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Problématisation et construction de textes de savoirs dans le domaine du magmatisme au collège

Problematisation and construction of knowledge texts in the field of magmatism in lower secondary education
Problematisierung und Bildung von Wissenstexten im Bereich des Magmatismus am Collège (5. bis 9. Klasse)
Problematización y construcción de textos de conocimientos en el dominio del magmatismo en el colegio
Hanaà Chalak
p. 119-160

Résumés

Certaines recherches pointent la réduction du savoir scolaire à un texte propositionnel, révélant les résultats de la science sans liens avec les problèmes. Pour repérer les conditions didactiques de construction de textes de savoirs problématisés dans le domaine du magmatisme, notre travail s’intéresse à l’étude d’une séquence « forcée » mise en œuvre en classe de quatrième par une équipe de recherche constituée d’une enseignante expérimentée et de deux chercheurs didacticiens. Les textes de savoirs (oraux et écrits) élaborés au cours de cette séquence sont analysés dans le but de déterminer s’ils rendent compte du processus de problématisation ou s’ils se limitent à la simple exposition des solutions scientifiques. De plus, les pratiques enseignantes en jeu dans la construction de ces textes sont étudiées. Il apparaît que la construction de textes et de savoirs problématisés nécessite de la part des enseignants des interventions conduisant à des sauts abstractifs permettant de faire passer les élèves de leurs idées initiales aux raisons qui sous-tendent les solutions des problèmes. Ces interventions semblent aboutir à des textes qui associent les raisons aux solutions scientifiques et qui ne se limitent pas à l’exposition des seuls résultats de la science.

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Texte intégral

Introduction

  • 1 Selon Bronckart (1996, p. 73) « la notion de texte peut s’appliquer à toute production verbale situ (...)

1Notre recherche s’inscrit au sein du cadre théorique de la problématisation qui place les problèmes au cœur de la construction des savoirs scientifiques chez les chercheurs et les élèves (Fabre, 1999 ; Orange, 2005). Selon ce cadre, l’activité scientifique est liée à des problèmes explicatifs et les savoirs se caractérisent par une certaine apodicticité, c’est-à-dire qu’ils possèdent une part de nécessité. La valeur apodictique des savoirs scientifiques se rapproche de la définition du troisième monde de Popper (1991), celui des contenus objectifs de la pensée, dont les « habitants » sont les systèmes théoriques, les problèmes, les situations de problème et les arguments critiques. Par conséquent, les savoirs ne peuvent pas se réduire aux solutions des problèmes mais sont porteurs des conditions de possibilités de ces solutions c’est-à-dire des raisons (ou nécessités) qui les sous-tendent (Fabre, 1999 ; Orange, 2005). Apprendre par problématisation demande de ne plus considérer des savoirs scientifiques comme de simples résultats terminaux, des propositions examinées, factuelles et « vraies ». Il s’agit de se placer dans le rang des recherches rationalistes qui soulignent, à la suite de Bachelard (1949), que les résultats et les conclusions scientifiques ne peuvent être envisagés que comme des réponses à des questions bien posées. Pendant un certain nombre d’années, les chercheurs du Centre de recherche en éducation de Nantes (CREN) se sont intéressés à l’accès aux savoirs problématisés en se focalisant sur l’étude de débats scientifiques (Johsua & Dupin, 1989) portant sur des explications présentées à la classe par des groupes d’élèves en réponse à un problème explicatif (Fabre & Orange, 1997). Ces recherches ont pointé l’importance des débats et montré qu’ils sont des moments privilégiés, mais certes non exclusifs, de problématisation et de construction des raisons. Cependant, la mise en texte des savoirs, que nous définissons comme étant la production de textes oraux et écrits1 qui fondent les savoirs dans le but d’arriver à un texte commun, reste non accomplie à la fin des séances de débat. De plus, il a été constaté qu’au-delà des situations de débats, les textes de savoirs élaborés prenaient difficilement en compte les nécessités construites (Orange & Orange Ravachol, 2007). Pourtant, il est nécessaire – pour une mise en texte problématisé des savoirs – que la focalisation sur les raisons soit prolongée avec les activités ultérieures de la séquence d’enseignement. D’où la volonté d’étudier la mise en texte problématisé, non plus à l’échelle du débat scientifique – qui demeure certainement un moment privilégié de problématisation – mais à l’échelle de la séquence tout entière. L’étude de séquences ordinaires d’enseignement a permis de montrer que la mise en texte problématisé des savoirs rencontre des difficultés liées à des pratiques enseignantes focalisées sur le repérage et le tri des solutions afin d’identifier la bonne solution au problème posé (Chalak, 2012a, 2012b ; Orange Ravachol, 2010). Ces pratiques privilégient plutôt la construction de savoirs et de textes propositionnels (Astolfi, 1992, 2005) révélant les seules solutions et laissant dans l’oubli les raisons sous-jacentes. Tout cela pose la question des conditions didactiques d’accès à des textes de savoirs associant les raisons aux solutions et des pratiques enseignantes en jeu dans cette construction. Pour aborder cette question, l’analyse de séquences ordinaires ne suffit plus et le recours à des séquences forcées (Orange, 2010) élaborées au sein d’une équipe de recherche semble nécessaire. Ainsi, notre recherche se penche sur une séquence forcée en sciences de la Terre construite afin d’apporter des éléments de réponse à notre problématique dont l’objectif principal est d’identifier les procédés didactiques permettant le maintien des traces de la problématisation dans les textes de savoirs. Avant de nous pencher sur l’étude de cette séquence, nous développons les spécificités des savoirs et des textes problématisés en sciences de la Terre ainsi que les difficultés de construction de ces savoirs à l’école.

1. Spécificités des savoirs et des textes problématisés en sciences de la Terre

2Le savoir scientifique problématisé – à la différence du savoir propositionnel (Astolfi 1992, 2005) – ne peut se constituer que par une liaison entre le problème, sa solution, et leur engagement dans un réseau de raisons. Comme le souligne Orange (2005, p. 80), « la production essentielle d’un problème scientifique n’est pas tant le texte de sa solution que l’explicitation de sa problématisation ». Ainsi, la recherche et l’explicitation des raisons apparaissent nécessaires puisque les savoirs construits ne peuvent aucunement se restreindre à la solution finale escomptée. En fait, le renoncement aux raisons met à l’écart le caractère apodictique des savoirs et, dans ce cas-là, c’est le caractère propositionnel qui prend le devant. Prenons l’exemple du problème de la formation du magma pour différencier une centration sur les solutions d’une centration sur les raisons. Mettre en avant la solution de ce problème, dans sa globalité, consiste à expliquer la formation du magma par des fusions partielles se déroulant sous des conditions particulières et dans des zones bien précises du globe (zone de subduction, dorsales océaniques, points chauds) en lien avec la tectonique des plaques (Allègre, 1987). Cette explication assertorique est bien conforme au modèle scientifique actuel appelé modèle global du magmatisme (Orange, 1995), mais elle ne présente aucun caractère de nécessité et se situe dans l’ordre épistémologique du vrai et du faux. Inversement, une centration sur les nécessités demande d’emmener les élèves vers une intégration des conditions de possibilités de cette solution mises en avant par l’espace des contraintes ci-dessous (figure 1). En effet, les scientifiques prennent en compte certaines données empiriques, comme la solidité du manteau, qui les conduit à considérer l’impossibilité d’une masse interne liquide. Cette impossibilité combinée à l’existence des volcans au niveau des zones de subduction, des dorsales océaniques et intraplaques aboutit à la nécessité d’une production locale du magma au niveau des zones mentionnées. De plus, le fait que la fusion soit conditionnée par plusieurs paramètres mène les chercheurs à prendre en considération la nécessité de conditions locales précises entraînant la fusion.

3En classe, il est primordial que ces nécessités soient mises en valeur dans les textes tant oraux qu’écrits parce qu’elles constituent une partie intégrante du savoir dans le domaine du magmatisme. C’est en construisant ces nécessités et en expliquant pourquoi la formation du magma est possible et pourquoi il ne peut pas être autrement (Reboul, 1992) que les élèves accèdent au savoir scientifique. « Problématiser consiste à explorer et délimiter le champ des possibles, en posant des questions du type : comment est-ce possible ? Peut-il en être autrement ? Cela se fait par un travail critique sur les possibles qui débouche sur l’établissement de nécessités » (Orange, 2007, p. 92). Mais il apparaît que cette construction rencontre des difficultés que nous nous proposons de détailler.

  • 2 Notons que l’espace des contraintes (fig. 1) aborde le magmatisme d’une manière globale. Les condit (...)

Fig. 1 : espace des contraintes du modèle global magmatique (H. Chalak, Conditions didactiques et difficultés de construction de savoirs problématisés en sciences de la Terre…, thèse de doctorat, 2012)2.

Fig. 1 : espace des contraintes du modèle global magmatique (H. Chalak, Conditions didactiques et difficultés de construction de savoirs problématisés en sciences de la Terre…, thèse de doctorat, 2012)2.

2. Difficultés de construction des savoirs problématisés

4L’École a tendance, selon Fabre (2009), à présenter aux élèves un savoir scolaire isolé de tout questionnement, destitué et vidé de tout sens épistémologique. C’est essentiellement « un savoir de résultat qui ne répond à aucune question, à aucun problème. Il sort de nulle part, sans genèse visible » (ibid., p. 215). Il apparaît que les enseignants – malgré leurs efforts pour mettre en place, en adéquation aux consignes officielles, des activités didactiques impliquant une problématisation et une participation active des élèves dans l’élaboration des savoirs – ne mobilisent pas une épistémologie adaptée à cette démarche. Ils utilisent les problèmes pour des fins motivationnelles et « restent prisonniers d’une image traditionnelle du savoir, comme un texte qui énonce des vérités, et se décline en propositions indépendantes, déconnectées de leur contexte problématique […] le savoir reste alors un produit tout élaboré à transmettre, un message à faire passer » (Astolfi, 2005, p. 74). En dépit de l’inventivité des dispositifs didactiques mis en place par les enseignants, l’association entre une conception constructiviste de l’apprentissage et une conception propositionnelle du savoir scolaire semble freiner le changement qu’ils essayent d’introduire. Les savoirs scolaires sont ainsi présentés sous forme de textes simples qui se limitent à l’exposition des résultats scientifiques sans liens avec les problèmes et que les élèves se contentent de lire et d’apprendre. Pourtant, le « savoir des réponses » ne peut prendre sens qu’en lien avec le « savoir des questions » (Fabre, 2009). L’épistémologie des enseignants reste attachée à un « savoir-texte », un « savoir-objet » qui valorise « les composantes les plus factuelles au détriment de ses éléments conceptuels, théoriques » (Fleury & Fabre, 2005, p. 89). Cette idée du savoir-outil « dans lequel rien n’est plus utile qu’une bonne théorie, ne peut vraiment germer que lorsque les enseignants acceptent de revenir sur les apories fondamentales de leur discipline et leurs transpositions didactiques possibles » (ibid.). Rey (2007) met en cause la forme scolaire des apprentissages et considère que la textualité des savoirs structure les pratiques enseignantes et induit certaines complications chez les élèves. Ces derniers éprouvent des difficultés dès lors qu’il s’agit de « tirer de la situation singulière de la classe, les outils de savoir reconstruits ou utilisés par les élèves dans l’activité et d’en extraire et consigner le caractère universel, autrement dit : mettre en texte le savoir » (Kahn & Rey, 2008). À la suite à ces développements, nous pouvons remarquer que, malgré les instructions officielles à problématiser et à « mettre en activité » les élèves (Fabre, 2009), les savoirs problématisés peinent à s’introduire dans l’enseignement scientifique. Pour que les savoirs scolaires retrouvent leur saveur (Astolfi, 2008) et se débarrassent de leur statut propositionnel, il est nécessaire que les liens entre savoirs et problèmes soient essentiellement travaillés à l’école. Rendre aux savoirs le sens qu’ils ont égaré impliquerait de mettre les problèmes au cœur des apprentissages et de faire de leur construction – et non seulement de leur résolution – l’enjeu essentiel de l’activité intellectuelle. C’est dans le but de repérer les conditions didactiques d’accès aux savoirs problématisés que nous avons mis en place, au sein d’une équipe de recherche, une séquence forcée en sciences de la Terre portant sur le domaine du magmatisme.

3. Méthodologie de recueil et d’analyse des données

5La séquence que nous étudions porte sur le fonctionnement des volcans et l’origine des matériaux volcaniques. Elle se déroule en classe de quatrième et s’intègre dans la partie du programme consacrée à l’étude de l’« activité interne du globe » (MEN, 2008, p. 24). Composée de cinq séances, elle a été menée par une enseignante dans sa classe de quatrième de vingt-cinq élèves âgés de douze à quatorze ans.

3.1. Conception de la séquence forcée étudiée

  • 3 Nous notons que l’élaboration de séquences ayant pour vocation d’être reproduite dépend des ingénie (...)

6La séquence a été co-construite – selon la méthodologie des séquences « forcées » (Orange, 2010) – par un groupe de recherche qui comprend, outre l’enseignante, deux didacticiens des sciences de la vie et de la Terre, Denise Orange Ravachol et Hanaà Chalak (figure 2). Le concept de séquences forcées a été introduit par Orange (ibid.) devant l’insuffisance des situations ordinaires à construire des phénoménologies savantes et à articuler le champ théorique au champ empirique dans le domaine didactique. L’implication des enseignants, qui connaissent très bien les caractéristiques de leur classe et de leurs élèves, dans le choix des situations constitue une particularité et une nécessité de ces séquences qui ont pour but de créer des phénomènes (recherche) et des apprentissages (enseignement). Ces séquences s’inscrivent dans le cadre des recherches collaboratives entre les chercheurs et les enseignants visant le rapprochement entre le monde de la recherche et celui de la pratique (Desgagné, 1997 ; Desgagné et al., 2001 ; Sensevy, 2009, 2010). Elles ne cherchent pas à construire des situations « reproductibles » et « exemplaires » puisqu’elles dépendent d’un cadre théorique bien défini qu’elles cherchent à faire évoluer et d’un cadre contextuel précis (Orange, 2010). Les séquences forcées diffèrent ainsi des ingénieries didactiques, privilégiées par les didacticiens des mathématiques (Artigue, 1990), où la construction des situations se fait essentiellement par les chercheurs. Ces derniers se centrent sur les savoirs et les apprentissages sans que l’enseignant ne participe aux choix optés et cherchent à produire des séquences ayant pour vocation d’être reproduites3. La mise en place d’une séquence forcée nécessite la tenue d’une réunion de recherche avant chaque séance pour évaluer l’avancée des savoirs et des textes et pour préparer la séance suivante (Orange, 2010) (figure 2). Son déroulement ne peut pas être entièrement programmé a priori puisque chaque séance est construite à partir des productions précédentes de la classe et en fonction des objectifs de recherche et d’apprentissages. Notre séquence forcée de quatrième se divise en 3 grands blocs : la séance 1 ; les séances 2 et 3 ; les séances 4 et 5. C’est ainsi que trois réunions de recherche ont eu lieu (figure 2). Lors de ces réunions, les chercheurs didacticiens proposent des suites possibles en accord avec les objectifs déjà définis. Ces propositions sont discutées par les membres du groupe et des choix sont pris en fonction des renseignements apportés par l’enseignant sur leur possibilité et leur pertinence quant au fonctionnement de la classe (ibid.). Le groupe aborde par la suite la présentation et la préparation matérielle de la classe. L’ensemble des séances de classe a donné lieu à un enregistrement vidéo et audio. Toutes les productions écrites qu’elles soient individuelles, de groupe ou collectives, ont été collectées.

7L’enseignante est expérimentée mais elle s’est récemment impliquée dans les recherches du laboratoire CREN qui accordent de l’importance à la problématisation dans les apprentissages scientifiques. Elle est considérée comme novice dans la mise en œuvre et la gestion des débats scientifiques. Les objectifs de recherche et d’apprentissages ayant guidé l’élaboration de la séquence sont les suivants :

8Les objectifs de recherche visent l’identification des conditions de construction de savoirs magmatiques problématisés et d’une mise en texte de ces savoirs ne se limitant pas au caractère propositionnel usuel des savoirs scolaires (Astolfi, 1992, 2005). La prise en compte du caractère apodictique des savoirs dans un texte gardant les traces de la problématisation est mise en avant. Ces objectifs – même s’ils sont définis par le groupe de recherche selon la méthodologie des séquences forcées – restent sous le contrôle des chercheurs didacticiens qui connaissent les multiples aspects (didactiques, théoriques, empiriques) de la construction des savoirs problématisés et les difficultés de leur mise en texte.

Fig. 2 : déroulement de la séquence de quatrième selon la méthodologie des séquences forcées.

Fig. 2 : déroulement de la séquence de quatrième selon la méthodologie des séquences forcées.
  • 4 Cet espace des contraintes ne rend pas compte de la nécessité de la formation du magma dans des end (...)

Fig. 3 : espace des contraintes envisageable pour le niveau de quatrième en rapport avec le magmatisme4.

Fig. 3 : espace des contraintes envisageable pour le niveau de quatrième en rapport avec le magmatisme4.

9Les objectifs d’apprentissages – définis par le groupe de recherche et contrôlés par l’enseignante – cherchent à faire construire aux élèves les nécessités sous-jacentes aux solutions du problème du fonctionnement des volcans et s’appuient sur l’étude de ce problème selon le cadre théorique de la problématisation. L’espace des contraintes (figure 3) met en avant les contraintes et les nécessités organisant les solutions possibles du problème du fonctionnement des volcans pour le niveau de la classe de quatrième. La solidité de l’intérieur du globe mène à l’impossibilité d’une masse interne liquide préexistante. Cette solidité combinée au contrôle de la fusion par la température et la pression aboutit à la nécessité d’une formation du magma en profondeur. L’évacuation des matériaux volcaniques lors des éruptions conduit à la nécessité d’un mécanisme de remontée du magma. Ces nécessités fonctionnelles sous-tendent les solutions au problème dans un cadre mécaniste qui s’appuie sur les comportements de la matière (variation d’état et caractère de la fusion partielle). Cette représentation a pour intérêt de caractériser et mettre en valeur le raisonnement scientifique pouvant être construit en classe de quatrième en lien avec le magmatisme. Notons que, dans le but de construire des savoirs problématisés, l’équipe de recherche a fixé des objectifs d’apprentissages dépassant ceux indiqués dans les programmes officiels : « Les magmas sont contenus dans des réservoirs magmatiques localisés à plusieurs kilomètres de profondeur » (MEN, p. 48).

3.2. Analyse des données

10L’analyse des corpus, tels les séquences entières d’enseignement, exige de fixer des repères et une optique d’étude correspondant aux questions de recherche pour éviter de se perdre dans les multiples dimensions perçues dans les séquences de classe. Ce travail souhaite étudier le processus de mise en texte ainsi que les pratiques enseignantes en jeu. Afin d’examiner ces deux dimensions dans la séquence étudiée, nous avons mis en place une méthodologie d’analyse qui se décline en 3 étapes (figure 4) :

11La première étape consiste à analyser le scénario didactique de façon globale. Elle repose sur une description détaillée de la séquence concernée et de ses séances pour comprendre son déroulement et repérer les textes produits.

12La deuxième étape prend comme point de départ l’ensemble des textes de savoirs construits, de les caractériser, les comparer et les étudier du point de vue de leur relation au problème posé et à la problématisation. Il s’agit également d’identifier les fonctions de ces textes au sein de la séquence et les liens qu’ils entretiennent les uns avec les autres.

13Ces deux phases nous permettent de repérer les textes de savoirs, de les analyser et de répondre aux questions : « Quels textes sont construits ? Ces textes portent-ils des traces de la problématisation ou se contentent-ils d’exposer uniquement les solutions ? ».

14La troisième étape remonte aux pratiques ayant conduit à la production de ces textes. Il s’agit de reprendre et d’étudier les discussions et les activités ayant participé à l’élaboration de ces textes : « Comment ces textes ont-ils été construits ? Qui des élèves ou de l’enseignant les construisent ? Quelles pratiques enseignantes ont servi leur construction ? ». Nous portons notre attention à l’activité de mise en texte orale des élèves et de l’enseignante.

15Globalement, il s’agit de partir du scénario didactique, d’étudier les textes et de remonter aux pratiques conduisant à leur production. Les activités langagières, écrites et orales, constituent le support des analyses puisqu’elles sont « des traces de l’activité intellectuelle des différents acteurs et des marques de leur pratique des savoirs » (Orange Ravachol, 2010, p. 50).

Fig. 4 : méthodologie générale d’analyse de la séquence forcée de notre recherche.

Fig. 4 : méthodologie générale d’analyse de la séquence forcée de notre recherche.

16À la suite à la présentation de la méthodologie de recueil et d’analyse des données, nous entamons l’étude de la séquence étudiée selon les repères définis.

4. Étude du scénario didactique de la séquence forcée

17Dans cette partie, nous commençons par décrire la séquence telle qu’elle s’est déroulée puis nous évoquons ses caractéristiques générales.

4.1. Description de l’organisation de la séquence étudiée

18Nous présentons une description de la séquence ainsi que les intentions du groupe de recherche qui reprennent, en partie, des procédures déjà utilisées dans une autre séquence forcée concernant le fonctionnement des mouvements du bras (Orange & Orange Ravachol, 2007).

4.1.1. Séance 1

  • 5 Deux didacticiens, Denise Orange Ravachol et Hanaà Chalak, ont assisté aux séances réalisées en cla (...)

19La préparation de cette séance se base sur un diagnostic des systèmes explicatifs spontanés des élèves en rapport avec le fonctionnement des volcans en vue de mettre en œuvre, par la suite, un débat collectif autour de cette problématique. Tout d’abord, les élèves répondent individuellement et par écrit au problème suivant : « Par un schéma et un texte, expliquez comment fonctionne un volcan et d’où viennent les matériaux volcaniques ? ». Ensuite, les productions élaborées sont ramassées et les élèves sont répartis – dans la mesure du possible par l’enseignante et les chercheurs assistants à la séance5 – en groupes homogènes du point de vue des conceptions et du fonctionnement. Les élèves sont chargés, pendant ce travail, de proposer une production commune sur une affiche. À la fin de la séance, l’enseignante récupère les productions de groupe produites par la classe (six productions) pour qu’elles soient étudiées, en plus des productions individuelles, par le groupe de recherche, et servent à préparer la suite de la séquence.

4.1.2. Séances 2 et 3

20L’équipe de recherche a pensé cette situation dans l’objectif de mettre en jeu les conceptions des élèves et de les engager dans un travail de problématisation. En début de séance, l’enseignante rappelle le problème posé puis chaque groupe présente son affiche selon un ordre de passage choisi par l’équipe de recherche. Les élèves présentent leurs explications et l’enseignante, ainsi que le groupe classe, posent des questions. Un débat s’instaure alors dans la classe. Son but n’est pas d’aboutir à un accord ou à une solution mais de développer des raisons et de faire produire aux élèves des argumentations.

21À la fin de ce débat, un document préparé par le groupe de recherche (figure 5) est distribué dans lequel les élèves qui précisent si chacune des explications proposées peut ou non fonctionner en argumentant leur choix. Les trois prototypes d’explications (A, B, C) ou « caricatures » ont été construits par l’équipe de recherche à partir des explications majeures révélées par les six affiches de groupe des élèves. L’explication A fait référence à un fonctionnement local du magmatisme sans lien avec la structure de la Terre. Le magma se retrouve stocké ou se forme dans une poche dans le volcan. Lors des éruptions volcaniques il remonte par la cheminée. L’explication B se rapporte à une production centrale qui se fait au niveau du noyau terrestre. Le magma remonte des profondeurs de la Terre par un conduit et peut être stocké dans une poche dans le volcan. Ces deux explications correspondent respectivement au modèle local et central identifié dans l’histoire du magmatisme (Orange, 1995) et rencontré fréquemment chez les élèves du primaire et du secondaire (Goix, 1996 ; Laperrière-Tacussel, 1995). L’explication C représente une production magmatique plus ou moins profonde. Ce n’est pas dans le volcan ni dans le noyau que se forme ou se stocke le magma mais à une certaine profondeur située entre les deux. Elle ne correspond pas au modèle global admis actuellement puisqu’elle ne fait pas référence à la tectonique des plaques et à une formation locale du magma à certains endroits et sous certaines conditions mais nous pouvons considérer qu’elle en est plus proche que les explications A et B. À partir de ce qui a été discuté pendant le débat, les élèves sont censés, produire des arguments écrits précisant si les trois explications peuvent ou non fonctionner et pourquoi.

Fig. 5 : document préparé par le groupe de recherche et distribué aux élèves de quatrième après le débat scientifique.

Fig. 5 : document préparé par le groupe de recherche et distribué aux élèves de quatrième après le débat scientifique.

Préciser pour chacune des explications si elle peut ou non fonctionner et pourquoi.

Peut-elle fonctionner ? (oui/non)

Pourquoi ?

Exp. A

Exp. B

Exp. C

22Ce document cherche à clôturer la phase de débat scientifique pour garder une trace écrite des argumentations évoquées. L’enseignante recueille les productions argumentatives individuelles des élèves afin que le groupe de recherche puisse les étudier lors de la réunion a posteriori. Chacune de ces productions (exemple en figure 6) représente un premier écrit intermédiaire (E1) produit par les élèves lors de la séquence forcée.

Fig. 6 : exemple de production argumentative individuelle produite par un élève après le débat (écrit individuel E1).

Fig. 6 : exemple de production argumentative individuelle produite par un élève après le débat (écrit individuel E1).

4.1.3. Séances 4 et 5

  • 6 Les élèves disposaient du tableau de la figure 6 et des neufs raisons sous forme d’étiquettes pour (...)

23L’enseignante commence la séance en indiquant aux élèves que leurs écrits de la séance précédente (E1) ont été étudiés et que les raisons « contre » le fonctionnement des trois explications se sont avérées plus nombreuses que celles « pour » leur fonctionnement. C’est pourquoi leur travail portera sur une sélection de neuf raisons de non fonctionnement des modèles. Par binôme, elle leur demande de répartir les neuf raisons dont ils disposent (figure 7), dans une pochette d’étiquettes, en deux catégories sur une feuille A36 selon les critères qui leur semblent adéquats. Les neuf raisons (tableau 1) sont principalement liées à des impossibilités de fonctionnement selon le modèle de formulation : « ça ne fonctionne pas parce que… ». Ces raisons seront proposées aux élèves sans faire référence aux modèles auxquels elles s’appliquent. Elles portent, en négatifs, les deux nécessités retenues dans les objectifs pédagogiques de la séquence : nécessité de la formation et de la remontée du magma. Par exemple : « Ça ne peut pas fonctionner parce que le magma ne peut pas remonter » s’inverse en « Pour que cela fonctionne, il est nécessaire que le magma remonte ». Ainsi, la désignation du nombre de catégories, dans la consigne, semble indispensable pour imposer un classement aux élèves et pour qu’ils puissent reproduire les deux nécessités visées dans l’enseignement.

  • 7 Suite à la demande de l’enseignante, l’équipe de recherche n’a pas imposé aux élèves la production (...)

24Répartir, en deux catégories, les neuf raisons avancées par la classe qui expliquent pourquoi ça ne fonctionne pas7 :

Tabl. 1 : les raisons du non fonctionnement des explications proposées au classement.

Ça ne fonctionne pas parce que la chambre n’est pas assez profonde.

Ça ne fonctionne pas parce que la température n’est pas assez élevée pour que ça fonde.

Ça ne fonctionne pas car la chambre n’est pas approvisionnée en magma.

Ça ne fonctionne pas parce que la poche est trop profonde.

Ça ne fonctionne pas car le magma ne peut pas remonter.

Ça ne fonctionne pas car il n’y a aucune production de magma.

Ça ne fonctionne pas car il ne fait pas assez chaud pour former du magma.

Ça ne fonctionne pas car il n’y a pas de cheminée pour que le magma puisse remonter.

Ça ne fonctionne pas car c’est très éloigné de la surface de la Terre.

25Le travail de classement en deux catégories est réalisé d’abord en binôme puis collectivement. Lors de la phase collective, le groupe classe se met d’accord sur un classement et un titre est donné à chacune des deux catégories : la production du magma ; la profondeur et la remontée du magma (tableau 2). Ces titres sont liés aux raisons de non fonctionnement : « ça ne fonctionne pas parce qu’il n’y a pas production de magma et parce que le magma ne peut pas remonter ». Cet écrit, produit en binôme puis collectivement, représente le deuxième écrit intermédiaire (E2) de la séquence.

Tabl. 2 : la répartition consensuelle des raisons de non fonctionnement avec les titres donnés aux deux catégories (écrit intermédiaire E2).

La production du magma

La profondeur et la remontée du magma

Ça ne fonctionne pas parce que la température n’est pas assez élevée pour que ça fonde.

Ça ne fonctionne pas parce que la poche est trop profonde.

Ça ne fonctionne pas car la chambre n’est pas approvisionnée en magma.

Ça ne fonctionne pas car le magma ne peut pas remonter.

Ça ne fonctionne pas car il n’y a aucune production de magma.

Ça ne fonctionne pas car il n’y a pas de cheminée pour que le magma puisse remonter

Ça ne fonctionne pas car il ne fait pas assez chaud pour former du magma.

Ça ne fonctionne pas car c’est très éloigné de la surface de la Terre.

Ça ne fonctionne pas parce que la chambre n’est pas assez profonde.

26Après avoir catégorisé les raisons et donné des titres aux deux catégories obtenues, l’enseignante introduit le tableau ci-dessous en effectuant une certaine inversion (tableau 3). En effet, puisque cela ne fonctionne pas pour les raisons citées, il s’agit de voir comment cela fonctionne dans la Terre pour que le magma puisse se former et remonter. Ce texte constitue l’ébauche du texte de savoir final sur le fonctionnement des volcans (E3a).

Tabl. 3 : ébauche du texte de savoir final sur le fonctionnement des volcans (E3a).

Comment est-ce dans la Terre pour que ça marche ?

Il faut que le magma remonte

Il faut que le magma se forme

27Par la suite, un document scientifique préparé par le groupe de recherche (annexe 1) est distribué aux élèves. Il a été construit, en se basant sur les textes d’Allègre (1987), afin de les aider à finaliser le texte de savoir final (E3a) et à repérer les solutions qui réalisent les deux nécessités identifiées : celle de la remontée et de la formation du magma. Le texte rend compte de l’impossibilité de l’existence du magma fondu à l’intérieur du globe et explique la formation de ce magma ainsi que sa remontée. Les élèves exploitent collectivement le document au vu des contraintes temporelles de la séance ce qui aboutit à un texte de savoir final écrit au tableau (E3b) (tableau 4) et produit par le groupe classe.

Tabl. 4 : le texte de savoir final produit par la classe sur le fonctionnement des volcans (écrit 3b).

Comment est-ce dans la Terre pour que ça marche ?

Il faut que le magma remonte

Il faut que le magma se forme

Le magma est poussé par la pression des gaz. Cela crée des failles et des cheminées pour que le magma remonte. Son lieu de fabrication peu profond par rapport à l’échelle de la Terre permet sa remontée vers la surface.

La roche fond à des profondeurs de la Terre (100 à 200 km) à des températures d’environ 1 000° à 2 000° C et sous une certaine pression. Cela se forme à environ – 70 à 200 km de profondeur. La roche fond et produit du magma : un mélange de gaz et de roche fondue.

28Après cette description de la séquence forcée construite par le groupe de recherche, nous exposons ses caractéristiques générales.

4.2. Caractéristiques générales de la séquence

  • 8 Nous utilisons cette notion pour un travail à l’échelle de la séquence et non pas de la séance comm (...)

29Pour identifier les caractéristiques générales de la séquence construite par le groupe de recherche, nous reprenons la notion de synopsis qui « correspond à la première analyse que fait le chercheur quand il travaille avec les données correspondant à une séance […]. Dans cette première analyse, le chercheur se situe en observateur extérieur ; il prend le point de vue global de la classe »8 (Tiberghien et al., 2007, p. 105). Nous utilisons cette notion pour un travail à l’échelle de la séquence et non pas de la séance comme le précise son usage originel. Le tableau synoptique construit (tableau 5) regroupe plusieurs dimensions de la séquence (étapes de la séquence, organisation de la classe, tâches réalisées par la classe, productions langagières, forme, nature et auteur des écrits produits) aménagées en correspondance avec nos questionnements de recherche. Il offre un point de vue global de la séquence et pointe les productions langagières, leur forme, leur nature et leurs auteurs. Pour cette séquence, les productions langagières orales et écrites (discussions et écrits) sont nombreuses et diverses (tableau 5). Les échanges oraux se font en groupe, en binôme et collectivement. Les écrits initiaux révèlent les idées explicatives des élèves et leurs conceptions, les écrits intermédiaires (E1 et E2) concernent les raisons sous-jacentes à ces idées explicatives et l’écrit final (E3a et E3b) présente le produit terminal de ces deux phases. Les écrits ont des formes variées : schéma, tableau et texte. Ces productions ont chacune une fonction déterminée au sein de la séquence et sont importantes dans la démarche de problématisation suivie. La présence marquée des productions langagières provient de l’importance qui leur est accordée dans la problématisation et dans les apprentissages par les chercheurs (Jaubert & Rebière, 2000 ; Jaubert, 2007). Cependant, nous soulignons que les multiples écrits sont construits par les élèves ou collectivement par le groupe classe sauf l’ébauche du texte de savoir final introduite par l’enseignante. Quant à l’organisation de la classe, elle alterne entre une organisation individuelle, en binôme, en groupe et collective.

30Cette séquence cherche à impliquer les élèves dans la construction de savoirs et de textes problématisés dans le domaine du magmatisme. Dans quelle mesure le groupe de recherche a-t-il réussi à faire accéder les élèves aux nécessités des savoirs dans le domaine du magmatisme et à rendre compte de la problématisation dans les écrits produits au cours de la séquence ? Quelles sont les pratiques enseignantes en jeu dans cette construction ? Quelles sont les difficultés rencontrées par l’enseignante ainsi que par les élèves ? Nous commençons par apporter des éléments de réponse à ces questions en analysant les écrits produits lors de cette séquence forcée.

Tabl. 5 : synopsis de l’organisation de la séquence forcée de quatrième et des activités langagières mises en œuvre.

Séances

Organisation de la classe

Productions langagières

Forme des écrits produits

Nature des écrits

Auteur des écrits

1

Individuelle

Écrits individuels – Productions explicatives

Schéma légendé et texte

Écrits initiaux

Élève

En groupe

Échanges oraux, discussions de groupe

Schéma légendé et texte

Groupe d’élèves

Écrits de groupe – Productions explicatives

2 et 3

Collective

Échanges oraux – débat collectif (arguments oraux)

Ecrits intermédiaires

Elève

Individuelle

Productions individuelles écrites de raisons (E1)

Texte (tableau)

4 et 5

Par binôme puis collective

Échanges oraux – discussion par binôme puis collective et classement des raisons en deux catégories (E2)

Tableau

Binôme d’élèves puis groupe classe

Collective

Ébauche du texte de savoir final sur le fonctionnement des volcans (E3a)

Échanges oraux collectifs

Texte (tableau)

Écrits finaux

Enseignante

Texte de savoir final (E3b)

Groupe classe

5. Étude des différents écrits produits lors de la séquence forcée

31Nous étudions le contenu des écrits de manière à voir s’ils portent d’éventuelles traces de problématisation ou bien s’ils se limitent à l’exposition des solutions sous une forme propositionnelle. Nous identifions leur fonction au sein de la séquence ainsi que les liens qu’ils entretiennent les uns avec les autres et avec les écrits initiaux. La figure 7 ci-dessous indique les écrits construits pendant la séquence forcée que nous analysons d’une manière détaillée et pointe les documents introduits par le groupe de recherche pour arriver à certains de ces écrits.

32Nous nous intéressons d’abord aux explications spontanées des élèves dans les écrits initiaux puis nous cherchons les traces de la problématisation dans les écrits intermédiaires et finaux.

Fig 7 : les écrits produits par la classe et les documents introduits par le groupe de recherche lors de la séquence forcée de quatrième.

Fig 7 : les écrits produits par la classe et les documents introduits par le groupe de recherche lors de la séquence forcée de quatrième.

5.1. Les explications spontanées des élèves dans les écrits initiaux individuels et de groupe

33Les productions initiales sont constituées d’un schéma légendé accompagné d’un texte et ont été produites individuellement (25 productions) puis en groupe (6 productions) par les élèves de la classe de quatrième. Leur étude permet d’inférer les conceptions des élèves et leurs modèles spontanés (Santini, 2009) concernant le fonctionnement du volcan et l’origine des matériaux volcaniques qui semblent variés :

  • 15 productions individuelles (PI) sur 25 et 2 productions de groupe (PG) sur 6 situent l’origine des matériaux au niveau de l’environnement local du volcan. La lave a une origine superficielle : soit elle remplit le volcan (4 PI sur 25), soit elle est contenue dans un réservoir fermé situé dans le volcan (11 PI sur 25 et 2 PG sur 6). Ainsi, l’explication du volcanisme se fait sans situer le volcan dans un fonctionnement lié à celui du globe terrestre (Orange, 1995). L’étude des textes accompagnant ces schémas montre, au premier abord, que certains élèves se situent dans une problématique de formation du magma dans le volcan : « Quand le volcan dort, il fabrique ces matériaux (la lave, le magma, etc.) », d’autres dans une problématique de préexistence de ce magma : « Quand le volcan est en repos, la lave à l’intérieur bouillonne avec la chaleur et quand il y a une éruption la lave est éjectée ».

  • 4 PI sur 25 et 2 PG sur 6 révèlent un réservoir situé sous le volcan ou un magma remplissant le « sous-sol ». Ces productions présentent un début de référence à la Terre mais qui reste difficile à évaluer concrètement. Certains de ces écrits évoquent une formation du magma sous le volcan grâce à une fusion de la roche : « La lave est formée dans la chambre magmatique, quand elle est en fusion avec la roche ». Par ailleurs, l’écrit du troisième groupe avance que les matériaux volcaniques proviennent du sous-sol mais s’interroge quant à leur formation : « Comment sont fabriqués le panache et la lave ? ».

  • 1 PI sur 25 et 1 PG sur 6 voient le volcanisme comme un phénomène ayant pour origine le noyau de la Terre. La production individuelle concernée souligne que « le magma vient du noyau terrestre qui est très chaud. Lors de séismes le magma remonte à la surface ». Alors que pour celle réalisée en groupe, « la remontée du magma qui vient du globe, engendre la création d’une chambre magmatique ».

34Les explications initiales des élèves de quatrième sur le fonctionnement des volcans sont manifestement hétérogènes. Un nombre important de productions met en évidence un fonctionnement local du volcan tandis que peu d’écrits se rapportent à une explication centrale faisant référence au globe terrestre (Orange, 1995). Cependant, l’évaluation du degré de cette référence était difficile à identifier pour certaines productions. De plus, nous soulignons l’absence de mention des plaques tectoniques et d’une production de magma à des endroits spécifiques du globe comme c’est le cas de l’explication actuelle globale du magmatisme.

5.2. Les traces de la problématisation dans les écrits intermédiaires

35Deux écrits intermédiaires E1 et E2 ont suivi les productions initiales des élèves. Le premier clôture la phase de débat scientifique et concerne la production d’arguments « pour » et/ou « contre » le fonctionnement des caricatures proposées aux élèves. Le deuxième représente le classement en deux catégories des neuf raisons de non fonctionnement des modèles.

5.2.1. Étude des argumentations pour et contre le fonctionnement des modèles explicatifs (E1)

36Nous procédons, dans un premier temps, à une étude quantitative des argumentations individuelles produites par les élèves. Ensuite, nous examinons d’une manière qualitative celles avancées pour chacune des explications.

Étude quantitative des argumentations

37Notre étude quantitative consiste à mettre en évidence le nombre d’argumentations « pour » et « contre » le fonctionnement des trois explications (ou caricatures) proposées aux élèves. Le tableau 6 ci-dessous explicite les résultats de cette étude. Rappelons que les élèves devaient préciser pour chacune des explications si elle peut ou non fonctionner en justifiant leur choix (exemple en figure 6).

Tabl. 6 : nombre d’argumentations « pour » et « contre » le fonctionnement des trois caricatures d’explications proposées aux élèves de quatrième (après le débat).

Nombre d’argumentations

Explication A

Explication B

Explication C

Total

Argumentations « pour » le fonctionnement

0

18

15

33

Argumentations « contre » le fonctionnement

24

6

9

39

Absence de réponse

1

1

1

3

Total

25

25

25

75

38Nous remarquons que, après le débat, aucun argument n’a été avancé en faveur de la possibilité de fonctionnement de l’explication locale A. Effectivement, cette dernière ne peut plus fonctionner pour l’ensemble des élèves (24 argumentations « contre ») sachant qu’un nombre important de productions initiales (15 individuelles et 2 de groupe) se positionne dans un cadre local magmatique. Nous pouvons ainsi constater que la construction de l’impossibilité de fonctionnement de l’explication A a été développée pendant le débat. Les argumentations des élèves semblent être exclusivement en faveur des explications B et C (18 pour la B et 15 pour la C). Par ailleurs, le tableau 6 montre que, pour l’ensemble des explications, les arguments « contre » le fonctionnement sont plus nombreux que ceux « pour » même si le nombre de ces derniers reste quand même assez important (39 « contre » et 33 « pour »).

Étude qualitative des argumentations

39Afin de réaliser l’analyse de contenu des argumentations spécifiques à chacune des explications, nous avons catégorisé, pour chacune des explications A, B et C, les arguments produits selon les idées majeures qu’ils reflètent (voir annexes 2, 3 et 4). Nous reprenons, dans ce qui suit, les trois explications en étudiant les raisons correspondantes :

40L’explication A représente un fonctionnement local du magmatisme sans lien avec la structure de la Terre avec un magma stocké ou fabriqué dans une poche dans le volcan. Cette explication ne fonctionne plus après le débat pour des raisons liées majoritairement aux conditions de formation du magma et à la position de la chambre qui, pour les élèves, devrait être plus en profondeur ou dans le sous-sol puisque c’est en profondeur que la température est assez élevée pour former du magma (annexe 2). De plus, quelques arguments relient le non fonctionnement de l’explication A à l’impossibilité de la remontée du magma, au manque d’approvisionnement de la chambre magmatique et de production de laves. Les élèves ont ainsi abandonné les explications locales retrouvées en nombre important dans leurs productions initiales. Il semble, d’après les arguments avancés, que la formation du magma nécessiterait une chambre située en profondeur et/ou une température suffisamment élevée pour fondre la roche.

41L’explication B se rapporte à une production centrale magmatique qui s’accomplit au niveau du noyau terrestre. Les arguments des élèves sont favorables au fonctionnement de cette explication parce que le magma est produit (ou se situe) en profondeur, au niveau du noyau, et qu’à cet endroit la température est suffisamment élevée pour qu’il se forme (annexe 3). Certaines formulations d’élèves font référence à une formation du magma, d’autres à une préexistence de ce magma en profondeur. Cependant, l’explication B ne pourrait pas fonctionner, pour quelques élèves, parce que le noyau est très profond et très éloigné du volcan pour pouvoir l’alimenter. Le magma aurait effectivement du mal à remonter et à traverser toute cette distance. De plus, il est impossible qu’il y ait de la lave dans le noyau qui ne joue aucun rôle dans les éruptions volcaniques.

42L’explication C se rapproche d’une production magmatique plus ou moins profonde et le magma est produit (ou préexiste) à une certaine profondeur située entre le noyau et le volcan. L’étude de la catégorisation des arguments (annexe 4) montre que, pour les élèves, cette explication serait possible car la température est assez élevée, à l’endroit profond où se trouve la poche, pour que la roche fonde et forme du magma. Certains arguments utilisent uniquement, dans leurs justifications, la position de la chambre magmatique au niveau du « sous-sol », d’autres relient cette position avec l’augmentation de la température. Toutefois, pour d’autres élèves, l’explication C ne pourrait pas fonctionner parce que la poche est loin du noyau ce qui fait que la température n’est pas suffisamment élevée pour engendrer la formation du magma. En outre, le magma, dans ce modèle, ne pourrait pas remonter. Nous soulignons que l’explication C est acceptée par un nombre important d’élèves pour les mêmes raisons que celles proposées pour la précédente (explication B).

43Les écrits individuels E1 gardent une trace écrite des arguments ayant émergé pendant le débat, ce qui est en parfaite adéquation avec les objectifs de recherche de la séquence forcée. Ces écrits se situent dans l’ordre épistémologique du « problématique » où la question du vrai et du faux est temporairement suspendue pour celle du possible et de l’impossible donc du contingent et du nécessaire (Orange, Fourneau & Bourbigot, 2001). De plus, les argumentations sont remarquablement de nature fonctionnelle et non descriptive ce qui traduit une véritable avancée vers les nécessités. Par conséquent, nous pouvons considérer chacun des écrits individuels E1 (exemple en figure 6) comme un mono-texte raisonné puisqu’il comporte plusieurs argumentations (ou raisons) non contradictoires. Son but est d’identifier, après le débat, les raisons « pour » et « contre » le fonctionnement de trois caricatures construites à partir des modèles initiaux des élèves, et permet ainsi de révéler les raisons qui marquent la possibilité et l’impossibilité du fonctionnement de ces trois modèles. Il fera le pont entre le débat et le travail sur les documents des séances suivantes. À partir de ces écrits E1, neuf raisons de non fonctionnement ont été sélectionnées par le groupe de recherche et proposées aux élèves qui devaient les répartir en deux catégories. L’écrit intermédiaire E2, que nous étudions dans le paragraphe suivant, est ainsi produit.

5.2.2. Étude du classement des raisons de non fonctionnement en deux catégories (E2)

44Les neuf raisons de non fonctionnement des modèles ont été proposées aux élèves sans la moindre référence aux explications concernées (A, B, C) (tableau 1). Le travail de répartition de ces raisons en deux catégories est d’abord effectué en binôme puis une mise en commun collective est réalisée au tableau et un titre est donné aux deux catégories définies (tableau 2). Certains élèves ont proposé des titres pour les catégories, lors du travail en binôme, ce qui n’a pas été demandé au départ par l’enseignante. Lors de la construction de l’écrit consensuel E2 quatre raisons (b, c, f, g) ont été regroupées dans une catégorie qui concerne la production du magma et cinq raisons (a, d, e, h, i) ont été classées dans une catégorie liée à la profondeur et la remontée du magma. Ces deux catégories mettent en évidence les deux principales raisons de non fonctionnement : « ça ne fonctionne pas parce que le magma ne peut pas se former et ne peut pas remonter ». Elles représentent les nécessités (de formation et de remontée du magma) auxquelles les élèves doivent accéder pour construire un savoir magmatique problématisé. La construction de ces deux nécessités correspond aux objectifs d’apprentissage définis au préalable par le groupe de recherche et figure dans l’espace des contraintes envisageable pour le niveau de quatrième (figure 4). L’écrit de travail E2 se situe, comme le précédent, dans l’ordre épistémologique du « problématique ». Le travail des élèves ne se focalise plus sur les modèles explicatifs initiaux de groupe, ni sur les caricatures mais sur les raisons et les arguments portant sur ces modèles. Le but de cet écrit est de catégoriser les raisons de non fonctionnement qui pourraient par la suite, en s’inversant, faire accéder les élèves aux conditions et aux nécessités de fonctionnement. C’est un mono-texte raisonné car il comprend plusieurs argumentations (ou raisons) non contradictoires classées en deux catégories dans un tableau. Suite à la catégorisation réalisée, les écrits finaux E3a et E3b sont construits.

5.3. Les traces de la problématisation dans les écrits finaux (E3a et E3b)

45Après avoir donné des titres aux deux catégories, l’enseignante introduit, par une sorte d’inversion, le tableau E3a qui constitue l’ébauche du texte de savoir final sur le fonctionnement des volcans (tableau 3). Puisque cela ne fonctionne pas pour des raisons liées à l’absence de production et de remontée du magma, il s’agit de voir comment c’est dans la Terre pour que le magma puisse se former et remonter. Ainsi, l’écrit E3a s’interroge « Comment c’est dans la Terre pour que ça marche ? » et met en avant deux nécessités « Il faut que le magma remonte » et « Il faut que le magma se forme ». La formation et la remontée du magma représentent les conditions de fonctionnement des volcans. Cet écrit a été introduit par l’enseignante en prenant appui sur l’écrit E2 précédent. Pour le compléter, les élèves exploitent collectivement la documentation scientifique pour renseigner les deux colonnes du tableau des raisons. Ils passent ainsi à la recherche des solutions permettant de réaliser les nécessités identifiées. L’écrit E3b final obtenu met en avant ces nécessités (remontée et formation du magma) et intègre les solutions correspondantes. Ainsi, l’écrit E3b final est un mono-texte problématisé parce qu’il explicite deux nécessités ainsi que les solutions qui répondent à celles-ci. Il porte ainsi des caractéristiques qui l’éloignent d’un texte « propositionnel » car il ne se contente pas d’exposer les solutions mais y inclut les nécessités. C’est un texte qui marque, au moins en partie, l’apodicticité des savoirs malgré le fait qu’il n’explicite pas nettement la solidité de l’intérieur du globe. Il garde un lien avec la problématisation développée pendant la séance et révélée par les écrits précédents. Cependant, il semble que cet écrit final ne rend pas suffisamment compte des contraintes empiriques figurant d’une manière explicite dans l’espace des contraintes défini a priori par le groupe de recherche comme la solidité de l’intérieur du globe.

46L’analyse du contenu des écrits produits lors de la séquence forcée montre que ceux-ci portent des traces de problématisation. Les écrits intermédiaires E1 et E2 sont des mono-textes raisonnés qui mettent en avant plusieurs argumentations (ou raisons) non contradictoires et l’écrit final E3b est un mono-texte problématisé qui donne à voir deux raisons combinées aux solutions permettant de les réaliser. Ainsi, l’écrit final ne présente pas « la » solution au problème posé, ce qui diffère de la démarche de repérage et de tri des solutions identifiée dans d’autres études (Chalak, 2012a, 2012b ; Orange Ravachol, 2010). Toutefois, il est nécessaire de poursuivre les analyses en se penchant sur l’activité de mise en texte orale des élèves et de l’enseignante étant donné que les savoirs ne se réduisent pas aux seuls textes écrits. Comment les textes ont-ils été construits ? Quelle est l’activité réelle des élèves ? Retrouve-t-on les traces de la problématisation dans l’activité des élèves et comment cette problématisation s’est-elle développée ? Comment les élèves ont-ils pris en charge l’introduction de nouveaux documents par le groupe de recherche ?

6. Étude de la mise en texte des savoirs au cours des moments de travail

47Il s’agit de suivre les traces de la mise en texte en accordant de l’attention à trois phases de la séquence : celle du débat scientifique, de la catégorisation des raisons de non fonctionnement et de l’exploitation de la documentation scientifique. Nous étudions, dans la partie suivante, l’activité de l’enseignante et des élèves lors de ces moments permettant le passage d’un écrit à l’autre.

6.1. Lors du débat collectif

48L’étude de l’écrit intermédiaire E1 nous avait permis de constater que les élèves ont construit l’impossibilité de fonctionnement de l’explication locale A – pourtant majoritaire dans leurs productions initiales – et la possibilité de celles B et C avec une légère préférence pour la B. Les arguments formulés montrent que la formation du magma nécessite que la température soit suffisamment élevée pour provoquer la fusion de la roche et que la chambre magmatique soit en profondeur et non pas dans le volcan. Cette construction semble avoir eu lieu au cours du débat scientifique. Par conséquent, nous analysons l’activité de mise en texte orale pendant cette phase afin de comprendre comment les argumentations, figurant dans l’écrit intermédiaire E1, se sont développées. De plus, nous estimons que l’analyse du débat nous informe sur le positionnement de l’enseignante par rapport aux logiques de construction des savoirs scientifiques : logique de problématisation (possible/nécessaire) et de réfutation (vrai/faux). L’étude du débat révèle qu’il se caractérise par deux types de moments : des moments d’ouverture vers les possibles et de construction des nécessités et des moments de fermeture des possibles. Ce double mouvement d’ouverture et fermeture des possibles permet de marquer les possibilités et les impossibilités de fonctionnement et caractérise la problématisation. Voyons comment ces deux moments se sont développés au cours du débat.

6.1.1. Des moments d’exploration des possibles et de construction des nécessités

49L’analyse des interventions des élèves et de l’enseignante indique que les problèmes de la formation et de la remontée du magma ont préoccupé les élèves ainsi que l’enseignante le long du débat. Regardons de plus près comment se déroule la mise en texte orale de ces deux problèmes et qui des élèves ou de l’enseignante développe les argumentations. Nous recherchons dans le débat des arguments proches de ceux que l’on retrouve dans les écrits E1. Par conséquent, nous nous limitons à l’analyse de passages que nous avons choisis parmi les multiples interventions du débat.

Le problème de la formation du magma

50L’explication du premier groupe postule qu’une éruption volcanique se produit lorsque la lave chauffe l’eau d’une nappe phréatique, ce qui crée de la vapeur d’eau qui fait monter la lave. Dans cette explication, les élèves n’expliquent pas tellement la formation de la lave mais plutôt sa remontée qui permettra de produire une éruption volcanique. Lorsque l’enseignante interroge les élèves de ce groupe sur l’origine de la lave, l’un d’eux évoque une fusion de la roche qui se situe dans le volcan. La fusion implique le passage d’une roche solide à un magma liquide. Plus loin dans les échanges, la question de l’origine de la lave est réintroduite par Vincent (150). L’explication du premier groupe se développe et des nouveaux éléments apparaissent comme l’implication de la chaleur dans la fusion de la roche (156). De plus, cette fusion se produit en profondeur et non plus dans le volcan comme l’expliquait ce groupe au départ (159-160 ; 165-166).

150

Vincent : Mais la lave elle vient d’où parce que euh ?

151

P. : La lave elle vient d’où ?

152

Emma : Elle était déjà là avant.

153

P. : Comment ?

154

Emma : Elle était déjà là avant.

155

P. : Elle était déjà là avant mais avant qu’elle soit là avant, elle était où ?

156

Gulian : C’est la chaleur du sol qui fait fondre la roche.

157

P. : C’est la chaleur du sol qui fait ? Chut, on écoute.

158

Gulian : Qui fait fondre la roche.

159

P. : Qui fait fondre la roche. Qu’en pensez-vous les autres ? C’est possible la chaleur du sol ! Est-ce que tu es sûr ?

160

Gulian : Du sous-sol.

161

P. : Du sous-sol, on a fait la distinction sol et sous-sol hein. D’accord. La chaleur du sous-sol qui fait fondre la roche et qui donne quoi ?

162

Gulian : De la lave.

163

P. : De la lave, oui ?

164

Théo : Mais ça va encore plus loin normalement, parce que là c’est juste l’histoire du magma, il y a une grande cheminée, qui va, qui descend pas euh vers les profondeurs de la Terre.

165

P. : Oui, tu vas nous expliquer sur votre schéma mais là on n’a pas la notion d’échelle. Je ne sais pas où on est, c’est vrai. Avez-vous une idée de la profondeur de ce que vous avez représenté ? ça va où ? elle était où la lave ?

166

Emma : En profondeur.

51Le deuxième groupe ajuste son explication en fonction des échanges menés auparavant. Son schéma montre une chambre magmatique située dans le volcan alors que, lors de la présentation, l’un des membres du groupe évoque plutôt une formation se produisant à plusieurs kilomètres du sous-sol : « 195. Léo. Ben pour la chambre magmatique, elle se forme à plusieurs km au sous-sol euh ». Ce changement se manifeste également lorsque l’enseignante demande aux élèves de ce groupe de préciser la surface du sol sur le schéma et que l’un d’eux la positionne un peu plus haut de manière à ce que la chambre magmatique soit en profondeur. Nous relevons le même comportement chez le sixième groupe. La formation du magma à partir de la fusion de la roche solide est reprise pour le deuxième groupe. Les élèves semblent chercher à comprendre d’une manière précise cette formation : « 239. Vincent. Mais il se forme à partir de quoi ? Parce qu’ils ne montrent pas d’où est-ce qu’il vient déjà et il se forme à partir de quoi ? ». On est bien loin de l’idée d’un magma préexistant dans les profondeurs et les élèves se situent, à la suite des échanges et des discussions, dans une problématique de formation du magma.

52Lors du passage du troisième groupe, l’un des élèves de la classe propose qu’il y ait une grande chambre en-dessous de celle figurant sur le schéma présenté. Le magma se formerait au niveau de celle-ci. Lorsque les raisons derrière ce choix sont demandées, voici comment cela est justifié :

552

Théo : C’est que plus profond, il fait plus chaud.

553

P. : Ah ! plus profond, il fait plus chaud. Beaucoup plus profond il fait plus chaud et Romain qu’est-ce qui se passe à ce moment là ?

554

Romain : Ben ça chauffe la roche et ça commence à monter euh.

555

P. : Ça chauffe et qu’est-ce qui se passe quand ça chauffe ? Ça ?

556

Romain : Fond la roche.

53La chaleur qui règne en profondeur serait responsable, pour les élèves, de la fusion de la roche, ce qui crée du magma liquide. Ainsi, pour que le magma se forme, il est nécessaire que la température soit élevée et que la chambre soit située en profondeur. Ce sont ces deux nécessités que l’on retrouve majoritairement dans les arguments de l’écrit E1 produit suite au débat. Toutefois, une question se pose : si les élèves évoquent la fusion de la roche solide, considèrent-ils que l’intérieur du globe est solide et que la fusion se déroule dans des conditions physiques particulières (température et pression) et en des lieux précis ? Nous n’avons pas pu repérer des passages qui nous permettent d’avoir des éléments de réponse à cette question.

Le problème de la remontée du magma

54Ce problème a émergé avec le passage du deuxième groupe dont le schéma montre deux volcans : un premier pointant la remontée du magma et la préparation de l’explosion et un second s’intéressant au déroulement de cette dernière avec l’expulsion des roches en fusion. La nécessité de la remontée du magma est alors mise en avant :

214

P. : C’est le démarrage donc pendant l’explosion. Et du coup pour arriver à cette explosion, il faut que le magma, tu disais, Léo ?

215

Léo : Remonte.

216

P. : Remonte. Est-ce que vous avez une idée de ce qui fait remonter le magma. Est-ce que ce sont les flèches bleues que je vois là ?

55Les discussions suivantes révèlent un désaccord entre les élèves concernant la sortie du magma. Lorsque Vincent évoque la possibilité d’une sortie de tous les côtés et non pas juste en haut du volcan, Léo exprime son désaccord et considère que le magma ne passe que par la cheminée qui préexistait (261). Amélie avance alors que la formation de la cheminée est due à la remontée du magma (259) tandis que Théo (265-269) relie cette formation à une histoire ancienne du volcan : les explosions passées créent des cheminées qui pourront être utilisées par celles futures. Ces dernières pourraient créer des cheminées pour les utiliser par la suite.

258

P. : Du cratère, mais ça veut dire qu’il y a toujours un trou ? Il y a toujours un espace ?

259

Amélie : C’est la remontée du magma qui forme ben, ben la cheminée.

260

P. : C’est la remontée du magma qui forme la cheminée. Écoutez les autres et alors ? Mais qui est avant alors ? La cheminée elle existait avant que le magma remonte ou elle est là, elle est formée au même moment. Dites-nous !

261

Léo : Non mais moi je pensais qu’elle existait là avant.

262

P. : Tu penses qu’elle existe avant. Les autres ?

263

Léo : Le volcan il fait comme ça.

264

P. : Le volcan il fait comme ça, il a une cheminée.

265

Théo : Par exemple euh, les explosions du passé.

266

P. : Ah. C’est une histoire ancienne de volcan.

267

Théo : Oui ben ça a produit euh des, des voies.

268

P. : Oui.

269

Théo : Des voies et puis euh ben les explosions après du futur et ben elles vont essayer d’emprunter les mêmes voies. Peut être en créant d’autres pour euh encore après les utiliser.

56Le groupe classe semble adopter l’idée que la cheminée est formée avec la remontée du magma. « 277. Vincent. Mais ça peut venir au départ, y a pas de cheminée, lorsque la lave pousse la roche, ben ça crée un… » « 279. Vincent. Ça va créer la cheminée peut être en haut. ». Mais comment le magma remonte-t-il ? Et comment les cheminées sont-elles créées ? Pour les élèves, c’est effectivement la pression des gaz libérés lors de la fusion de la roche qui va creuser la roche et créer des espaces qui permettront la remontée du magma : « 293. Théo. C’est la roche qui contient du gaz », « 295. Théo. Quand elle fond elle libère le gaz qu’elle a ». Ces passages rendent compte de la construction du problème de la remontée du magma par les élèves.

57Nous venons de voir comment les problèmes de la formation et de la remontée du magma ont été mis en texte lors du débat scientifique. Cette phase se caractérise manifestement par des moments d’ouverture vers les possibles et des moments où les nécessités ont été abordées dans les arguments. Les interventions de l’enseignante avaient pour but principal de pousser les élèves à aller au bout de leurs pensées. Son principal rôle était de poser des questions aux élèves, de gérer des prises de paroles et de susciter la réaction du groupe classe lorsqu’une controverse est pointée ou qu’une proposition est avancée : « 137. P. Qu’en pensez vous les autres ? », « 375. P. C’est possible ça les autres ? », « 573. P. C’est possible ? », « 575. P. Ça peut fonctionner pour vous peut-être ? ». Elle s’abstient de donner les solutions même pour des questions concernant le vocabulaire scientifique comme la différence entre la lave et le magma. On reste dans l’ordre du possible et de l’impossible. Les argumentations, que révèle l’écrit E1, correspondent à celles évoquées par les élèves pendant le débat.

58À côté de ces moments intenses d’ouverture vers les possibles, nous repérons quelques moments de fermeture – beaucoup moins nombreux – et qui se rapportent à certaines interventions d’élèves.

6.1.2. Des moments de fermeture des possibles

59Lorsqu’un élève de la classe évoque le déplacement des plaques pour expliquer la construction du volcan (ou son « agrandissement »), l’enseignante essaye de comprendre l’idée proposée mais finit par bloquer les discussions qui s’y rapportent : « 365. P. Bon difficile Antoine, faut que tu me réfléchisses à ton idée. Faut que tu nous l’expliques. Hein, j’ai pas assez d’éléments là pour comprendre ce que tu veux dire. ». L’émergence de l’idée du déplacement des plaques et de la subduction met l’enseignante dans l’embarras. Comment gérer ces idées intéressantes qui émergent et qui ne sont pas reliées au volcanisme selon la progression et les objectifs des programmes officiels ? Ces derniers abordent le volcanisme d’une manière locale alors que la référence aux plaques emmène les élèves vers une explication plus globale reliée au fonctionnement des plaques lithosphériques. L’approfondissement des idées évoquées par les élèves, dans un cadre tectonique, aurait pu enrichir les réflexions menées au cours du débat mais l’engagement sur ce terrain inconnu n’est pas chose aisée. L’enseignante a préféré interrompre ces discussions. Cette fermeture des possibles s’accorde avec les objectifs d’apprentissages de la séquence qui n’envisagent pas, à la suite de la progression scolaire officielle et au vu de certaines contraintes, le fonctionnement des volcans en relation avec la tectonique des plaques.

60L’analyse des interventions et interactions langagières de l’enseignante et des élèves, que nous venons de mener, permet d’évaluer la problématisation en jeu pendant le débat. Celle-ci peut être décrite et représentée sous forme d’espace de contraintes.

6.1.3. L’espace des contraintes en jeu pendant le débat

61Nous représentons la problématisation développée par l’espace des contraintes ci-dessous (figure 8) dans le but d’avoir une vue d’ensemble des savoirs travaillés au cours du débat et d’effectuer une comparaison avec l’espace des contraintes possible établi a priori par le groupe de recherche (figure 4). Pour les élèves, l’augmentation de la température partout avec la profondeur et le lien entre cette température et la fusion conduisent à la nécessité d’une chaleur interne créant le magma par fusion de la roche et à celle de la présence de la chambre magmatique en profondeur. La libération des matériaux volcaniques lors des éruptions mène à la nécessité de la remontée du magma. Les élèves mettent en jeu un seul paramètre, la température, dans la formation du magma.

Fig. 8 : espace des contraintes en jeu lors du débat de quatrième en rapport avec le fonctionnement des volcans.

Fig. 8 : espace des contraintes en jeu lors du débat de quatrième en rapport avec le fonctionnement des volcans.

62En comparant cet espace des contraintes avec celui fixé par l’équipe de recherche au départ de la séquence (figure 4), nous constatons que la nécessité de la remontée du magma a été abordée par les élèves au cours du débat. Cependant, les contraintes empiriques qu’ils ont mobilisées (fusion contrôlée par la température, la température augmente partout avec la profondeur) diffèrent de celles établies par l’espace de contraintes possible (solidité de l’intérieur du globe et fusion contrôlée par la pression et la température). La mobilisation de ces contraintes conduit les élèves vers la nécessité d’une chaleur interne et d’une présence de la chambre magmatique en profondeur pour former le magma. La formation du magma est évoquée lors du débat mais elle n’est pas rendue nécessaire puisque la solidité de l’intérieur du globe n’a pas été prise en compte. Les étapes suivantes de la séquence auront pour but d’expliciter les nécessités discutées pendant le débat et d’emmener les élèves vers celles déterminées par l’espace des contraintes possible définissant les objectifs d’apprentissage de la séquence forcée mise en place. Ainsi, le travail se poursuit avec la production de l’écrit E2 au cours de la phase de catégorisation des raisons de non fonctionnement.

6.2. Lors de la catégorisation des raisons de non fonctionnement

63L’écrit E2 partage les raisons de non fonctionnement en deux catégories. La première concerne la production du magma et la deuxième la remontée et la profondeur du magma. Comment les élèves ont-ils pris en charge ce travail de classement introduit par le groupe de recherche et quel a été le rôle de l’enseignante ? L’enseignante commence le travail collectif en demandant à un binôme d’élèves de proposer sa catégorisation qu’elle dispose au tableau puis elle sollicite la réaction de la classe. Cette première disposition regroupe d’un côté les raisons a, b, c, f, g et h et de l’autre les raisons d, e et i :

a.

ne fonctionne pas parce que la chambre n’est pas assez profonde.

d.

ça ne fonctionne pas parce que la poche est trop profonde.

b.

ça ne fonctionne pas parce que la température n’est pas assez élevée pour que ça fonde.

e.

ça ne fonctionne pas car le magma ne peut pas remonter.

c.

ça ne fonctionne pas car la chambre n’est pas approvisionnée en magma.

i.

ça ne fonctionne pas car c’est très éloigné de la surface de la Terre.

b.

ça ne fonctionne pas car il n’y a aucune production de magma.

c.

ça ne fonctionne pas car il ne fait pas assez chaud pour former du magma.

d.

ça ne fonctionne pas car il n’y a pas de cheminée pour que le magma puisse remonter.

64Une discussion s’engage autour de cette disposition et certains déplacements sont proposés par les élèves (déplacer la raison h, inverser la « a » et la « e ») qui justifient leurs propositions d’aménagement (30-31 ; 34-39). Ces justifications se rapportent à la logique de classement suivie.

30

P. : Le H vous l’auriez mis à droite. Les autres ? Qui a mis le h de l’autre côté ? Oui. Pourquoi Antoine ?

31

Antoine : Ben parce que c’est trop profond.

34

P. : Et de ce côté-là qu’est-ce qu’il y a ? Comme idée alors ? Est-ce que déjà de ce côté-là, est-ce que vous êtes d’accord de mettre ces trois affiches ensemble ?

35

E. : Non.

36

P. : Ah ! Romain ?

37

Romain : Nous on a inversé le e et le a.

38

P. : Le e et le a. Pourquoi ? Ça ne fonctionne pas parce que la chambre n’est pas assez profonde. Ne peut pas remonter.

39

Romain : La partie de gauche ça parle de la production et la remontée du magma et la partie de droite de la profondeur de la chambre.

65Suite à la proposition de Romain (39), Vincent propose de déplacer les étiquettes a et h : ce qui suscite le désaccord d’un autre élève de la classe. Les discussions se poursuivent et la classe essaye d’arriver à un compromis et de comprendre la nature des liens entre les raisons classées dans chacune des catégories. Le groupe se met finalement d’accord sur un classement commun en déplaçant les deux étiquettes a et h. La première colonne comporte les raisons de non fonctionnement concernant la production du magma et la deuxième celles liées à la remontée. Ainsi, les catégories proposées au départ par Romain (39) ont été maintenues. Les discussions de la classe ont surtout porté sur le classement des raisons au sein de ces deux catégories.

66Cependant, un élève apparaît gêné par la position de la raison a. Il considère qu’elle concernerait plutôt la production du magma parce que la roche ne peut pas fondre si la chambre n’est pas assez profonde. La classe ne modifie pas pourtant la catégorisation réalisée puisqu’elle semble liée à la profondeur et la remontée du magma.

67Le travail de classement précédent a facilité la désignation des titres pour les deux catégories (101-105). Nous pouvons constater que les élèves saisissent bien l’intérêt de ce travail de catégorisation.

101

Vincent : Tout ce qui concerne la production du magma.

102

P. : Alors je le mets où ? Là ou là ?

103

Vincent : À gauche.

104

P. : À gauche. La production du magma. Production, fabrication du magma. Et de l’autre côté ? Oui ?

105

Vincent : Tout ce qui concerne la profondeur et la remontée du magma.

106

P. : La profondeur et la remontée du magma. Alors qu’est-ce que vous en pensez les autres élèves ? du magma pardon. Est-ce vous êtes d’accord ou pas avec ce titre ?

68Nous pouvons remarquer que le changement de niveau introduit par le groupe de recherche – qui consiste à faire travailler les élèves sur les raisons portant sur les caricatures d’explications et non plus sur les explications elles-mêmes – a été réalisé et pris en charge par les élèves. En prenant appui sur l’écrit E2, l’enseignante introduit l’ébauche du texte de savoir final E3a que les élèves complètent en exploitant la documentation scientifique préparée par l’équipe de recherche. Cette introduction a permis de faire passer les élèves de la recherche des raisons de non fonctionnement vers celle des solutions tout en gardant les traces de la problématisation et les liens avec les activités précédentes. Nous nous intéressons à la phase d’exploitation des documents scientifiques.

6.3. Lors de l’exploitation de la documentation scientifique

69L’exploitation de la documentation scientifique se fait collectivement au vu du temps accordé, par l’enseignante, au déroulement de la séquence. L’enseignante lit, au fur et à mesure, le document scientifique (annexe 1) et demande aux élèves de désigner les informations qui permettraient de compléter les cases de l’écrit E3a. Puis, elle écrit au tableau les solutions reformulées par les élèves. Avec l’avancée de la lecture, elle encourage les élèves à enrichir ce qui est déjà noté dans les deux cases. Les élèves retiennent que le magma se forme suite à une fusion de la roche à certaines profondeurs (- 70 et - 200 km) et sous des conditions précises de pression et de température. Toutefois, certaines données empiriques, comme la solidité de l’intérieur du globe et la formation du magma à des endroits précis, n’ont pas été vraiment prises en compte malgré le fait que le document scientifique les prend en considération. Quant à la remontée du magma, elle est rendue possible grâce à la pression des gaz qui permet la création de failles et de cheminées. De plus, le lieu de fabrication peu profond du magma faciliterait cette remontée. Lorsque l’enseignante demande aux élèves d’expliquer le lien entre le lieu de formation peu profond du magma et la facilitée de sa remontée, des argumentations sont développées (186-194).

186

P. : Son lieu de fabrication peu profond par rapport à l’échelle de la Terre permet sa remontée vers la surface. […]. Vous m’aviez proposé la dernière fois qu’il y avait une origine très profonde du magma. Alors qu’est-ce que vous en pensez ? Basile ?

187

Basile : Vu qu’il est peu profond, il peut remonter.

188

P. : Pourquoi tu dis vu qu’il est peu profond, il peut remonter ?

189

Basile. : Euh ben si c’est trop profond, il ne pourrait pas remonter.

190

P. : Oui mais pourquoi il ne pourrait pas remonter ? Oui ? Mathieu ?

191

Mathieu : Mais il faut dire euh pourquoi il ne peut pas monter et pourquoi il peut monter.

192

P. : Alors pourquoi il peut monter effectivement ?

193

Mathieu : Parce que la roche elle fond, ben ça s’accumule, l’air remonte.

194

P. : La roche fond, ça c’est vu, on est à cette profondeur-là. Il peut remonter grâce aux gaz. Maintenant pourquoi le fait qu’il soit à une origine peu profonde lui permet donc de remonter ? Oui.

195

Vincent : Vu qu’il est à une origine peu profonde, il va mettre moins longtemps à remonter pour pouvoir s’expulser.

196

P. : Oui il va mettre moins longtemps à remonter puisqu’il ne vient pas de si profond que ça. Hein vous comprenez ? Et puis ? du coup ?

197

Vincent : Plus il va être profond, plus ça va mettre longtemps à…

198

P. : Plus ça va être profond, plus ça sera long à remonter effectivement. Du coup on aura des temps aussi différents entre les moments des éruptions. On aura des moments où c’est en éruption, des moments où ça n’est pas en éruption puisqu’il faut bien attendre que le magma remonte.

70La phase d’exploitation de la documentation scientifique se base sur la recherche des solutions qui réalisent les nécessités déjà identifiées par l’écrit E3a. Ce travail de mise en texte est pris en charge par l’enseignante et les élèves qui repèrent les solutions, les reformulent et fournissent certaines explications et argumentations supplémentaires.

71L’étude que nous venons de réaliser nous a permis d’analyser l’activité de l’enseignante et des élèves pendant les phases de travail repérées. Le débat se révèle riche en arguments et en objections. Lors de cette phase, l’enseignante pose des questions d’explicitation, pousse les élèves à exprimer leurs idées et se retient de donner les solutions alors que les élèves développent des argumentations et construisent des possibilités et des impossibilités de fonctionnement. Les écrits E1, suivant le débat, gardent des traces de cette activité de mise en texte orale. La catégorisation des raisons de non fonctionnement a été bien réalisée par les élèves qui ont accédé aux deux raisons principales qui font que les volcans ne peuvent pas fonctionner. La phase d’exploitation de la documentation scientifique s’est caractérisée par la recherche des solutions réalisant les nécessités repérées. Ainsi, nous retrouvons, lors de l’activité de mise en texte orale des élèves, des traces du processus de la problématisation déjà repérées dans les textes construits pendant la séquence.

7. Conditions didactiques d’accès aux savoirs problématisés

72L’analyse de la séquence forcée avait pour but d’identifier les conditions d’une tenue de la dimension apodictique du savoir au-delà des débats afin d’en garder une trace dans le texte final. Il semble que la mise en texte problématisé des savoirs nécessite la production de plusieurs niveaux de textes et un travail d’abstraction et de généralisation des problèmes permettant aux élèves d’aller des idées aux raisons. Trois interventions importantes de l’équipe de recherche ont permis d’engendrer trois sauts abstractifs qui ont conduit la classe vers la construction de textes problématisés et non propositionnels (figure 9). Ces sauts maintiennent visiblement le processus de problématisation et en gardent une trace dans les textes de savoirs construits. Rappelons que certains de ces procédés didactiques ont été déjà mis en œuvre lors d’une séquence forcée concernant les mouvements du bras à l’école élémentaire (Orange & Orange Ravachol, 2007). Le choix des interventions a été opéré en relation avec le cadre théorique de la problématisation et les objectifs de recherche fixés au préalable :

73La première intervention du groupe de recherche consiste à simplifier, schématiser et dépersonnaliser (ne pas attribuer à un auteur) les explications possibles révélées par les productions de groupe des élèves pour construire trois caricatures sous forme de schémas. L’introduction des caricatures d’explications a permis de produire des mono-textes raisonnés comportant plusieurs argumentations individuelles. Cela fait passer les élèves d’une discussion orale des solutions possibles et des nécessités à des arguments écrits individuels. Ce premier saut abstractif a une portée didactique importante et constitue un premier pas vers la construction d’une problématisation théorique.

74La deuxième intervention prend appui sur une décontextualisation et une dépersonnalisation de neuf raisons individuelles d’élèves qui ont été séparées de la caricature à laquelle elles font référence et de leurs auteurs puis soumises aux élèves pour classement. La dépersonnalisation est relative, dans le cas présent, aux raisons de non fonctionnement et non aux modèles explicatifs de groupe comme précédemment. Les élèves classent ces raisons en deux catégories et repèrent, suite à la désignation de titres aux catégories obtenues, les raisons principales de non fonctionnement des volcans. Ceci constitue un deuxième saut abstractif permettant d’avancer et de progresser dans le travail d’abstraction et de généralisation du problème posé. Ce saut marque le passage des éléments de discours argumentatifs à des catégories d’argumentation. Par rapport à la première intervention, l’équipe de recherche fait passer les élèves d’un travail sur les modèles explicatifs possibles à un autre sur les raisons portant sur les modèles et d’une production d’arguments à un travail sur les arguments fournis. Les écrits résultants sont des mono-textes raisonnés élaborés individuellement puis collectivement et la catégorisation des raisons de non fonctionnement vise à faire accéder les élèves aux conditions et aux nécessités de fonctionnement par une sorte d’inversion nécessitant une troisième intervention enseignante.

75La troisième intervention enseignante consiste à faire passer les élèves des raisons de non fonctionnement aux conditions qui font que cela pourrait fonctionner par l’introduction d’un tableau désignant ces conditions. Cette introduction ne procède à aucune sélection. Elle est réalisée par l’enseignante mais repose sur le classement des arguments opposés au fonctionnement effectué et sur les titres donnés aux catégories par les élèves. L’inversion effectuée par l’enseignante conduit, lors de cette dernière étape, aux nécessités visées par les objectifs d’apprentissage de la séquence forcée et l’espace des contraintes envisageable en classe de quatrième. Cela correspond à un troisième saut abstractif permettant de produire – contrairement aux étapes précédentes – un tableau décontextualisé, général, intégrant les raisons et capable d’être compris indépendamment des activités antérieures. Les solutions qui réalisent les raisons seront repérées suite à l’étude de la documentation scientifique conçue par l’équipe. Ce sont effectivement les pratiques conduisant vers un texte de savoir institutionnalisé ayant une formulation générale mais rendant compte, en même temps, des nécessités discutées lors des situations de travail en classe, que nous cherchions à déterminer au début de cette recherche. L’écrit final de la séquence est un mono-texte problématisé qui intègre les deux nécessités, celles de la formation et de la remontée du magma, accompagnées des solutions qui les réalisent. Toutefois, le travail mené avec une focalisation sur les nécessités et les solutions mettrait de côté les contraintes empiriques (fusion contrôlée par la température et la pression, l’intérieur du globe est solide, les matériaux volcaniques sont libérés lors des éruptions) dont l’importance demeure notable dans la construction des nécessités. Sous quelles conditions et avec quelles pratiques la production d’un texte final combinant les contraintes empiriques et théoriques et les solutions serait-elle possible ? La réponse à cette question demande une poursuite des réflexions et une mise en place, au sein d’une équipe de recherche, d’une autre séquence forcée.

Fig. 9 : les techniques enseignantes de mise en texte mobilisées dans une logique de problématisation.

Fig. 9 : les techniques enseignantes de mise en texte mobilisées dans une logique de problématisation.

Conclusion

76Nous cherchions, à travers la mise en place et l’analyse d’une séquence forcée en sciences de la Terre, à repérer les conditions didactiques de construction de textes de savoirs problématisés. Il s’avère que cette construction nécessite des interventions importantes de l’enseignant et qu’elle est occasionnée par un travail, dans une logique de problématisation, sur les productions de classe élaborées par les élèves. Ainsi, le processus de mise en texte problématisé semble complexe et difficile à mettre en œuvre vu les sauts abstractifs indispensables pour emmener les élèves à passer de leurs idées communes, de leurs opinions à des savoirs problématisés ayant une part d’apodicticité. Par sa focalisation sur l’intégralité d’une séquence d’enseignement et par la méthodologie mobilisée qui privilégie l’analyse des types d’écrits et des pratiques de mise en texte, cette étude prolonge et renouvelle les travaux sur la problématisation du CREN. Elle ouvre également la voie à certains questionnements : le travail d’abstraction, recherché par le groupe de recherche, aide-t-il les élèves à problématiser ou laisse-t-il l’enseignant, par les diverses interventions opérées, faire l’essentiel de ce travail à la place des élèves ? Le passage par ces interventions est-il exclusif et obligatoire ? N’y-a-t-il pas d’autres moyens permettant de garder les traces de la problématisation et de construire des textes problématisés ? Autant de questions qui ouvrent la voie vers le développement et la poursuite de cette recherche dans le but d’étudier ces différentes dimensions.

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Annexe

Annexe 1. Documentation scientifique préparée par le groupe de recherche

Fonctionnement des volcans et origine des magmas

D’où proviennent les magmas ? Comment se forment-ils ? Comment parviennent-ils à la surface ? Ces questions sont aussi anciennes que la civilisation.

Il faut rejeter une croyance répandue : nous n’habitons pas sur un plancher solide surmontant un océan de magma et le magma n’existe pas tout fait à l’intérieur du globe ! C’est pourtant ce que chacun a tendance à croire.

Lorsqu’on s’enfonce vers l’intérieur du globe, la température augmente avec la profondeur ce qui pourrait faire fondre la roche (1 000° ou 2 000° pour des profondeurs de 100 ou 200 km). On pourrait donc croire que l’intérieur du globe est fait de magma fondu. Si c’était comme cela, chaque fois qu’une fissure naîtrait, le magma bouillonnant en profiterait pour jaillir à la surface. Ainsi naîtraient les volcans.

Mais l’enregistrement de l’activité sismique a détruit cette vision. Les scientifiques savent que les ondes sismiques se propagent peu dans les matériaux liquides. Or des enregistrements montrent que le globe terrestre est traversé par ces ondes. Toutefois, il existe de petites zones qui ne sont pas traversées par les ondes sismiques. Elles sont donc constituées de poches de magma. L’intérieur du globe est donc solide (y compris le noyau) et pourtant des poches stockant du magma se forment. Comment ce magma se forme-t-il ? Pour qu’une roche solide fonde, il est nécessaire qu’elle se trouve dans des conditions précises de pression et de température. Cela se passe à des endroits peu profonds du globe (– 70 à – 200 km). À l’endroit où ces conditions sont réunies, la roche solide fond partiellement et produit du magma, mélange de roches et de gaz dissous. Le magma, poussé par la pression des gaz, crée des failles et des cheminées qui faciliteront son passage. Son lieu de fabrication peu profond par rapport à l’échelle de la Terre permet sa remontée vers la surface.

(© D’après Claude Allègre, Les fureurs de la Terre, O. Jacob, 1987).

Annexe 2 : Catégorisation des argumentations contre le fonctionnement de l’explication A avancées par les élèves de quatrième.

Ça ne fonctionne pas car :

Argumentations contre le fonctionnement de l’explication A

il ne fait pas assez chaud pour former du magma

Car la chambre se situe plus haut que la surface de la Terre. Donc la température n’est pas assez élevée pour ronger la roche et faire fondre.

Car le lieu n’est pas assez chaud pour former du magma.

Elle ne peut pas fonctionner car la chambre n’est pas assez près du noyau donc pas assez chaude.

Non, car le magma ne vient pas du noyau donc la roche ne fond pas avec la chaleur terrestre et il n’y pas donc pas de lave.

la chambre n’est pas assez profond ou n’est pas dans le sous-sol

La chambre magmatique n’est pas assez profonde pour avoir une éruption.

La chambre magmatique n’est pas assez profonde.

Ça ne peut pas fonctionner car la chambre magmatique ne se situe pas en profondeur dans le globe terrestre donc tout le magma qui vient du globe terrestre ne peut pas remonter dans la cheminée pour ensuite causer une éruption (*).

L’explication A ne fonctionne pas car le foyer est à l’extérieur du globe terrestre.

Ça ne fonctionne pas car la chambre magmatique est trop haute.

Car la chambre magmatique est pas dans le sous-sol.

Car la chambre magmatique n’est pas dans le sous-sol mais dans le sol. Donc ça ne marche pas.

Car la chambre magmatique est formée dans le sous-sol, pas à la surface.

Car elle ne rentre pas dans le globe terrestre donc il n’y a pas de sous-sol. Et sans sous-sol, il ne peut y avoir de lave.

Je pense que la chambre magmatique dans le sous-sol.

Car la chambre magmatique est à l’extérieur et non dans le sous-sol, donc ça ne marchera pas.

ce n’est pas assez profond et il ne fait pas assez chaud

Car la chambre magmatique n’est pas assez profonde et il ne fait pas assez chaud.

Ça ne peut pas marcher car le magma doit se former dans le sous-sol où il fait plus chaud et à l’endroit du sol, il ne fait pas assez chaud.

le magma ne peut pas remonter

On ne peut pas avoir une éruption car il n’y pas de cheminée pour que le magma puisse remonter vers le sol.

Ça ne peut pas fonctionner car la chambre magmatique ne se situe pas en profondeur dans le globe terrestre donc tout le magma qui vient du globe terrestre ne peut pas remonter dans la cheminée pour ensuite causer une éruption (*).

il n’y a aucune production de lave ni d’approvisionnement de la chambre en lave

Car il n’y a aucune production de lave, aucune explication d’éjection de la lave.

Car la chambre n’est pas approvisionnée en lave.

la poche n’est pas en éruption

Parce que la poche n’est pas en éruption (en haut du volcan) donc il ne peut pas fonctionner.

Parce que la poche n’est pas en éruption.

il n’y a pas de nappe phréatique

Car il n’y a pas de nappe d’eau phréatique.

Car il manque la nappe phréatique.

Annexe 3 : Catégorisation des argumentations pour et contre le fonctionnement de l’explication B avancées par les élèves de quatrième.

Ça fonctionne car :

Argumentations pour le fonctionnement de l’explication B

le magma se situe au niveau du noyau (ou provient, ou est produit dans le noyau)

Oui car le magma est dans le noyau et elle monte vers la chambre magmatique avec la propre pression quand il y a un trop-plein. Le magma monte ensuite au-dessus comme elle l’a fait avant.

Elle fonctionne car l’explication B est reliée au noyau, centre du globe terrestre pour s’évacuer après.

Car le noyau approvisionne le volcan en lave (magma).

Parce que le magma du noyau est naturel et déjà fondu et la chaleur qui s’y dégage remonte au fur et à mesure, faisant fondre la roche et formant du magma.

Car je pense que grâce au noyau, le magma ou les roches viennent monter dans la chambre magmatique pour après que l’éruption a lieu.

Oui, car la provient du noyau du globe et va juste à la nappe d’eau il a rempli jusqu’au bout et explose. La lave est liquide car un volcan effusif.

La chambre magmatique est dans le sous-sol et est même dans le noyau de la Terre donc ça marche. Il y a même une plus petite chambre dans le volcan.

La lave se produit au noyau et monte dans la cheminée et sort par le trou du volcan.

Car elle touche le noyau du globe terrestre, et donc il y a un sous-sol et qui dit sous-sol dit volcan.

Parce que la poche de lave est reliée au noyau.

Il peut y avoir une éruption volcanique car le noyau est relié au volcan par la cheminée et la pression du gaz fait remonter le magma jusqu’au niveau du sol.

Car la chambre magmatique est reliée au noyau et je pense que le noyau est une énorme réserve de magma.

il fait assez chaud pour que le magma se forme

Parce que le magma se forme dans le sous-sol car il fait très chaud car il touche le noyau terrestre.

Le lieu est assez chaud pour former du magma.

Elle peut fonctionner car elle est reliée au noyau qui chauffe le magma.

arguments incompréhensibles

Parce que la poche de lave est en haut (en éruption) donc il peut se mettre en éruption et fonctionner.

Car le noyau se compresse dans la cheminée jusqu’à la chambre puis forme une explosion et s’écoule.

Grâce à une expulsion des gaz car la chambre est plus loin dans le sous-sol donc sinon va en hauteur cela se refroidit.

Ça ne fonctionne pas car :

Argumentations contre le fonctionnement de l’explication B

c’est très profond

Le magma ne se trouve pas jusqu’au noyau du globe terrestre, ce n’est pas possible que le magma est formé au noyau c’est trop profond.

Car le noyau est trop éloigné de la surface de la Terre à l’inverse de la chambre qui est encore dans le volcan.

il n’y a pas de lave dans le noyau

Car le noyau de la Terre n’a rien avoir avec une éruption, car dans le noyau il n’y a pas de lave.

Car moi je pense que le noyau de la terre est constitué d’un matériau qui attire toutes choses vivantes ou non à la surface de la Terre. Il ne peut donc pas avoir de magma au noyau de la Terre.

Ça ne peut pas fonctionner car ils mettent une cheminée au noyau, et dans le noyau, c’est l’énergie de la terre qu’il y a et non du magma ou de la lave.

Arguments incompréhensibles

C’est pas possible car la chambre magmatique est trop prêt du bouchon.

Annexe 4. Catégorisation des argumentations pour et contre le fonctionnement de l’explication C par les élèves de quatrième.

Ça fonctionne car :

Argumentations pour le fonctionnement de l’explication C

il fait assez chaud pour fondre la roche

Parce que le magma se forme dans le sous-sol et il fait assez chaud.

Parce que le magma du noyau est naturel et déjà fondu et la chaleur qui s’y dégage remonte au fur et à mesure, faisant fondre la roche et formant du magma.

Car la chambre magmatique se trouve en profondeur dans le sous-sol et donc la température est assez élevée pour ronger la roche et la faire fondre (*).

la chambre est assez profonde ou est dans le sous-sol

La chambre magmatique est assez profonde.

Car la chambre magmatique est bien placée à quelques kilomètres de la surface du sol.

Oui car la chambre est à plusieurs Km sous terre.

Ça peut fonctionner car la chambre magmatique se situe en profondeur dans le sol donc toute l’eau sous forme gazeuse et la compression du magma peut entrer dans la chambre magmatique et ensuite pouvoir monter dans la cheminée pour causer une éruption.

L’explication C fonctionne car le foyer est à l’intérieur du globe terrestre.

Car la chambre magmatique se trouve en profondeur dans le sous-sol et donc la température est assez élevée pour ronger la roche et la faire fondre (*).

Car la chambre magmatique est dans le sous-sol, donc le fonctionnement peut avoir lieu.

La chambre magmatique est dans le sous-sol donc ça marche.

Car elle touche le globe terrestre et donc il y a un sous-sol. Et donc un volcan en fusion peut avoir lieu.

Car elle vient du sous-sol.

La chambre magmatique correspond à son emplacement.

Car la chambre magmatique est bien placée.

il ne fait pas assez chaud

Elle ne peut pas fonctionner car elle n’est pas assez près du noyau du coup elle n’est pas assez chaude.

Non, car le magma ne vient pas du noyau donc la roche ne fond pas avec la chaleur terrestre et il n’y pas donc pas de lave.

le magma ne peut pas remonter

Car la pesanteur y est trop forte et le magma ne peut pas monter.

Il ne peut y avoir une éruption car il n’y a pas de cheminée même si le foyer est placé au sous-sol, il n’y pas de conduit entre le noyau et le volcan. Donc, pas d’éruption.

Parce que la poche n’est pas reliée au noyau.

Car la chambre n’est pas approvisionnée en lave.

la poche est profonde

Parce ce que la poche n’est pas un haut du volcan donc il ne peut pas se mettre en éruption et ne fonctionne pas.

Raisons non catégorisées

Car il y a une production au noyau, éjection grâce au gaz (voir ci-dessus) et à des remonté du magma grâce au vide d’air d’aspiration.

Car il n’y a qu’une seule réserve.

Car on ne sait pas d’où vient les éléments du magma ceux qui vont dans la chambre magmatique.

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Notes

1 Selon Bronckart (1996, p. 73) « la notion de texte peut s’appliquer à toute production verbale située, qu’elle soit écrite ou orale ». Ainsi, par « textes de savoirs », nous désignons les productions orales et écrites ainsi que les schémas, les tableaux, les dessins d’observations, etc. qui reflètent l’état des savoirs exposés au sein de la classe par les élèves et les enseignants.

2 Notons que l’espace des contraintes (fig. 1) aborde le magmatisme d’une manière globale. Les conditions de formation du magma sont différentes d’une zone à l’autre et peuvent faire l’objet d’une étude à part.

3 Nous notons que l’élaboration de séquences ayant pour vocation d’être reproduite dépend des ingénieries puisque le terme « ingénierie didactique » a pris plusieurs sens en didactique des mathématiques.

4 Cet espace des contraintes ne rend pas compte de la nécessité de la formation du magma dans des endroits précis du globe ce qui est en adéquation avec la progression scolaire officielle qui n’envisage pas l’explication du fonctionnement des phénomènes volcaniques en relation avec la théorie de la tectonique des plaques (MEN, 2008).

5 Deux didacticiens, Denise Orange Ravachol et Hanaà Chalak, ont assisté aux séances réalisées en classe.

6 Les élèves disposaient du tableau de la figure 6 et des neufs raisons sous forme d’étiquettes pour qu’ils puissent les répartir et les déplacer sur la feuille A3.

7 Suite à la demande de l’enseignante, l’équipe de recherche n’a pas imposé aux élèves la production d’un titre pour les deux catégories afin de rendre l’exercice moins difficile à réaliser lors du travail en binôme. Le groupe a décidé que la définition des titres se fera lors de la mise en commun. Cette situation n’a pas empêché certains élèves de proposer des titres pour les catégories au cours du travail en binôme.

8 Nous utilisons cette notion pour un travail à l’échelle de la séquence et non pas de la séance comme le précise son usage originel.

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Table des illustrations

Titre Fig. 1 : espace des contraintes du modèle global magmatique (H. Chalak, Conditions didactiques et difficultés de construction de savoirs problématisés en sciences de la Terre…, thèse de doctorat, 2012)2.
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/120/img-1.png
Fichier image/png, 62k
Titre Fig. 2 : déroulement de la séquence de quatrième selon la méthodologie des séquences forcées.
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/120/img-2.png
Fichier image/png, 16k
Titre Fig. 3 : espace des contraintes envisageable pour le niveau de quatrième en rapport avec le magmatisme4.
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/120/img-3.png
Fichier image/png, 63k
Titre Fig. 4 : méthodologie générale d’analyse de la séquence forcée de notre recherche.
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/120/img-4.png
Fichier image/png, 193k
Titre Fig. 5 : document préparé par le groupe de recherche et distribué aux élèves de quatrième après le débat scientifique.
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/120/img-5.png
Fichier image/png, 93k
Titre Fig. 6 : exemple de production argumentative individuelle produite par un élève après le débat (écrit individuel E1).
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/120/img-6.png
Fichier image/png, 418k
Titre Fig 7 : les écrits produits par la classe et les documents introduits par le groupe de recherche lors de la séquence forcée de quatrième.
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/120/img-7.png
Fichier image/png, 73k
Titre Fig. 8 : espace des contraintes en jeu lors du débat de quatrième en rapport avec le fonctionnement des volcans.
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/120/img-8.png
Fichier image/png, 51k
Titre Fig. 9 : les techniques enseignantes de mise en texte mobilisées dans une logique de problématisation.
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/120/img-9.png
Fichier image/png, 336k
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Pour citer cet article

Référence papier

Hanaà Chalak, « Problématisation et construction de textes de savoirs dans le domaine du magmatisme au collège », RDST, 6 | 2012, 119-160.

Référence électronique

Hanaà Chalak, « Problématisation et construction de textes de savoirs dans le domaine du magmatisme au collège », RDST [En ligne], 6 | 2012, mis en ligne le 01 mars 2015, consulté le 15 décembre 2019. URL : http://journals.openedition.org/rdst/120 ; DOI : 10.4000/rdst.120

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Auteur

Hanaà Chalak

hanaa_chalak@hotmail.com
Université de Nantes, IUFM des Pays de la Loire, Centre de recherche en éducation de Nantes (CREN)

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Droits d’auteur

© Éditions de l’École normale supérieure de Lyon

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