Introduction

1Les enseignants étant le principal vecteur pour l’apprentissage des élèves (OCDE, 2014 ; Fitzgerald, 2012), il importe de regarder du côté des pratiques d’enseignement pour identifier des pistes de développement susceptibles de favoriser cet apprentissage. Le développement est considéré ici comme un changement graduel et continu des pratiques d’enseignement influencé entre autres par les programmes et les travaux de recherche en didactique. Selon Legendre (2005), les pratiques d’enseignement évoquent un ensemble d’activités orienté par les savoirs et les compétences de l’enseignant, ainsi que par les normes de la profession. Notons que ces pratiques sont parfois instables et variables dans le temps et dans l’espace et qu’elles ne relèvent pas de méthodes qui seraient systématiquement appliquées de la même façon d’un contexte à l’autre (Talbot, 2012). Elles sont contextualisées et orientées par la nature des apprentissages visés, ce qui interpelle plus particulièrement les orientations proposées dans les programmes, mais aussi dans les travaux de recherche en didactique. Mises en relation, les orientations proposées dans les programmes, ainsi que dans les travaux de recherche en didactique des sciences et des technologies, permettent de faire le point sur les priorités éducatives et les approches à déployer pour contribuer au développement des pratiques d’enseignement. Dans cette intention, ce texte présente d’abord un bilan du développement des pratiques d’enseignement des sciences et des technologies dans différents pays et ce, avant et après les années 2000. Des travaux portant sur des pratiques efficaces en sciences et technologies, proposant des orientations pour le développement des pratiques d’enseignement, sont ensuite examinés pour identifier des critères pouvant contribuer à un effort collectif d’amélioration. Afin d’éclairer le choix de critères à retenir, une analyse de ceux proposés par Hackling et Prain (2005) tente de les mettre en correspondance avec les orientations suggérées dans les programmes ainsi que dans différents travaux en didactique des sciences et des technologies en Amérique, en Europe et en Australie. Les approches mobilisées par les chercheurs travaillant sur les pratiques efficaces sont finalement examinées afin d’envisager une avenue qui permette d’intégrer le point de vue des enseignants, dans une démarche participative visant à documenter des exemples inspirants du double point de vue de la pratique et de la recherche.

1. Bilan du développement des pratiques d’enseignement des sciences et des technologies

3Pour dépasser le constat d’échec des tentatives de renouvellement des pratiques d’enseignement des sciences, Bentley (1998) a questionné la persistance des modèles top-down développant des approches à partir de normes standardisées aux fins d’évaluation. Shymansky, Kyle et William (1992) avaient d’ailleurs souligné à ce propos que lorsque la recherche en éducation s’est intéressée à la question de l’éducation scientifique, elle a principalement ciblé comme objet l’efficacité de l’enseignement, mesurée en termes de performance des élèves, selon des schémas expérimentaux, avec mesures statistiques. Ces auteurs questionnaient alors le rôle des enseignants dans ce mouvement de renouvellement des pratiques ainsi que la prise en compte de la complexité du contexte. C’est ainsi que toute la question du sens que prend un message d’innovation lorsqu’il passe de la rhétorique à la pratique a été soulevée. Dans cet ordre d’idées, Vesilind et Jones (1996) soutenaient que tout message de réforme devrait être reconstruit par chaque enseignant, la perspective de renouvellement ne pouvant que s’enraciner dans le contexte.

4Plus récemment, l’Union européenne s’est engagée dans une étude comparative des approches d’enseignement scientifique en Europe, afin d’identifier les obstacles et problématiques, mais aussi de cerner les démarches efficaces à adopter (Forsthuber et al., 2011). Un groupe d’experts a aussi été chargé d’examiner les méthodes d’enseignement, puisque le déclin de l’intérêt pour des études scientifiques proviendrait « en grande partie dans la façon dont les sciences sont enseignées dans les écoles » (Rocard et al. , 2007, p. 2). Plusieurs rapports (Gago et al., 2004 ; Rocard et al., 2007) émettent le constat que les enseignants ont en grande majorité recours à des méthodes déductives au lieu de mettre en œuvre les démarches d’investigation scientifique préconisées par des travaux de recherche (Morge & Boilevin, 2007 ; Poussielgue, 2006). Pourtant, l’impact positif d’un enseignement basé sur une démarche d’investigation semble avoir été mis en évidence (Minner, Levy, & Century, 2009). Les impacts seraient variés et concerneraient aussi bien la compréhension conceptuelle des élèves (Minner, Levy, & Century, 2009) que le développement de la culture scientifique (Brickman et al., 2009). Plus près de nous, au Québec, le Conseil supérieur de l’éducation (Brisson, Harvey, & Moffet, 2013) émet le constat selon lequel, malgré les réformes :

le portrait actuel de l’enseignement de la science et de la technologie au primaire est en plusieurs points similaires à celui qui a été dressé en 1990 : la science et la technologie constituent encore l’une des matières qui subissent le plus de contractions dans l’aménagement de l’horaire. De plus, les enseignants sont encore nombreux à se sentir peu compétents au regard du programme de science et technologie (p. 77).

5En ce qui concerne l’organisation de l’enseignement des sciences et des technologies, tous les pays européens adoptent une structure à peu près similaire : un enseignement intégré des sciences jusqu’à la fin de l’élémentaire, parfois dans les premières années du secondaire, puis un enseignement éclaté entre biologie, physique et chimie pour le secondaire supérieur (Forsthuber et al., 2011). Les documents d’orientation des programmes scientifiques évoquent tous des approches variées pour l’enseignement des sciences : « actives, participatives et fondées sur la démarche d’investigation » (Forsthuber et al., 2011, p. 9) dès l’élémentaire. Cependant, il semble que la majorité des enseignants de sciences expérimentales et des technologies adopteraient une attitude empiriste-réaliste, en accordant une place essentielle à l’expérimentation et à l’observation ainsi qu’aux démarches hypothético-déductives (Monod-Ansaldi et al., 2011). Les enseignants pourtant conscients de l’intérêt des démarches d’investigation les trouveraient difficiles à mettre en œuvre, notamment en raison du manque d’autonomie des élèves et du temps requis pour leur mise en place (Calmettes, 2008 ; Monod-Ansaldi et al., 2011).

6Aux États-Unis, un constat similaire est fait quant à la baisse des résultats ou de l’intérêt des élèves dans les disciplines scientifiques (Schmidt, Burroughs & Cogan, 2013). Ceci se traduit par une diminution du nombre de diplômés en sciences, technologie, ingénierie et mathématique (STEM) (Schmidt, Burroughs & Cogan, 2013). Une nouvelle vision de l’enseignement des sciences émerge en réponse à ce qui ressemble encore à un constat d’échec. C’est ainsi que le Conseil national de recherche (NRC) aux États-Unis développe un nouveau cadre A Framework for K–12 Science Education (NRC, 2012) qui s’appuie sur les recherches récentes en éducation (NGSS Lead States, 2013). L’objectif est de développer une nouvelle génération de standards (ibid.), censés refléter l’activité scientifique. L’utilisation de modèles ou le recours à des démarches de modélisation, ainsi que l’élaboration par les élèves d’explications ou de solutions à des problèmes scientifiques, sont ainsi donnés en exemples (Schweingruber et al., 2013). Les disciplines scientifiques, jusque-là fractionnées, sont désormais envisagées de manière unifiée à travers sept concepts transversaux fondamentaux des sciences et de l’ingénierie, à l’aide de notions disciplinaires ciblées jugées fondamentales (NRC, 2012 ; Schweingruber et al., 2013). Il s’agit de donner aux enfants une vision du monde cohérente et scientifique (Schweingruber et al., 2013).

7En Australie, dans l’état du New South Wales (NSW), le document d’appui à l’enseignement des sciences et des technologies pour les enfants de l’élémentaire (K6), âgés de 7 à 10 ans (NSW Government, 2013), stipule que ces derniers doivent apprendre les sciences et les technologies en contexte, à travers des démarches d’investigation, en interprétant leurs observations à la lumière de leur expérience et de leurs capacités. L’accent est mis sur le développement de compétences, de connaissances scientifiques et sur la nécessité d’appréhender les réalités de l’activité scientifique (NSW Government, 2013). Ainsi, les élèves doivent être sensibilisés à la nature, au développement, à l’utilisation ainsi qu’à l’influence de la science. Dans cette optique, les enseignants sont appelés à utiliser différentes stratégies d’enseignement :
- Manipuler pour explorer et découvrir ;
- Proposer des explications ;
- Clarifier une investigation ;
- Évaluer des modèles ;
- Évaluer des technologies ciblées ;
- Utiliser l’informatique.

8À partir de 2015, un nouveau programme (NSW Government, 2014) entrera en vigueur et concernera les enfants de la maternelle (3-6 ans) jusqu’à l’âge de 10 ans. Si les fondements restent les mêmes, le nouveau programme insiste sur le processus de questionnement et de prédiction et précise :

• 2 L'importance accordée à la démarche d’investigation scientifique, pour développer la compréhension (...)

The emphasis on using science inquiry to develop science knowledge and understanding has been strengthened by increased emphasis on the process of questioning and predicting2. (p. 1)

9Selon cette citation, en insistant sur les processus de questionnement et de prédiction, il est possible de renforcer la démarche d’investigation et la compréhension de concepts scientifiques.

10Dans les différents contextes envisagés, la nécessité de modifier les programmes et, pour les enseignants, d’ajuster, de modifier ou d’enrichir leurs pratiques, semble assez générale. De plus, les démarches d’investigation constituent une orientation fortement répandue dans les programmes, que ce soit en Amérique, en Europe, en Australie ou encore en Chine (Savard & Corbin, 2012). Sans prétendre qu’un consensus existe au regard de ces démarches, il semble que l’implantation de ces dernières demeure difficile (ibid). Leur mise en œuvre et leur gestion paraissent difficiles aux enseignants (Monod-Ansaldi et al., 2011 ; Savard & Corbin, 2012). Il semble donc y avoir encore un écart entre ce qui se fait et ce qui est prescrit. Pour réduire cet écart, encore faut-il s’entendre sur un certain nombre de critères permettant de cibler les pratiques à développer en sciences et technologies, d’où l’intérêt de porter un regard du côté des travaux portant sur les pratiques d’enseignement efficaces.

2. Pratiques d’enseignement efficaces en sciences et technologies

11Les pratiques efficaces (OCDE, 2014, p. 169) (en anglais on retrouve les concepts de « best practices », « effective teaching ») sont définies comme celles qui accompagnent les élèves dans leurs apprentissages (traduction libre de « effective teaching assists students to learn » (Fitzgerald, Dawson & Hackling, 2009, p. 1). Il s’agit d’un concept polysémique que plusieurs recherches ont alimenté en offrant un panorama de comportements et d’attributs à ce type d’enseignement (Brophy & Good, 1986 ; Hattie, 2003). Un enseignement efficace suppose que les enseignants utilisent des pratiques variées qui influencent positivement l’apprentissage des élèves et leur motivation à apprendre (Seidel & Shavelson, 2007). Concernant la didactique générale, Dumay et Dupriez (2009, p. 7) mentionnent que :

La question de l’efficacité de l’enseignement possède tous les traits d’une question simple. Elle pourrait être formulée de la manière suivante : quels sont les dispositifs et pratiques qui favorisent l’apprentissage des élèves et augmentent leur performance dans un contexte d’enseignement ? Les réponses apportées à cette question ont toutefois montré la complexité de l’interrogation. (p. 7)

12Au-delà des apparences, il existe un flou conceptuel et un manque de consensus par rapport à une définition claire des pratiques efficaces (Talbot, 2012). Pour Fitzgerald (2012), il n’existe pas qu’une seule façon de définir l’efficacité. Devant cette ambiguïté sur la façon de définir un bon enseignement (Tochon, 1989), il est difficile de préciser ce que constituent les pratiques efficaces. Talbot (2012) soulève d’ailleurs le besoin de circonscrire le sens attribué au terme efficace. Selon cet auteur, l’étymologie permet de préciser que ce qui est « efficace » (efficax) produit l’effet attendu ou ce qui permet de parvenir à ses fins, d’atteindre ses objectifs tout en produisant un résultat, ce qui amène à interroger les visées éducatives. Un bilan de recherches portant sur des pratiques enseignantes efficaces (Talbot, 2012) montre d’ailleurs que dans une perspective « processus-produit », un enseignement direct, explicite, systématique ou instructionniste semble plus efficace au regard des performances des élèves dont l’évaluation porte sur des connaissances déclaratives et procédurales. Dans une perspective plus socio-constructiviste qui consiste à « faciliter l’apprentissage » dans des projets plus ouverts, l’efficacité est associée au développement de compétences dont l’évaluation reste difficile à faire. Selon différentes perspectives, l’efficacité peut ainsi revêtir diverses interprétations. En termes d’apprentissage des élèves, s’agit-il d’évaluer leurs connaissances, leurs démarches, leurs compétences ou de mesurer leur intérêt ? Les réponses à cette question dépendent des priorités éducatives visées. L’efficacité renvoie alors à la possibilité d’atteindre des objectifs possédant une valeur sociale et validés dans le contexte de l’enseignant, d’où l’intérêt d’interroger les critères proposés par des chercheurs qui travaillent sur des pratiques d’enseignement efficaces en sciences et technologies.

13Pour l’enseignement des sciences et des technologies, certains critères suggèrent des orientations à considérer dans une perspective de développement des pratiques. Hackling et Prain (2005, p. 19) précisent qu’un enseignement efficace en sciences (« effective science teaching ») présenterait six caractéristiques principales :
1- des contenus reliés à la vie quotidienne et aux intérêts des élèves ;
2- un enseignement des sciences étroitement lié à la communauté ;
3- un engagement des élèves dans un processus d’investigation, d’échange d’idées et de confrontation des preuves ;
4- le développement et l’enrichissement de la compréhension conceptuelle des élèves ;
5- le recours à des évaluations qui facilitent l’apprentissage et mettent l’accent sur les retombées pour promouvoir la culture scientifique ;
6- l’utilisation des technologies pour rehausser le processus d’apprentissage et faciliter l’acquisition de représentations multimodales.

14Ces caractéristiques peuvent orienter les pratiques d’enseignement visées en sciences et technologies. Dans la même perspective, Fitzgerald (2012) a fait ressortir le point de vue d’enseignants sur leurs pratiques qualifiées d’efficaces à partir d’observations en classe, d’entrevues et de vidéos, rejoignant à plusieurs égards les caractéristiques d’un enseignement efficace proposées par Hackling et Prain (2005). L’American Association for the Advancement of Science (2013), par le biais de son projet 2061 (<http://www.project2061.org>), a aussi établi des critères d’évaluation du matériel curriculaire en sciences qui ont été repris par des chercheurs pour étudier des pratiques efficaces. Schwarz et al. (2007) ont utilisé les critères du Project 2061 pour évaluer les pratiques d’enseignement chez trois enseignants. Ces critères ont été enrichis, mais à la base, il s’agissait de : conférer une authenticité à la tâche ; prendre en considération les idées des élèves ; engager les élèves dans l’étude de phénomènes pertinents ; développer et utiliser les idées scientifiques ; promouvoir la pensée de l’élève à propos d’un phénomène, les expériences ou les connaissances ; évaluer les progrès ; et créer un environnement d’apprentissage stimulant. Les chercheurs recommandent que ces critères puissent aider les enseignants à identifier les meilleures pratiques pour mieux planifier et dispenser leur propre enseignement (Gunckel, Bae & Smith, 2007), ce qui ne s’inscrit pas nécessairement dans une perspective d’évaluation de l’efficacité au regard de la performance des élèves.

15L’identification des meilleures pratiques dépendra toujours du point de vue adopté pour les documenter. Les critères servant à cette identification doivent donc faire l’objet d’une analyse qui les mette en perspective selon différents cadres de référence. Pour ce faire, des programmes de formation et des travaux de recherche en didactique, provenant d’Amérique, d’Europe et d’Australie, offrent un éclairage permettant de les situer en termes de visées et de fondements. Dans une démarche de développement des pratiques d’enseignement, l’utilisation de critères suppose alors de répondre à la question suivante : quels critères retenir pour le développement des pratiques d’enseignement des sciences et des technologies, du point de vue des programmes et des travaux de recherche en didactique issus de différents pays ?

3. Critères pour le développement des pratiques d’enseignement des sciences et des technologies

16Il est intéressant d’observer comment les critères proposés par Hackling et Prain (2005), en Australie, et repris par Fitzgerald (2012), trouvent écho dans des programmes de formation et des écrits en didactique des sciences et des technologies pour identifier et développer des pratiques qui répondent à ces critères. Pour ce faire, deux points de vue sont ici mis à contribution, ceux de programmes et de travaux en didactique. Chaque critère est ainsi discuté en fonction de ce que proposent les programmes et les travaux en didactique pour dégager des points de convergence et des spécificités susceptibles d’éclairer le choix de critères pour développer des pratiques d’enseignement. Cette analyse étant préalable à un travail qui se fera avec des enseignants, il ne comprend pas, à cette étape, le point de vue de la pratique. Elle permet néanmoins une première mise en perspective des critères retenus pour lancer la réflexion.

3.1. Des contenus reliés à la vie quotidienne et aux intérêts des élèves

17L’idée de relier les contenus d’apprentissage à la vie quotidienne et aux intérêts des élèves a été réaffirmée dans la plupart des programmes des années 2000, et ce, dans toutes les disciplines scolaires (NSW Australian curriculum assessment and reporting authority, 2008 ; Ontario. Ministère de l’Éducation, 2007 ; Québec. Ministère de l’Éducation, 2001 ; France. Ministère de l’Éducation nationale, 2013a ; National Research Council, 2012). Il y a lieu de s’interroger sur la portée de cette visée pour l’enseignement des sciences et des technologies alors que le questionnement de l’élève est souvent le point de départ des démarches envisagées (Québec. Ministère de l’Éducation, 2001 ; France. Ministère de l’Éducation nationale, 2013b). Or, la nature de ce questionnement demeure vague. S’agit-il de partir des questions spontanées des élèves, de leur proposer des questions en lien avec les savoirs prescrits, en essayant de les lier à la vie quotidienne, ou encore de les engager dans un travail de problématisation ? Malgré l’intention de susciter l’intérêt, nous conviendrons que ces trois possibilités font appel à des démarches bien différentes.

18À propos de l’intérêt des élèves, Orange (2012) s’interroge sur l’obligation utilitariste des savoirs et plus particulièrement la motivation induite chez les élèves par un « usage pragmatique » (ibid., p. 10). Ce questionnement suggère de nuancer le critère inhérent aux contenus d’apprentissage directement liés aux intérêts des élèves. Selon Perrenoud (2013), le sens n’est pas donné d’avance. Il se construit in situ dans un processus d’interaction et de relation, « à partir d’une culture, d’un ensemble de valeurs et de représentations » (p. 162). La motivation est alors interne à l’apprentissage (Orange, 2012), et elle s’enracine dans des activités stimulantes autour des savoirs scientifiques (Astolfi, 1992). Retenons de ce point de vue qu’il ne suffit pas de relier les contenus à la vie quotidienne et aux intérêts des élèves, encore faut-il susciter cet intérêt en engageant les élèves dans des démarches d’investigation, de problématisation (Orange, 2012) et de construction des savoirs scientifiques propres à la discipline. L’idée d’intéresser les élèves à la compréhension du monde dans lequel ils vivent étant présente dans les programmes consultés, c’est l’orientation que nous retenons pour lier les contenus à la vie quotidienne et aux intérêts des élèves.

3.2. Un enseignement des sciences étroitement lié à la communauté

19Notre interprétation du second critère de Hackling et Prain (2005) nous conduit à penser que l’idée de communauté réfère au fait que le monde scientifique est étroitement lié à la société, la technologie et l’environnement (Bader & Thériault, 2008). Dès le début des années 1970, Gallagher (1971) proposait un nouvel objectif pour l’enseignement scientifique, mettant l’accent sur la nécessité pour les citoyens de demain « de comprendre les liens qui existent entre les sciences, les technologies et la société ». (p. 337). Ce mouvement d’éducation scientifique, repris au Canada par Aikenhead (1994), répond à un double idéal « démocratique et moderne » (Dreyfus, 1998). Selon l’idéal démocratique, la science ne doit pas être traitée « comme un sujet ésotérique destiné à des élites socioculturelles, mais comme un outil efficace dans la vie de tous les jours et de tout le monde » (Dreyfus, 1998, p. 3). L’idéal moderne correspond à cette tendance d’axer l’enseignement sur des sujets appartenant au quotidien de l’élève. Il s’agit là de réaliser une véritable alphabétisation scientifique et technique (Fourez, 1994).

20La perspective citoyenne de l’éducation scientifique est clairement affichée dans bien des programmes de sciences et technologies (France. Ministère de l’Éducation nationale, 2013a ; NSW Australian curriculum assessment and reporting authority, 2008 ; Ontario. Ministère de l’Éducation, 2007 ; Québec. Ministère de l’Éducation, 2001 ; NRC, 2012). Dans cette perspective sociale de l’enseignement scientifique et technologique, Bader et Therriault (2008) recommandent « de mettre en œuvre des pratiques didactiques qui font appel à l’argumentation, au débat, qui situent les sciences en société, ce qui représente une voie intéressante pour renouveler l’image scolaire des sciences qui prédomine » (p. 178-179). Des pratiques d’enseignement entourant les questions socialement vives, incitant les élèves à réfléchir aux rapprochements qui existent entre les sciences, la technologie, la société et l’environnement (liens STSE) (Ontario. Ministère de l’Éducation, 2007), restent à développer. Un enseignement des sciences lié à la communauté incite à la reconnaissance et à la compréhension du travail des scientifiques (Laplante, 2001). À titre d’exemple, le recours à des exemples de travaux de scientifiques, ou encore des sorties muséales peuvent favoriser la communication directe entre les élèves et la communauté scientifique, mettant en exergue l’aspect social des sciences et technologies (Lanoue, 2013).

3.3. Un engagement des élèves dans un processus d’investigation, d’échanges d’idées et de confrontation de preuves

21Les démarches d’investigation sont souvent évoquées dans l’intention de rendre l’enseignement des sciences plus attractif (Rocard et al., 2007 ; Venturini, 2012). De nombreux programmes de sciences et technologies leur font une large place (France. Ministère de l’Éducation nationale, 2013a ; NSW Australian curriculum assessment and reporting authority, 2008 ; Ontario. Ministère de l’Éducation, 2007 ; Québec. Ministère de l’Éducation, 2001 ; National Research Council, 2012), intégrant ainsi les données de recherches en didactique tout en créant une certaine tension avec les pratiques enseignantes (Dupin, 2007). Ce constat a conduit plusieurs auteurs à proposer des séquences d’enseignement et des formations basées sur des démarches d’investigation (Boilevin et al., 2012 ; Brown & Melear, 2006 ; Morge & Boilevin, 2007 ; Savard & Corbin, 2012). Astolfi (2008) place le questionnement au cœur de l’activité pédagogique et des démarches d’investigation. Dans cette perspective, un savoir scientifique « est le fruit de la résolution d’un problème délimité dont il constitue une réponse adaptée » (Astolfi, Peterfalfi & Vérin, 2006, p. 176). Il existe toutefois des questions de différents niveaux qui ne correspondent pas toutes à un problème scientifique. Pour Bachelard, « les problèmes ne se posent pas d’eux-mêmes » (Bachelard, 1938, 2004, p. 14), encore faut-il savoir les poser pour entrer dans une réelle démarche d’investigation et de construction de savoirs scientifiques (Astolfi, Peterfalfi & Vérin, 2006).

22La pertinence des démarches d’investigation ne relève toutefois pas uniquement de l’intérêt qu’elles suscitent chez les élèves. Elles découlent d’une réflexion relative aux démarches sous-jacentes à la construction des savoirs en sciences et technologies. Ces démarches intègrent l’échange et la confrontation d’idées dans la conduite de débats (Orange, 2012) faisant partie du développement de connaissances. Elles renvoient à différents processus, souvent présentés en boucle itérative, dont l’observation, l’expérimentation, la modélisation et la conception de prototypes (France. Ministère de l’Éducation nationale, 2013a ; NSW Australian curriculum assessment and reporting authority, 2008 ; Ontario. Ministère de l’Éducation, 2007 ; Québec. Ministère de l’Éducation, 2001 ; National Research Council, 2012) pour lesquels une confusion persiste au nom de la manipulation. Il semble important de préciser ce que l’on entend par démarches d’investigation avant de l’utiliser comme critère de développement des pratiques d’enseignement. Pour Boilevin (2013), il peut s’agir à la fois d’un objet et d’un moyen d’enseignement, ce qui invite à la réflexion quant aux visées qui orientent le recours aux démarches d’investigation. L’auteur suggère d’ailleurs d’offrir une image plus riche et diversifiée des démarches scientifiques, ce qui questionne la façon dont les démarches d’investigation sont exploitées en classe.

3.4. Le développement et l’enrichissement de la compréhension conceptuelle des élèves

23De nombreuses recherches montrent l’importance du changement conceptuel en didactique des sciences (Duit & Treagust, 2003 ; Astolfi, Peterfalvi & Vérin, 2006). Ces travaux s’inscrivent dans le prolongement de la réflexion sur la construction des savoirs où se pose le dilemme entre le savoir officiel et le sens construit par les élèves. À ce propos, des chercheurs en didactique des sciences s’entendent sur l’importance d’engager les élèves dans des démarches où ils débattent de leurs propres interprétations dans la construction d’un savoir partagé et négocié (Fabre & Orange, 1997 ; Joshua & Dupin, 1993 ; Niaz & Chacon, 2003 ; Orange, 2012) en intégrant les savoirs de référence. L’équilibre à trouver entre le sens construit par les élèves et le savoir transmis officiellement demeure un défi pour l’enseignement des sciences et peut devenir une piste à explorer pour développer un critère relatif à l’enrichissement conceptuel des élèves. Les travaux sur le changement conceptuel devraient servir d’appui à cette recherche d’équilibre. Ces travaux (Astolfi & Delevay, 1989 ; Astolfi, Peterfalfi & Vérin, 2006 ; Joshua & Dupin, 1993 ; Orange, 2012) suggèrent de questionner les conceptions des élèves, souvent très persistantes, pour en saisir les limites et engager un processus de changement visant à les dépasser. Pour ce faire, l’élève doit lui-même juger insatisfaisantes ses propres conceptions et les nouvelles doivent demeurer pour lui intelligibles, ce qui nous éloigne d’approches plus encyclopédiques où les savoirs sont présentés dans une forme plus achevée. Cette question du changement conceptuel interpelle nécessairement celle des langages utilisés en sciences et technologie.

24Des travaux en didactique montrent l’importance des langages en sciences et technologies (Bisaut, 2005 ; Jaubert & Rebière 2000 ; Lhoste et al. , 2011 ; Vérin, 1988). Afin de provoquer le changement conceptuel, l’argumentation est un moyen important pour faire surgir les conceptions des élèves et susciter le doute (Orange, 2012). L’écriture et le graphisme, faisant partie intégrante de l’activité scientifique, sont d’autres moyens à exploiter pour l’expression et l’organisation des idées (Astolfi, Peterfalvi & Vérin, 2006). Cette question des langages est d’ailleurs présente dans plusieurs programmes (France. Ministère de l’Éducation nationale, 2013a ; NSW Australian curriculum assessment and reporting authority, 2008 ; Ontario. Ministère de l’Éducation, 2007 ; Québec. Ministère de l’Éducation, 2001 ; National Research Council, 2012). Il s’agit entre autres d’inciter l’élève à utiliser différents modes de représentations tels les dessins, les schémas, les graphiques et les symboles, tout en utilisant le langage courant pour exprimer ses idées, ses explications et ses solutions (Québec. Ministère de l’Éducation, 2001). Cette question des langages n’étant pas évoquée dans les critères proposés par Hackling et Prain (2005), nous suggérons de l’intégrer aux critères à retenir.

3.5. Des évaluations qui facilitent l’apprentissage en lien avec la culture scientifique

25Dans un processus socioconstructiviste, l’évaluation fait partie intégrante du processus d’apprentissage (Fontaine, Savoie-Zajc & Cadieux, 2013). Elle « est le témoin de la réussite des élèves » (ibid., p. VII) et l’on retrouve cette préoccupation dans de nombreux programmes (Alberta. Ministère de l’Éducation, 2006 ; Manitoba. Ministère de l’Éducation, 2006 ; Québec. Ministère de l’Éducation, 2001). Dans cette perspective, plusieurs enseignants ne se sentent pas compétents pour évaluer leurs élèves (Fontaine et al., 2012), considérant de plus que l’évaluation des compétences reste un défi (Morissette & Legendre, 2011 ; Rey, 2012). Les enseignants auraient d’ailleurs tendance à maintenir des pratiques traditionnelles d’évaluation de connaissances à des fins plus administratives que pédagogiques (Forgette-Giroux, Simon & Bercier-Larivière, 1996), ce qui peut même entrer en contradiction avec les visées éducatives en sciences et technologies. Une des raisons évoquées pour expliquer ce maintien est celle du problème de la clarté de communication avec les parents (Bécu-Robinault, 2011).

26Selon ce qui est proposé dans certains programmes, comme par exemple au Québec (Québec, Ministère de l’Éducation, 2001), l’évaluation d’une compétence doit permettre la mobilisation de savoirs, savoirs faire et savoir-être par l’élève (Fontaine, Savoie-Zajc & Cadieux 2013), dans le cadre d’une tâche complexe et inédite (Rey, 2012). Or, les enseignants, comme leurs élèves, attendent que l’évaluation renseigne et porte un jugement sur des éléments déjà abordés en classe et ayant fait l’objet d’un enseignement (Kahn, 2012 ; Rey, 2012). Pourtant, il ne s’agit plus uniquement de mettre en place une évaluation des apprentissages, mais bien une évaluation pour l’apprentissage (Stiggins, 2009), d’où la nécessité de clarifier les apprentissages visés en sciences et technologies. En plus des retombées en termes de culture scientifique, tel que proposé par Hackling et Prain (2005), les différentes démarches tout autant que les contenus proposés dans les programmes doivent être intégrées dans les pratiques d’évaluation des enseignants. En sciences et technologies, les programmes consultés (France. Ministère de l’Éducation nationale, 2013a ; NSW Australian curriculum assessment and reporting authority, 2008 ; Ontario. Ministère de l’Éducation, 2007 ; Québec. Ministère de l’Éducation, 2001 ; National Research Council, 2012) proposent tous des critères d’évaluation en termes de connaissances et de démarches, ce qui nous incite à intégrer ces deux dimensions dans le choix d’un critère voulant orienter un travail de développement.

3.6. L’utilisation des technologies pour rehausser l’apprentissage par des représentations multimodales

27Les technologies de l’information et des communications fournissent des moyens intéressants permettant aux élèves de construire des connaissances et d’explorer différentes stratégies d’apprentissage qui favorisent le développement des compétences (Lebrun, 2002). Hackling et Prain (2005) précisent que, dans l’optique d’un enseignement efficace en sciences, les technologies de l’information et des communications (TIC) sont utilisées pour améliorer l’apprentissage. Des études ont été réalisées concernant, par exemple, l’utilisation du tableau numérique interactif dans l’enseignement des sciences. Il est signalé comme moyen efficace mis à la disposition des enseignants pour motiver les élèves, les inciter à explorer et à donner du sens au monde qui les entoure, mais aussi pour faciliter la compréhension des concepts scientifiques (Murcia & Cowan, 2010). L’intérêt du tableau numérique interactif est de donner accès à une multitude de ressources dont l’utilisation doit être réfléchie en fonction des apprentissages visés en sciences et technologies.

28La difficulté dans le processus d’implantation des technologies de l’information et des communications est qu’elles peuvent devenir une fin plutôt qu’un moyen. Elles peuvent même servir d’argument pour justifier des tentatives d’innovation qui nous ramènent à des approches où les connaissances sont davantage transmises aux élèves que construites par ces derniers (Couture, Dionne, Savoie-Zajc, Aurousseau, 2013). Il y a donc tout un travail à faire en didactique des sciences et des technologies pour documenter cette question de l’intégration des technologies de l’information et des communications à l’enseignement. De plus, dans les programmes de sciences et de technologies, la confusion est fréquente entre les technologies auxquelles réfèrent ces programmes et les technologies de l’information et des communications. En effet, le monde des objets, de leur fabrication, de leur fonctionnement et des techniques ne se limite pas qu’à l’informatique. Ce critère mérite donc réflexion afin de ne pas alimenter cette confusion et donner une impression d’innovation par des pratiques qui montrent plutôt que de faire construire des savoirs scientifiques et technologiques.

3.7. En guise de synthèse

29Cette analyse des critères de pratiques efficaces proposés par Hackling et Prain (2005), repris par Fitzgerald (2012), permet de cibler des objets à préciser du double point de vue de la recherche et de la pratique. Notons, entre autres, les questions des démarches d’investigation et de la construction des savoirs pour lesquelles un sens partagé reste à construire, incluant le questionnement des élèves. Ce qui est attendu d’un enrichissement de la compréhension conceptuelle représente un autre objet à considérer pour orienter la gestion des interprétations des élèves par rapport aux savoirs scientifiques proposés dans les ouvrages de référence. Notons également que la question des différentes formes de langage utilisées en sciences et technologies ne figure pas dans les critères retenus pour cette réflexion, même si cette question fait l’objet de travaux importants en didactique des sciences (Jaubert & Rebière 2000 ; Lemke, 1990 ; Lhoste et al., 2011). Il serait de mise de considérer cette question dans le choix de critères pouvant servir de cadre de réflexion à un travail de développement des pratiques d’enseignement. Remarquons aussi l’importance de préciser ce qui est attendu en termes d’utilisation des technologies de l’information et des communications dans l’enseignement des sciences et des technologies ainsi qu’en matière d’évaluation. Notre regard sur les critères proposés par Hackling et Prain (2005) ne vise pas à les invalider, mais plutôt à les utiliser comme point de départ d’un travail de développement que nous envisageons de faire avec des enseignants. Ils sont éclairants dans la mesure où ils nous permettent de questionner les priorités éducatives selon différents points de vue pour ensuite préciser celles que nous tenterons de documenter pour le développement des pratiques d’enseignement des sciences et des technologies.

30Nous retenons de cette analyse qu’un travail de développement des pratiques d’enseignement en sciences et technologies pourrait se donner comme cadre de réflexion les critères suivants :
- susciter le questionnement ;
- engager l’élève dans des démarches d’investigation riches et variées ;
- établir des liens avec des problématiques sociales ;
- mobiliser différentes formes de langage utilisées en sciences et technologies ;
- intégrer des technologies de l’information et des communications dans un processus de construction de connaissances ;
- intégrer autant les démarches que les connaissances dans l’évaluation des compétences.

31Un tel travail de développement ne peut se faire qu’avec les enseignants et ces critères doivent nécessairement faire l’objet d’une réflexion collective. Ceci nous incite à regarder plus attentivement les approches auxquelles les chercheurs ont recours dans leur travail sur les pratiques efficaces.

4. Différentes perspectives de recherche

32Des travaux sur les pratiques efficaces suggèrent de travailler avec les enseignants au développement des pratiques d’enseignement. Hackling et Prain (2005) encouragent d’ailleurs des initiatives où des enseignants partagent leur pratique pour aider à améliorer la qualité de l’enseignement et de l’apprentissage. Pour sa part, Fitzgerald (2012) propose de solliciter des enseignants désignés comme experts par des collègues de travail pour partager des exemples de pratiques. De leur côté, Frazier et Sterling (2009) offrent comme modèles pour les jeunes enseignants, des enseignants expérimentés qui partagent leur savoir et leur savoir-faire. Ces approches se distinguent des études évoquées par Shymansky, Kyle et Williams (1992) sur l’efficacité de l’enseignement, mesurée en termes de performance des élèves, selon des schémas expérimentaux, pour questionner le faible engagement des enseignants dans le mouvement de renouvellement des pratiques. La prise en compte du point de vue des enseignants semble beaucoup plus présente dans les mouvements de renouvellement d’aujourd’hui, orientés par de nouveaux programmes et des travaux de recherche en didactique, qu’avant les années 2000. Cette prise en compte peut toutefois se faire de différentes façons. Pour tout chercheur en didactique voulant contribuer au développement des pratiques d’enseignement en intégrant le point de vue des enseignants, il importe donc de préciser dans quelle perspective il le fait.

33Considérant l’importance accordée aux démarches d’investigation pour l’enseignement des sciences et des technologies, plusieurs recherches sondent, sur le terrain, comment s’effectue concrètement l’application de telles démarches (Brown & Melear, 2006 ; Monod-Ansaldi et al., 2011). Le recours à un processus collaboratif (Boilevin et al., 2012) permet aux enseignants de s’approprier un modèle d’investigation guidée (ibid) et d’implanter une démarche d’investigation (Savard & Corbin, 2012). Cette appropriation s’accompagne d’un questionnement des enseignants relatif à leur pratique (Boilevin et al., 2012). Ce questionnement peut s’ouvrir à un ensemble de considérations pouvant orienter les choix des enseignants. Dans cette perspective, la collaboration des enseignants semble davantage s’inscrire dans une logique d’implantation d’une innovation pédagogique, ce qui représente une perspective à considérer pour répondre au besoin de formation des enseignants.

34Au Québec, des recherches collaboratives en didactique (Bednarz, 2013) visent plutôt la coconstruction, avec les enseignants, d’un savoir sur la pratique, contribuant au développement de cette même pratique, que l’implantation d’approches particulières. Dans ce courant de la recherche collaborative, un espace réflexif est aménagé autour d’un objet d’investigation partagé (Bednarz et al., 2012). Le but n’est pas alors d’implanter une approche, mais bien de coconstruire un savoir à partir de cet objet commun. Dans un même esprit de culture participative, qui plaide en faveur d’un engagement des acteurs dans les recherches visant la compréhension de phénomènes qui les concernent (Jenkins et al., 2009, un espace réflexif peut aussi être aménagé en recherche-action dans une visée de changement. La participation des acteurs s’inscrit ainsi dans différentes perspectives passant de l’implantation d’une approche, à la coconstruction de savoirs et au changement de pratique. Il ne suffit donc pas de bien identifier l’objet d’investigation mis en partage, encore faut-il réfléchir à la façon d’aborder cet objet avec les enseignants.

35L’utilisation de critères, dans une démarche de recherche visant le développement des pratiques d’enseignement, pourrait possiblement se faire dans une logique d’implantation, de coconstruction ou de changement. Le positionnement du chercheur devient important pour comprendre comment de tels critères sont utilisés. Considérant le point de vue des enseignants essentiel dans l’investigation menée à partir de ces critères, nous privilégions une vision socioconstructiviste du développement de pratique qui tient compte de la subjectivité de l’individu comme acteur social stratégique (Savoie-Zajc, 2005). À partir d’un travail que nous amorçons avec des enseignants de l’Ontario et du Québec, nous visons la coconstruction de savoirs à partir des pratiques que nous identifierons et développerons conjointement, ce qui rejoint l’un des postulats importants de la recherche collaborative (Bednarz, 2013). Le travail que nous amorçons consiste ainsi à : construire une compréhension partagée de critères servant de cadre de référence pour travailler au développement des pratiques d’enseignement ; identifier et développer des pratiques d’enseignement répondant à ces critères ; formaliser et diffuser des exemples de pratiques d’enseignement pouvant inspirer d’autres enseignants tout en contribuant à la production de connaissances en didactique des sciences et des technologies.

36Le modèle de la communauté d’apprentissage, à titre de dispositif de formation et de recherche collectif et flexible favorisant le développement de la pratique (Dionne & Couture, 2013 ; Dionne, Lemyre & Savoie-Zajc, 2010), est retenu pour aménager un espace réflexif autour de la question du développement des pratiques d’enseignement. La notion de communauté d’apprentissage est ancrée dans une vision humaniste et socioconstructiviste de l’apprentissage alors que les membres du groupe créent une relation d’échange, de réciprocité et où les pratiques des uns et des autres deviennent objets de discussion, de réflexion et d’expérimentation dans le but de développer une posture critique face à celles-ci et les ajuster en conséquence (Cros, 2004 ; Labelle, 1998 ; Savoie-Zajc, 2010 ; Wenger, 1998). Le cadre de questionnement s’inspire ici des critères proposés par Hackling et Prain (2005), que nous validerons, développerons et enrichirons du point de vue des enseignants. Dans cette même perspective, Schwarz et al. (2007) ont réussi à fournir un cadre à des enseignants qui se présente sous la forme d’un modèle ; leur objectif consistait à fournir ce modèle pour que les enseignants y puisent des ressources d’enseignement et des démarches qui leur convenaient le mieux dans leur contexte. L’idée n’est pas de juger de la qualité de l’application, mais plutôt d’utiliser des critères comme cadre de réflexion pour analyser ce qui se fait déjà et l’améliorer avec les enseignants (Couture et al., 2013). Nous considérons que ces critères restent des idéaux à atteindre, sachant bien que chaque pratique présentée en exemple pourrait faire l’objet de nouveaux questionnements de même que les critères qui les sous-tendent. Malgré cette prudence, un travail de développement pour concrétiser de tels critères permettrait d’offrir des exemples illustrant des applications possibles d’orientations didactiques que plusieurs enseignants semblent avoir du mal à intégrer. Pensons à titre d’exemples au questionnement des élèves, au changement conceptuel, à l’utilisation des démarches d’investigation ainsi qu’au caractère construit et négocié des connaissances scientifiques. De l’orientation à l’action, il y a toute une opération de transposition à faire. Le travail de développement pour concrétiser certains critères à retenir contribuerait alors à identifier, documenter et partager des pratiques en vue d’une amélioration collective.

Propos de conclusion

37Pour conclure cette réflexion, nous conviendrons que l’utilisation de critères sert à orienter le travail de développement des pratiques d’enseignement en privilégiant un maillage entre la recherche et la pratique. À propos de l’enseignement des sciences et des technologies, l’application des démarches d’investigation et de construction des savoirs semble encore représenter un défi pour les enseignants, sans négliger l’établissement de liens avec des problématiques sociales ainsi que le recours à différentes formes de langages spécifiques au domaine. L’utilisation des technologies de l’information et des communications ainsi que l’évaluation des apprentissages représentent aussi des défis actuels que doivent relever les enseignants. Nous retenons ces objets comme cibles à documenter du triple point de vue des programmes, de la recherche et de la pratique pour contribuer, avec les enseignants, au développement des pratiques d’enseignement des sciences et des technologies. Pour ce faire, la prochaine étape de notre travail consistera à documenter plus finement ces objets en termes de priorités éducatives pour ensuite voir, avec les enseignants, comment les opérationnaliser dans la pratique. Avec beaucoup de prudence, afin de respecter l’engagement volontaire des enseignants avec qui nous travaillons, nous tenterons de diffuser des exemples de pratique qui contribueront, enfin nous l’espérons, à cet effort collectif d’amélioration des pratiques d’enseignement et de recherche dans le domaine des sciences et des technologies.