propos des difficultés qu’ils pressentent, des éclairages que cela implique… Exemple de questions : De ces trois enseignants,  lequel pensez-vous être ?  lequel souhaiteriez-vous être ? Pourquoi ?  quelles compétences pensez-vous devoir le cas échéant acquérir pour être ce maître souhaité ?  comment pensez-vous possible d’acquérir ces compétences ? c) On pourra demander aux étudiants-maîtres d’établir par petits groupes une liste de com- pétences qu’un enseignant devrait maîtriser pour conduire des activités scientifiques. Au terme de cette recherche on fera connaître le référentiel précédemment retenu et on en visera une auto-évaluation initiale par les étudiants-maîtres. B. Deuxième situation de réflexion pédagogique : Tous les êtres vivants respirent-ils ? Diviser les EM en 3 catégories pour correspondre à 3 situations de classe différentes. Confier à chaque groupe le soin de présenter la leçon selon une des situations de classe : leçon magistrale ( traditionnelle courante), classe dialoguée (améliorée ), situation problème, (pédagogie moderne). Chaque groupe ou chaque élève disposera d’un cahier d’expériences pour noter la façon dont cela se passe. 19  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Leçon magistrale : L’enseignant seul intervient pour annoncer que tous les êtres vivants respirent car ils ab- sorbent de l’oxygène et rejettent du gaz carbonique. Certains respirent par les poumons comme les hommes, d’autres par les branchies comme les poissons. Leçon dialoguée : L’enseignant intervient : Q. Pensez vous que tous les êtres vivants respirent ? R. Certains élèves : « oui « . D’autres « non. ». Aux premiers Comment les poissons peuvent-ils respirer sous l’eau ? R. Je ne sais pas. Impasse. Aux seconds Pourquoi non ? R. Parce que les poissons ne vivent pas dans l’air pour respirer. Impasse….. et Situation problème : Les humains, les animaux, les plantes, sont tous des êtres vivants. Est-ce qu’ils sont tous capables de respirer ? Comment ?  Respirer c’est quoi ?  Peut-on trouver de l’oxygène dans l’eau où vivent certains de ces vivants ?  Quel dispositif expérimental pour vérifier que tous respirent ? Expériences  Quels organes différenciés pour respirer. Montrer les poumons d’un cabri par exemple  Conclusion. 20 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Analyser ensuite les différentes façons de faire et les évaluer en rapport avec les 3 types de situations. Ainsi identifiera t-on : 1. le démarrage de l’activité, 2. la prise en compte des représentations des élèves, 3. la nature des traces, 4. l’évaluation, 5. les objectifs, 6. l’activité des élèves, 7. l’activité de l’enseignant, 8. le rapport activité de l’élève/activité de l’enseignant, 9. la conception de l’apprentissage sous-jacent. 21  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Le tableau ci-après permettrait de synthétiser ces trois manières de faire classe : La leçon La situation La classe L’activité conférence problème dialoguée d’imitation Les présuppo- L’économie du rap- La dimension ir- Un mixte de L’efficacité assurée sés en faveur du port entre la quantité de remplaçable de l’économie et par le modèle donné choix. contenus à enseigner et l’activité person- de la participa- à voir et la possi- le temps possible à leur nelle de l’élève dans tion de l’élève bilité de tâtonner consacrer l’appropriation du savoir L’activité princi- Ecouter Produire Ecouter et Imiter pale de l’élève. répondre L’activité Exposer Organiser et animer Exposer et Montrer et perfec- principale de questionner tionner l’enseignant. Le rapport Transmission /Réception Organisation Anima- Transmission / Transmission / activités de tion/Investigation- Réception- ré- Imitation l’enseignant/ ac- structuration flexion tivités de l’élève Le démarrage de Le choix du contenu La Les obstacles à sur- Le choix du La présentation du l’activité insiste problématique retenue. monter contenu, donné à voir ou à sur Le plan de l’exposé Les contraintes et les La probléma- faire par l’expert ressources à mettre à tique retenue L’indication des dif- disposition Le plan de ficultés à surmonter l’exposé La nature des Des activités d’applica- Des activités de Des activités Des réplications évaluations som- tion ou de réinvestisse- transfert d’application, matives générale- ment (rarement de de réinvestisse- ment privilégiées transfert) ment (rarement de transfert) La progression. Linéaire, prédéterminée Organisée par des Linéaire, Linéaire, prédéter- temps de moments prédétermi- minée de mise en réseaux née Théorie de Empirisme Socio- Empirisme Empirisme l’apprentis s age constructivisme Behaviorisme Behaviorisme sous-jacente . 22 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Là encore on fera s’exprimer les formés à propos du type de séquence dans lequel ils se sentent le plus à l’aise et pourquoi ; du type de séquence qu’ils ambitionnent de conduire ; des difficultés qu’ils pressentent ; des éclairages que cela implique… Exemple de questions : De ces trois enseignants,  lequel pensez-vous être ?  lequel souhaiteriez-vous être ? Pourquoi ?  quelles compétences pensez-vous devoir le cas échéant acquérir pour être ce maître souhaité ?  comment pensez-vous possible d’acquérir ces compétences ? On demandera aux formés de proposer d’autres entrées en matière et d’autres modes d’évaluation. Si maintenant vous aviez à décrire la pratique d’un maître autre que les maîtres A, B et C en variant les paramètres sur lesquels intervenir (le démarrage de l’activité, la prise en compte des représentations des élèves, la nature des traces, l’évaluation, les objectifs, l’activité des élèves, l’activité de l’enseignant, le rapport activité de l’élève/activité de l’enseignant, la conception de l’apprentissage sous-jacent) que suggéreriez-vous ? On pourra demander aux étudiants-maîtres d’établir par petits groupes une liste de compé- tences qu’un enseignant devrait maîtriser pour conduire des activités scientifiques. Au terme de cette recherche on fera connaître le référentiel précédemment retenu et on en vis- era une auto-évaluation initiale par les étudiants-maîtres. C. Troisième simulation de situations d’enseignement en technologie: Voici quelques pistes qui pourraient être proposées pour se prêter à plusieurs situations d’enseignement. : 1. Imaginer un filtre à eau avec des bouteilles vides de boisson gazeuse. L’EM est amené à réfléchir d’abord à la qualité de l’eau souhaitée, au matériel filtrant, ensuite à l’agencement des bouteilles, puis au temps de filtration……. 2. Comment fabriquer un *thermos* avec du matériel récupéré. La mise en exécution suppose la prise en compte de la notion de conservation de la chaleur. Il faut donc trouver un isolant thermique, un produit courant qui ne se réchauffe (ou ne se refroidit ) pas vit… 23  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie 3. Préparer un colorant avec du roucou. Notions intervenant : mélange, extraction, élimination du solvant... Là encore on demandera aux étudiants-mâitres de contraster les manières d’enseigner en con- venant au départ des variables qu’ils choisiront (le démarrage de l’activité, la prise en compte des représentations des élèves, la nature des traces, l’évaluation, les objectifs, l’activité des élèves, l’activité de l’enseignant, le rapport activité de l’élève/activité de l’enseignant, la conception de l’apprentissage sous-jacent. 24 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie V LES DOMAINES DISCIPLINAIRES CONCERNÉS PAR UNE CULTURE SCIENTIFIQUE ET TECHNOLOGIQUE À L’ÉCOLE PRIMAIRE On peut identifier 4 domaines de savoirs dans l’actuel programme 1. Le monde des vivants, la biodiversité et l’évolution, regroupés sou le vocable de biolo- gie. Dans le programme les thèmes corps humain, animaux et plantes du milieu. 2. Le monde de la matière et des matériaux, sur terre et dans l’univers, allié aux énergies et à leurs transformations, titré comme sciences physiques. Dans le programme, le thème éléments naturels. 3. Les rapports/relations au sein de et entre les deux. Dans le programme, le thème inter- actions du milieu. 4. La technologie comme utilisation des connaissances précédentes pour élargir les possibilités humaines d’exploitation de la « nature ». Le monde du construit/fabriqué par l’homme. Pour chacun de ces domaines il s’agira de pointer les problématiques clés et de les illustrer par des apports informatifs ou par des recherches documentaires, l’internet pouvant con- stituer un centre ressource privilégié. Compte tenu de ce que la « Mise à Niveau » ne couvre pas les sciences expérimentales, c’est cette partie du module qui en tiendra lieu. On ne peut concevoir qu’un étudiant-mai- tre, comme cela est souvent le cas, ne sache d’un sujet que ce qui est inscrit dans le manuel de la classe dont il a la responsabilité. Il lui faut un approfondissement des domaines pour répondre au moins à certaines questions que, dans une perspective de classe dialoguée ou d’investigation, les élèves seraient amenés à poser. 25  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie On prendra soin d’aborder chaque domaine sous forme de questionnements afin que les contenus académiques conduisent à des formes d’enseignement en formation voisines à celles que l’on souhaite voir développées en classe. On veillera à ce que ces rappels pour certains, ces découvertes de contenus pour d’autres soient abordés selon une pédagogie prenant en compte les représentations des étudiants-maîtres. Questionnement sur le monde des vivants. Il s’agit de mettre l’accent sur cette catégorie que l’on nomme, le monde, vivants, de dé- couvrir à la fois son unicité (à travers les fonctions des vivants) et sa grande diversité (à travers les formes multiples en liaison avec des milieux de vie différents et les évolutions) Ne pas laisser se cristalliser l’idée de ce fossé entre les animaux, végétaux, humains, au point que certains méconnaissent les caractéristiques identiques chez les uns et les autres. 1. Tous les vivants se ressemblent-ils ? Pour déboucher sur la biodiversité. 2. Qu’y-a-t-il de semblable et de différent parmi les vivants ? Pour déboucher sur les cara- ctéristiques communes à tous les vivants, la gestion des fonctions et des organes. 3. Retrouve-t-on tous les sens chez tous les vivants ? Pour déboucher sur les différencia- tions dans une même fonction. 4. Et l’être humain dans ce monde, qu’a-t-il de particulier ? Pour déboucher sur les capac- ités du cerveau humain. Organiser des groupes d’EM, chaque groupe travaillant successivement sur le même sujet. On fournira au moins la documentation appropriée. Après chaque question, faire le point avant d’avancer avec une nouvelle question. Les réponses devraient constituer la base (réorganisée en la circonstance) devant servir pour l’enseignement. Le site de la main à la pâte, s’il peut être consulté aur Internet fournira aussi le cas échéant une source de documentation www.fondation-lamap.org Questionnement sur le monde de la matière et des matériaux. Les E.M. devraient pouvoir identifier les non vivants autour d’eux et également découvrir là aussi une diversité où seront retrouvés les corps naturels et ceux fabriqués. Ils doivent pouvoir discerner l’existence de caractéristiques qui distinguent les non vivants entre eux. Il sera fait mention de l’existence des matériaux ailleurs dans l’univers. L’énergie ici ou ailleurs module l’état de la matière et les forces qui s’exercent à distance explique certains phénomènes. 26 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie 1. En dehors des vivants, qu’y-a-t-il autour de nous ? Pour déboucher sur la découverte de l’eau, de l’air, du sol, et des matériaux fabriqués comme le plastique. 2. Quelles sont les caractéristiques qui permettent de différencier les non vivants ? Pour déboucher sur les propriétés de chacun (état dans la nature, réactions à la chaleur, à l’électricité, capacité d’être travaillé, pont de fusion, d’ébullition), … 3. Sur les non vivants ? pour déboucher sur les réactions physiques, les mélanges, parler de réaction chimique et de transformation. 4. Qu’y-a-t-il à la base de la diversité de matériaux ? Pour déboucher sur la constitution de la matière et l’énergie liée. Les formes d’énergie. Forces et actions à distance. 5. La matière et l’énergie dans l’Univers. Organiser des groupes d’EM, chaque groupe travaillant successivement sur le même sujet selon la formule d’une classe de recherche. On fournira au moins la documentation appro- priée. Après chaque question, faire le point avant d’avancer avec une nouvelle question. Les réponses devraient constituer la base (réorganisée en la circonstance) devant servir pour l’enseignement. Questionnement sur les interactions. Les interactions vivants - non vivants et vivants -vivants sont plus facilement appréhen- dés que les interactions non - vivants non - vivants.(vent-sol, eau-sol, attraction à distance comme avec les aimants et attraction à distance des planètes). Interactions : Vivants – Vivants. Non vivants – Non vivants Vivants – Non vivants Organiser des groupes d’EM, chaque groupe travaillant successivement sur le même sujet avec les éléments OHERIC et selon la méthode de classe de recherche. On fournira au moins la documentation appropriée. Après chaque question, faire le point avant d’avancer avec une nouvelle question. Les réponses devraient constituer la base (réorganisée en la circonstance) devant servir pour l’enseignement. 27  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Questionnements sur la technologie. La technique est le propre de l’homme qui depuis les origines contribue à l’hominisation mais présente le risque d’une déshumanisation. On peut étudier un objet technique en lui-même afin de comprendre la meilleure manière de l’utiliser, et déboucher alors sur un possible savoir-faire professionnel. Comment tenir de la meilleure manière le manche d’un marteau pour être précis et développer le maxi- mum de précision et de force en serait un exemple. Tout objet technique (le marteau, la télévision sont des objets techniques autant qu’une auto- mobile) peut être appréhendé au delà de son usage pragmatique, dans le but d’en comprendre le mode de fonctionnement. On se référera alors à des notions scientifiques. Ainsi on peut vérifier que le meilleur usage d’un marteau advient lorsque sa prise en main correspond au centre de percussion (en allongeant ou en raccourcissant le manche on peut s’interroger sur la bonne longueur de ce dernier pour être le plus efficace). Par généralisation on en viendra à nommer le marteau comme une masse mobile agissant par percussion. On le différenciera alors du maillet et de la masse. On est passé de la pratique à la conceptualisation. Tout objet technique est utilisé par de nombreuses professions (cf. le marteau du forgeron, du charpentier, du cordonnier, du vitrier, du maçon, du chaudronnier, du tapissier…) et chaque fois sa tête et son manche sont différents. Lorsqu’on étudie un objet technique à travers l’ensemble de ses procédés de fabrication, de maintenance, de gestion, de recy- clage, d’élimination des déchets, à travers son histoire, les incidences qu’il peut avoir sur le devenir de l’humanité, … on entre dans le champ de la technologie. Ainsi la technologie est-elle potentiellement susceptible d’unir, à l’occasion de l’approche d’un objet fabriqué technique, science et usage social de celui-ci (correspondant à un besoin réel ou à un besoin surfait). La technologie est facilement interdisciplinaire. La culture technologique à l’école primaire offre la possibilité : 1. De trouver des exemples dans la vie courante qui montrent comment l’homme a do- mestiqué la nature pour déboucher sur le concept de technologie mariage de la science, de la technique et des besoins. 2. De choisir un objet technique courant et de décortiquer les notions scientifiques et tech- niques au cœur de cet objet. 3. De construire un objet technologique simple. 4. D’aborder l’évolution des objets technologiques (de la brouette en bois à la brouette métallique ; du téléphone à fil au portable) 28 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Le mot technologie dans le contexte de ce module est pris aussi dans le sens grec de techné qui renvoie à l’ensemble des règles nécessaires pour produire un objet donné. Le philosophe Heidegger complète ce point de vue en présentant la technique comme une production de biens ou une manipulation de matériaux qui permet de lier la forme et la matière. La notion plus récente de design poursuit cette idée en liant l’utile du matériau à son esthétique. L’ITAP (initiation à la technologie et aux activités productrices), qui est présent dans les programmes mais n’a pas été mise en œuvre, excepté de manière très confidentielle, ré- pond à ce besoin de pouvoir maitriser son environnement pour produire un effet désiré en adoptant les règles nécessaires pour y parvenir. Celles-ci, en plus de s’intéresser à des productions utiles, concernent la matière à travailler, la finalité du produit, sa forme et le rapport à celui qui produit l’objet. Dans le cadre scolaire c’est donc un ensemble d’activités à intégrer dans le curriculum qui vont conduire à la production de biens matériels poten- tiellement utiles à sa communauté et peuvent simultanément préparer une insertion dans le monde professionnel. La présence de ces activités techniques et productrices est en relation avec les valeurs de la société dans lesquelles elles sont ancrées : valeurs philosophiques, valeurs sociales, valeurs économiques etc. En annexe figure le programme de l’ITAP. 29 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie 30 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie IV LES CONCEPTS DE LA DIDACTIQUE DES SCIENCES. La pédagogie définie comme une théorisation de la pratique d’enseignement est attentive aux processus que l’enseignant développe pour parvenir à ses fins (du travail de groupes à l’utilisation du tableau, des relations développées en classe à une réflexion sur les objectifs de l’activité). On se reportera au module de pédagogie générale pour approcher l’ensemble des domaines que la pédagogie inclut. La didactique s’intéresse aux processus d’acquisition et de transmission des connaissances dans un champ disciplinaire donné. Ainsi la pédagogie met-elle la focale prioritairement sur l’enseignement, la didactique sur l’apprentissage des élèves. Ainsi la didactique en fai- sant l’hypothèse que la réussite d’un élève dans un domaine plutôt que dans un autre est en partie due à la spécificité du savoir en jeu a-t-elle un intérêt fort pour l’épistémologie des contenus que nous aborderons au chapitre suivant. La didactique des sciences mobilise un certain nombre de concepts dont nous n’avons re- tenu que trois d’entre eux : représentation, transposition didactique et obstacle. On renvoie au module de didactique générale pour davantage d’éclairages et à la bibliographie en fin de module, notamment l’ouvrage intitulé « La didactique des sciences ». A. Premier concept didactique : LA REPRESENTATION. « Pourquoi, avant l’épidémie de choléra, ne parlait-on pas aussi souvent et aussi largement de lavage des mains ? ». C’est à partir d’un type de questionnement analogue qu’on pourrait introduire la didactique pour montrer comment la représentation qu’ont les Haïtiens des microbes a pu influencer l’éducation à l’hygiène. 31  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Chaque EM devrait personnellement répondre à la question. Les réponses seront alors ex- aminées en rapport avec le concept de représentation, une idée déjà en tète et qui bloque l’entrée à d’autres idées. Dans le cas retenu, la double idée que les Haïtiens sont assez puis- sants pour ne pas être vulnérables à un minable petit microbe (il devrait être de la grosseur d’un bœuf), mais aussi l’idée que c’est le maléfice qui prend la place de la maladie. La représentation ou conception spontanée désigne ce qui est présent dans l’esprit d’un sujet au moment de l’enseignement d’une notion et qui est susceptible d’influencer l’apprentissage en cours. Ce « déjà-là » pour reprendre le philosophe Gaston Bachelard est organisé chez l’élève en un système explicatif personnel et fonctionnel auquel viendra se confronter l’apprentissage. Bachelard écrit : on connaît toujours par et contre une connais- sance antérieure. Demander aux EM de trouver d’autres représentations importantes de la société haïtienne que l’enseignement des sciences devrait déconstruire. Quelques exemples . 1. Au dessus de nos têtes se trouve le ciel bleu et au-dessus du ciel bleu se trouvent quelque part les espaces ciel, enfer,. 2. Les gens meurent parce qu’ils sont tués par les loups garous….. 3. Une femme enceinte doit manger beaucoup pour 2... 4. Le créateur tout-puissant de toutes choses qui préside à tous les changements ; tout est déjà écrit dira-t-on 5. La représentation de la grosse pierre dans la construction 6. Il faut « monter » son activité pour que ça marche…. 7. Les vertus de l’arc-en-ciel… Les dessins des élèves peuvent révéler leur représentation sur un sujet. Examinons les dessins suivants produits pour répondre à la question Après avoir bu une bière, une heure après on a envie d’uriner. Pourquoi ? 32 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie E E E E E sang R R R R 1 2 3 troisième terminale DEUG A DEUG B Schéma 1 85 % 93 % 71 % 57 % Schéma 2 10 % 6% 14 % 7% Schéma 3 5 % 1% 15 % 36 % Ces trois types de schémas (notés 1, 2 et 3) sont réalisés par des élèves de fin de l’école fondamentale (la classe de troisième en France), de classe de baccalauréat et des étudiants à l’université se destinant à des études littéraires (DEUG A) ou à des études scientifiques (DEUG B) suite à la question « après avoir bu une bière, une heure après on a envie d’uriner, pourquoi ? ». 33  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Les deux premiers schémas montrent la représentation qu’ont les sujets de leur corps, une liaison directe existant entre la bouche et la vessie. Le schéma 2 atteste d’une interrogation car un hiatus existe entre l’estomac (E) et les reins. Seul le schéma 3 est proche de la réalité, l’eau bue passant dans le sang et étant filtrée au niveau des reins Voici un autre exemple de persistance de représentation entendue en Haïti à propos de la température de la glace, à partir de la question : « Si vous amenez dans une même pièce 4 blocs de glace de dimensions identiques provenant de congélateurs à des températures différentes, y-a-t-il un qui va fondre en premier ? » La majorité des personnes interrogées répondent que les 4 fondent en même temps de la même façon parce qu’elles se représentent la glace comme la température la plus froide qui puisse exister. QUELQUES CARACTÉRISTIQUES DES REPRÉSENTATIONS.  Leur résistance à l’apprentissage  Leur liaison possible à la psychologie génétique  Leur relation avec des obstacles épistémologiques  Les représentations sociales  Leur potentiel origine psychanalytique. Concept et fantasme  Leur liaison avec les anciennes explications retrouvées dans l’histoire des sciences A. Leur résistance à l’apprentissage Il est fréquent d’observer chez un sujet la présence simultanée de deux systèmes explicatifs d’une notion : son système personnel et le système que l’enseignant aura cherché à lui transmettre. Ainsi, cet élève qui peut réciter que respirer c’est absorber de l’oxygène et rejeter du gaz carbon- ique (ce que le maître lui a fait copier sur son cahier) mais qui n’ayant jamais été sensibilisé à la présence de gaz différents dans l’air et encore moins à la présence de gaz dans l’eau ne peut pas penser que les poissons font de même. Ce qu’il récite c’est comme un conte dont il sait que c’est ce que le maître attend, sans l’avoir le moins du monde intégré. 34 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie D’où l’importance de la notion d’obstacle pour signifier que tout apprentissage est remise en cause d’un système de croyances personnel qui recèle un ou des obstacles. Toute situa- tion d’apprentissage doit s’interroger à propos des obstacles qu’elle recèle. Cette dualité entre deux systèmes d’explication a donné lieu à de nombreuses métaphores dont celle de l’iceberg que développe Philippe Jonnaert. Elle permet de distinguer un niveau explicatif superficiel de la représentation – celui des productions orales, écrites ou graphiques de l’élève- et un niveau profond correspondant au système explicatif auquel adhère un élève. B. Leur liaison possible à la psychologie génétique Certaines représentations peuvent s’expliquer par l’inachèvement du développement cognitif de l’élève et renvoient alors :  soit à une prédominance des fonctions figuratives sur les fonctions opératives. Ainsi, pour les sujets est-il difficile d’envisager qu’il existe des réalités physiques que l’œil ne peut pas voir (les ondes qui parviennent à un téléphone portable, l’existence de l’atome,…)  soit par le maintien de fonctionnements intellectuels caractéristiques de l’enfance (an- thropomorphisme, artificialisme,…). Une dent ou un œuf ne sont pas vivants, mais un avion qui se déplace dans le ciel l’est. C. Leur relation avec des obstacles épistémologiques Il faut fréquemment rechercher l’origine des représentations dans la pensée commune avec laquelle il convient de produire une rupture épistémologique pour accéder au concept scientifique. « les professeurs de sciences imaginent que l’esprit commence comme une leçon, …qu’on peut toujours faire comprendre une démonstration en la refaisant point par point. Ils n’ont pas réfléchi que l’adolescent arrive dans la classe de physique avec des connaissances empiriques déjà constituées… Un seul exemple : l’équilibre des corps flottants fait l’objet d’une intuition familière qui est un tissu d’erreurs. D’une manière plus ou moins nette on attribue une activité au corps qui flotte. Si l’on essaie d’enfoncer un morceau de bois dans l’eau il résiste. On n’attribue pas facilement la résistance à l’eau. Il est dès lors assez dif- ficile de faire comprendre le principe d’Archimède dans son étonnante simplicité mathé- matique si l’on n’a pas d’abord critiqué et désorganisé le complexe impur des impressions premières ». Gaston Bachelard. La formation de l’esprit scientifique. 35  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie D. Les représentations sociales Serge Moscovici, un psycho sociologue français, a montré le poids des représentations partagées au sein d’une communauté qui partage un cadre social.Des enquêtes ont montré que les représentations du cerveau qu’ont les bouchers sont largement partagée au sein de cette communauté qui se distingue de la représentation du cerveau qu’ont les parfumeurs par exemple. E. Leur potentiel origine psychanalytique. Concept et fantasme. Une quatrième origine des représentations revient à la psychanalyse qui peut voir dans le contenu manifeste un sens latent de ce qui est exprimé. Ainsi pour la compréhension du corps ce diabétique (auquel le médecin avait cru cependant expliquer d’où venait son dia- bète : d’une quantité supérieure à la normale de sucre dans le sang) qui pensait qu’il était important de regarder l’état de ses chevilles qui deviendraient violacées lorsque trop de sucre dans le sang serait descendu par gravité et stationnerait à ce niveau là. F. Leur liaison avec les anciennes explications dans l’histoire des sciences. Les explications qui prévalent à travers les représentations sont parfois de même nature que les explications qui ont existé au cours de l’histoire des sciences. Il est alors intéressant de connaître les obstacles qui ont été surmontés par les scientifiques pour aider à une nouvelle connaissance à voir le jour. LA PRISE EN COMPTE DIDACTIQUE DES REPRÉSENTATIONS La représentation est comme le terrain sur lequel on va construire : on ne peut l’ignorer mais la refaçonner si nécessaire. Il ne s’agit donc pas simplement de les faire s’exprimer et ensuite de les ignorer en con- tinuant de faire une leçon préprogrammée, mais de partir de la confrontation de représen- tations pour fonder l’apprentissage. Par exemple : Emile pense que l’eau d’arrosage va dans la terre, Justine pense qu’elle va dans la soucoupe et Robert qu’elle va dans la plante. Qui a raison de vous trois ? Que faudrait-il faire pour savoir qui a raison ? 36 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Après un temps de travail en groupes on écoute chacun d’eux et on discute de sa proposition…. Il est possible de se demander si à l’occasion d’une activité en sciences :  on a pris la peine de faire s’exprimer les représentations des élèves  on a mis à jour les divergences qui existaient entre elles et qui représentent autant d’obstacles à l’apprentissage  on met en place les situations adéquates pour lever ces obstacles  on valorise au long de ce processus des modes d’écriture graphiques (dessins, croquis, schémas, modèles) et des textes courts B. Deuxième concept didactique retenu : La transposition didactique. Le schéma ci-après montre la filiation qui va d’un point de départ (le savoir savant tel qu’il peut exister à l’université) ou des pratiques sociales (l’usage qui est fait du savoir dans la société) jusqu’au savoir approprié par un élève, à partir des médecins feuilles. Traitement courant de maladies par Extraction de substances actives et les feuilles et les médecins feuilles . Traitement plus récent de maladies par Pratiques sociales les feuilles selon la médecine douce. Savoir savant Savoir à enseigner : Les Transposition didactique possibilités à retirer Conception de programme de la connaissance des feuilles. Savoir enseigné : Quelles sont les plantes médicinales L’enseignement locales et de quoi guérissent-elles ? Travail de l’enseignant Savoir appropriné : L’apprentissage Les plantes médicinales ont des vertus Travail de l’élève 37  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Les savoirs à enseigner sont toujours largement reconstruits en fonction des besoins didac- tiques et sociaux. Il faut rapprocher l’enseignement des préoccupations de la société pour faciliter l’appropriation des savoirs savants. Il faut donner du sens. On ne doit pas confondre la transposition didactique avec la vulgarisation scientifique qui essaie de rendre la science plus accessible, compréhensible pour le grand public. Les pro- cessus utilisés dans la vulgarisation scientifique mobilisent souvent les moyens spécifiques de la communication qui sacrifient parfois la rigueur scientifique à l’attractivité et au sens commun. La transposition didactique vise l’élaboration d’un curriculum de type didactique qui puisse rendre accessible la connaissance sans pour autant la sacrifier.  La notion de paradigme ou de matrice disciplinaire : Au fil de l’histoire, les humains accumulent des avancées dans les connaissances, ce qui contribue à changer la réalité des disciplines. L’essentiel de ce corps de connaissances, à tout moment, peut être ramené à un principe organisateur qui permet une compréhension de ce qui fait le caractère spécifique de la discipline, (ce qui fait que littérature et science sont des disciplines différentes). Ce principe organisateur qui confère à la discipline son caractère d’intelligibilité est appelé, en langage didactique, un paradigme ou encore une matrice disciplinaire (ce dernier terme est une reprise de l’épistémologue Thomas Kuhn). Ces progrès doivent être pris en compte non seulement pour modifier nos attitudes de vie mais aussi dans la façon dont la discipline est enseignée. C’est ainsi que l’enseignement de la science a commencé comme la « leçon de choses », et au fil de l’histoire est devenu « histoire naturelle », puis « sciences naturelles », suivies de « biologie », et aujourd’hui l’état des sciences a fait apparaitre l’enseignement des <sciences de la vie et de la terre>. Mais ce n’est pas tout. A une même époque, le paradigme expliquant une discipline à un niveau d’enseignement n’est pas le même à un autre niveau d’enseignement. La biologie de l’école primaire vise à faire comprendre à terme le vivant à partir du fonctionnement de l’organisme, alors qu’au collège en France on va plus loin pour comprendre le vivant au- tour de la cellule, tandis qu’au lycée la biologie est enseignée autour d’un fonctionnement bio physico chimique… Une question à se poser est : qu’est-ce que pour un professeur enseigner la discipline dont il a la charge? Quelle est au niveau de cette discipline l’idée principale qu’il souhaite dévelop- per parce qu’elle lui paraît conforme à la conception de la discipline qu’il a ? 38 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie  Le registre de conceptualisation d’une notion. De la maternelle à l’université une discipline d’enseignement est souvent structurée autour des mêmes notions. La notion de nombre est présente sous la forme des nombres entiers, des nombres décimaux, des nombres relatifs, des nombres négatifs, des nombres irrationnels... La notion de respiration pour un jeune enfant se comprend comme le fait d’inspirer de l’air et de le rejeter plus chaud et plus humide, plus tard on en parlera comme un échange gazeux, puis comme un mécanisme de transport d’oxygène et de dioxyde de carbone, puis comme un mécanisme de transport d’énergie et enfin comme un mécanisme d’oxydo-réduction et chaque fois on peut lire dans le programme : la notion de respiration. De même pour des notions de grammaire et les notions de chaque discipline (comment parler de la révolution en histoire ou de la roulade en EPS à différents niveaux d’enseignement. On nommera registre de conceptualisation le niveau d’abstraction lié à un type de ques- tionnement déterminé qui concerne une notion. Une question à se poser est : quel est le registre de conceptualisation de la notion qui est enseignée ?  La notion de trame notionnelle ou de champ notionnel Ce sont deux idées symétriques développées respectivement par la didactique des sciences et la didactique des mathématiques. La didactique a permis de comprendre que l’apprentissage d’une notion ne se fait pas comme un bloc , mais comme l’appropriation du jeu d’un ensemble de liens existants entre cette no- tion et d’autres notions dites périphériques. L’idée suggérée est qu’une notion se comprend par les liens qui l’unissent à d’autres notions à l’intérieur d’une configuration nommée trame ou champ notionnel, proches de l’idée de réseau sémantique des psychologues. Par exemple, à un niveau d’enseignement correspondant au début du secondaire, pour comprendre le rôle de la respiration, il faut savoir que l’air que nous respirons est con- stitué de gaz différents, que ces gaz au niveau des poumons passent dans le sang artériel en transportant l’un de ces gaz (l’oxygène) jusqu’aux confins de l’organisme dans les cellules et qu’en retour le sang veineux rapporte du dioxyde de carbone qui sera expulsé du corps au niveau des poumons, qu’inspiration et expiration permettent entrée et sortie de gaz. 39  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Ainsi air, gaz, sang, cellules, oxygène, dioxyde de carbone, inspiration, expiration, à ce niveau de classe constituent la trame notionnelle de la respiration. A un niveau d’enseignement plus avancé, d’autres notions s’ajouteront à cette trame notionnelle. .. L’intérêt de la notion de champ notionnel ou de trame notionnelle est de permettre de com- prendre le pourquoi d’une difficulté de compréhension. Elle ne tient pas alors à la notion au cœur de la trame mais à la non assimilation d’une notion périphérique parfois dont la compréhension est nécessaire pour comprendre la notion visée. C’est un peu comme s’il s’agissait de pré-requis qui n’auraient pas été assimilés. 40 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Il est possible de se demander à l’occasion d’une activité en sciences :  si le savoir que l’on enseigne n’est pas à trop grande distance du savoir savant  si le savoir que l’on enseigne est susceptible d’éclairer des pratiques sociales B. Troisième concept de didactique retenu : La notion d’Obstacle. Comment enseigner les progrès scientifiques en absence d’accès à l’information scienti- fique. ? Pourquoi certaines personnes ont du mal à penser les voyages sur la lune ? Com- ment parler d’évolution à des gens qui loue la création de façon quotidienne ? Comment faire comprendre les mutations ?........ Du côté de l’histoire des sciences l’histoire des concepts montre qu’ils se sont construits par des rectifications successives : des obstacles ont été franchis grâce à des questions nouvelles obligeant à des changements de perspectives. La connaissance scientifique ne s’établissant qu’en rupture avec l’expérience première et la pensée commune. Ainsi Gaston Bachelard en est-il venu à parler d’obstacle épistémologique. Par exemple jusqu’à Edison, pour s’éclairer il fallait que quelque chose brûle comme dans la lampe à huile ou dans la lampe à pétrole, ou avec la bougie. Ce feu nécessitait de l’air. Ce que montra Edison, l’inventeur de l’ampoule électrique c’est qu’à l’intérieur de cette dernière il ne fallait pas d’air, mais le vide. S’il y avait de l’air le fin filament parcouru par l’électricité se consum- erait. Ainsi donc Edison surmonta cet obstacle épistémologique. Il en va de même en sciences. Les représentations des élèves illustrent les obstacles qu’il convient de surmonter. Ainsi toute situation d’apprentissage pour les élèves devrait-elle s’intéresser : à identifier quels obstacles elle recèle pour les élèves (à quelles difficultés plus ou moins importantes seront-ils confrontés). - à anticiper sur, le cas échéant, les activités à suggérer, les lectures à entreprendre, les enquêtes à mener qui permettront aux élèves de surmonter ces obstacles 41 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie 42 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie VII LE MODELE D’APPRENTISSAGE PAR INVESTIGATION STRUCTURATION Jusqu’alors les étudiants-maîtres ont été confrontés à des situations de recherche à leur niveau afin de vivre une expérience isomorphe (de même nature) que celle qu’ils fer- ont vivre à leurs élèves et d’en tirer des enseignements relativement à ce qui se passe lorsqu’on est confronté à un ou des obstacles à surmonter. Notamment comment le système de représentation de chacun en vient au jour, montrant des différences d’appréciation, com- ment donc des conflits socio-cognitifs s’expriment, comment le détour par l’expérience peut les surmonter, comment chemin faisant l’usage de modes d’expression graphiques, verbaux constitue une prothèse à la pensée… Remarquons que nous avons privilégié au démarrage de ce module une situation expéri- mentale, alors qu’il existe aussi dans l’enseignement scientifique des situations qui ne sont pas expérimentales et qui relèvent de l’observation (le cas de l’évolution d’une plante ou d’un comportement animal…) ou de l’enquête auprès de personnes compétentes (en mat- ière de santé, d’hygiène, de développement durable,…). Nous souhaitons ici, quelle que soit la méthode mise en œuvre (nous venons de pointer des situations expérimentales, d’observation ou d’enquête) éclairer le modèle d’apprentissage sous jacent. Rappelons que le modèle ici utilisé correspond à cette construction abstraite qui met en relation différents éléments (comme lorsqu’on parle du modèle de l’atome ou d’un modèle de la circulation dans une ville). Ce modèle d’apprentissage nous le déclinons sous le vocable de modèle d’apprentissage par investigation-structuration. 43  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie 1. Le modèle d’apprentissage par investigation-structuration L’investigation correspond au temps de la recherche, à ce moment où confronté à un prob- lème l’élève, comme pris dans une nasse dont il ne perçoit pas la sortie, se réfère à ce qu’il connaît, à ce savoir spontané qu’il s’est construit lui-même (ses représentations) pour avancer des éléments de réponse au problème posé. Comme indiqué précédemment, la confrontation de ces représentations permettra d’en montrer les divergences et c’est en s’appuyant sur ces conflits socio-cognitifs que le maître fera surgir le doute et que la situa- tion progressera. S’il est formateur que l’on propose aux élèves à résoudre des problèmes, il est aussi impor- tant que les élèves identifient des problèmes dans un contexte qui en renferme. La curiosité provient de ce premier temps où l’étonnement est de mise car on ne saisit pas ce qui se passe, parce qu’on a entendu dans son entourage une explication à propos d’une situation de nature scientifique que l’on ne comprend pas, parce que l’actualité questionne. Cet étonnement il est possible de l’institutionnaliser en faisant exister une boîte à questions dans laquelle les élèves pourront placer leurs questions qui seront traitées un jour déter- miné. Questions dont certaines conduiront à une explication de l’enseignant en direct et d’autres à une investigation proposée à toute la classe. La structuration est un moment aussi important que l’investigation car elle conduit à un savoir cohérent et structuré à partir d’un ensemble d’acquis ponctuels. On peut rapprocher ce que nous nommons ici activité de structuration et ce qu’en didactique des mathéma- tiques on nomme activité d’institutionnalisation. Par exemple, au cours de l’année, la venue d’une maman enceinte en classe a permis de parler de la venue prochaine du bébé et de sa conception, par la suite on a observé l’accouplement d’oiseaux et la naissance des oisillons dans un nid proche de l’école, de même que l’observation d’une fourmilière. Une activité de structuration consiste à ré-évo- quer ces activités antérieures, à les mettre en relation et à construire avec la classe des in- variants plus larges qui dans le cas évoqué tournera autour de la fonction de reproduction. Le rôle de l’enseignant est fondamental dans la synthèse des acquis qui va faire apparaître par la comparaison entre des situations diverses des points communs, des différences, et conduira à une généralisation possible des savoirs concernés. C’est l’assemblage de ces deux temps d’investigation et de structuration qui constituent le modèle pédagogique de référence que nous développons dans ce module. Dit autrement : permettre aux élèves de chercher et les aider à mettre en ordre leurs découvertes. 44 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie 2. L’environnement des aides pédagogiques pour ce mode d’apprentissage Les apprentissages par investigation-structuration s’accompagnent d’échanges oraux, de mo- ments d’écriture, de lecture de textes documentaires le cas échéant. Il est alors intéressant de privilégier des modes d’expression et de communication fréquemment utilisés dans les disciplines scientifiques. Nous voulons parler du dessin, du croquis, du schéma, du modèle, du graphique, du texte qui sont capables d’exprimer la complexité d’un objet, d’une situation, d’un processus sous une forme ramassée, ne conservant chaque fois que l’essentiel. Un cahier de sciences constitue un élément de cette pédagogie par investigation structura- tion qui peut permettre non seulement de laisser une trace de l’avancée d’une réflexion, mais de revenir en arrière pour mettre en commun des moments différents d’investigation et faciliter les temps de structuration. cf : http://www.ac-reims.fr/ia52/ien.chaumont/file/sciences/outils-pedagogiques-sciences/ CahierDeSciencesCycle3.pdf 3. La posture de l’enseignant dans ce modèle pédagogique Dans ce type de pédagogie, la progression des activités est commandée par la nécessité de faire émerger des problèmes scientifiques de problèmes de vie ou de pratiques sociales afin de rendre les apprentissages signifiants. Le jardinage, la cuisine, les soins corporels, le bricolage, toutes ces pratiques sociales sont autant d’occasions de faire surgir des ques- tionnements et des problèmes à dimension scientifique. « Y a-t-il des plantes qu’il faut ar- roser davantage que d’autres ? Comment naissent les fleurs ? Finalement qu’est-ce qu’une graine pour que toute la plante apparaisse à partir d’elle ? Qu’est-ce que les abeilles vien- nent chercher dans les fleurs ? Les vers de terre servent-ils à quelque chose ? Y a-t-il des moments dans un mois où il vaut mieux planter ? » constituent quelques unes des questions qui pourraient surgir du jardinage. L’enseignant anime, relance, conseille et présente certaines exigences. Il oriente l’activité surtout de manière indirecte en facilitant les échanges entre groupes. Il provoque des mo- ments d’explication, de vérification, de confrontation, de communication. Mais il ne faud- rait pas croire que cette posture de l’enseignant ne nécessite pas une grande connaissance de l’activité. Plus on s’intéresse à l’élève, à son système de pensée, à sa manière de réagir, plus il faut être performant par rapport au contenu enseigné pour en dominer tous les as- pects. Et inversement, plus l’enseignant est au point par rapport au contenu, plus il lui sera possible de se centrer sur l’élève apprenant. 45 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie 46 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie VIII A PROPOS DE LA CONCEPTION DE LA SCIENCE ET DE LA TECHNOLOGIE Ou quelques éclairages de nature épistémologique liés aux particularités de la science Peut-on prétendre enseigner la science si on n’a jamais réfléchi sur sa spécificité. C’est à cette mise à distance à propos de ce qu’est la science que cette partie du module invite. On peut concevoir cette partie du module en forme de débats contradictoires entre 2 groupes d’étudiants-maîtres échangeant sur les questions posées ci-après, mais auparavant, une leçon magistrale aura éclairé les points de départ comme suit : L’épistémologie constitue une réflexion critique sur  les principes,  les méthodes  les conclusions d’une science. Les Principes. Principe vient de princeps, qui signifie : ce qui est premier. Une réflexion sur les princi- pes d’une science conduit à se demander : quel est le type d’interrogation qui spécifie une discipline ? Dit autrement , quelles questions pose-ton en biologie qu’on ne pose pas en physique par exemple ? Au passage répondons que la physique pose des ques- tions aux matériaux inanimés pour en comprendre la nature et les propriétés, alors que la biologie pose des questions à la diversité des êtres vivants dans le même but. 47  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Les Méthodes. Elles sont spécifiques à chaque discipline. Physique et biologie sont des sciences expé- rimentales, dans lesquelles donc c’est une expérience qui conduit à infirmer ou à con- firmer une hypothèse. L’astronomie évidemment ne peut pas expérimenter. Sa méthode est l’observation et le calcul. On notera au passage que les méthodes qui caractérisent une science ne sont pas indépendantes des techniques employées. Le microscope ou la lunette astronomique pour prendre deux exemples ont largement contribué au développement de la biologie et de l’astronomie, et à travers elles la technique de polissage du verre notam- ment pour donner forme aux lentilles. Les Conclusions Pour chaque science, on y regroupe les notions, les lois, les théories, les modèles de ces disciplines. La cellule ou la fleur ou la force sont des notions. La loi d’attraction des astres à distance (ce qui explique que dans l’univers toutes les planètes s’attirent les unes les autres) ou la théorie de l’évolution sont autant de conclusions de l’astronomie ou de la biologie. L’épistémologie des sciences peut être regardée à travers un filtre historique, en déployant au cours des siècles l’évolution des conceptions de la science, comment à l’origine science et philosophie n’étaient pas séparées (Aristote s’intéresse aux deux simultanément en publiant l’organon, le traité du ciel, l’histoire des animaux et on doit à Pythagore mathématicien le mot philosophe), comment après Descartes et Leibniz au XVIIème s. la physique se sépare de la métaphysique et conquiert son autonomie. Dès lors, l’éloignement de la science et de la philosophie iront croissant, la science attentive au comment et la philosophie attentive au pourquoi , constituant progressivement deux domaines de la connaissance humaine. Il peut ainsi exister dans la pratique plusieurs manières de considérer les sciences tenant compte de l’école philosophique à laquelle on adhère. De cette illustration de ce qui constitue l’épistémologie, on notera que l’école enseigne géné- ralement les conclusions d’une discipline, sans toujours en révéler les méthodes et le ques- tionnement. L’épistémologie des sciences (aujourd’hui distinguées en sciences physiques et sciences naturelles, alors qu’à l’origine on parlait indifféremment des sciences de la nature) conduit à aborder quelques questions générales comme : 1. la science est-elle un mode de connaissance particulier ? 2. la science est-elle encore synonyme de progrès et de vérité ? 3. la science et la religion sont –elles compatibles ? 48 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Des débats contradictoires permettront de révéler les représentations des élèves maitres sur cette discipline qu’ils doivent enseigner. C’est sur les données de ces débats ou avec elles que se poursuivra la leçon pour construire une vision correcte de la discipline. 1. La science constitue un mode de connaissance particulier La science est recherche de l’objectivité, ce qui implique pour le scientifique d’apporter la preuve de ce qu’il avance. La science est ainsi un étendard de la raison et la recherche permanente de la vérité. Le mot « Science » dérive du reste du latin classique scientia, « qui sait », « instruit ». Le mot « vérité » est emprunté au latin veritas, « le vrai, la vérité », mais aussi « la réalité », « les règles, la droiture ». Ainsi la science est-elle pourvue d’une double vertu logique et morale, comme une forme de droiture morale. Cinq vocables méritent d’être spécifiés:  le mythe : de muthos (suite de paroles qui ont un sens ; discours). C’est une explication concrète de certains aspects fondamentaux de l’humanité comme : sa création ; les phénomènes naturels ; le statut de l’être humain ; ses rapports avec le divin, avec la nature, avec les autres humains…  la théorie : de thea (spectacle) et oros (qui observe). A l’origine, la théorie correspond à une contemplation du monde, soit une connaissance désintéressée, par opposition à la pratique. Puis le mot théorie a correspondu à un en- semble organisé de faits et de lois autour de quelques principes fondamentaux (théorie de la relativité ou de l’évolution…)  la techné : de techne, savoir faire qui a donné technologie. C’est une manière de faire et la connaissance de cette manière de faire qui constitue des savoirs de la pratique).  la science : de scientis qui sait, qui correspond à un savoir spécialisé. Ainsi parle t-on des sciences humaines et sociales, des sciences de la nature.  un épistémé : de epistemé (se tenir au-dessus de). 49  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Nous avons dit que l’épistémologie constitue une réflexion critique sur la science, au- trement dit elle est un savoir au-dessus, en surplomb de la science. C’est en quelque sorte une philosophie de la science en tant que corps de savoirs spécialisés Et il existe évidemment une épistémologie de l’histoire, de la géographie… et des sciences de la nature, celle qui nous intéresse ici. La science construit des concepts scientifiques (par exemple la cellule, la respiration, la force, la masse,…) qui présentent des caractéristiques particulières par rapport aux con- cepts ordinaires, linguistiques :  un concept scientifique est le plus univoque possible. La cellule en biologie, (du latin cellula petite chambre) est l’unité de structure, fonctionnelle et reproductrice constitu- ant toute partie d’un être vivant (dont les virus ne font pas partie). Chaque cellule est une entité vivante qui, dans le cas d’organismes multicellulaires, fonctionne de manière autonome, mais coordonnée avec les autres. Hors biologie, le mot cellule dans un monastère abrite un religieux, dans un hôpital psychiatrique un malade, un prisonni- er dans une prison. Mais dans une ruche les abeilles déposent le miel dans des alvéoles nommées encore cellules.  un concept scientifique est un élément au sein d’une théorie qui permet d’appréhender efficacement la réalité. Le mot cellule en biologie prend toute sa signification au sein de la théorie cellulaire selon laquelle toute cellule provient d’une autre cellule (c’est le principe de la division cellulaire) ; une cellule est une entité autonome capable de réaliser un certain nombre de fonctions nécessaires et suffisantes à sa vie (il est possible par exemple de cultiver des cellules in vitro en leur apportant les nutriments et le milieu convenable) ; il y a individualité cellulaire grâce à la membrane plasmique qui règle les échanges entre la cellule et son environnement ; la cellule renferme sous forme d’ADN de l’information nécessaire à son fonctionnement et à sa reproduction.  un concept scientifique peut être appréhendé à différents niveaux de formulation. Ainsi le concept de nutrition peut être abordé selon l’auditoire comme un processus de rem- plissage (les aliments dont nous nous nourrissons proviennent des animaux ou des plantes), comme un processus de transformation (les aliments sont transformés dans le tube digestif et passent dans le sang), comme une activité de fabrication (chaque être vivant fabrique sa substance à partir des éléments organiques et minéraux des aliments), comme un processus de renouvellement (les molécules constituant les cel- lules proviennent de la digestion et permettent en permanence à notre organisme de se renouveler – 50 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Une cellule de peau a ainsi une durée de vie de 3 à 4 semaines avant d’être renouvelée. Un globule rouge vit lui quelque 120 jours. Une cellule de la rétine ne dépasse pas la dizaine de jours. Une cellule de foie ou de poumon vit de 400 à 500 jours tandis que les cellules tapissant la surface de l’intestin ne tiennent que 5 jours), comme analogue au processus de la respiration (Se nourrir au niveau cellulaire est identique aux phé- nomènes de la respiration puisqu’il s’agit d’une réaction d’oxydo-réduction). Lorsqu’un même mot est utilisé dans le domaine scientifique et dans celui de la vie courante, la prégnance de cette dernière expérience le rend souvent plus difficile à appréhender. Ainsi en est-il du mot force. L’idée de force dans le langage commun évoque une modification de la surface sur laquelle elle s’exerce (un coup de poing risque de modifier l’état de celui qui le reçoit…). Alors s’il devient aisé de comprendre en physique qu’un objet placé sur une table exerce une force sur celle-ci, il est pour de nombreux élèves difficile d’accepter que la table exerce une force sur l’objet placé dessus. 2. La science est synonyme de vérité… à un moment donné Ce que l’on sait aujourd’hui à propos de la question du SIDA ne sera pas demain ce que l’on en saura et ainsi pour toutes les explications scientifiques. Aussi la science s’oppose-t- elle aux dogmes qui proposent une explication définitive des choses et dans le même temps elle doit se défier du relativisme universel et du scepticisme. Le relativisme universel, théorie selon laquelle à chacun sa vérité, est source de violence et d’intolérance. Le plus célèbre des relativistes est Protagoras, sophiste adversaire de Socrate qui affirmait « L’homme est la mesure de toute chose. Telles les choses m’apparaissent, telles elles sont ; telles les choses t’apparaissent, telles elles sont. » Le relativisme univer- sel conduit à l’intolérance et à deux attitudes opposées : soit au dogmatisme (une attitude d’esprit qui consiste à croire que l’on détient la vérité absolue de façon indiscutable), soit au scepticisme (la doctrine de ceux qui doutent de tout : puisque toutes les opinions les plus contradictoires se valent, on ne peut être sûr de rien et la connaissance vraie est impossible). Dans les deux cas, toute discussion rationnelle est rendue impossible. Or, si on ne peut pas départager les adversaires par des arguments, alors, la seule façon de régler les conflits d’opinions est de se battre, puisqu’il est impossible de débattre. Au relativisme universel et au scepticisme, Popper (un épistémologue autrichien décédé en 1994) oppose le pluralisme critique avec la notion de falsifiabilité. 51  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie La science, dit Popper, procède par rejet d’hypothèse visant à éliminer plutôt qu’à prouver des hypothèses. Le principal argument de Popper est d’ordre logique. Le raisonnement expérimental suggère que si une théorie est vraie, alors on devrait ob- server tel phénomène dans telles circonstances et le contrôle expérimental de la théorie consiste à mettre en place une expérience qui permettrait de faire des observations afin de tester l’hypothèse théorique. Ainsi je vois un oiseau dont on m’apprend que c’est une oie. Il est blanc. La théorie que je peux en déduire est que les oies sont blanches. Mais c’est aller un peu vite en besogne. Suffit-il que je ne voie qu’une oie pour en déduire que les oies sont blanches ? Vous répondrez non sans doute. Que j’en voie deux ? Insuffisant penserez- vous ? Que j’en voie mille ? Un millier ? Un million ? Et si toutes celles que je vois sont blanches, puis-je en déduire que les oies sont blanches ? Popper dira non. Il suffit qu’après avoir vu un milliard d’oies blanches, une oie nouvelle soit noire pour que je ne puisse pas en déduire que les oies sont blanches. Ainsi conclura-t-il : on ne peut jamais montrer que quelque chose est vrai. On peut seulement montrer que quelque chose n’est pas faux. Par conséquent, la démarche expérimentale ne permet jamais de vérifier une théorie. Par contre elle permet de l’éliminer si elle est fausse, c’est-à-dire si ses prédictions ne se réal- isent pas. Il s’agit donc bien d’un processus de conjectures et de réfutations. Nos théories scientifiques sont des conjectures (des hypothèses sur le monde) que la démarche expéri- mentale peut éventuellement réfuter. Une « bonne » théorie est évidemment une théorie qui a résisté jusqu’à date à toutes les tentatives de réfutation. Mais cela ne prouve pas rig- oureusement qu’elle est vraie. En science, il n’y a de certitude que négative: on peut savoir hors de tout doute si une théorie est fausse quand elle est réfutée expérimentalement, mais on ne peut pas savoir si elle est vraie. D’où le terme de falsification. Comme on ne peut pas vérifier positivement une théorie, on ne peut jamais être absolument certain qu’une théorie est vraie. On n’est certain que de sa fausseté. Chaque tentative ratée de réfutation d’une théorie contribue à augmenter son degré de vérité en élargissant ses do- maines d’application. En ce sens, on peut dire que, même si une théorie ne peut jamais être absolument confirmée, son objectivité, c’est-à-dire son accord avec la réalité, augmente avec sa capacité de résistance aux tests. Popper n’est donc pas un sceptique. Il croit qu’il est possible de corriger ses erreurs et de se rapprocher de la vérité. 3. La science n’est plus guère synonyme de progrès Au XIXème siècle, la science alliée à la technique fournit les plus grands espoirs. On pen- sa que la machine et l’industrie naissante permettraient à l’homme de travailler moins et moins péniblement. Une nouvelle ère fut décrétée par les philosophes qui serait synonyme de progrès. 52 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Concept central de la pensée des Lumières et des courants évolutionnistes, le progrès in- carne la croyance dans le perfectionnement global et linéaire de l’humanité. La société, tout en se développant, pensait-on évoluera vers le “mieux” : augmentation des richesses, progrès scientifique et technique... mais aussi amélioration des mœurs et des institutions, voire progrès de l’esprit humain. Depuis les catastrophes liées à la science se sont multipliées. Faut-il citer Hiroshima, les craintes dans l’usage de l’atome, dans le clonage, les OGM, la pollution, le réchauffement climatique… Une consciences écologique est née. Pour cette partie de réflexion à propos de la science des débats contradictoires pourraient être mis en place avec des documents polémistes et non discutables pour les initier et aider à les problématiser. 4. La science et la religion La science explique les choses de la nature, de la matière et les choses fabriquées. Elle explique comment fonctionnent les OGM et même elle propose des recettes pour en fabri- quer. La science vise ainsi l’objectivité c’est à dire l’impartialité (en cherchant à être con- forme à la réalité), elle vise la justesse (elle décrit les faits avec le maximum d’exactitude) et elle vise la neutralité (le point de vue personnel n’intervient pas). Mais la sciencene ne dit pas s’il est bon d’utiliser les OGM. Les questions des valeurs de leur emploi est a minima du domaine de l’éthique personnelle, d’une éthique de conviction et d’une éthique de responsabilité. Ainsi, concernant la création de l’univers, on n’a pas avancé d’un pouce depuis des millénaires. La bible n’est pas pour un livre scientifique, c’est un livre de sagesse, de croyances, de contes et de légendes qui préexistaient et dont la bible s’est servie pour faire des contes moraux. Quant à la science, même si elle se rapproche de l’instant zéro des origines de l’univers, elle vient buter sur la question du avant l’avant. Aussi science et religion sont deux discours différents. Cela n’empêche pas pour autant un très scientifique d’être croyant ou athée. Des problèmes surgissent quand il y a des intrusions, quand la science ou la religion sortent de leur domaine. Ce fut le cas entre Galilée et les Dominicains qui ont, au nom de la reli- gion, ont cherché à imposer comment le monde était fait. Galilée leur a répondu: «Dites- nous comment on va au ciel et laissez-nous vous dire comment va le ciel.» 53  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie A la question : les questions autour des croyances ont-elles alors raison de se poser?, l’astrophysicien Hubert Reeves répond : Oui, moi-même je me pose beaucoup de questions sur le sens de la vie, son existence. Elles se posent à tout le monde. Cet ensemble de questions reste profondément mystérieux et il faut vivre dans le mystère. Je ne crois pas qu’on puisse arriver à des réponses satisfai- santes. Moi-même, je reste dans l’interrogation. En annexe nous proposons un texte plus fourni autour de cette question qui peut être abor- dée à travers des débats contradictoires des exercices spécifiques. Il serait possible de suggérer d’autres thématiques dans le cadre de la réflexion épisté- mologique telles que :  la science fille de la démocratie pour illustrer l’idée que la science nécessite une liberté d’action et conduit à des confrontations (ce que favorisent les colloques, les symposi- ums, les conférences de consensus ;  des éclairages de l’histoire des sciences afin de montrer que la vérité est souvent sinon toujours l’objet de controverses, de débats divers ; à son propos il serait intéressant de dérouler la vie de grands scientifiques comme Galilée, Newton ou Pasteur par exemple.  l’illustration des différents courants des théories de la connaissance impliqués par l’activité scientifique (empirisme, rationalisme, idéalisme, réalisme) en illustrant cha- cun d’eux par des exemples concrets ;  le rapport entre la science et l’idéologie ; des aventures comme celle de Lyssenko au XXè s. avec l’hérédité des caractères acquis et du réchauffement climatique aujourd’hui pouvant l’illustrer l’illustrant  le rapport entre la science et l’éthique., vérifiable aujourd’hui avec des controverses à propos - des possibilités d’utilisation abusive de l’information génétique sur les indi- vidus, de la question de savoir à qui appartiennent les gènes et les codes génétiques, des incidences de la prise de brevets sur des connaissances traditionnellement parta- gées, de l’acceptabilité du clonage d’êtres humains à des fins de reproduction ou dans d’autres buts, de l’acceptabilité du transfert de gènes d’une espèce animale à une autre, de l’innocuité des organismes génétiquement modifiés pour le consommateur et pour l’environnement notamment. - 54 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie IX ENTRAINER LES ETUDIANTS A CONSTRUIRE DES SITUATIONS D’APPRENTISSAGE-ENSEIGNEMENT Les exemples qui figurent ci-après correspondent à des activités telles qu’il est nécessaire d’en faire produire aux étudiants-maîtres dans le cadre de ce module. Ainsi un temps devra être consacré dans le module à la préfiguration d’activités. Il s’agira alors de les amener à imaginer de telles séquences en se rendant attentifs aux concepts développés précédemment. A ce propos il conviendra de leur faire distinguer la tâche (en gros le titre de la séquence) et l’activité qu’elle implique de la part des élèves, les obstacles auxquels ces derniers seront confrontés, la méthodologie développée, les traces écrites qui en seront faites, l’évaluation qui sera proposée. Ces activités se réfèreront aux programmes tels qu’ils existent actuellement. En annexe 2 nous suggérons une autre manière de lier les différentes sciences de la nature autour de projets plus intégrés. 1. Objectifs de l’enseignement des sciences et de la technologie au 1er et au 2e cycle. Structure des programmes et composantes (domaines et contenus d’enseignement) Les sciences expérimentales, au niveau de l’école fondamentale haïtienne, sont divisées en cinq (5) thèmes : le corps humain, les animaux du milieu, les plantes du milieu, les éléments naturels, interaction entre les composantes du milieu. Ces thèmes sont couverts au cours des six (6) années d’études avec, bien entendu, des contenus adaptés au niveau de développement intellectuel standard des apprenants par rapport aux années respectives de leur scolarisation. 55  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Progression pédagogique et arrimage entre les deux cycles. Pour bien appréhender la progression pédagogique des sciences expérimentales dans le curric- ulum de l’école fondamentale, il est important de jeter un coup d’œil sur la suite des objectifs généraux successifs des différents thèmes. Progression pédagogique pour les deux cycles via les objectifs généraux successifs 1è AF Connaître les différentes parties de son corps Se situer dans l’espace par rapport à d’autres Prendre soin de son corps 2è AF Identifier les principaux besoins de son corps Prendre soin de son corps Expliquer le rôle et le fonctionnement des principaux organes de relation du corps 3è AF Prendre soin de son corps 4è AF Découvrir le phénomène de la vie Identifier les conditions d’un bon développement physique et du maintien de la santé 5è AF Comprendre les différentes fonctions du corps et les étapes de son développement Apprécier les conditions d’un bon développement physique et du maintien de la santé 6è AF Découvrir le phénomène de la vie physique et du maintien de la santé 56 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Les animaux du milieu 1è A Reconnaître les animaux les plus présents dans le milieu 2èA Relever les principaux mammifères et oiseaux du milieu Indiquer les principales caractéristiques des mammifères et du milieu 3èA Déterminer les caractères généraux, le mode de reproduction et le milieu de vie des reptiles, des batraciens et des poissons 4èA Découvrir le phénomène de la vie Protéger la vie animale et végétale 5èA Appréhender les caractéristiques d’animaux utiles et nuisibles à l’individu 6èA Découvrir le phénomène de la vie Protéger la vie animale et végétale Les plantes du milieu 1è A Reconnaître les plantes du milieu en fonction de leur utilisation 2èA Reconnaître les facteurs indispensables à la vie des plantes Grouper les plantes du milieu en fonction de leur utilisation 3è Souligner le rôle des différentes parties d’une plante Prendre soin des plantes Découvrir le phénomène de la vie 4èA Protéger la vie animale et végétale 5èA Comprendre et pratiquer les méthodes de la multiplication végétative 6èA Découvrir le phénomène de la vie Protéger la vie animale et végétale 57  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Les éléments naturels 1è A Apprécier l’importance des éléments naturels : air, eau, sol, roches Découvrir que les éléments naturels jouent un rôle important dans la vie des êtres vivants 2èA Stipuler les propriétés des éléments naturels et leur utilisation 3èA Identifier quelques caractéristiques des éléments naturels Expliquer les effets des manifestations des éléments naturels Etablir les relations entre la qualité du sol et les cultures 4èA Identifier les éléments naturels et les phénomènes physiques corrélatifs, leur action sur le milieu, leurs applications éventuelles L’eau : pollution, conservation, catastrophes naturelles liées à l’eau 5èA Rendre compte des phénomènes physiques corrélatifs aux éléments naturels Témoigner de leur action sur le milieu Comprendre et mettre en œuvre quelques unes de leurs applications 6èA Identifier les éléments naturels, leur action sur le milieu et leurs applications éventuelles 58 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Interactions entre les composantes du milieu 1è A Apprécier l’importance des éléments naturels : air, eau, sol, roches Découvrir que les éléments naturels jouent un rôle important dans la vie des êtres vivants 2èA Stipuler les propriétés des éléments naturels et leur utilisation 3èA Identifier quelques caractéristiques des éléments naturels Expliquer les effets des manifestations des éléments naturels Etablir les relations entre la qualité du sol et les cultures 4èA Identifier les éléments naturels et les phénomènes physiques corrélatifs, leur action sur le milieu, leurs applications éventuelles L’eau : pollution, conservation, catastrophes naturelles liées à l’eau 5èA Rendre compte des phénomènes physiques corrélatifs aux éléments naturels Témoigner de leur action sur le milieu Comprendre et mettre en œuvre quelques unes de leurs applications 6èA Identifier les éléments naturels, leur action sur le milieu et leurs applications éventuelles A titre de comparaison, en annexe nous indiquons quels sont les programmes dans quelques pays fran- cophones, dans le seul but d’interroger les programmes haïtiens quant aux découpages qu’ils proposent. 2. Exemples d’activités construites par des étudiants-maîtres et pouvant être mises en pratique lors de stages Dans le but de préciser la nature des activités scientifiques à construire, nous en rappelons ci-après leurs caractéristiques :  Une activité scientifique à l’école primaire doit permettre aux élèv es de s’initier à la démarche scientifique par des démarches expérimentales (correspondant à OHERIC avec les remarques les accompagnant précédemment), ou/et d’observations, des re- cherches documentaires, des enquêtes. 59  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie  Cette démarche scientifique se rendra attentive à faire exister 2 temps  Un temps d’investigation ( de recherche) et  un temps de structuration pour mettre de l’ordre dans la recherche et relier les acquis de cette activité à des acquis d’activités précédentes.  Elle veillera à prendre en compte les représentations des élèves, à identifier les obsta- cles sous-jacents, les modes d’écriture graphique, le niveau d’atteinte des objectifs. Nous décrivons ci-après cinq activités qui pourraient être présentées aux étudiants-maîtres dans le but qu’à leur tour ils soient à même d’en proposer. Les modes de présentation varient selon les activités, ce qui correspond aux différentes sensibilités de leurs auteurs. Sciences physiques (Sciences expérimentales) Classe de 6ème A.F. Leçon : Les machines simples. Séance : Les leviers (à propos des machines simples, d’autres leçons pourront traiter des engrenages, du plan incliné, des poulies, de la roue…) Objectif : A la fin de la leçon les élèves sauront identifier les éléments d’un levier (puissance, résistance, point d’appui) et auront été initiés à la méthode expérimentale. Matériel : marteau, clou à tête, clou sans tête, morceau de bois, images de leviers divers (tous éléments présents dans le milieu 60 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Etapes Enseignant Elève Enjeux Exprimer la situation-prob- Faire apparaitre le problème lème: Vous êtes-vous déjà qui se pose et pour lequel on va demandé chercher des solutions Pourquoi le travail Montrer qu’en sciences on Questionnement d’extraction d’un clou est cherche à répondre à des ques- difficile avec les doigts et tions et ainsi inciter à poser des nettement plus facile avec questions (dans la boîte à ques- un marteau ? tions présente en classe) Identifier des éléments de la situ- ation Enregistrement des ré- Premières réponses des Identifier à partir de ces répons- ponses. Elles permettent de élèves es les différences clés dans les Hypothèses détecter les représentations (ex : Le marteau augmente représentations des élèves. notre force ; le clou pourrait Faire ressortir les diffé- nous blesser ; ………..) rences de point de vue Rassembler dans une Observation directe, Récolter des informations quali- même équipe de travail les Echanges, ou tatives et/ou quantitatives pour points de vue similaires Etablissement de Protocole appuyer les hypothèses. Recherches afin de démontrer la valid- expérimental ité de son hypothèse et de chercher comment la véri- fier Mise à disposition du ma- Réalisation de l’expé-rience Expérimentation tériel permettant d’expé- Mesures si possible rimenter. Croquis montrant le système Décider du meilleur moyen de de relations entre le point rendre compte de ce que l’on a Communication d’appui du marteau, le clou à découvert : des résultats tête, le bras opérateur. Écrit, croquis, graphique, tableau de données, schéma, photo, doc- ument audio, …… Questions pour accompa- Le bras sert de transmission Identification des composantes Conclusion gner. pour notre force, de tout levier et des conditions de Le marteau doit pouvoir fonctionnement. s’appuyer sinon ce n’est Organiser les infos recueillies pas aussi facile, Le clou à tête offre une résistance qui accroche le marteau 61  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie (Suite) Sciences physiques (Sciences expérimentales) Etapes Ensseignant Elève Enjeux Synthèse Tirer une synthèse Elargir les applica- C’est quoi un outil ? tions des lois ou rè- Caractéristiques d’un gles découvertes levier Comment faire pour ré- pondre à une question ? Retour sur les le savoir-faire hypothèses Transfert : les relations avec la vie et le mieux vivre (les différents types de pinces et de marteaux selon les mé- tiers 1-Documentation sur les leviers, les machines sim- Pour aller plus loin ples. 2- Activités sur les leviers. Evaluation 1.-Identifier dans la vie courante d’autres outils/leviers et leurs caractéristiques. 2.-Construire un levier comme objet technologique. NB : une telle leçon pourrai être l’occasion de rappeler quelques précautions à prendre chaque fois qu’on bricole et le cas échéant de donner quelques éléments de secourisme en cas de plaie. 62 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Sciences physiques. 3è AF. A propos de l’eau Partir de fait courant connu des enfants comme la Faire des sciences, c’est chercher à résoudre des prob- glace qui fond, pour les faire réfléchir : lèmes Le problème à résoudre : qu’est-ce qui peut bien se passer pour que de la glace devienne de l’eau Entendre leurs représentations : il faut de la chaleur, L’expression des représentations montre la confusion en- il faut plus de température… tre chaleur et température et le fait de particulariser des Il est probable que certaisn élèves parleront de situa- situations sans opérer de rapprochements entre des situa- tions similaires comme la fonte du beurre, le passage tions voisines évoquant des changements d’état de la crème à la glace, la cire de la bougie… Ce sera l’occasion de parler des états de la matière (solide, liquide, gazeux) et des différents passages entre ces états Revenir au questionnement initial en l’élargissant C’est l’occasion de faire la différence entre des sensa- : comment passer d’un état à l’autre ? tions (chaud, froid d’une part ; plus ou moins chaud et froid), et la mesure de ces sensations par un thér- momètre. On montrera le cas échéant des thermomètres différents en forme et en taille pour asseoir quelques élé- ments de vocabulaire. On pourra aussi préciser l’histoire du thermomètre. Du thermomètre commun on pourra montrer les différents thermomètres qui existent dont le thermomètre médical On en cherchera l’usage dans la vie courante : pour la cuisine, la santé, … On pourra parler de la température dans la terre (environ 100O° dans un volcan) et en altitude (les avions volant à -50°) On cherchera collectivement la phrase qui résume ce que l’on a trouvé : Le thermomètre sert à mesurer la température et la température est une grandeur qui peut varier beaucoup entraînant des changements d’état de la matière. 63 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Module Évaluation des Apprentissages Scolaires Sciences physiques. 3è AF. A propos de l’eau (Suite) Vérification du thermomètre en tant qu’instrument Ce sera l’occasion de rechercher le maximum de de mesure. précautions pour mesurer la température, le cas On pourra l’utiliser pour lire la variation de la échéant pour comparer deux congélateurs et on en température d’un liquide placé dans un réfrigé- profitera pour introduire la notion de graphique. rateur et dans un congélateur dans le temps, con- Ainsi : stater que dans le réfrigérateur jamais on obtient On lira la température au moment de com- de la glace et même on pourrait chercher à com- mencer, puis parer la qualité de deux congélateurs une lecture toutes les minutes associée aux var- iations ou pas de l’état de l’eau la durée et la température correspondant aux premiers cristaux de glace le palier que l’on observe alors les relevés pendant le plateau et la cohabitation de liquide et solide L’objectif est de montrer l’importance des mesures à prendre pour être précis. Une observation précise montrera la variation de volume lors du passage de l’eau en glace et in- versement. Il serait possible de poursuivre des activités de ce type avec d’autres matériaux comme des com- posés (eau+…) qui montreraient des comporte- ments différents au cours de la solidification, con- duisant à différencier corps pur et mélange. On en tirera des leçons pour le quotidien comme ne pas trop remplir les « plateaux » (les bacs à glace) pour faire de la glace car lorsqu’on les sortira du congélateur… L’évaluation pourra être l’occasion de lire des graphiques montrant une fusion et une solidifica- tion afin de les différencier… 64 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie L’APPAREIL DIGESTIF DE L’HOMME 65  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie APPAREIL DIGESTIF Date: ………………………. Prérequis – Les élèves doivent connaître les prin- Niveau: 4ème AF cipales systèmes du corps Discipline: Sciences expérimentales humain (respiratoire, diges- tif, circulatoire, nerveux, de Thème : Le corps humain reproduction) Objectif général - Amener l’élève a identifier les conditions d’un bon développement physique et du maintien de la santé. Objectif spécifique - A la fin de la leçon, l’élève sera capable d’identifier les différents organes de l’appareil digestif de l’homme Etapes Matériel Rôle de l’enseignant Travail Commen- de la séance de l’élève taires Mise en situation L’enseignant : L’élève : (10mns) rappelle aux élèves que pour vivre et grandir une personne a besoin de manger, de dormir, écoute de faire des exercices etc. ; réfléchit à la demande aux élèves : Ou va la nourriture question posée et que nous mangeons ? y répond demande à chaque élève de réaliser un des- sin dans son cahier de sciences montrant le trajet de la nourriture dans le corps ; compare différents dessins réalisés par les dessine le croquis du trajet de la nour- élèves en notant ce qui se ressemble ; riture dans le corps demande à la classe : Comment savoir qui humain sur son ca- a raison ? hier de sciences ; Etant donné qu’on ne peut pas voir un ap- pareil digestif d’homme, Il est nécessaire de participe à la dire aux élèves que l’appareil digestif des comparaison des mammifères se ressemble et qu’à partir de dessins l’appareil digestif d’un cabri on observera le parcours des aliments que nous mangeons. 66 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie (Suite) Etapes Matériel Rôle de l’enseignant Travail Commentaires de la séance de l’élève Investigation Observation fait venir l’appa-reil diges- reste assis à sa Si la classe peut dis- (25mns) Appareil diges- tif d’un cabri préalablement place ; poser de plusieurs appa- tif d’un cabri, de acheté par l’école ou offert se rapproche de la reils digestifs de cabri, la tête à l’anus, par un parent table par groupe les élèves pourront être amené si possible dispose l’appareil digestif selon les consignes répartis en plusieurs le jour même. sur la table de sorte que les de l’enseignant ; groupes pour faciliter organes soient alignés ; Observe l’appareil l’observation. Plan dur recou- demande aux élèves d’observer digestif de vert de tapis (Ta- l’appareil digestif de l’animal de l’animal en rap- Si la classe n’arrive ble, planche, ply- la tête à la queue en notant ce qui portant ses obser- pas à trouver l’appa- wood…) reil digestif d’un cabri, les étonne; vations Planche ou dessin demande aux élèves de dessiner Dessine et sché- l’enseignant se conten- de l’appareil diges- et de schématiser l’appareil di- matise l’appareil tera de la planche. tif de l’homme. gestif observé ; digestif ; Structuration Organes de l’ap- reprend avec les élèves les dif- Identifie avec L’observation de (10mns) pareil digestif férents organes de l’appareil l’enseignant, les l’appareil digestif ne découpés sur du digestif du cabri ; différents orga-nes renseigne pas sur le bristol compare des dessins réalisés de l’appareil di- devenir des aliments. avant et après l’observation ; gestif de l’animal ; Le maitre a besoin de souligne les organes déjà Participe à la poser des questions identifiés et fait la corréla- comparaison ; comme : tion entre les deux dessins ; Observe les diffé- Qu’est-ce qui se fait observer une planche di- rents organes de passe le long du tube dactique de l’appareil digestif l’appareil digestif digestif ? de l’homme en comparaison de l’homme ; Que mange le cabri ? au schéma de l’appareil diges- Identifie les dif- Que retrouve-t-on tif que les élèves ont réalisé férents organes de dans ses intestins ? lors de l’observation ; l’appareil diges- Qu’est-ce qui occa- demande aux élèves de citer tif de l’homme sionne ce changement ? dans l’ordre les différents or- et note la trace Est-ce que la quantité ganes de l’appareil digestif de écrite ; de nourriture ingérer est l’homme. Et de noter la trace Identifie et remet égal à la quantité retrou- écrite dans leur cahier. en ordre les diffé- vé dans les intestins ? demande aux élèves de met- rents organes de les élèves ont besoin de tre en ordre les différents l’appareil digestif savoir que la nourriture organes de l’appareil diges- pris séparément ; se transforme en aliment tif de l’homme qui leur sont qui passe dans le sang donné en désordre. pour maintenir le corps en bonne santé et que le reste non utilisé est ex- crété par l’anus. 67  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie (Suite) Etapes Matériel Rôle de l’enseignant Travail Commentaires de la séance de l’élève Des textes simplifiés En dépit de ces obser- Cette séance prendra de Réaumur et Spal- vations de l’appareil la forme d’un exposée, Nouveau lanzani digestif qui a conduit les élèves étant con- questionnement à des connaissances frontés à des textes que (cf. l’invention de la anatomiques et a peut- l’enseignant aura sim- physiologie. Rémi être permis d’observer plifié Cadet. Belin) les varaiations du bol alimentaire dans le trajet suivi, les élèves risquent de ne pas dé- couvrir que l’herbe di- gérée passe dans le sang et que les excréments sont constitués par ce qui ne peut être utilisé par l’organisme. Aussi pour en venir réellement à répondre à la question posée au départ, pourra-t-on pas- ser par l’histoire des sciences et rappeler les expériences de Réau- mur et Spallanzani au XVIII è s. 68 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie LA CRISTALLISATION DU SEL 69  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie LA CRISTALLISATION DU SEL Date: ………………………. Prérequis – Les changements d’état Niveau: Cycle 2 / 5ème AF de la matière/ l’évaporation. Discipline: Sciences expérimentales Thème : Les Eléments Naturels Objectif général - Amener l’élève à :  Se rendre compte des phénomènes physiques corrélatifs aux éléments naturels ;  Témoigner de leur action sur le milieu  Comprendre et mettre en œuvre quelques-unes de leurs applications Objectif spécifique - A la fin de la leçon, l’élève sera capable d’expliquer le phénomène de la cristallisation Etapes Matériel Rôle de l’enseignant Travail de l’élève Commentaires de la séance Mise en situation L’enseignant : Élève (10mns) rappelle aux élèves que le sel marin utilisé pour la cuisine écoute attentivement provient de la mer. l’enseignant. fait remarquer que le sel est complètement dissous dans l’eau et demande : Comment peut-on enlever le sel dans l’eau de mer ? demande à chaque élève d’émettre une hypothèse ; réfléchis à la question écrit au tableau les différentes posée et émet son hy- hypothèses des élèves ; pothèse ; demande à la classe : Comment savoir qui a raison ? écoute les réponses des élèves et les oriente vers l’expérimentation la plus géné- propose des éléments de ralement émise : l’eau s’évapore solution comme chauffer à cause de la chaleur l’eau, attendre qu’il fasse grand soleil et voir ce qui se passe,… 70 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie (Suite) Etapes Matériel Rôle de l’enseignant Travail Commentaires de la séance de l’élève petite boite de lait en fer divise la classe en groupe retrouve son L’enseignant doit blanc ouvert entièrement distribue le matériel de groupe ; observer toutes les d’un côté (1 par groupe) l’expérience ; suit les con- mesures de sécu- divise la classe en demande à chaque groupe signes de rité nécessaires pour groupe- d’installer son matériel ; l’enseignant ; éviter des accidents Investigation Supervise toutes les installa- aide à ins- durant (25mns) Une bouteille d’alcool tions pour s’assurer que tout taller le maté- l’expérimentation. Observation est en ordre et les consignes riel et réaliser Une bouteille d’eau de de sécurité sont respectées ; l’expérience ; mer ou d’eau salée - verse 5 bouchons d’alcool dans les boites de lait préala- Allumettes blement ouverte. - fait verser un bouchon d’eau soucoupe en métal ou de mer dans une soucoupe casserole (1 par groupe) métallique ; Pince pour tenir la sou- - fait enflammer l’alcool dans coupe (1 par groupe) la boite de lait - fait placer la soucoupe sur la flamme et la mainte- nir avec une pince jusqu’à l’évaporation complète de l’eau et l’apparition des cris- taux de sel ; - demande à chaque élève de bien observer et de noter les résultats dans son cahier de science ; 71  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie (Suite) Etapes Matériel Rôle de l’enseignant Travail Commentaires de la séance de l’élève demande aux élèves ou identifie avec l’enseignant, le est passé l’eau à la fin de changement d’état de l’eau ; l’expérience ; goute le sel, quand cela est de- fait gouter le sel obtenu par mandé par l’enseignant ; quelques élèves ; dessine la forme des cristaux Structuration revient sur les hypothèses ; de sel. (10mns) rappelle les différents note la trace écrite dans son changements d’état de la cahier de science sous deux matière avec un accent sur formes : un texte, un schéma l’évaporation et la vapori- avec le maximum de précision sation ; : temps noté. fait noter la trace écrite ;  aide au rangement du maté- Prolonge la leçon en par- riel. lant des marais salants ; fait ranger le matériel à sa place. 72 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie X EVALUATION DU MODULE Elle sera énoncée en début de module et illustrée avec des exemples. Elle pourra prendre plusieurs formes parmi lesquelles :  une analyse de documents tels que : des cahiers d’élèves, des fiches de préparation, le script d’une situation de classe détaillant la manière dont elle a été réalisée, un enregistrement vidéo d’une quinzaine de minutes, le programme d’une classe au cours de l’année. Il sera indiqué que l’analyse devra montrer l’usage de notions issues d’une réflexion pédagogique, didactique et éventuellement épistémologique.  Une auto-évaluation du référentiel de compétences en sciences en début et en fin de module, en pointant ce que l’étudiant-maître a développé comme activités pour remé- dier aux carences qu’il a pu noter dans sa formation.  Une analyse commentée d’un ouvrage présent dans la bibliographie à la condition d’en voir la résonance en terme d’enseignement-apprentissage  Une analyse a priori et a posteriori d’une séquence de sciences conduite en stage  Un inventaire de questions de nature scientifique relevées dans l’actualité avec l’approfondissement de certaines d’entre elles de l’usage en terme d’enseignement- apprentissage qui pourrait en être fait  Un réflexion à propos de certaines organisations scolaires mise en route pendant le stage : la boîte à questions, le coin bricolage dans la classe ; le cahier de sciences,…  Une illustration de l’usage de matériaux non destinés à l’enseignement au départ mais détournés de leur fonction originelle pour servir en classe. On conviendra que l’évaluation conduise chaque étudiant-maître à s’intéresser par ex- emple à deux des propositions précédente 73 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie 74 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie XI CONSTRUCTION DE MATERIEL Pour la 1ère année fondamentale :  Fabrication de poupée articulée pour étudier le corps humain  Fourmilière Pour la 2ème année fondamentale :  Construction de toise pour mesurer la croissance  Elevage de patate pour étudier la racine et sa croissance  Kit pour l’étude de l’eau / des mélanges. Pour la 3ème année fondamentale :  Kit pour l’étude des sols  Kit pour les étages de densité  Kit pour l’étude de la composition en oxygène de l’air Pour la 4ème année fondamentale :  Kit pour l’étude de la respiration  Kit pour une réaction chimique 75  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Pour la 5ème année fondamentale :  Construction de board pour étudier le courant électrique  Kit pour l’étude du magnétisme. Pour la 6ème année fondamentale :  Construire un système pour transformer l’énergie hydraulique. 76 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie XII ANNEXES ANNEXE 1 : LE PROGRAMME ITAP Le programme ITAP (Initiation à la technologie et aux activités productives) détaillé ci- après figure dans les curriculas de l’école primaire, mais n’a à ce jour donné lieu qu’à très peu d’activités dans les classes car les contenus n’avaient pas été diffusés. Du reste ceux-ci ne sont pas détaillés par niveaux de classe. La technique » désigne des actions directement corporelles, de l’ordre du geste, et la « technologie » désigne directement des objets et donc, par extension, tout ce qui est lié à leur usage, à leur production, à leur présence dans le monde. C’est le geste qui est technique, c’est l’objet qui est technologique. Technique et technologie ne s’opposent donc en rien, elles se fondent l’une en l’autre, exactement comme le geste et l’objet auquel il s’adresse. Par exemple ou peut étudier dans une zone côtière le filet dont se sert le pêcheur comme un objet technique (qu’est-ce qui le constitue, comment sont faites les mailles, comment on le ré- pare, comment on l’utilise le plus efficacement possible pour prendre du poisson ) : l’objet pour l’objet. Et on peut élargir cette vision et s’intéresser à la technologie de la pêche et voir où il est fabriqué, s’il en existe de plusieurs types et comparer leur prix et leur rendement, s’intéresser à l’évolution des techniques de pêche et des filets... On fait alors de la technologie. L’ITAP est ainsi concernée par une approche des technologies en les reliant de manière intime aux activités sociales. D’où le lien dans le titre : technologie - activités productives. Pour produire il est nécessaire d’utiliser des objets techniques auxquels on s’intéressera en classe en tant qu’objet et en tant que technologie. 77  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie INITIATION A LA TECHNOLOGIE ET AUX ACTIVITES PRODUCTIVES OBJECTIFS GENERAUX 1. Développer chez le futur éducateur l’habileté manuelle, le sens pratique, le goût de la précision et de la rigueur, le sens esthétique, la créativité, en vue :  d’un épanouissement complet de sa propre personnalité  d’une formation qui s’adresse à ses futurs élèves dans la totalité de leur être 2. Le rendre capable d’utiliser des outils usuels, des matériaux locaux et un matériel simple aux fins de préparer du matériel didactique, des objets utiles, des produits artistiques. 3. Le rendre capable d’une analyse de produit et d’une analyse de fabrication aux fins de suivre une méthode de travail et d’apprendre à organiser les activités manuelles à l’Ecole Normale et à l’Ecole primaire. 4. L’entraîner à l’entretien et à l’amélioration des locaux scolaires et des mobiliers. 5. Développer chez lui le respect du travail et du travailleur manuels et l’habiliter à dével- opper les mêmes sentiments chez ses futurs élèves. OBJECTIFS SPECIFIQUES Rendre l’étudiant de l’Ecole Normale capable de : 1. Fabriquer des objets en papier de type divers, en papier mâché, en carton, à partir d’opérations de pliage, découpage, plissage, collage, perçage, filage, coloriage, reliure, moulage. 2. Exécuter des travaux à partir de fibres textiles, tissus et cuirs par des opérations de tressage, tissage, vannerie, découpage, assemblage. 3. Fabriquer des objets en argile par modelage, poterie, céramique. 4. Exécuter des travaux à partir du bois. S’entraîner aux gestes professionnels d’usage courant : scier, raboter, clouer, assembler, visser, etc. 5. Exécuter des travaux simples d’électricité et de mécanique. 78 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie INITIATION A LA TECHNOLOGIE ET AUX ACTIVITES PRODUCTIVES Activités Activités Références du professeur de l’étudiant-maître Bibliographiques Contenus Travail du pa- Préparer des modèles d’objets Reproduire ces modèles, Jeux de pliage F. Cœur pier et du carton obtenus par pliage, découpage, les décorer Papier découpé. 1ers élé- plissage, collage. Réaliser des projets tels ments que : gobelet, enveloppe, Y/CHAVEAU Etude des Les démontrer, les analyser fanaux de Noel, éventails, techni-ques abat-jour, marionnettes. d’utilisation : Matériel didactique : vol- pliage, décou- umes, horloges… page, plissage, Recomposer une carte collage, assem- des Antilles, une carte blage et agence- de l’Amérique à partir ment d’éléments découpés Préparer un tableau Tracés et décal- d’initiation au calcul, un quage tableau de lecture Préparer un jeu d’observation à Collectionner des gravures Du papier plié au carton- l’aide de gravures découpées nage Décoration Faire un choix et un classe- Mettre en relief les éléments de Ed. BOURRELIER ment. ressemblance, couleurs, formes Techniques de Monter quelques albums pour association et regroupe- reliure simple reliés tels : « Animaux ment familiers », « nos fruits et Le travail du papier et du  Préparer les éléments d’un al- carton légumes » bum- dictionnaire illustré : pag- M. LECHATP « Tous les gaz du monde » es à relier, cartonnage, dessins et gravures à découper et coller, Préparer la pâte à papier modèle d’écriture. Fabriquer une carte en MATERIEL : papier journal, papiers divers, Mettre en relief la succession relief pour illustration bristol, crayons cray- logique des opérations de mon- d’accidents géographiques ola, aquarelles, règles, tage et d’illustration. ciseaux, amidon, colle, Préparer de la pâte à mâcher épingles etc. Former à la main. Mouler ELEMENTS DE DECO- Techniques de Analyser les opérations RATION : préparation du Grains, coquillages, feuilles, papier mâché fleurs séchées etc. 79  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie (Suite) Activités Activités Références du professeur de l’étudiant-maître Bibliographiques Contenus Travail des fibres Fabriquer des masques de carnaval Monter un village indien de 1492 Tressage, tissage, vannerie Reproduire des objets analysés La vannerie éducative Introduire des variantes de G. MARTIN Etudes des cara- formes, de dimensions après ctéristiques de ré- étude et croquis côtés. Travaux de vannerie sistance, dimen- Fabriquer des objets tels que : G. COLBAUM sion, colorations Cerfs-volants- corbeille à pain Tissage à la main Fabriquer des objets J. BORNICHON Utilisation de Présenter pour analyse du produit : Sous-plat tissé- panneau dé la pite, du fil de Une corbeille en latanier coratif- paniers MATERIEL : coton, des ner- Un panier en nervure de cocotier Bambou, feuilles de lat- vures de feuilles Un élément décoratif en fibres anier, feuilles, nervures, et feuilles de co- perche de cocotier, pite, de bananier cotier, de latanier Un sac en fil de coton ou en fils, ficelles.« ventresse » pite tissé de bananier, etc. métiers- cadres simples Faire observer, noter, mesurer. Faire un inventaire de ma- Déterminer une succession tériaux locaux, utilisables en logique et ordonnée d’opérations vannerie, tissage, tressage. pour l’exécution Leur trouver des applica- Offrir une démonstration tions pratiques Techniques du Présenter des objets en macramé Réaliser un projet en mac- Macramé TEDESCO macramé Faire observer ramé tel : une ceinture, un sac Présenter pour l’analyse de Noter la succession des opéra- Tresses et nœuds décoratifs produit un tabouret simple tions, les outils utilisés H. LEDOUX Travail de l’ar- Faire observer les pièces Modeler un vide-poche, un La céramique I et II gile : modelage, d’ensemble et de sous-ensemble, bol, un vase à fleur, un cen- J. GIACOHOTTI poterie l’assemblage drier, un pot à lait Faire mesurer Enfourner, faire cuire Appliquer une glaçure 80 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie (Suite) Activités Activités Référence du professeur de l’étudiant-maître Bibliographiques Contenus Travail de bois Faire des démonstrations sur pièces Etudier avec croquis et MATERIEL : Argile, : Eléments de de bois : Scier, raboter, clouer, visser, mesures des projets tels que plâtre, sciure de bois, menuiserie coller, assembler, polir, vernir fabrication d’une petite table, glaçure, couteau, spat- etd’ébénisterie -Faire l’analyse de ces gestes profes- d’une étagère, d’un cadre ule, crible, etc. sionnels pour tableau, métier à tisser- Etude d’outils, de -Présenter pour l’analyse de produit Exécuter Quelques gestes leurs usages un tabouret simple -Réparer un banc professionnels dans le -Faire observer les pièces d’ensemble travail du bois et de sous-ensemble, l’assemblage PUBLICATION INFP -Faire mesurer Le travail du bois III -Préparer une analyse de fabrication et IV M. LECHATP Connaissances de Faire observer -Réparer sous contrôle du Manuel technique de base en électricité Un fusible/Un interrupteur professeur l’installation d’une l’apprenti-menuisier Un fer à repasser lampe, d’un fer électrique, R. CATON Une lampe de/Un ventilateur d’un ventilateur ----------- Applications -A partir des analyses, mise au -Construire et monter une MATERIEL : outil, pratiques lampe de chevet : pied, abat- point de principes fondamen- divers, pièces de bois, taux d’électricité, fonction de la jour, montage électrique colle, clous, papier de résistance, circuit électrique, loi verre,….,etc. d’OHM, etc. -Réparer un appareil ménager -Faire observer un fouet mécanique, -Installer une porte de buffet un moulin à viande, un jouet mécanique -Réparer et remonter une MATERIEL : outils et -Démonter, analyser, réparer, re- fenêtre matériaux de base monter, essayer (contrôle) -Assurer l’entretien d’une DOCUMENTS INFP -Faire la mise en état d’une porte machine à coudre domestique avec ses gonds et sa serrure -Etudier le réglage de l’ouverture et de fermeture -A partir des analyses, mise au point de principes fondamentaux de mécanique Fonction des engrenages, des res- MATERIEL : Outils et sorts, assemblages divers (rivet, vis, matériaux de base boulons, soudures) perçage (mèches) filetage (tarauds, filières ?) Loi de rotation et de fonctionnement, etc.. 81  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie EDUCATION AGRICOLE OBJECTIFS GENERAUX 1. Faire prendre conscience aux élèves de l’importance de l’agriculture pour notre pays, et de leur rôle de futurs enseignants dans l’Education Agricole des petits haïtiens. 2. Les initier au domaine de l’agriculture et des techniques agricoles 3. Susciter chez eux de l’intérêt pour toutes les branches agricoles et industrielles 4. Entraîner les étudiants aux méthodes d’enseignement de l’Education Agricole à l’Ecole Primaire et Fondamentale OBJECTIFS SPECIFIQUES  Connaître la plante et son mode de vie  Reconnaitre l’importance des cultures maraîchères et leur place dans l’alimentation humaine  Savoir utiliser les outils aratoires  Etre capable d’améliorer les sols, de les conserver  Appliquer les procédés de reproduction et de multiplication des plantes  Appliquer les techniques d’exploitation agricole  Apprécier la valeur des plantes ornementales dans l’embellissement de notre milieu  Connaitre les plantes industrielles du pays  Prendre conscience de l’importance des associations dans le domaine de l’agriculture  Etre capable d’entreprendre l’élevage des animaux ayant une certaine valeur économique pour le pays  Etre capable de conduire des leçons d’Education Agricole à l’Ecole primaire 82 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Activités Activités Références de professeur de l’Ecole-maître Bibliographiques Contenus Ressources Matérielles 1.La plante : rappel de ses -Aider à comprendre que -Indiquer les éléments -Henri D. BARKER : Elé- différentes parties et de la plante, nait, grandit, nécessaires au dével- ments de la botanique Géné- leurs fonctions se nourrit, se reproduit et oppement et à la vie de la rale meurt plante Microscope 2.Classification des plan- -Préparer une liste de Trousse à dissection tes selon leurs proprié- -Classer les plantes selon classification des plantes Planches de botanique illus- tés (plantes alimen- leurs propriétés selon leurs propriétés trées taires, fourragères, -Diriger des expériences -Conduire des expéri- Bristol, règle, crayon noir, industrielles, médicina- simples au jardin scolaire ences simples au jardin aquarelle, encre de chine les, ornementales etc.) -Faire préparer des scolaire JOSEPH VERCHER planches de Botanique il- -Préparer des planches de Culture Potagère 3. Etude de la fonction lustrées Botanique illustrées Ch. JOUBERT chlorophyllienne -Présenter les aspects les -Montrer l’importance des Le parfait jardinier potager plus caractéristiques du cultures potagères et leur N.FROMAGE 4.Les cultures Maraîchères jardin potager place dans l’alimentation Culture de légumes toute : Jardin du potager (situa- -Etudier successivement humaine l’année tion – aménagement) l’aménagement, la situ- -Réaliser les travaux gé- Principales cultures ation, les instruments de néraux du jardin potager Hone, bêche, râteau, binette, potagères travail du jardin potager -Utiliser les outils ara- arrosoir, cultivateur -Apprendre à les manip- toires- Les entretenir 5.Outils aratoires uler -Faire un tableau des dif- -Classer les différentes férents légumes, de leurs cultures maraîchères particularités culturales et 6.Amélioration des Sols : de la valeur alimentaire de -Amendement -Développer l’habileté à chacun d’eux -Irritation corriger les défauts des -Amender certaines por- terres fortes tions de terres fortes -Infiltration -Submersion -Etudier l’importance du -Observer des carrières drainage et de l’irrigation des tranchées de routes, -Aspersion des ravins creusés par les au point de vue agricole -Excès d’eau -Conduire des expéri- eaux pluviales et noter ses -Effets du drainage ences et des travaux pra- observations tiques d’amendement et -Assainir des terres hu- d’amélioration du sol mides et irriguer des mur, sec, rampe de paille, terres sèches drainage, canaux de con- tours, etc. 83  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie (Suite) Activités Activités Références de professeur de l’Ecole-maître Bibliographiques Contenus Ressources Matéri- elles 7.Fertilisation -Faire comprendre que les végétaux Nommer les éléments A PETIT, pour connai- Alimentation des végé- doivent trouver dans le sol, en quan- nutritifs indispensables tre le sol et le fertiliser taux tité suffisante, quatre éléments prin- aux plantes et indiquer Sel Rustica : -Eléments indispensables cipaux : l’action de chacun d’eux Engrais, guide pratique aux plantes Azote, acide phosphorique, po- -Expliquer le schéma Charrue à traction ani- tasse, chaux - principaux engrais orga- présenté par le maitre et male niques -Présenter le schéma de le reproduire Engrais chimiques di- l’alimentation de la plante -Reconnaitre l’utilité des vers 8.Etude du sol : -Souligner les effets des engrais or- engrais Compost Constituants physiques ganiques -Préparer au jardin sco- Schéma de Constituants chimiques - Faire apprendre l’importance laire et des engrais orga- l’alimentation de la Différents types de sols économique des engrais agricoles niques (compost) plante 9.Conservation des sols -Montrer comment employer les -Faire des applications Engrais organiques engrais d’engrais organiques et Engrais chimiques Moyens de conserver le sol : -Fournir des notions générales sur chimiques. Harry O. BUCKMAN -Formuler une définition et NYLE C. BRADY Labours perpendiculaires le sol considéré comme éléments basiques de l’agriculture du sol et apprécier son La nature et les proprié- Faille -Faire comprendre que la connais- utilité tés des sols Plants de couverture sance des terres est d’une grande -Enumérer les qualités Tarrière Microscope Mur sec importance pour l’agriculture et les défauts de certains Echantillons de sols Terrasse -Etudier les différents constituants types de sols Harry BUCKMAN et Assolement physiques et chimiques, les diffé- -Citer les principaux con- NYLE C. BRADY Rotation rents types de sols stituants du sol et les dif- Butte contre l’érosion La nature et les proprié- férents types de sols tés des sols -Faire analyser des échantillons de -Observer et analyser des Niveau A sols échantillons de sols Niveau du maçon -Montrer la nécessité des diffé- -Expliquer pourquoi il Décamètre pliant rentes opérations culturales que est très important de con- Excursions l’on fait subir au sol afin d’en aug- server les sols. menter le rendement -Interpréter les méfaits de -Suggérer les différents moyens l’érosion sur nos terres propres à la conservation des sols cultivables et donner et organiser des périodes de travaux deux moyens efficaces pratiques. capables de la combattre -Démontrer que l’érosion est un -Montrer les rapports ex- fléau national et pourquoi il doit istant entre l’homme et le être combattu sol 84 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie (Suite) Activités Activités Références de professeur de l’Ecole-maître Bibliographiques Contenus Ressources Matérielles 10.Agriculture générale Etudier sommairement le --Appliquer les techniques -Sunset Western : Travail du sol travail du sol d’exploitation agricole Garden Book (Labours- extirpages) -Fournir des informations -Participer aux activités pra- Leconte et C.E. RIEDSE Semence et semis pratiques d’agriculture gé- tiques d’agriculture générale : ? -Modes de semis nérale -Labourage G. PASSELEQUE -Epoque -Conduire des activités -Lutte contre mauvaises herbes Les machines agricoles -Densité pratiques d’agriculture gé- -Sélection des semences Lasmier LUCHAISE -Soins aux semis nérale -Coupée de germination Sommaire des défenses -Défense des cultures -Enseigner les procédés de -Conservation de semences des cultures reproduction et de multipli- -Soins aux semis Fongicide, Insecticide, 11. Reproduction végéta- cation végétative -Aspersion pompe d’aspersion, tive : -Préciser les conditions in- -Enumérer les moyens de repro- saupoudreuse Semis dispensables à la germina- duction et de multiplication des F.I.C Edition H. DES- Bouturage tion, au bouturage, au mar- plantes CHAMPS Marcottage cottage et au greffage. Greffage -Préparer un tableau : représent- Sciences et hygiène -Organiser des séances pra- ant la germination et la multipli- Semis divers 12.Art paysager tique de reproduction et de cation des plantes Mor…. Greffoir- Sécateur multiplication végétatives -Principales plantes -Réaliser des activités pratiques Jardin de l’Ecole -Dégager l’importance de de bouturage, de marcottage et ornementales d’Haïti Jardin de l’Ecole l’art paysager de greffage d’Application -Développer la nécessité de -Expliquer l’importance de l’art -Version-La culture des créer autour des élèves une paysager au point de vue moral, fleurs atmosphère de beauté social et éthique. -Etudier sommairement -Montrer comment les plantes ornementales l’éducateur peut contribuer à d’Haïti et quelques espèces l’embellissement de l’école et exotiques des foyers -Faire établir des pépinières -Citer des plantes ornementales de plantes ornementales indigènes -Faire embellir les abords -Etablir des pépinières de plantes de l’Ecole Normale, de ornementales l’Ecole d’Application et -Embellir les abords de d’autres écoles situées aux l’Ecole Normale, de l’Ecole environs de l’Ecole Nor- d’Application et d’autres écoles male situées aux environs de l’Ecole Normale 85  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie (Suite) Activités Activités Références de professeur de l’Ecole-maître Bibli- Contenus ographiques Ressources Maté- rielles 13.Cultures industrielles Montrer la nécessité d’intensifier la -Citer certaines plantes in- Boutures diverses -Plantes industrielles culture des plantes industrielles sur dustrielles du pays Pépinières de plan- d’Haïti une base rationnelle -Préparer une monographie tes ornementales -Faire préparer une monographie des plantes industrielles in- Sécateur -Principales cultures frui- de quelques plantes industrielles du digènes et les usages aux- Houe tières et leurs particularités pays quels elles sont destinées Bêche -Renseigner sur les techniques et Râteau 14.Actions collectives en possibilités des principales cultures -Etablir des pépinières Arrosoir Agriculture fruitières d’essences de reboisement Lissot. Je veux des -Coumbite -Apprendre à conserver et à utiliser et appliquer des techniques fruits toute l’année -Coopérative agricole les ressources naturelles de la com- de transplantation et de F. de Congrevion -Crédit agricole munauté taille d’arbres fruitiers Le tabac -Caisse populaire -Souligner l’importance des actions -Transformer les produits Richard BOULAIN collectives en Agriculture animaux et végétaux : 15.Notion sommaire pour : : -Faire comprendre que les actions collec- production de cire, vin -L’élevage La canne à sucre, tives en agriculture sont destinées à pro- d’orange, sirop, vinaigre, -L’Agriculture notes du professeur mouvoir le développement économique amidon, etc. -L’Apiculture P é p i n i è r e s de la communauté. -Prouver que les actions d’essences de re- -Faire ressortir l’importance des ani- collectives sont impor- boisement, d’arbres maux de la ferme et les liens existant tantes dans le domaine ag- fruitiers entre l’Elevage et l’Agriculture ricole Elie VERNET : -Apprendre les techniques et les pos- -Trouver des solutions sat- Coopératives sco- sibilités de l’Elevage, de l’Aviculture isfaisantes aux problèmes et de l’Apiculture agricoles de la commu- laires -Organiser des travaux pratiques nauté afin de former des d’élevage, de l’Aviculture et actions collectives d’agriculture -Etablir les rapports ex- istant entre l’Elevage et l’Agriculture -Appliquer les techniques d’élevage des animaux de la ferme, de la basse-cour et de la ruche -Réaliser des activités di- verses conduites par le maître 86 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie (Suite) Activités Activités Références de professeur de l’Ecole-maître Bibliographiques Contenus Ressources Matérielles 16. Didactique d’Education -Faire comprendre que - Expliquer pourquoi l’édu- J. ERGOULT Agricole à l’Ecole Pri- l’enseignement agricole cation agricole ne doit Agriculture et Petit El- maire. doit tenir compte des ré- pas être uniforme. evage Méthodes et procédés gions - Saisir le rôle du maître A.LEROY d’enseignement -Montrer le rôle du maître dans le programme pra- Elevage rationnel des ani- dans l’aménagement et tique d’éducation agri- maux de la ferme Role du maître l’entretien du jardin sco- cole A.LESCOT : Les fléaux de -Programme d’éducation laire - Etudier la didactique de l’élevage agricole à l’Ecole Pri- Signaler la méthode et les l’éducation agricole Apie Cta : Revue in- maire et fondamentale. procédures qui conviennent -Participer à ternationale, tech- le mieux a l’ éducation ag- l’interprétation du pro- niques, économique et ricole. gramme d’éducation ag- d’information agricole -Interpréter le programme ricole à l’Ecole Primaire Essaim, rûche, extracteur, d’éducation agricole à Fondamentale voile, gant, spatule. l’Ecole Primaire Fonda- -Bâtir des leçons pratiques Dalencourt : mentale. et de leçons formelles L’Enseignement agricole -Aider à bâtir des leçons d’Education Agricole Rustin : Pédagogie spaciale d’Education Agricole en -Conduire des leçons F. Macaire et R. de La appliquant les procédés d’éducation agricole à Moureyre: Notre beau mé- d’intégration et de corréla- l’Ecole d’Application tier. tion -Discuter les leçons Charles CHARRIER, René -Organiser des leçons de dé- d’éducation agricoles ob- Ozoug et André Godier monstration d’éducation servées. Pédagogie vécue agricole à l’Ecole Programme d’Education d’Application agricole à l’ école primaire -Assister à ces leçons -Les évaluer 87 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie 88 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie ANNEXE 2 A PROPOS DE LA QUESTION SCIENCE-RELIGION Ci-après nous présentons un possible approfondissement de la relation entre la science et la religion. L’incompatibilité est le propre de ce qui ne peut pas être réconcilié. On peut se demander si science et religion peuvent cohabiter. La science se définit comme une connaissance objective, rationnelle, méthodique d’un domaine, ne reconnaissant que la preuve mathématique ou empirique (qui découle de l’expérience), et elle vise à faire l’accord de tous les membres de la communauté scienti- fique quelles que soient leurs appartenances religieuses. Une loi en physique ou une obser- vation en sciences ont vocation à construire un savoir universel, vérifiable quel que soit le pays considéré. La religion propose des croyances et des dogmes invérifiables et intouchables ou pour le moins très discutés historiquement. Elle requiert la foi (la conviction en la véracité d’un en- semble de croyances) se caractérise par le caractère foisonnant de ces dernières en s’appuie sur un corps de dogmes intouchables. Or dans le même temps où Freud fait le procès de « la névrose infantile » que constitue selon lui la religion, il y a de grands savants qui sont hommes de foi. Dès lors, peut-on et comment concilier la science et la religion ? 89  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie A. L’INCOMPATIBILITÉ DE LA SCIENCE ET DE LA RELIGION. Lorsque l’Eglise fait brûler Giordano Bruno en 1600 pour avoir affirmé l’infinité de l’univers, lorsqu’elle condamne Galilée à soutenir l’option de Copernic selon laquelle la terre est au centre de l’univers, on voit bien qu’il existe une rivalité entre science et re- ligion. Aujourd’hui encore les tenants du créationnisme dénient le droit à la science de soutenir l’hypothèse évolutionniste. Mais qu’est ce qui distingue le discours religieux et le discours scientifique ? Toute religion propose un discours mythique, c’est à dire un récit des origines alors que la science propose un discours s’élaborant à partir de la raison (la faculté permettant d’établir des rapports, d’inventer des concepts, de développer des raisonnements) et de l’expérience (l’observation de faits et l’expérimentation). La vérité du discours mythique n’est vérifi- able par aucune procédure expérimentale ni par aucune démonstration. Elle s’impose par voie d’autorité. Le philosophe Bertrand Russell souligne que le conflit entre la théologie et la science est un conflit entre l’autorité et l’observation. Le géocentrisme ne résiste pas longtemps aux observations de Galilée et la création du monde aux alentours de 4004 av J-C selon les estimations tirées de l’âge des patriarches ou le fixisme ne résistent pas longtemps aux observations géologiques ou biologiques. Là où le savoir est impossible, il faut se contenter de croire, et quelle que soit la force de la conviction intime, une croyance n’a aucun titre de vérité. Faut-il alors conclure à l’incompatibilité de la science et de la religion tant du côté de la représentation du monde que du côté du sujet qui construit ou adhère à cette représentation ?  du côté de la représentation du monde, la science sonne le glas à un ordre providentiel, seulement la causalité immanente à l’univers est conçue comme une causalité aveugle. La religion à l’opposé dévoile le réel comme la parole de Dieu. Il peut intervenir dans le monde par des miracles, il enchante le monde d’une présence bienveillante ou de sa colère, il dévaste la terre par le déluge mais il fait aussi briller le soleil.  du côté du sujet de la représentation du monde : il construit le savoir en qualité de sujet rationnel ne reconnaissant pas d’autre autorité que la raison en matière de vérité, se défiant pour y parvenir de ses affects. Le croyant à l’inverse va au réel à travers ses af- fects. La crainte et l’espoir sont au principe de l’imaginaire religieux s’en remettant à une parole à laquelle il doit faire confiance. D’un côté comme de l’autre l’antinomie semble radicale, pourtant l’expérience montre qu’on peut être savant et homme de foi. Comment cela est-il possible ? 90 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie B. TENTATIVE DE CONCILIATION DE LA SCIENCE ET DE LA RELIGION. Premier argument : Le scientifique décrit l’enchaînement des causes et des effets mais il est impuissant à dire la cause première. La religion la nomme Dieu considérant que l’ordre cosmique dans sa splendeur, sa complexité ne peuvent pas être l’effet du hasard. Pour Kant, il y a ici une illusion transcendantale car l’idée de cause en science (catégo- rie de l’esprit destinée à s’appliquer aux données de l’expérience afin de les lier dans un ordre intelligible) de peut pas s’appliquer à l’idée de cause en religion qui s’égarerait au delà des limites de l’expérience, conduisant à parler de cause première liée à Dieu. Deuxième argument. Il convient de distinguer des préoccupations d’ordre hétérogène. La science explique Galilée veut expliquer les lois de la matière, la religion assurer le salut de l’homme. Le salut religieux obéit ainsi à une autre requête que celle du savoir rationnel. Il est de chercher à trouver un sens à l’existence par un message propre à susciter la confiance. La science et la religion n’ont donc pas la même vocation. La science poursuit un idéal de reconnaissance d’un ordre empirique, l’autre un idéal moral renvoyant à un ordre métaphysique. Mais on ne voit pas bien comment réconcilier l’exigence rationnelle d’un logos libéré des requêtes affectives et la mission d’une parole précisément desti- née à satisfaire des désirs. Troisième argument. Pascal, grand mathématicien et grand physicien montre qu’il importe peu de savoir comment se produisent les phénomènes si on est incapable d’en comprendre le pour- quoi. Pour lui la raison devrait faire preuve de modestie car sans le recours au cœur la raison devrait être disqualifiée à revendiquer un magistère en matière de vérité. Ce qui est absurde aux yeux de la raison n’est pas absurde en soi car la raison n’est pas autori- sée à elle seule d’établir le seul critère de vérité. Et c’est précisément parce qu’il y a de l’incompréhensible par la raison, qu’il n’y a de salut que dans la foi. 91  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie C. LE DÉSACCORD DE FOND ENTRE LA SCIENCE ET LA RELIGION. Au fond quel que soit le domaine considéré toute la difficulté vient de l’impuissance à prouver d’une manière convaincante. Il s’ensuit que le dogmatisme doit être exclu de part et d’autre. La science reconnaît son incompétence sur certaines questions. Ce n’est pas parce que la science reconnaît son incompétence sur certaines questions qu’elle ne soupçonne pas le discours religieux les prenant en charge d’être trop ordonné pour être chose que des illusions. Ce n’est pas parce que la religion reconnaît la com- pétence de la science en matière de connaissance empirique qu’elle accepte le principe des sciences, à savoir qu’il n’y a d’autorité que de la raison. La religion substitue au principe de l’autorité rationnelle celui de la nécessaire subordination de l’esprit humain à la transcendance divine CONCLUSION Il y a manifestement une compatibilité de fait entre la science et la religion puisqu’on peut être à la fois un savant et un croyant, preuve empirique qua la science et la religion remplissent des fonctions certes différentes mais aussi essentielles l’une que l’autre dans l’humaine condition. Cependant la conciliation que certains préconisent est difficilement cohérente car les concessions requises sont autant de désaveux si on cherche à les assumer jusqu’au bout. Aussi peut-on penser que la rigueur conduit à ne pas chercher à les réconcilier mais à les considérer comme deux explications du monde. 92 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie ANNEXE 3 A TITRE DE COMPARAISON Les programmes de culture scientifique et technologique dans des pays francophones Les références ci-après ont pour intention de présenter des alternatives au curriculum haï- tien. La nature des programmes est soit directement présentée, soit incluse dans des com- mentaires divers En France : http://cache.media.eduscol.education.fr/file/Progressions_pedagogiques/77/1/Progres- sion-pedagogique_Cycle3_Sciences_experimentales_et_technologie_203771.pdf http://eduscol.education.fr/cid46919/ressources-pour-enseignement-des-sciences-des- technologies-ecole.html#lien1 En Belgique : http://www.enseignement.be/index.php?page=25189 Au Québec (p.27): http://www.cse.gouv.qc.ca/fichiers/documents/publications/Avis/50-0481.pdf 93 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie 94 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie XIII BIBLIOGRAPHIE Titre Auteur Editions Année La croisée des science. Questions Seuil Science Mars 2006 Jean-Michel BESNIER, d’un philosophe ouverte La science est le défi du XXIème 2009 Claude Allègre Plon siècle 10 notions-clés pour enseigner les Collectif sous la direction 2011 sciences. Le Pommier de Wynne Harlen De la maternelle à la 3ème Manuel d’enseignement des sci- Patrice Potvin MultiMondes 2011 ences et de la technologie Paris, ESF, 2007 Comment donner du sens à l’école Develay M. 6éme édition, Delagrave L’enseignement scientifique. Com- Gérard DE VECCHI 2002 Pédagogie et ment faire pour que ça marche André GIORDAN formation La formation de l’esprit scientifique Biologie-Géol- -trois axes théoriques, un outil pra- Jean-Yves Cariou ogie n° 2-2002, 2002 tique : DiPHTeRIC APBG 2004 Une pédagogie de l’intégration Xavier Roegiers De Boeck Paris ESF, 2004 De l’enseignement à l’apprentissage Develay M. 6éme édition 95  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Titre Auteur Editions Année PUF, collection Que La didactique des sciences, Paris Astolfi J-P., Develay M sais-je n° 2448, 6ème 1999 édition Comment les enfants apprennent les Astolfi J-P., Peterfalvi B., Ver- 1998 Paris, Retz sciences in A., Astolfi J-P., Darot E., Gins- Bruxelles, 1997 Mots clés de la didactique des sciences burger-Vogel Y., Toussaint J. De Boeck Pratiques de formation en didactique Astolfi J-P., Darot E., Gins- Bruxelles, 1997 des sciences burger-Vogel Y., Toussaint J. De Boeck Nos savoirs sur nos savoirs. Un lexique Fourez, G., Englebert-Le- Bruxelles : De Boeck 1997. d’épistémologie pour l’enseignement comte, V. & Mathy, P Université. Savoirs scolaires et didactique des dis- Develay M. Paris, ESF 1995 ciplines L’enseignement scientifique, comment De Vecchi G., Giordan A. Nice, Z’ éditions faire pour que ça marche Alphabétisation scientifique et tech- 1994 Fourez G Bruxelles, De Boeck nique Sur la méthode expérimentale Michel Develay Aster n° 8 1989 La construction des sciences Fourez G Bruxelles, De Boeck 1988 L’élève et/ou les connaissances scien- Giordan A. (sous la responsa- 1983 Berne, Peter Lang tifiques bilité scientifique de… http://www.inrp.fr/lamap http://lamap.inrp.fr/ http://fr.wikipedia.org/wiki/La_main_à_la_pâte http://www.ldes.unige.ch/reds/partenair/doc_37.pd 96 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie XIV LEXIQUE Anthropomorphisme C’est la tendance à attribuer aux dieux ou aux animaux des sentiments et des comporte- ments humains. La manière d’envisager les dieux grecs ou romains en sont des illustra- tions. Le jeune enfant qui explique que le chien est « l’ami de son maître » et le chat « le gardien de la maison » confère ces animaux des sentiments humains Conflit socio-cognitif Il surgit lorsque ce que l’on croit savoir d’une réalité se confronte avec ce qu’autrui pense de cette même réalité. Il naît alors un déséquilibre qui crèe une tension dont le sujet sortira en modifiant ses représentations initiales. Le conflit socio-cognitif renvoie ainsi à une con- struction sociale de l’intelligence Contrat didactique Il s’agit d’un faux usage du mot contrat car jamais rien n’est signé et rarement même n’est explicité concernant les obligations réciproques du maître et de l’élève. Or dans toute classe l’élève découvre ce qui est possible de dire, de faire, et même de penser avec tel ou tel maître. En quelque sorte le contrat didactique définit le métier de maître autant que celui d’élève. Culture scientifique et enseignement scientifique Un enseignement scientifique vise la maîtrise par les élèves de contenus dans le domaine des sciences de la vie et de la terre, des sciences physiques, de la technologie 97  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Une culture scientifique et technologique renvoie aux mêmes intentions, mais en prenant de plus en compte :  la découverte par les élèves du sens social des sciences et des techniques, des enjeux et des questions qu’elles posent en termes social, éthique, économique, voire philos- ophique  la connaissance et par là de la démystification de leur histoire  la compréhension des méthodes et des techniques de la recherche dans ces disciplines. Epistémologie Elle correspond à une réflexion sur la nature de la science. Elle s’intéresse en con- séquence à ses principes (les questions qu’elle pose au monde), ses méthodes (la manière dont elle y répond) et ses conclusions (les notions, lois, théories, modèles qui la constituent). Elle est une philosophie de la science. Fonction figurative / opérative Piaget distingue deux grands aspects dans la connaissance: les aspects opératifs et les aspects figuratifs. Les premiers se réfèrent aux actions matérielles (sensori-motrices) ou intériorisées (opérations) que le sujet exerce sur les objets. Ils désignent donc l’ensemble des transformations effectuées par le sujet sur les objets. Les seconds se réfèrent à la perception, à l’imitation ou à la représentation imagée. Ils se rapportent aux états (par opposition aux transformations) perçus, imités ou symbolisés, des objets. Le passage de la fonction figurative (j’agis matériellement pour penser) à la fonction opérative (j’agis dans ma tête) montre un développement significatif de la pensée à penser. Le stade hypothético-déductif nécessite l’accès à la fonction opérative. Isomorphisme C’est la recherche d’une même forme entre deux événements. Ce module recherche un isomorphisme entre ce que les étudiants-maîtres font, découvrent, in- tègrent au cours de leur formation, et ce qu’ils feront faire, découvrir et intégrer à leurs élèves 98 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Métacognition L’idée est que toute personne peut avoir peut avoir une connaissance de ses propres proces- sus cognitifs à condition de manager des temps de réflexivité qui la conduiront à revivre par la pensée ses démarches de pensée. Obstacle Ce qui empêche qu’une personne arrive à son but, ne parvienne à ses fins. Tout enseignement confronte les élèves à des obstacles qu’ils devront surmonter et que leurs représentations figurent en creux. Préparer une séquence d’enseignement nécessite d’avoir anticipé les obstacles que les élèves devront affronter. Le philosophe des sciences, Gaston Bachelard nomme obstacle épistémologique les phé- nomènes internes à l’esprit même du chercheur . Il écrit : “c’est dans l’acte même de con- naître intimement qu’apparaissent par une sorte de nécessité fonctionnelle des lenteurs et des troubles.” Ajoutons, …et même des régressions. C’est là que se manifestent des bar- rières au progrès intellectuel. Paradigme Un paradigme est une manière de voir les choses, un modèle cohérent de vision du monde qui repose sur une base que l’on peut définir. La vision du monde chez les grecs n’est pas la vision du monde qu’en avaient les romains et de surcroît notre vision actuelle. En didactique des sciences, on parlera de paradigme ou de matrice disciplinaire pour cara- ctériser la vision de l’enseignement des sciences à un moment donné. Ainsi dans les pro- grammes de sciences se sont succédés différents paradigmes : la science comme leçon de choses, la science comme histoire naturelle, la science comme science naturelle… La vulgarisation scientifique qui essaie de rendre la science plus accessible, compréhensi- ble pour le grand public mobilise souvent les moyens spécifiques de la communication qui sacrifient parfois la rigueur scientifique à l’attractivité et au sens commun. La transposition didactique vise l’élaboration d’un curriculum qui puisse rendre accessible la connaissance sans pour autant la sacrifier. 99  Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Pensée hypothético-déductive Pour Jean Piaget le développement d’un individu est caractérisé par un ensemble de pal- iers d’acquisition regroupés en stades hiérarchisés. Les structures d’un stade servent de base et deviennent parties intégrantes du stade suivant. L’ordre de ces stades est immuable d’un individu à l’autre. La pensée hypothético-déductive correspond au dernier stade et ne serait atteinte qu’après une dizaine d’années. Elle permet le passage du concret à l’abstrait, le passage du réel au possible, la prévision des conséquences à long terme, la logique dé- ductive et la résolution systématique des problèmes. Représentation C’est un modèle personnel d’organisation des connaissances par rapport à un problème particulier. On parle encore de conception ou de représentation spontanée. Ainsi en didac- tique des sciences fait-on l’hypothèse que ce qui est premier par rapport à un problème auquel les élèves sont confrontés est de leur permettre de faire état de leurs représentations pour percevoir les obstacles qu’elles renferment. Situation-problème C’est une activité qui confronte l’élève à une énigme à résoudre. Elle a un caractère con- cret et elle ouvre un espace de réflexion qui confronte l’élève à un obstacle à franchir. La situation-problème offre une résistance suffisante mais dans le même temps ne doit pas apparaître à l’élève comme hors d’atteinte. Elle conduit à différencier l’activité (la situa- tion-problème) et l’action (les opérations mentales de l’élève nécessaires pour résoudre la situation-problème).. Technologie Si la technique facilite un usage raisonné des objets construits par l’homme parce qu’elle en explique le fonctionnement, la technologie cherche à en expliquer les origines, leur évo- lution, les enjeux sociaux, éthiques, économiques, philosophiques qu’ils recèlent. Technoscience La notion de technoscience vise à combler le fossé entre sciences et techniques tant les deux sont interdépendantes. L’astronomie ou l’analyse des tissus n’auraient jamais existé sans l’invention de la lunette astronomique ou du microscope qui dépendent l’un et l’autre de la fabrication des lentilles, donc en dernier ressort de la capacité à produire du verre de parfaite qualité et de la capacité à le polir. L’histoire des sciences et l’histoire des tech- niques sont étroitement liées. 10 0 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie Transposition didactique Un contenu de savoir ou une pratique sociale ayant été désignés comme savoirs à enseigner subissent dès lors un ensemble de transformations adaptatives qui vont les rendre enseigna- bles et enseignés. Le travail qui d’un objet de savoir ou d’une pratique sociale, en fait un savoir enseignable et enseigné est nommé transposition didactique. Une vigilance est nécessaire afin de ne pas trop tordre le savoir académique pour le rendre enseignable, le risque étant de le dévoyer de son sens originel. Zone proximale de développement Lev Vygotsky, l’auteur russe qui est l’auteur de ce concept le définit ainsi :”c’est la distance entre le niveau de développement actuel tel qu’on peut le déterminer à travers la façon dont l’enfant résout des problèmes seul et le niveau de développement potentiel tel qu’on peut le déterminer à travers la façon dont l’enfant résout des problèmes lorsqu’il est assisté par l’adulte ou collabore avec d’autres enfants plus avancés” . C’est donc la distance entre ce que l’enfant peut effectuer ou apprendre seul et ce qu’il peut apprendre avec l’aide d’une personne plus experte. Cette théorie suggère que les enfants sont aptes à mieux apprendre les problèmes et à s’améliorer davantage autour d’un enfant plus expérimenté, d’un parent ou d’un enseignant, plutôt que d’un enfant de leur niveau cognitif. 10 1 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie 10 2 Module de Didactique des Sciences et de la Technologie SOMMAIRE pages 1. Avant propos............................................................................................................ 3 2. Les compétences professionnelles visées................................................................ 5 3. Mise en situation de recherche des étudiants-maitres............................................ 9 4. Mise en situation de réflexion pédagogique de l’étudiant-maitre.......................... 15 5. Les domaines disciplinaires concernés par une culture scientifique ..................... 25 6. Les concepts de la didactique des sciences............................................................ 31 7. Le modèle d’apprentissage par investigation-structuration.................................... 43 8. A propos de la conception de la science et de la technologie ............................... 47 9. Entraîner les étudiants à construire des situations d’apprentissage-enseignement .. 55 10. Evaluation du module............................................................................................... 73 11. Construction du matériel........................................................................................... 75 12. Annexes.................................................................................................................... 77 13. Bibliographie............................................................................................................. 95 14. Lexique...................................................................................................................... 97 10 3