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Dossier

Étudier les effets de formations sur les pratiques : réflexions sur les liens entre connaissances et pratiques

Studying the effects of teacher training on teaching practices: reflections on the relations between teachers' knowledge and practices
Aurélie Chesnais, David Cross et Valérie Munier
p. 97-130

Résumés

La question des connaissances professionnelles des enseignants est une question vive dans les recherches en didactique des sciences et des mathématiques depuis plusieurs années, notamment dans les travaux qui s’intéressent aux pratiques des enseignants, aux effets des pratiques sur les apprentissages et aux questions de formation des enseignants. Nous proposons dans cet article de discuter l’utilisation d’un des développements du cadre théorique des Pedagogical Content Knowledge (PCK) pour traiter des questions de formation des enseignants. Nous proposons de montrer comment ce cadre permet d’interpréter en partie les liens entre formation et pratiques enseignantes tout en en pointant ses limites, notamment en ce qui concerne la prise en compte de la complexité des pratiques enseignantes.

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Texte intégral

Introduction

  • 1 Ce projet a été financé par l'Agence nationale de la Recherche dans le cadre de la convention ANR- (...)

1Dans le cadre du projet ANR FORMSCIENCES1, nous nous intéressons à la question de la formation des enseignants de l’école élémentaire à l’enseignement des sciences. Nous cherchons à étudier l’impact de dispositifs de formation sur les pratiques des enseignants et, in fine, sur les apprentissages des élèves. Nous abordons ainsi la question de la formation avec un point de vue didactique. Peu de recherches s’intéressent encore aujourd’hui à la question de la formation des enseignants et de ses effets sur les pratiques enseignantes avec ce type d’approche, peut-être du fait de la complexité de cette question, notamment parce qu’elle implique un « quadruple chantier » (Robert & Vivier, 2013) : celui des pratiques des formateurs, des formations, des effets sur les pratiques et des effets de celles-ci sur les apprentissages des élèves. Or, l’intérêt même pour les pratiques enseignantes reste relativement récent en didactiques des sciences et des mathématiques et reste une problématique vive (voir par exemple l’introduction du numéro 11 de RDST en 2015).

2L’objectif de cet article est de mettre à l’épreuve une entrée par les connaissances sur la question de l’effet des formations sur les pratiques des enseignants. Notre point de départ est fondé sur l’hypothèse générale – qui nous semble consensuelle dans la communauté – que les pratiques enseignantes mettent en jeu des connaissances, le terme « connaissances » et l’expression « mettant en jeu » étant pour l’instant entendus dans un sens très large. Un des enjeux de cet article sera précisément, à partir d’une étude de cas, de dégager un certain nombre de questions sur les connaissances des enseignants et leurs liens avec les pratiques qui nous semblent essentielles.

3Dans la mesure où nous nous intéressons, in fine, aux apprentissages des élèves (d’un point de vue disciplinaire), nous considérons spécifiquement les connaissances en lien avec les contenus que nous pensons susceptibles d’avoir un effet direct sur ces apprentissages. De nombreux travaux se sont intéressés aux connaissances professionnelles des enseignants en intégrant la question des contenus, notamment aux États-Unis depuis les années 1980 dans le cadre des Pedagogical Content Knowledge, ou PCK (Shulman, 1986, 2007). Il s’agissait au départ de catégoriser les différentes connaissances dont un enseignant a besoin pour enseigner un contenu donné. Cette approche s’appuie sur deux hypothèses, d’une part qu’il existe un ensemble de savoirs spécifiques de l’enseignant (qui distinguent un enseignant d’une discipline donnée d’un expert du domaine), d’autre part que ces savoirs sont nécessaires pour enseigner efficacement cette discipline. Toutefois, Shulman pointe en 1986 la nécessité d’un cadre théorique « plus cohérent » pour appréhender les questions liées à la transmission des savoirs par les enseignants, en lien avec les différentes connaissances et l’acquisition et le développement de ces connaissances chez les enseignants, la catégorisation qu’il proposait en constituant les premières pierres. Ces préoccupations ont alimenté des évolutions du cadre des PCK ces dernières années et amené certains chercheurs, notamment des chercheurs francophones, à envisager l’articulation de ce cadre avec d’autres cadres théoriques (on peut citer notamment les travaux de Grangeat, 2015 ; Kermen, 2015 ; Jameau, 2015 ; Cross, 2010), nous y reviendrons plus loin.

  • 2 Houdement et Kuzniak (1996) parlent de la formation comme « accroissement des connaissances nécess (...)

4Nous proposons dans cet article d’illustrer, sur une étude de cas, une utilisation du cadre des PCK pour étudier les effets des formations sur les pratiques enseignantes, puis de discuter cette étude pour alimenter un questionnement théorique et méthodologique qui nous semble important à mener pour développer les recherches en didactiques sur les pratiques enseignantes et la formation. Une « entrée par les connaissances » sur ces questions repose sur plusieurs hypothèses : d’une part, les connaissances des enseignants sont un des organisateurs des pratiques, d’autre part, former des enseignants consiste à développer leurs connaissances2, enfin, étudier l’effet des formations sur les connaissances des enseignants renseigne sur l’effet des formations sur les pratiques.

5Étudier l’effet des formations sur les pratiques peut se faire en adoptant un point de vue « interne » ou un point de vue « externe ». Dans le premier cas, il s’agit d’étudier les effets en référence aux objectifs de la formation ; le point de vue externe consiste à apprécier les effets de la formation sur la base de critères issus des résultats de la recherche en didactique, en ce qu’ils nous renseignent sur les effets potentiels des pratiques sur les apprentissages des élèves.

6Par ailleurs, pour étudier l’effet des formations sur les pratiques en termes de connaissances, nous proposons d’explorer deux approches sensiblement différentes mais potentiellement complémentaires. Une approche que l’on peut qualifier de « top-down » suppose de regarder les connaissances que la formation vise explicitement à construire, ainsi que celles qui peuvent avoir été construites à l’issue de la formation (cela inclut celles qui sont explicitement visées et celles qui sont en jeu sans pour autant que ce soit un objectif des formateurs, par exemple quand elles viennent d’échanges entre les enseignants), puis de chercher des traces de la construction ou non de ces connaissances par les enseignants ayant suivi la formation, dans les séquences menées dans les classes. Une approche davantage « bottom-up » consiste à analyser ce que font les enseignants dans les classes, à l’interpréter en termes de connaissances et à remonter à la formation pour y chercher des éléments permettant d’expliquer ce que l’on constate. Ces deux approches incluent chacune des limites sur lesquelles nous reviendrons.

  • 3 Les Maisons pour la science sont liées à la fondation La main à la pâte. Elles proposent aux profe (...)
  • 4 L’un est formateur en ESPE (F1) et l’autre est une formatrice professeure des écoles détachée dans (...)
  • 5 L’ASTEP – ou Accompagnement en science et technologie à l’école primaire – est un dispositif qui a (...)

7L’étude de cas présentée dans cet article vise à déterminer l’impact, sur les pratiques de trois enseignantes, d’une formation portant sur l’enseignement d’un thème donné. À l’issue de la formation, les enseignantes doivent mettre en œuvre dans leurs classes une séquence sur le thème travaillé. Il s’agit d’un des temps de formation d’un parcours long de développement professionnel de 80 heures mis en place par les Maisons pour la science3. Ce parcours vise à former des enseignants de cycle 3 à un enseignement des sciences fondé sur l’investigation. Il comprend plusieurs actions de formation réparties sur deux ans. L’action étudiée ici est la première du parcours. Elle porte sur le thème des machines simples (plan incliné, poulie, etc.) et est organisée en deux temps. Elle comprend tout d’abord une journée de formation en présentiel de 6 h, assurée par deux formateurs (que nous nommerons dans la suite F1 et F2)4. Cette journée débute par une présentation du thème (les machines) menée par F2 à partir d’un diaporama puis elle est organisée autour de six situations proposées aux enseignants. Ces situations sont vécues par les formés en petits groupes et comprennent des phases collectives d’échanges entre les formés et les formateurs, dans lesquelles les formateurs font aussi des « apports » (certains uniquement oralement, d’autres à partir de supports comme le tableau ou de diaporamas préparés en amont de la formation). À la suite de cette journée, les enseignants doivent mettre en œuvre dans leur classe une séquence portant sur le thème des machines. Pour cela, la formation comprend un accompagnement pédagogique supplémentaire de 2 h par petits groupes d’enseignants avec un des deux formateurs. Les enseignants sont ensuite accompagnés dans les classes pendant trois séances par un étudiant scientifique (Ac) dans le cadre d’un dispositif de type ASTEP5 qui comprend un temps de préparation avec l’étudiant et sa présence en classe pendant le déroulement des séances.

8Nous présentons dans une première partie le cadre théorique et quelques éléments de méthodologie de cette étude puis, dans une deuxième partie, quelques résultats obtenus. Dans la dernière partie nous revenons sur cette étude pour discuter les questions théoriques et méthodologiques qu’elle soulève quant à l’étude des effets des formations sur les pratiques enseignantes en termes de connaissances, voire au-delà.

1. Cadre théorique

9Il existe un consensus large sur le fait que les connaissances qui interviennent dans les pratiques enseignantes ne se limitent pas aux contenus disciplinaires. Grossman (1990) en définit quatre catégories : les connaissances pédagogiques générales, les connaissances disciplinaires (Subject Matter Knowledge – SMK), les connaissances pédagogiques liées au contenu (PCK) et les connaissances relatives au contexte scolaire. Un point de vue didactique conduit à s’intéresser principalement aux connaissances en lien avec les contenus. La catégorie des PCK est ainsi celle qui a retenu le plus l’attention des chercheurs en didactique – et la nôtre. Shulman (1986) définit les PCK comme des propositions qui peuvent être énoncées et qui correspondent à des savoirs nécessaires pour enseigner – sous-entendant « pour enseigner efficacement ». Il en propose une catégorisation qui a été discutée dans la littérature au cours des 30 dernières années et a donné lieu à plusieurs propositions. Comme l’ont mis en évidence Kind (2009) ainsi que Schneider et Plasman (2011), certains travaux identifient des corrélations entre les PCK des enseignants et les apprentissages des élèves, tandis que d’autres sont moins catégoriques. Sans prendre parti dans ce débat, nous partons simplement du principe que les connaissances des enseignants (leur nature, leur quantité, leur articulation) jouent un rôle dans leurs pratiques et ont donc potentiellement un lien avec les apprentissages des élèves.

10De nombreux modèles de PCK ont été proposés (voir par exemple Van Driel, Verloop & De Vos, 1998). Pour notre part nous reprenons celui de Magnuson, Krajcik et Borko (1999), notamment car il est le plus fréquemment utilisé en didactique des sciences et a montré une certaine opérationnalité dans différents contextes (Cross & Lepareur, 2015 ; Jameau & Boilevin, 2015 ; Kermen, 2015). Ce modèle partage les connaissances pédagogiques liées au contenu en différentes composantes : connaissances sur les difficultés des élèves (PCK-Élèves), connaissances sur les stratégies d’enseignement (PCK-Stratégie), connaissances sur l’évaluation (PCK-Évaluation), connaissances sur le curriculum (PCK-Curriculum). La composante « orientation pour l’enseignement des sciences » (figure 1) chapeaute les autres. Pour Friedrichsen, Van Driel et Abell (2010) cette orientation comprend les conceptions sur l’enseignement et l’apprentissage des sciences (PCK-Enseignement/apprentissage), sur la nature des sciences (PCK-Épistémologie), et sur les buts et finalités de l’enseignement des sciences (PCK-Buts/finalités). En ce qui concerne les PCK de type « curriculum », nous distinguons celles qui relèvent des programmes (PCK-Programme) et celles qui relèvent du matériel (PCK-Matériel). Nous donnons des exemples de ces différentes composantes de PCK dans la partie méthodologie. Le modèle insiste aussi sur le fait que ces PCK forment un système, où les différentes catégories sont articulées entre elles, notamment avec les PCK de la composante « orientation pour l’enseignement des sciences ».

Fig. 1 : Modèle de PCK

Fig. 1 : Modèle de PCK
  • 6 « Premièrement, les PCK ne peuvent être observées directement. Par définition, il s’agit en partie (...)

11Interpréter ce que font les enseignants en termes de PCK pose par ailleurs la question de la manière dont on infère les connaissances des enseignants. Baxter et Lederman (1999) considèrent que : « First, pedagogical content knowledge cannot be observed directly. By definition pedagogical content knowledge is partly an internal construct; it is a teacher’s understanding of content-specific examples that best represent specific topics, and knowledge of common student difficulties with specific topics. When attempting to study a teacher’s knowledge of “best examples”, we cannot rely exclusively on observational data as a teacher may use only a small portion of his/her accumulated store of examples during a particular teaching episode. We, as observers, would never see the examples that the teacher decided not to use. In addition, an observation would not reveal why the teacher chose to use some examples while avoiding others. Observations provide only a limited view of pedagogical content knowledge. »6 Alonzo, Kobarg et Seidel (2012) rappellent également que les connaissances des enseignants sont souvent tacites, qu’il est difficile de rendre compte de celles-ci de façon systématique. Cependant, dans la mesure où ces auteures s’intéressent aux effets des connaissances des enseignants sur les apprentissages des élèves, elles considèrent que ce sont les connaissances mobilisées en classe qui sont pertinentes à étudier.

  • 7 Rappelons que nous nous intéressons aux effets potentiels de ces pratiques.

12Dans cet article nous nous intéressons également in fine aux effets des pratiques sur les apprentissages7, aussi comme Alonzo et ses collègues nous nous intéressons aux PCK inférées à partir de l’action des enseignants, plutôt qu’à l’aide de questionnaires ou d’entretiens. Nous reviendrons plus loin sur ce choix et ce qu’il suppose d’un point de vue théorique.

13Pour étudier les effets de la formation sur les pratiques des enseignants, nous sommes ainsi amenés à mettre en regard les traces des connaissances mobilisées par les enseignants dans leurs pratiques et les connaissances travaillées dans la formation. Nous entendons ici à la fois les PCK et les connaissances disciplinaires (SMK). Mais, au-delà du constat, la question est également de chercher ce qui, dans la formation, a pu favoriser ou non la mobilisation dans les pratiques de connaissances qui y ont été travaillées. Cela suppose de s’intéresser aux conditions dans lesquelles elles ont été travaillées et à celles dans lesquelles elles sont ou non mobilisées. Il s’agit d’émettre des hypothèses sur les conditions qui favorisent les effets « positifs » d’une formation.

14Pour cela, nous nous inspirons d’un modèle constructiviste de l’apprentissage, en calquant notre approche sur celle que l’on peut avoir des effets des pratiques sur les apprentissages disciplinaires des élèves. Nous proposons donc de chercher comment les connaissances visées sont introduites dans la formation : sont-elles uniquement énoncées par le formateur ou un enseignant ? Sont-elles l’enjeu d’une situation pensée pour les faire construire ?

15Nous avons choisi pour notre étude trois entrées permettant d’articuler les approches top-down et bottom-up, et de mêler les points de vue externe et interne :
– La première entrée consiste à identifier des connaissances visées par la formation et en chercher des traces dans les pratiques des enseignants. Nous présenterons ici l’exemple de la modélisation vectorielle des forces ;
– Notre deuxième angle consiste à étudier une situation mise en œuvre par les enseignantes dans leurs classes et qui est issue d’une situation travaillée en formation. Nous mettons alors en regard les PCK en jeu dans la formation autour de cette situation et celles que l’on peut inférer à partir des choix des enseignantes en tentant de répondre à ces questions : les PCK mobilisées par les enseignantes dans leurs séquences font-elles partie de ce qui était visé par les formateurs et/ou a été travaillé dans la formation ? À l’inverse, que reste-t-il dans les choix des enseignantes des PCK visées dans la formation à propos de cette situation ?
– Enfin, notre troisième entrée consiste à choisir un élément dont notre arrière-plan didactique permet de dire qu’il est déterminant dans les apprentissages des élèves (ici, l’émission d’hypothèses dans une démarche d’investigation) et qui, compte tenu des objectifs de la formation, pourrait/devrait faire partie de ce qui est visé, et nous tentons de mettre en relation ce qui est fait dans les séquences et ce qui a été travaillé en formation sur ce point.

2. Méthodologie

2.1. Les PCK du côté de la formation

16Le repérage des PCK visées dans la formation suppose tout d’abord d’identifier les objectifs de la formation. Nous les avons reconstitués à partir des objectifs affichés a priori et à partir de ce qui s’y est déroulé. Nous avons ainsi considéré qu’une connaissance est visée par la formation si elle est énoncée par le(s) formateur(s), si elle fait l’objet de nombreux échanges à l’initiative des formateurs, ou si elle est l’objet de situations de formation proposées aux enseignants, voire si elle est explicitement étiquetée comme « à connaître pour enseigner ». Nous avons également considéré les connaissances nécessairement associées, du point de vue didactique, à un des objectifs de la formation, même si celui-ci n’est pas formulé en termes de connaissances à maîtriser : par exemple, comme la formation vise un enseignement des sciences par démarche d’investigation, nous avons supposé que cela inclut par exemple le fait que les enseignants connaissent les difficultés des élèves sur le contenu scientifique en jeu. Il s’est agi en quelque sorte de « redéfinir » les objectifs de la formation en termes de connaissances à acquérir, ce qui peut être discutable et nous y reviendrons. Au-delà des PCK que l’on peut considérer comme étant visées par la formation, nous avons identifié d’autres PCK en jeu dans la formation, mais ne faisant pas partie des objectifs de la formation car n’apparaissant pas en lien avec une intention des formateurs : par exemple, lorsqu’une PCK est amenée par un enseignant, sans que cela semble pouvoir avoir été anticipé par les formateurs, compte tenu de la situation de formation organisée. Pour parler de l’ensemble de ces PCK, nous parlerons des PCK travaillées dans la formation : cela recouvre les PCK qui ont potentiellement pu être construites par les formés au cours de cette formation, qu’elles aient fait partie ou non des objectifs des formateurs.

  • 8 Dans la mesure où les situations proposées aux formés sont essentiellement des situations n’inclua (...)
  • 9 Par exemple lorsque le formateur explique que le concept de poids ne sera travaillé qu’au collège, (...)

17Concrètement, nous avons filmé l’ensemble de la formation et transcrit la vidéo. Celle-ci a ensuite été codée à l’aide de Transana, de façon à repérer des extraits dans lesquels des PCK étaient explicitement en jeu et formulées, que nous qualifions de « moments de PCK ». Notons que seuls les moments de travail collectif ont été analysés, cela exclut en particulier tous les temps consacrés à la résolution des situations par les formés8. La durée de ces extraits varie de plus de 10 minutes à quelques secondes. Nous avons ensuite catégorisé ces PCK selon leur type. Par exemple, nous avons repéré certaines PCK-Programme et PCK-Stratégie autour du thème des grandeurs et mesures : « le programme incite à introduire d’abord la grandeur et ensuite sa mesure » (PCK-Programme) et « on peut d’abord comparer des grandeurs à l’aide d’un étalon quelconque avant d’utiliser un étalon normé dans une situation à distance » (PCK-Stratégie). Nous avons aussi tenté de repérer l’articulation des différentes PCK entre elles. Par exemple nous considérons comme articulées des PCK qui mettraient en relation des PCK-Élèves, des PCK-Curriculum et des PCK-Stratégie.9

2.2. Les PCK du côté des enseignants

  • 10 Nous ne supposons pas pour autant que l’enseignante ne mobilise pas de PCK, mais que d’autres le s (...)

18Nous inférons, à partir de ce que les enseignantes ont proposé dans leurs classes, des PCK associées, c’est-à-dire que nous interprétons les choix des enseignantes comme effet de la mobilisation de telle ou telle PCK ou, au contraire, lorsqu’un choix semble contradictoire avec une PCK travaillée en formation, nous inférons la non-mobilisation de cette PCK10.

19À cette fin, les séances menées en classe par trois enseignantes ayant suivi la formation ont été filmées et transcrites et des données complémentaires ont été recueillies : documents élèves, documents de préparation, traces écrites. Nous avons ensuite analysé ces séances : nous y avons reconstitué chacune des tâches proposées aux élèves et avons analysé la mise en œuvre en classe, notamment les échanges oraux entre enseignant et élèves.

2.3. Effets de la formation

20Nous cherchons à identifier s’il existe un lien entre les PCK en jeu dans la formation et les PCK mobilisées ou non par les enseignantes. Du point de vue interne, on conclura à un effet « positif » de la formation si les PCK visées dans la formation sont effectivement mobilisées par les enseignantes ou si des PCK mobilisées par les enseignantes peuvent être mises en relation avec ce qui a été travaillé dans la formation. On conclura à une absence d’effet dans le cas contraire. Du point de vue externe, on conclura à un effet « positif » si des PCK visées dans la formation sont mobilisées dans des choix potentiellement porteurs en termes d’apprentissages pour les élèves ou si, dans des choix potentiellement porteurs en termes d’apprentissages, faits par les enseignantes, on peut identifier la mobilisation de PCK qui ont été travaillées dans la formation.

21Pour dépasser le simple constat d’effet positif ou non et proposer des hypothèses explicatives, nous avons cherché à identifier la manière dont les PCK étaient travaillées dans la formation : selon qu’elles étaient amenées par le formateur ou par les formés, en réponse à des questions des formés, de manière « magistrale » ou en réponse à un problème, si les conditions de leur utilisation étaient abordées ou non, etc.

3. Étude de cas

3.1. Description succincte de la formation

22Pour permettre au lecteur de mieux appréhender les données sur lesquelles nous nous appuyons, nous décrivons tout d’abord succinctement les situations auxquelles les formés sont confrontés durant la journée de 6 h, puis les séquences mises en œuvre par les enseignantes dans leurs classes.

23Situation 1 : analyser des vidéos d’objets en interactions et y repérer les différents effets des actions mécaniques. Cette situation est présentée comme visant la remise à niveau disciplinaire sur les connaissances nécessaires pour comprendre les phénomènes qui vont être étudiés dans la suite de la journée (effets des actions mécaniques, modélisation vectorielle des forces, etc.).

24Les formateurs proposent ensuite plusieurs situations (situations 2 à 6) qui visent à montrer l’intérêt de différentes machines simples. Ces situations sont présentées comme devant être l’occasion de travailler sur « les apports scientifiques et tout ce qui est démarches pédagogiques qu’on peut appliquer en classe » (F2). Dans toutes ces situations, les enseignants doivent mettre en œuvre des démarches d’investigation par groupes en utilisant du matériel mis à disposition par les formateurs.
Situation 2 : ordonner les intensités des forces exercées par la Terre sur plusieurs objets.
Situation 3 : tester l’effet d’un plan incliné pour soulever un objet.
Situation 4 : tester l’effet d’une poulie pour soulever un objet.
Situation 5 : tester l’effet de plusieurs poulies (palan) pour soulever un objet.
Situation 6 : obtenir des positions d’équilibre en utilisant un levier.

25À la fin de la journée, le temps prévu pour commencer à préparer les séquences de classes n’a pas pu avoir lieu par manque de temps. Cette préparation a donc été initiée par les enseignants en dehors du temps de formation et retravaillée lors des séances d’accompagnement. Nous étudions ici uniquement les séances d’accompagnement auxquelles ont participé les enseignantes que nous avons suivies par la suite dans leurs classes.

  • 11 La séance d’accompagnement a eu lieu après la mise en œuvre des séquences et n’a donc pas servi à (...)

26Les séances d’accompagnement sont organisées en petits groupes de quatre enseignants avec un formateur. Nous nous intéressons ici à un groupe dans lequel étaient Ja et Pi. Pour l’autre enseignante suivie (Co), ce travail de préparation avec un formateur n’a pas eu lieu11.

27Dans le groupe de Ja et Pi, des échanges ont eu lieu en amont de cette séance de préparation, sur un scénario proposé par l’une des enseignantes, et elles sont tombées d’accord sur le fait de mettre en œuvre dans leurs classes trois situations proches des situations travaillées durant la journée de formation. Durant la séance d’accompagnement, le formateur commente le scénario ainsi élaboré et discute certaines caractéristiques générales de la DI (place du problème, évaluation dans le cadre de la DI, etc.). Dans les faits, cet accompagnement est surtout l’occasion pour F1 de réagir à la proposition de séquence élaborée par les enseignantes en revenant sur certains contenus abordés en formation (modélisation vectorielle des forces, difficultés des élèves, etc.).

28Lors de la préparation avec l’accompagnateur ASTEP il est surtout question d’organisation matérielle (Qui amène les machines ? Combien ?, etc.).

3.2. Bilan sur les objectifs et contenus de la formation

29L’objectif de la journée de formation est clairement la mise en œuvre par les enseignants de séquences sur les machines dans leurs propres classes. Toutefois, une ambiguïté persiste tout au long de la journée de formation sur les objectifs du fait de proposer aux enseignants de « vivre » des situations d’enseignement sur le thème des machines.

30Un premier objectif très clairement énoncé est l’appropriation par les enseignants d’un certain nombre de connaissances disciplinaires (« remise à niveau ») liées à la thématique des machines : « on s’est entendu pour repérer finalement quelles étaient les notions qui étaient utiles pour la compréhension ensuite des différents phénomènes » (F1). Certaines de ces connaissances sont les connaissances à enseigner dans une telle séquence, que les enseignants ne maîtrisent pas tous avant la formation (essentiellement des connaissances technologiques : l’intensité de la force à exercer pour soulever un objet avec une poulie est la même que sans poulie, etc.). D’autres sont des connaissances disciplinaires de niveau supérieur (essentiellement des connaissances de physique qui sous-tendent les principes des machines simples : distinction masse/poids, forces, vecteurs, énergie, travail, etc.), que les enseignants ne maîtrisent pas nécessairement.

  • 12 Pratique dont le suivi réalisé a montré qu’elle est courante chez elle.

31Au-delà de cet objectif, des ambiguïtés persistent car certains aspects ne sont pas explicités : les situations proposées dans la journée de formation peuvent-elles être mises en œuvre en classe en cycle 3 ? Si oui doivent-elles être adaptées, et comment ? Les formés sont-ils censés utiliser ces situations pour élaborer leur séquence ? L’objectif reste donc ambigu entre : mettre en œuvre en classe une séquence présentée par les formateurs « clé en main » ; élaborer une séquence collectivement à partir des ressources proposées par les formateurs ; ou s’il s’agit dans la formation de présenter des ressources, toute liberté étant ensuite laissée aux enseignants pour construire leurs séquences, collectivement ou individuellement. Lors de l’accompagnement, les interventions du formateur confirment qu’il s’agit pour lui de mettre en œuvre une séquence intégrant une ou plusieurs des situations travaillées lors de la journée de formation. L’organisation de la séquence proposée par une des enseignantes est discutée, mais les questions de mise en œuvre concrète ne sont pas abordées et les pratiques habituelles des enseignantes sont très peu mises en discussion. Par exemple, lorsqu’une enseignante propose de partir d’une phase de tâtonnement pour introduire le questionnement12 dans la situation 4, F1 déclare que pour sa part il « préfère une entrée par la modélisation ».

32De façon plus générale, rappelons que le parcours de développement professionnel dans son ensemble vise une formation à la DI, mais cet objectif n’est pas explicitement mis en avant par les formateurs au cours de cette action de formation, par exemple il n’est pas annoncé en tant que tel au début de la journée. Rappelons à ce propos que l’action de formation étudiée ici n’est que la première du parcours prévu qui en compte cinq.

3.3. Description succincte des séquences mises en œuvre par les enseignantes

  • 13 Il s’agit d’un livret pédagogique élaboré dans une autre académie intitulé « Des machines du Moyen (...)

33Les situations mises en œuvre par les enseignantes dans leurs classes présentent une grande proximité avec celles travaillées dans la formation. Nous avons résumé cela dans le tableau 1, en listant dans la première colonne les situations proposées aux enseignants dans la journée de formation ou tirées de la brochure13 distribuée lors de la formation comme ressource possible. Les « X » indiquent des similitudes très fortes entre la situation proposée en formation et une situation proposée dans la classe.

Tableau 1 : situations de la formation et situations mises en œuvre par les enseignantes

Situations vécues en formation ou tirées de la brochure Ja Pi Co
Soulever un objet et dire ce que l’on ressent X de différentes manières X  
Classer différents objets en fonction de l’intensité de la force exercée par la Terre sur ces objets (situation 2) Du plus léger au plus lourd De celui qui demande le moins d’effort pour le soulever à celui qui demande le plus d’effort Du plus léger au plus lourd
Tester l’effet d’un plan incliné pour soulever un objet (situation 3)     X
Tester l’effet d’une poulie pour soulever un objet (situation 4) X X X
Tester l’effet d’un dispositif utilisant plusieurs poulies pour soulever un objet (situation 5) X X X
Trouver différentes positions d’équilibre en utilisant des leviers (situation 6)      

34Certaines des enseignantes ont ajouté une ou deux situations tirées de la brochure (cf. supra) : notamment une, ajoutée par Ja et Pi au début des séquences, consiste à soulever un objet et observer ce que l’on ressent. Ja a ajouté ensuite, lors de sa première séance, une situation consistant à « trouver des techniques pour soulever des objets lourds » puis « les classer selon qu’elles utilisent la force humaine ou un moteur », avant de « définir ce qu’est une machine » ; la synthèse est l’occasion pour elle de donner aux élèves dans la trace écrite la définition d’une machine (celle donnée en formation : « objet fabriqué qui transforme l’énergie pour produire un travail »).

35Les séquences proposées par les enseignantes sont donc très largement inspirées de la formation. Les trois enseignantes ont notamment conservé non seulement des situations proches, mais aussi l’ordre dans lequel les situations avaient été présentées.

3.4. Les PCK dans la formation

36Nous présentons un bilan des analyses des PCK explicites en jeu dans la formation dans le tableau 2, tout d’abord en dénombrant les PCK de chaque type puis en étudiant la durée consacrée à chaque type de PCK (en pourcentage de la durée totale de la formation et en pourcentage du temps consacré aux PCK dans la formation).

Tableau 2 : tableau synoptique de la durée des moments de PCK dans les deux temps de formation

Type de PCK Journée de formation Accompagnement pédagogique
Durée (hh : mm : ss) % par rapport à la durée de la formation % par rapport à l’ensemble des PCK Durée (hh : mm : ss) % par rapport à la durée de l’accompagnement % par rapport à l’ensemble des PCK
Stratégie 0:26 :32 8 44 0:46 :29 39 51
Élèves 0:09:40 3 16 0:16 :40 14 18
Matériel 0:10:48 3 18 0:00:00 0 0
Programmes 0:08:12 3 14 0:00:00 0 0
Évaluation 0:00:00 0 0 0:13:40 11 15
But finalité 0:00:00 0 0 0:00:19 0 0
Épistémologie 0:00:55 0 2 0:00:55 1 1
Enseignement apprentissage 0:04:16 1 7 0:13 :40 11 14
Total 1:01:10 19 100 1:31 :55 76 100

37Le temps total de PCK montre une grande disparité dans le déroulement des deux temps de formation : sur les 5 heures et 22 minutes de la journée de formation, nous avons reconstruit des PCK pour une durée d’une heure, soit 19 % de « temps de PCK » par rapport à la durée totale de la journée. La durée totale de PCK reconstruite pour l’accompagnement pédagogique est, quant à elle, d’une heure et demie, ce qui représente 76 % de « temps de PCK » par rapport à la durée totale de l’accompagnement. Le reste du temps n’est pas consacré explicitement à des questions d’enseignement et d’apprentissage : les formés sont mis en situation d’élèves et vivent les situations qui doivent leur permettre de construire des connaissances disciplinaires. Celles-ci sont discutées au niveau des formés, c’est-à-dire comme elles pourraient l’être dans un cours de physique de niveau lycée.

38Qu’il s’agisse de la journée de formation ou de l’accompagnement pédagogique, la majorité des PCK en jeu sont des PCK-Stratégie (28/68). Viennent ensuite les PCK-Élèves (12/68) et les PCK-Enseignement/apprentissage (8/68). Les PCK des autres types sont très peu nombreuses. Ce poids important accordé aux PCK-Stratégie se confirme lorsque l’on regarde le pourcentage, en temps, consacré à chaque type de PCK par rapport à l’ensemble des PCK (tableau 2).

39Ainsi lors de la journée de formation, les PCK-Stratégie représentent 44 % du « temps de PCK » et plus de 51 % lors de l’accompagnement pédagogique. Les PCK-Élèves représentent quant à elles 16 et 18 % respectivement du temps de PCK. Ce qui distingue principalement ces deux temps de formation est le temps consacré aux PCK-Matériel, et aux PCK-Programmes (près de 18 % et 14 % lors de la journée de formation alors qu’elles n’apparaissent pas lors de l’accompagnement pédagogique). Les PCK-Évaluation n’apparaissent quant à elles que lors de l’accompagnement pédagogique (près de 15 % du temps de PCK).

40Les PCK sont majoritairement présentes de manière « isolée » et séquentielle. En effet peu de PCK sont articulées avec d’autres (10 PCK articulées sur 28 « moments de PCK » lors de la journée de formation et 3 PCK articulées sur 21 « moments de PCK » lors de l’accompagnement), ce qui se traduit par une succession de PCK d’un seul type les unes à la suite des autres. L’accompagnement pédagogique présente des moments de PCK de plus grande durée que ceux de la journée de formation.

41Certaines des PCK que l’on peut supposer indispensables à la mise en œuvre d’une séquence sur les machines visant la mise en œuvre de démarches d’investigation par les élèves apparaissent dans la séance de formation, mentionnées par le formateur. Toutefois, nous verrons dans la suite sur quelques exemples que d’autres ne sont pas présentes dans la formation ou alors de manière très implicite.

42Nous présentons dans la suite les résultats pour chacune des trois entrées choisies. Tout d’abord, la modélisation vectorielle des forces étant un contenu travaillé lors de la formation, nous tentons d’identifier des traces de ce travail dans les séquences mises en œuvre par les enseignantes. Ensuite, l’une des situations proposées en formation étant manifestement la source de situations proposées par chacune des enseignantes dans leur séquence, nous étudions les liens entre la situation d’origine et celles effectivement mises en œuvre par les enseignantes. Enfin, l’un des objectifs de la formation étant de former les enseignants à l’enseignement par démarche d’investigation, et l’émission d’hypothèses constituant un des éléments clés de cette démarche, nous tentons de mettre en relation, dans une entrée davantage « bottom-up », ce que nous observons dans les pratiques des trois enseignantes avec ce qui a été travaillé en formation sur ce point.

3.5. Quelles traces dans les séquences mises en œuvre par les enseignantes d’une connaissance travaillée en formation ?

43Lors de la journée de formation la représentation vectorielle d’une force est introduite par F1 (à l’occasion de la situation 1) puis utilisée dans les situations suivantes. Elle est alors présentée comme connaissance disciplinaire de la physique, contribuant à résoudre les situations que les enseignants vivent en tant qu’élèves.

44On pourrait considérer, compte tenu des résultats de la recherche en didactique des sciences et des programmes scolaires, que les connaissances disciplinaires en jeu ici (la force comme modélisation d’interactions, la modélisation vectorielle des forces) sont des connaissances disciplinaires qui peuvent alimenter la réflexion des enseignantes pour l’élaboration de leurs séquences sans devoir être enseignées en classe. Cependant la question de l’enseignement de ces connaissances (gravité, schéma vectoriel des forces, etc.) est discutée lors de la formation, aussi nous considérons qu’il y a également des PCK en jeu à propos de ces contenus.

  • 14 Une autre interprétation possible serait en termes de PCK-Curriculum (la modélisation vectorielle (...)

45Peu de PCK explicitement énoncées sont associées à ce thème : F1 énonce qu’avec les élèves on ne peut pas « aller dans le détail » comme cela a été fait en formation, sans que l’on sache jusqu’où on peut aller. Une interprétation possible peut se faire en termes de PCK-Élèves : la modélisation vectorielle des forces est trop complexe pour des élèves de l’élémentaire14 associée à une PCK-Stratégie (on peut faire sentir aux élèves à partir de manipulations, ce qu’on pourrait prévoir à partir d’une modélisation en termes de force de ces situations). Notons que ces interventions tendent plutôt vers une PCK-Stratégie qui serait que la modélisation vectorielle des forces n’est pas à enseigner aux élèves.

46Lors de l’accompagnement pédagogique avec F1 (qui concerne Ja et Pi), il y a plusieurs PCK en lien avec la représentation vectorielle des forces. Un premier moment, d’une durée assez longue par rapport au temps de la formation (10 minutes sur 2 heures), associe une PCK-Élèves (qu’on peut énoncer comme suit : ce n’est pas prématuré d’introduire la modélisation vectorielle avec des CM1) et une PCK-Stratégie (utiliser les carreaux de la feuille pour la longueur des flèches qui représentent le module de la force). Notons que la PCK (qui pourrait être catégorisée comme PCK-Stratégie ou PCK-Élèves) « ce n’est pas prématuré d’introduire la modélisation vectorielle avec des CM1 » semble en contradiction avec ce qui a été énoncé lors de la journée de formation.

47Le deuxième moment associe également des PCK-Stratégie et des PCK-Élèves : une des enseignantes, Ja, a du mal à comprendre le fait que l’utilisation d’une seule poulie ne change pas l’intensité de la force nécessaire pour soulever un objet alors que l’utilisation de deux poulies (palan) diminue l’intensité de la force nécessaire. F1 précise alors que « si on veut comprendre », il faut s’appuyer sur la modélisation des forces avec des flèches. À plusieurs reprises F1 exprime le fait qu’il ne pense pas que cette modélisation soit difficile pour les élèves. Notons que face à une remarque de Pi concernant l’aspect chronophage de faire écrire systématiquement sur les schémas « l’action de la Terre qui tire sur le fil », F1 élimine rapidement le problème : « on peut le verbaliser sans l’écrire, bon après à vous de voir comment vous l’introduisez ».

48Enfin un dernier moment concerne principalement une PCK-Stratégie consistant à introduire un code couleur pour schématiser les différentes forces représentées dans un schéma. La fin de cet extrait voit le formateur affirmer de nouveau que la compréhension du phénomène passe par la modélisation, sans qu’il y ait de doute cette fois-ci sur le fait qu’il parle pour les élèves :
« F1 : ça va les aider puis en plus ça va servir après si on veut comprendre si on n’est pas juste sur le descriptif.
Ens. : oui on est bien sûr la compréhension
F1 : on est bien sur la compréhension du phénomène et si on veut comprendre on peut pas y échapper »

49Au travers de cette analyse, on voit apparaître deux PCK concernant la modélisation vectorielle des forces. Premièrement, concernant les élèves, l’idée que cette modélisation leur est accessible (même si dans un premier temps lors de la journée de formation, il semble que ce n’est pas à faire en classe). Deuxièmement, l’idée que cette modélisation va permettre aux élèves de comprendre et de dépasser la simple description. Enfin les PCK relatives à la notion de modélisation vectorielle des forces sont de type PCK-stratégie et PCK-Élèves, mais n’articulent pas d’autres types de PCK comme par exemple des PCK-Programme (personne ne pose la question de savoir si cette modélisation est au programme du cycle 3), PCK-Buts/finalités pour le cycle 3 (Quels sont les enjeux de l’enseignement de ces notions ?), ou bien encore des PCK-Enseignement/apprentissage (par exemple, Comment introduire cette modélisation vectorielle ? En réponse à un problème ? À quel moment de la DI ?).

50Quelles traces de ces PCK dans les séquences des enseignantes ?

51La modélisation vectorielle est utilisée en classe par une seule des enseignantes, Ja. Elle indique aux élèves qu’on peut représenter les forces par les flèches (avec une discussion sur « d’où part la force »). Elle fait tout d’abord élaborer aux élèves le schéma des forces qui s’exercent sur un pavé immobile, en allant jusqu’à l’égalité des forces dans une situation d’équilibre :
« Tant que le pavé il est posé sur la table, la Terre elle appuie fort fort fort pour le faire descendre et la table elle appuie fort fort fort. Donc elles sont égales. Donc de quelle longueur je vais la faire ?
E : ben de la même taille
P : donc de la même taille. »

52Lors de la séance 2 un schéma est ensuite réalisé dans une situation dynamique. Le discours de l’enseignante laisse supposer une conception erronée de type adhérence force vitesse (elle explique que si le pavé monte c’est que la force exercée par le bras est plus importante que le poids de l’objet, cf. Viennot, 1996). À la fin de la séance les élèves sont amenés à réaliser des schémas dans plusieurs situations d’équilibre.

53Alors que Ja fait de la représentation vectorielle des forces un objectif d’apprentissage pour ses élèves, Pi et Co n’abordent pas cet aspect dans leurs séquences. En termes de PCK, cela peut être interprété, chez Ja, comme la mise en œuvre de PCK portant sur l’intérêt ou la nécessité d’enseigner la modélisation vectorielle des forces, alors que chez Pi cette PCK n’est pas mise en œuvre (nous discuterons dans la dernière partie ce qui peut amener à cette non mise en œuvre de PCK). Notons que Co n’a pas assisté à la séance d’accompagnement dans laquelle cette PCK a été introduite.

54Nous proposons maintenant quelques hypothèses sur l’explication de ces différences.

55En formation, il a été dit que « si on veut que les élèves comprennent, alors il faut modéliser », cela a pu entrer en résonnance avec les buts et finalités que Ja associe à l’enseignement des sciences. Ainsi, le fait que Ja ait proposé aux élèves une modélisation vectorielle en classe peut s’interpréter comme la construction d’une PCK articulant trois aspects : une finalité importante de l’enseignement des sciences à l’école élémentaire est que les élèves comprennent un certain nombre de phénomènes (PCK-Buts et finalités), qu’une stratégie pour y parvenir est de modéliser (PCK-Stratégie) associée à l’idée énoncée en formation que « la modélisation vectorielle est accessible aux élèves » (PCK-Élèves).

56Nous pouvons émettre différentes hypothèses sur le fait que les deux autres enseignantes ne fassent pas de la modélisation vectorielle un enjeu d’enseignement. Les buts et finalités des autres enseignantes sont peut-être différents (faire manipuler les élèves) ou interprétés différemment (on peut imaginer que les enseignants n’interprètent pas tous de la même manière le fait que les élèves doivent « comprendre »). Ou encore que les buts et finalités sont au second plan par rapport au fait que ces notions ne sont pas au programme de l’école ou pas à la portée des élèves (ce qui est également dit en formation).

3.6. Mise en lien entre la situation 2 de la formation et des situations approchantes mises en œuvre par les enseignantes

  • 15 Il s’agit d’objets pensés en tenant compte de certaines variables didactiques en lien avec la situa (...)

57Lors de la formation, dans la situation 2, les formés doivent ordonner les intensités des forces exercées par la Terre sur plusieurs objets15. Pour cela ils utilisent des élastiques et des ressorts dont ils comparent les élongations. Il s’agit d’établir que plus le ressort ou l’élastique est allongé, plus l’intensité de la force est importante, et qu’ainsi comparer les longueurs de ces objets permet de comparer des forces. Le travail sur cette situation est notamment l’occasion d’aborder la relation entre masse et poids.

  • 16 La maison pour la science a fourni les objets à chacun des enseignants par l’intermédiaire de l’étu (...)

58Cette situation est reprise dans les trois classes, avec les mêmes objets16, mais la consigne est différente : Pi demande aux élèves de classer les objets selon l’effort nécessaire pour les soulever, et Ja et Co demandent aux élèves de « classer les 4 objets du plus léger au plus lourd ».

59Notons que la tâche proposée en formation – notamment sa consigne – ne peut pas être utilisée telle quelle avec les élèves, elle doit nécessairement être adaptée pour être accessible à des élèves de cycle 3. Du point de vue de la physique, l’intensité de la force à exercer pour maintenir un objet à l’équilibre est égale à celle du poids de l’objet – cela a été pointé lors de la formation par F1. De ce fait, le classement obtenu par ordre croissant de forces exercées par la Terre, par ordre croissant de force exercée pour maintenir l’objet en équilibre ou par ordre de masse croissante conduit au même résultat. Les consignes proposées par les enseignantes aboutissent donc à la même réponse – pour des raisons qui ont été discutées en formation, mais qui ne sont pas accessibles aux élèves –, mais n’ont pas les mêmes implications, à la fois en termes de savoirs en jeu et pour la suite de la séquence.

  • 17 L’enseignante souhaite manifestement faire référence à la force nécessaire pour maintenir un objet (...)

60La formulation de Pi « classer les objets selon l’effort nécessaire pour les soulever », si elle n’est pas rigoureuse du point de vue de la physique17, est plus proche de celle utilisée dans la formation que celle de Co et Ja. En effet il s’agit bien chez Pi de comparer des intensités de forces, ce qui est cohérent avec les situations qui suivent dans lesquelles les techniques élaborées dans cette première situation (utilisation d’élastiques et de ressorts) doivent permettre de comparer les forces exercées avec ou sans poulie, avec ou sans plan incliné, etc. Cette formulation a aussi l’intérêt d’éviter les questions liées à la confusion masse/poids et de conduire assez facilement à la technique visée qui est de suspendre les objets à un ressort ou un élastique.

61On peut s’attendre, en cycle 3, à ce que les consignes données par Co et Ja conduisent les élèves à proposer d’utiliser une balance. Or cela risque de rendre plus difficile, d’une part, l’introduction de l’idée d’effort/force qui sera en jeu dans les situations qui suivent, d’autre part, l’introduction de l’élastique ou du ressort pour suspendre les objets. Chez Co, la situation est ensuite menée en cohérence avec cette nouvelle consigne ; notamment, la réponse apportée est que tel objet est plus lourd que tel autre, etc., mais lorsqu’elle ré-évoque la situation à la séance suivante, elle parle cette fois d’effort comme si c’était ce qui avait été travaillé précédemment dans la situation ; or on peut douter, de ce fait, que les élèves fassent le lien, ce qui compromet la cohérence de la séquence. Quant à Ja, elle commence par introduire la modélisation vectorielle de forces et le fait que les intensités des forces exercées sur un objet posé à l’équilibre sur une table sont égales. Ensuite, malgré la consigne de classer du plus léger au plus lourd, elle oriente la séance en parlant de force : tout se passe comme si elle résolvait une tâche différente de celle résultant de la consigne. L’extrait suivant permet de l’illustrer :
Ja : Alors plus l’élastique est long, plus la force est grande, plus la force est grande, d’accord ?
E : c’est plus lourd

62On peut penser qu’il en résulte potentiellement des malentendus pour les élèves sur l’enjeu de la tâche et ainsi sur les connaissances potentiellement à construire, comme le laisse supposer l’intervention de l’élève dans l’extrait.

63Si nous tentons d’expliquer les différentes formulations proposées par les enseignantes et notamment les incohérences de certains choix par rapport à la logique de la séquence (telle que pensée par le formateur) on peut les interpréter comme une difficulté à mobiliser de façon pertinente une connaissance disciplinaire : la distinction entre masse et poids (travaillée en formation).

64Une interprétation possible en termes de PCK est que, lors de la formation une seule PCK est verbalisée : « on pourrait se passer du terme de poids, si vous voulez, parler de la masse de l’objet plutôt que de parler de l’intensité de la force exercée par la Terre et pas forcément utiliser le lexique poids, parce que dans leur tête effectivement poids et masse étant confondus » (PCK-Stratégie).

65En termes d’effets de la formation sur les pratiques, nous faisons l’hypothèse d’un manque de PCK associées à cette situation, puisqu’elles n’ont pas été travaillées lors de la formation. En effet, une analyse didactique de la situation nous amène à supposer que certaines PCK pourraient permettre aux enseignants d’éviter de parler de « lourd/léger ». Par exemple des PCK-Programme (notamment que la notion de poids et plus généralement celle de force n’est pas au programme) associées à des PCK-Élèves (les élèves ne peuvent pas distinguer masse et poids à l’école primaire…) et à des PCK-Stratégies (si on demande aux élèves de comparer des poids, comme ils confondent poids et masse, ils peuvent proposer d’utiliser une balance ; il convient donc d’être vigilant sur la consigne et d’éviter ces termes – ou de jouer sur les contraintes matérielles en ne proposant pas de balance). Ainsi la PCK-Stratégie consistant à demander aux élèves de classer en termes d’effort (et non selon la masse ou le poids), articulée avec des PCK-Programme et des PCK-Élèves aurait peut-être permis une transposition à la classe plus pertinente de la situation vécue en formation.

3.7. Effet de la formation sur une caractéristique des DI déterminante pour les apprentissages des élèves : l’émission d’hypothèses

66Nous choisissons de nous intéresser à l’émission d’hypothèses car il s’agit d’une phase importante dans la DI. Les recherches en didactique des sciences montrent qu’elle est peu mise en œuvre dans les classes et qu’elle pose des difficultés aux enseignants (Marlot & Morge, 2016). Du point de vue externe, il nous semble ainsi que cette problématique devrait être prise en charge dans une formation à la DI.

67Ainsi, nous nous sommes intéressés aux hypothèses dans les séquences mises en œuvre par les enseignants : sont-elles émises ? Explicitement formulées ? Est-ce que certaines sont éliminées ? Si oui, comment ? Du côté de la formation, nous avons également repéré tout ce qui concerne cette phase : est-elle présente dans les situations que les formés vivent ? Des PCK sont-elles explicitées à ce propos ? De quelle manière ?, etc.

68On constate que dans les trois classes, le déroulement est assez différent, d’une part entre les classes, d’autre part selon les situations. Ja ne fait émerger le problème et émettre des hypothèses que sur la situation 4 et ces hypothèses sont formulées explicitement en collectif. Dans les autres situations, les élèves manipulent sans qu’il y ait réellement ni problème ni hypothèses émises. Pi quant à elle propose systématiquement une phase de « tâtonnement » favorisant plus ou moins explicitement, selon les situations, l’émergence d’une question et d’hypothèses ; celles-ci sont notamment explicitement formulées pour la situation 4. Quant à Co, elle ne fait émettre d’hypothèses sur aucune des situations, les élèves étant systématiquement placés dans la position de suivre un protocole.

  • 18 Même si on peut s’interroger sur ce que Pi entendait ainsi, notamment si cela correspond à une pha (...)

69En ce qui concerne la formation, l’émission d’hypothèse n’apparaît pas comme faisant partie des objectifs principaux. Lorsque les enseignantes sont confrontées aux situations durant la journée de formation, seule la situation 4 a donné lieu à l’explicitation d’hypothèses, phase à laquelle un temps conséquent a été consacré. Il n’y a cependant pas eu de discours des formateurs sur cette phase de la DI pour la classe, donc pas de PCK formulées. Lors de l’accompagnement (auquel rappelons que seule Ja et Pi ont participé), une première PCK, énoncée par F1, précise qu’il est important de faire exprimer aux élèves leurs prévisions et de les justifier, puis de faire confronter leurs points de vue avant de les faire se confronter au réel (PCK-Enseignement/apprentissage). À cette occasion, dans la suite de l’accompagnement, une discussion a lieu précisément à propos de la situation 4 sur l’importance de cette phase. Pi initie les échanges en pointant la pertinence d’organiser, dans une DI, une « phase de tâtonnement »18. Elle ajoute qu’il est important de montrer aux élèves que ce n’est pas parce que l’on émet une hypothèse fausse (« que ça ne marche pas ») que l’on ne peut pas en émettre d’autres (PCK-Épistémologie). Pi propose ensuite d’introduire un temps de manipulation libre dans la séquence pour aider les élèves à émettre des hypothèses (PCK-Stratégie). F1 commente cette idée en précisant que faire tâtonner est intéressant surtout si les élèves ont le matériel à disposition (PCK-Stratégie). Enfin, plus tard dans l’accompagnement, à propos de l’étude du palan, F1 propose plusieurs stratégies (PCK-Stratégie) : soit en faisant tâtonner les élèves, soit en faisant modéliser à partir de documents puis tester le modèle, soit en faisant émettre des hypothèses puis en les testant. F1 précise qu’il a une préférence pour la modélisation, mais que la solution proposée par les enseignantes « peut marcher aussi » (PCK-Enseignement/apprentissage).

70Ainsi, on peut supposer que le fait que cette phase ait été peu développée par les formateurs lorsqu’ils ont fait vivre les situations aux formés (sauf pour la situation 4), et que, de plus, peu de PCK portant sur cet aspect soient identifiables dans la formation, pourrait expliquer que, globalement, les enseignantes travaillent peu avec leurs élèves sur l’émergence de questions et l’émission d’hypothèses (pas du tout pour Co, seulement dans la situation 4 chez Ja et plus ou moins selon les situations chez Pi). Par ailleurs, ce qui semble renforcer ces analyses est que Co n’a pas suivi l’accompagnement (dans lequel étaient – un peu – présentes des PCK sur ce sujet), tandis que Pi est précisément celle qui les a amenées, pointant l’intérêt d’une « phase de tâtonnement » ; il est alors raisonnable de penser que la formation n’a servi qu’à renforcer chez cette dernière des PCK qu’elle possédait déjà avant la formation.

3.8. Conclusion de l’étude de cas

71Lorsqu’on met en regard ce qui est mis en œuvre par les enseignantes dans leurs classes avec ce qui a été travaillé en formation, on peut affirmer que cette formation a des effets sur l’enseignement du thème « machine » par les enseignantes : en témoignent notamment la présence dans les séquences de tâches pour les élèves très fortement inspirées des tâches proposées lors de la formation, ainsi que des traces dans les interventions des enseignantes d’un certain nombre d’éléments abordés lors de la formation. Par exemple, on peut supposer qu’il est peu probable que certaines enseignantes auraient enseigné le fait qu’une poulie ne permet pas d’économie d’effort, puisqu’elles ne le savaient manifestement pas avant. Ces effets sont positifs au regard des objectifs de la formation – du point de vue interne.

  • 19 E désigne un élève, Es plusieurs élèves et Ac l’accompagnateur ASTEP.

72Du point de vue externe, si l’on considère les effets que les séquences observées sont susceptibles d’avoir sur les apprentissages potentiels des élèves, on peut supposer que, si certaines caractéristiques sont potentiellement positives pour les apprentissages des élèves (par exemple le fait que, sinon, ils n’auraient pas eu l’opportunité d’apprendre qu’une poulie ne permet pas d’économie d’effort), d’autres sont susceptibles d’avoir des effets plus contrastés. N’ayant pas étudié en détail les productions des élèves dans les classes, nous inférons des effets potentiels à partir d’éléments attestant de difficultés à s’emparer des situations proposées et à comprendre les contenus en jeu. Par exemple, lors de l’utilisation du dynamomètre, de nombreuses interventions d’élèves témoignent de leur difficulté à comprendre ce qu’ils mesurent, comme l’illustre l’extrait suivant tiré d’une séance dans la classe de Ja19 :
« E : on a vu combien de newton pesaient les objets
Ac : alors? pesaient? Des newtons? les objets?
Es : non
Ac : avec quoi on pèse des objets ?
E : la force»

73En termes de connaissances, les trois entrées que nous avons explorées donnent des résultats concordants.

74Nous avons ainsi pu identifier qu’au moins certaines connaissances qui constituaient des objectifs de la formation étaient mobilisées par les enseignantes dans leurs séquences. Tout d’abord, on retrouve comme connaissances visées par les séquences des enseignantes certaines des connaissances disciplinaires visées par les situations mises en œuvre par les formateurs. Cependant, si l’on considère certaines connaissances disciplinaires de plus haut niveau (comme la modélisation vectorielle des forces, mais aussi la distinction masse/poids), l’étude des séquences mises en œuvre par les enseignantes révèle une grande variabilité dans les traces de ces connaissances : objet d’apprentissage ou seulement outil pour l’enseignant, utilisées parfois de manière incorrecte, etc. On peut supposer que ces connaissances ayant été travaillées en formation en étant peu associées à des PCK explicites et celles-ci étant peu organisées, le caractère non systématique des effets est lié au fait que les enseignantes les ont traitées avec leurs propres PCK, probablement insuffisantes dans certains cas pour garantir une mise en œuvre potentiellement porteuse en termes d’apprentissages pour les élèves.

75Si l’on considère maintenant les PCK, certaines semblent partagées par les trois enseignantes à l’issue de la formation : par exemple la pertinence des élastiques ou des ressorts pour la comparaison de forces. Il nous semble également que le fait que les trois enseignantes utilisent des situations proposées en formation peut être interprété par le fait qu’une PCK mise en œuvre serait que ces situations, organisées dans cet ordre, sont pertinentes pour enseigner le thème des machines en cycle 3, même si cela n’a pas explicitement été énoncé lors de la formation. Quant aux PCK explicitement visées par la formation, on constate qu’un certain nombre d’entre elles ne sont pas mises en œuvre par toutes les enseignantes et qu’il peut même exister une certaine « distorsion » par rapport à ce qui a été proposé en formation (par exemple à propos de la modélisation vectorielle des forces ou de la situation 2), éventuellement au détriment de la cohérence des situations et de la séquence, donc potentiellement des apprentissages des élèves. Les effets de la formation apparaissent ainsi comme relativement limités et en tout cas aléatoires, autant du point de vue interne qu’externe.

76La mise en regard de ces effets et des PCK travaillées dans la formation nous amène à émettre des hypothèses sur ce qui favorise ou fait obstacle, éventuellement selon les enseignantes, à la mise en œuvre de ces PCK. D’une part l’analyse de la formation montre que les PCK sont relativement peu nombreuses et qu’elles sont présentées comme des « commentaires », apparaissant peu en tant que réponses à un problème d’enseignement ou d’apprentissage. Nos résultats semblent ainsi indiquer que, si des PCK ne sont pas travaillées explicitement en formation, il y a peu de chance qu’elles soient mises en œuvre par les formés. D’autre part, elles sont peu articulées à la fois entre elles et avec les PCK existantes des enseignantes ; cela nous laisse penser que, si elle n'est pas prise en charge dans la formation, cette articulation ne peut pas non plus se faire de façon positive pour les apprentissages des élèves.

77Enfin, un autre résultat qui nous semble important est le fait que des PCK travaillées plus localement, en lien avec des situations précises que les enseignantes envisagent de mettre en œuvre dans leurs classes (notamment lors de l’accompagnement), articulées avec d’autres et/ou en lien avec des préoccupations exprimées par les formés semblent laisser davantage de traces dans les pratiques que les PCK énoncées de manière isolée (moins contextualisée). Par exemple la PCK-Élèves concernant la modélisation vectorielle des forces : « on ne peut pas aller dans le détail » n’est pas articulée avec d’autres PCK alors que cela pourrait permettre de comprendre la logique de la séquence proposée par le formateur. Notons tout de même qu’il convient de rester prudent sur ce résultat compte tenu du nombre réduit d’observations sur lequel nous nous appuyons.

78Tout se passe comme si la formation était sous-tendue par l’idée que vivre les situations en tant qu’élèves – le formateur endossant le rôle de l’enseignant – et ajouter ponctuellement des PCK en commentaires, devait suffire à garantir la mise en œuvre conforme et efficace des situations dans les classes. Ce dispositif peut ainsi être considéré comme un dispositif de formation par homologie (Houdement & Kuzniak, 1996), que nous qualifierions même d’homologie stricte, dans la mesure où les tâches prescrites aux formés se limitent à la résolution des situations, avec peu d’apports supplémentaires. Trois hypothèses de modèle sous-jacent à la formation nous semblent alors plausibles : soit le formateur considère que ces connaissances supplémentaires ne sont pas nécessaires ; soit il considère que les enseignants les maîtrisent déjà (rappelons que les enseignants sont expérimentés) et que celles ajoutées s’insèrent naturellement dans celles déjà existantes ; soit enfin, il considère qu’elles se construisent et s’articulent automatiquement dans l’action en tant que sujet de ces situations et dans l’observation du formateur/enseignant, sans nécessité de les expliciter, et qu’elles sont automatiquement mises en œuvre ensuite en tant qu’enseignant de manière pertinente. Nos analyses ne nous permettent pas d’identifier une structuration de la formation en termes de PCK identifiées a priori, puisque la plupart d’entre elles semblent apparaître de façon « opportuniste », essentiellement sans support de formalisation (sauf pour quelques-unes – comme sur les étapes de construction des grandeurs et mesures – pour lesquelles les formateurs ont anticipé des supports de présentation). Compte tenu de nos données, il nous est difficile de trancher entre ces hypothèses. Toutefois, pour certaines connaissances au moins (comme les difficultés des élèves par exemple), il semblerait que la formation soit conçue de telle façon que vivre les situations est prévu pour les faire rencontrer aux enseignants.

79Notre étude semble ainsi montrer que ces conditions de formation ne suffisent pas à garantir un effet « positif » uniforme et déterminant sur les pratiques des enseignants, surtout d’un point de vue externe.

3.9. Les limites de cette étude

  • 20 Notons qu’elle représente tout de même un temps conséquent de l’ensemble du parcours et que les au (...)

80La taille du corpus étudié ainsi que la nature des données recueillies constituent évidemment des limites importantes à nos résultats, mais rappelons qu’il s’agit d’une étude exploratoire visant essentiellement à alimenter un questionnement quant aux cadres théoriques et méthodologiques pertinents pour aborder la question de l’effet des formations sur les pratiques. La taille du corpus implique notamment qu’il ne nous a été possible d’identifier d’éventuels effets de la formation que sur une séquence, chez trois enseignantes et qu’il ne s’agit en outre que de la première action du parcours de formation prévu20. Il est envisageable de penser que des effets peuvent être visibles sur un temps plus long, dans d’autres séquences, etc. Au-delà, estimer qu’une formation a des effets sur les connaissances des enseignants supposerait de ne pas observer uniquement si ces connaissances sont mobilisées ou non dans une séquence, mais de tester une régularité de ces mobilisations, soit lors d’une nouvelle mise en œuvre de cette séquence soit dans d’autres situations où ces connaissances sont pertinentes. C’est, il nous semble, à cette condition seulement que l’on pourrait identifier un réel effet de la formation sur les connaissances des enseignants, c’est-à-dire considérer qu’elle a conduit à un phénomène que l’on serait tentés d’appeler la « construction » d’une connaissance chez les enseignants. Par ailleurs, il nous semble qu’il faut être vigilant quant à l’interprétation des actions des enseignants comme n’étant pas en cohérence avec une PCK – et donc comme résultant de l’absence de mobilisation de cette PCK. L’interprétation en termes de « non mobilisation » de PCK a des limites dans la mesure où non mobilisation ne signifie pas nécessairement non construction de la connaissance.

81Nous reviendrons dans la discussion sur ces éléments car il nous semble que cela dépasse des considérations méthodologiques et a des implications théoriques importantes.

82Par ailleurs, au-delà des interprétations proposées en termes de connaissances, il nous semble que d’autres hypothèses explicatives des effets constatés sont aussi tout à fait plausibles : dans la mesure où l’objectif pour les formés des situations vécues en formation est un peu ambigu (visant la construction de connaissances disciplinaires et/ou visant leur mise en œuvre ensuite dans leurs classes), on peut penser que certaines enseignantes s’autorisent à ne pas reprendre les situations proposées telles quelles tandis que d’autres proposent à leurs élèves des situations les plus proches possibles – étant alors éventuellement confrontées au fait que celles-ci ne sont pas toujours adaptées aux élèves. Cela pourrait expliquer que Pi choisisse une consigne différente pour la situation 2 et que Ja et Co fassent classer par ordre de masse en accord avec la PCK formulée par F1 lors de la séance de formation (« on pourrait se passer du terme de poids, si vous voulez, parler de la masse de l’objet plutôt que de parler de l’intensité de la force exercée par la terre »). En outre, à l’extrême, on peut noter que les choix de Ja semblent systématiquement correspondre au fait d’essayer de mettre en œuvre une séquence dans sa classe au plus près de celle qui a été vécue dans la formation et de manière la plus conforme possible aux recommandations des formateurs.

83Ces hypothèses ne nous semblent pas interprétables en termes de connaissances, mais évoquent plutôt l’idée d’« effet de contrat » si l’on admet que l’on peut calquer certains éléments liés à la modélisation didactique de l’enseignement dans le cadre de formations d’enseignants.

84Ce constat nous laisse penser que, pour comprendre les effets d’une formation sur les pratiques des enseignants, une entrée par les connaissances n’est peut-être pas suffisante et qu’il est nécessaire d’intégrer d’autres éléments, avec un point de vue plus global.

4. Discussion

4.1. Une première question : la mobilisation et la transmission des connaissances

85Nos analyses ont montré que les effets de la formation en termes de connaissances ne sont pas univoques : on observe notamment une variabilité très grande dans la manière dont chacune des enseignantes les met ou non en œuvre. Le modèle des PCK nous a ainsi permis de décrire des liens entre la formation et les pratiques en résultant, mais ne suffit pas pour comprendre ces effets.

86Pour cela, il nous a semblé nécessaire de nous intéresser à la manière dont les connaissances (en particulier les PCK) étaient travaillées dans la formation. Nous avons ainsi ajouté à notre cadre théorique des hypothèses sur la manière dont des connaissances peuvent être « construites », sur une base constructiviste. Ainsi, il nous semble que le fait que les PCK n’apparaissent pas dans la formation comme réponse à des problèmes d’enseignement/apprentissage, mais restent implicites ou apparaissent de manière relativement « magistrale » pourrait constituer une hypothèse expliquant les effets limités et variables de la formation analysée sur les pratiques des enseignantes.

87Des évolutions récentes du cadre des PCK proposées dans certaines recherches, ainsi que certains débats actuels, développés ci-dessous, nous semblent faire écho à ces préoccupations, même s’ils ne sont pas nécessairement issus de problématiques en lien avec la formation des enseignants. En effet, nous interprétons le cadre des PCK comme étant initialement fondé sur l’hypothèse qu’il existe un lien descendant relativement direct entre les connaissances de l’enseignant et ses pratiques – même si elle reste implicite dans la plupart des recherches. De plus, les connaissances de l’enseignant sont décrites comme des « connaissances sur », c’est-à-dire des connaissances plutôt déclaratives. On en retrouve la trace dans le modèle de Magnusson, Krajcick et Borko (1999) au niveau des intitulés des composantes (Knowledge of teaching strategies, Knowledge of students’ learning, etc.). C’est également ce point de vue qui semble être défendu par Baxter et Lederman (1999) et qui semble sous-jacent aux méthodologies d’études des PCK basées essentiellement sur des données déclarées (Cross, 2010). Par la suite, l’intérêt s’est porté sur le rôle de ces connaissances dans l’action des enseignants. Des écarts voire des contradictions ont parfois été constatés dans certaines recherches entre des connaissances inférées à partir de déclarations des enseignants et celles inférées à partir de leurs pratiques en classe, comme le rappelle l’appel à communication de ce numéro thématique et comme l’ont également pointé Depaepe, Verschaeffel et Kelchtermans (2013) en didactique des mathématiques ou encore Crahay et al. (2010), de manière plus générale. Plusieurs auteurs ont alors tenté d’enrichir le modèle pour prendre en considération la question du lien entre connaissances et pratiques. Ainsi, à la suite du « PCK summit » qui s’est tenu en 2012, un modèle a été élaboré (Gess-Newsome, 2015) dans lequel les pratiques d’un enseignant sont vues comme l’interaction entre le contexte de la classe et les « PCK personnelles » de l’enseignant, celles-ci ayant à la fois une composante « connaissances » et d’action (« knowledge, enactment »). Selon ces auteurs, le rôle des PCK dans les pratiques serait également influencé par d’autres connaissances de l’enseignant (par exemple : croyances et orientation ou encore perspectives épistémologiques et ontologiques sur l’enseignement) qui « filtrent » ou « amplifient » les PCK. Le fonctionnement de ces filtres et amplificateurs n’est pas discuté, de même que la nature des connaissances en jeu aux différents niveaux. Le modèle reste centré sur les connaissances des enseignants distinguées en plusieurs niveaux interagissant avec les pratiques de classe. On atteint vite un degré de complexité assez grand car des doubles flèches entre les différents niveaux laissent à penser que des interactions multiples existent, sans clarifier la nature de ces interactions.

Fig. 2 : modèle issu du « PCK summit 2012 », d’après Gess-Newsome, 2015

Fig. 2 : modèle issu du « PCK summit 2012 », d’après Gess-Newsome, 2015

88Ce modèle nous aurait peut-être permis d’émettre d’autres hypothèses sur les effets constatés dans notre étude de cas, en termes de connaissances filtrant ou amplifiant, dans les pratiques des enseignantes, la mobilisation des PCK travaillées en formation : il permettrait de considérer la question de l’intégration des PCK de la formation dans les PCK « déjà-là » des enseignants. Par exemple, une hypothèse possible pour expliquer le choix de Ja de faire de la modélisation vectorielle des forces un enjeu d’enseignement peut tenir au fait que l’explication de F1, en termes de vecteurs, lui a permis de mieux comprendre la situation du palan. Cela a même pu être renforcé par la remarque du formateur « si on veut comprendre on ne peut pas y échapper » et l’amener à faire vivre à ses élèves ce qu’elle a elle-même vécu en formation (adaptation a minima de la situation vécue en formation). La construction visée par le formateur de cette connaissance du contenu (SMK) débouche ainsi sur une PCK chez Ja (PCK-stratégie qui consiste à penser qu’il est pertinent d’enseigner la modélisation vectorielle pour permettre aux élèves de comprendre les connaissances visées), probablement amplifiée par une autre (PCK-buts et finalités) qu’elle exprime lors de l’accompagnement lorsqu’elle dit que le but de l’enseignement est que les élèves comprennent.

89Cependant, cela ne renseigne pas pour autant sur la variété des effets observés, puisque le modèle ne dit rien sur la nature et le mode d’intervention de ces filtres et amplificateurs. Notons également qu’il ne nous permet pas d’appréhender l’interprétation alternative (en termes de contrat) proposée plus haut.

90Dans la recherche en didactique française, d’autres « enrichissements » du cadre des PCK ont également été proposés, notamment en le croisant avec d’autres cadres. Ainsi, l’articulation proposée par Kermen (2015) de ce cadre avec la double approche didactique et ergonomique des pratiques (Robert & Rogalski, 2002) semble permettre de prendre en charge le sujet enseignant de manière plus globale, intégrant la question de la complexité des pratiques et, de ce fait, le fait que les connaissances ne sont pas les seuls déterminants des pratiques. Kermen et Barroso (2013) mettent ainsi en évidence le rôle important de la gestion du temps ou de la pression de l’examen dans les pratiques d’une enseignante de chimie. Toutefois, à notre sens, il reste, comme dans la plupart des cadres tentant de prendre en charge ces questions, à clarifier le rapport entre connaissances et pratiques.

  • 21 Notons toutefois qu’il n’existe aujourd’hui pas a priori de consensus sur un corpus de savoirs de (...)

91Cependant ces travaux, en écho avec les résultats de notre étude, permettent de pointer un élément qui nous semble important, à savoir la nécessité de la distinction entre : d’une part les PCK comme propositions énonçant des « principes » nécessaires à l’enseignement d’un contenu (comme les définissait Shulman) sur lesquels existerait un certain consensus au moins parmi les chercheurs et/ou les formateurs en didactique des sciences ; nous serions alors tentés de les qualifier de savoirs de référence pour l’enseignement21 conformément à la distinction faite en didactique française entre le savoir (associé à la dimension sociale, objective) et la connaissance (qui renvoie au versant personnel, subjectif) (cf. Brousseau, 1998). D’autre part, les PCK comme règles d’action qui piloteraient de fait les pratiques des enseignants, que l’on pourrait inférer à partir de l’observation de leurs pratiques (éventuellement complétée par des entretiens), qui ne sont pas nécessairement conformes aux savoirs de référence. Le modèle des PCK ne prend pas en charge cette distinction – et ce d’autant plus que « knowledge » renvoie en anglais indifféremment aux deux mots français. Notons d’ailleurs que l’on trouve des traces de cette problématique notamment dans le modèle de Gess-Newsome (2015) qui tente de définir des « personal PCK ». En outre la question des connaissances dans l’action des enseignants n’est pas sans évoquer pour nous l’idée de « théorème-en-acte » au sens de la théorie des champs conceptuels (Vergnaud, 1990).

92Cela semble indiquer qu’il reste nécessaire de discuter la question du rapport entre connaissances et pratiques, débat pour lequel nous proposons des pistes.

4.2. Élargissement du questionnement

93Au-delà du débat sur la mobilisation et la construction des connaissances, l’entrée par les connaissances des enseignants sur ces problématiques (celles liées au fonctionnement des pratiques enseignantes et celles liées à la formation des enseignants) est peut-être à questionner.

  • 22 Au sens de Bru, Pastré et Vinatier (2007).

94En effet, elle suppose de fait de considérer les connaissances comme un des organisateurs22 principaux des pratiques enseignantes, voire le principal ou même l’unique. Or d’une part, comme nous l’avons vu dans la partie précédente, plusieurs travaux avec cette entrée montrent que le lien n’est pas si direct entre connaissances et pratiques ; d’autre part, les travaux sur les pratiques enseignantes, qu’ils relèvent du champ des didactiques (par exemple les travaux de Jameau, 2015 ; Grangeat, 2015), des sciences de l’éducation (Lessard et al., 2004) ou de la didactique professionnelle (Pastré, 2007), pointent la complexité des pratiques et les modèles les plus répandus considèrent que ce qui les organise doit plutôt être appréhendé en termes de schèmes ou de compétences – « embarquant » des connaissances, mais qui ne peuvent pas être considérées de manière isolée. Ils tendent ainsi à remettre en cause un modèle cognitiviste où les choix d’un enseignant résulteraient de la mobilisation rationnelle de connaissances (cf. Pastré, 2007). Notons que la plupart de ces cadres s’inscrivent en théorie de l’activité. Grangeat (ibid.) notamment s’intéresse à la question du développement professionnel des enseignants et pour lui, les PCK représentent des savoirs de référence – dans une idée proche de celle que nous avons mentionnée ci-dessus –, mais les pratiques sont pilotées par des « savoirs-processus » qui sont d’une autre nature.

95La piste que nous explorons actuellement est celle d’un ancrage en théorie de l’activité articulé avec des apports de Vygotski, Piaget et Vergnaud, en nous inspirant de la double approche didactique et ergonomique des pratiques (Robert & Rogalski, 2002 ; Robert, 2008 ; Rogalski, 2008). Ce cadre est utilisée dans des travaux de didactique des mathématiques pour étudier la question des relations entre enseignement et apprentissage et le fonctionnement des pratiques enseignantes et plus récemment en didactique des sciences (Kermen, 2015 ; Molvinger, Chesnais & Munier, 2017). Nous proposons de l’utiliser pour étudier les relations entre formation et pratiques enseignantes conformément à la manière dont elle a été pensée : Rogalski (2008) la présente en effet comme un cadre permettant de prendre en charge les questions de développement des pratiques. L’apport de la théorie de Vergnaud (1996) est de penser le « développement des compétences et des conceptions d’un sujet » (p. 175) en termes de conceptualisation. Notons que nous rejoignons là Altet (2004) sur l’intérêt de cette théorie pour s’intéresser à la question des savoirs dans la formation des enseignants.

96Cette piste pourrait permettre de prendre en charge la complexité des pratiques ainsi que le lien entre connaissances et pratiques, même si un chemin important reste à parcourir pour le rendre opératoire.

Conclusion

97Nous avons proposé une étude de cas afin de mettre à l’épreuve une entrée par les connaissances sur la question de l’effet de formations sur les pratiques enseignantes. Celle-ci nous a permis de mettre en évidence un certain nombre de résultats en termes notamment de rapport non direct et de variabilité des effets sur les connaissances des formés. La recherche d’explications de ces résultats nous a amenés à nous interroger sur la construction des connaissances des enseignants dans le cadre d’une formation et ainsi à établir la nécessité d’un cadre théorique permettant de penser ces questions. Même si le cadre des PCK et ses enrichissements ont montré l’intérêt de ce cadre pour décrire et catégoriser les savoirs de référence pour l’enseignant et pour appréhender une partie des problématiques soulevées, nous avons montré ses limites en ce qu’il isole les connaissances sans les inclure dans la complexité des pratiques. Nous considérons donc que s’intéresser à la question du rapport entre connaissances et pratiques ou à la question de la formation suppose a minima de l’articuler avec un cadre permettant de penser le fonctionnement des pratiques et leur rapport avec les connaissances.

98Pour regarder des questions de formation, il nous apparaît même qu’il faut un cadre théorique qui permette de prendre en charge à la fois la question des apprentissages des élèves, des pratiques enseignantes et du développement de ces pratiques. Cela constitue à notre sens une problématique encore trop peu explicitement prise en charge dans les recherches actuelles.

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Annexe

Description des situations de formation

Situation 1 : analyse de vidéos

La première situation est introduite par le formateur comme visant à (re)voir avec les enseignants les connaissances disciplinaires nécessaires pour comprendre les phénomènes qui vont être étudiés dans la suite de la journée. Les enseignants sont confrontés à plusieurs vidéos montrant des situations d’interaction dans lesquelles ils doivent repérer les différents effets des actions mécaniques, puis le formateur présente la modélisation de ces situations en termes d’interactions et introduit la modélisation vectorielle des forces.

Les formateurs proposent ensuite plusieurs situations (situations 2 à 6) qui visent à montrer l’intérêt de différentes machines simples (par exemple le fait que certaines permettent de diminuer l’intensité de la force à exercer pour obtenir un effet donné, par exemple soulever un objet d’une certaine hauteur) tout en pointant la contrepartie liée au fait que le travail à fournir reste le même. Ces situations sont présentées comme devant être l’occasion de travailler sur « les apports scientifiques et tout ce qui est démarches pédagogiques qu’on peut appliquer en classe » (F2). Dans toutes ces situations, les enseignants doivent mettre en œuvre des démarches d’investigation par groupes en utilisant du matériel mis à disposition par les formateurs.

Situation 2 : ordonner les intensités des forces exercées par la Terre sur plusieurs objets

Pour cela les enseignants utilisent des élastiques et des ressorts dont ils comparent les élongations. Il s’agit d’établir que plus le ressort ou l’élastique est allongé, plus l’intensité de la force est importante et qu’ainsi comparer les longueurs de ces objets permet de comparer des forces. Le travail sur cette situation est l’occasion d’aborder la distinction entre comparer et mesurer, ainsi que la relation entre masse et poids et l’unité de mesure des intensités des forces.

Situation 3 : tester l’effet d’un plan incliné pour soulever un objet

Pour cela les enseignants utilisent à nouveau des ressorts et des élastiques. Il s’agit d’établir que lorsqu’on utilise un plan incliné l’intensité de la force à exercer est plus faible que si on soulève directement l’objet.

Situation 4 : tester l’effet d’une poulie pour soulever un objet

Il s’agit d’établir que lorsqu’on utilise une poulie l’intensité de la force à exercer est la même que si on soulève directement l’objet, seule la direction de la force change. Dans cette situation et celle qui suit, les enseignants utilisent des dynamomètres, ce qui amène à revenir sur la question de la mesure des intensités des forces.

Situation 5 : tester l’effet de plusieurs poulies (palan) pour soulever un objet

Il s’agit d’établir que lorsqu’on utilise un palan, l’intensité de la force à exercer est inférieure à celle qui serait nécessaire pour soulever l’objet avec une poulie ou directement, le rapport entre ces intensités dépendant du nombre de poulies.

Situation 6 : obtenir des positions d’équilibre en utilisant un levier

Cette situation est tirée des documents d’accompagnement des programmes de 2002 ; les formateurs distribuent l’extrait correspondant aux enseignants.

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Notes

1 Ce projet a été financé par l'Agence nationale de la Recherche dans le cadre de la convention ANR-13-APPR-0004-02.

2 Houdement et Kuzniak (1996) parlent de la formation comme « accroissement des connaissances nécessaires […] pour enseigner ».

3 Les Maisons pour la science sont liées à la fondation La main à la pâte. Elles proposent aux professeurs de l'école primaire et du collège des offres de développement professionnel pour l’enseignement des sciences.

4 L’un est formateur en ESPE (F1) et l’autre est une formatrice professeure des écoles détachée dans un centre ressources de La main à la pâte (F2).

5 L’ASTEP – ou Accompagnement en science et technologie à l’école primaire – est un dispositif qui a été initié par La main à la pâte, qui permet à un enseignant d’être accompagné par un étudiant en sciences pour mettre en place un projet scientifique.

6 « Premièrement, les PCK ne peuvent être observées directement. Par définition, il s’agit en partie d’une construction personnelle ; c’est la compréhension par un enseignant d’exemples spécifiques les plus représentatifs en référence à un contenu donné et des difficultés d’étudiants les plus répandues quant à ce contenu. Étudier les connaissances qu’ont les enseignants des “meilleurs exemples” ne peut donc se faire uniquement sur la base de données observées, dans la mesure où un enseignant peut n’utiliser, dans un épisode d’enseignement donné, qu’une petite partie des exemples qu’il a à sa disposition. Il sera ainsi impossible d’observer les exemples que l’enseignant décide de ne pas employer. De plus, l’observation ne permet pas de révéler les raisons des choix opérés. L’observation ne fournit donc qu’une vision limitée des PCK. » (traduction des auteurs).

7 Rappelons que nous nous intéressons aux effets potentiels de ces pratiques.

8 Dans la mesure où les situations proposées aux formés sont essentiellement des situations n’incluant pas d’enjeu explicite d’enseignement, on peut penser que, si des PCK y sont en jeu, c’est de manière relativement marginale.

9 Par exemple lorsque le formateur explique que le concept de poids ne sera travaillé qu’au collège, qu’il pointe la confusion masse-poids fréquente chez les élèves et une stratégie (employer le terme de masse et pas de poids) pour ne pas renforcer cette confusion.

10 Nous ne supposons pas pour autant que l’enseignante ne mobilise pas de PCK, mais que d’autres le sont qui impliquent un choix différent de celui qui aurait été fait en cohérence avec cette PCK.

11 La séance d’accompagnement a eu lieu après la mise en œuvre des séquences et n’a donc pas servi à la préparer, mais à en tirer un bilan.

12 Pratique dont le suivi réalisé a montré qu’elle est courante chez elle.

13 Il s’agit d’un livret pédagogique élaboré dans une autre académie intitulé « Des machines du Moyen-Âge à la renaissance ».

14 Une autre interprétation possible serait en termes de PCK-Curriculum (la modélisation vectorielle n’est pas au programme de l’école élémentaire), mais le contexte nous amène à favoriser l’hypothèse selon laquelle, pour le formateur et les enseignants, il s’agit d’une PCK-Élèves.

15 Il s’agit d’objets pensés en tenant compte de certaines variables didactiques en lien avec la situation (les quatre objets ont des masses proches, deux objets sont tels que l’un est plus gros mais moins lourd, etc.).

16 La maison pour la science a fourni les objets à chacun des enseignants par l’intermédiaire de l’étudiant ASTEP.

17 L’enseignante souhaite manifestement faire référence à la force nécessaire pour maintenir un objet en équilibre, dont l’intensité est égale à celle du poids de l’objet, et pas à la force nécessaire pour mettre l’objet en mouvement qui, elle, est supérieure au poids. On peut considérer qu’en cycle 3 cette formulation est acceptable même si elle risque de favoriser des raisonnements communs erronés sur les lois de la mécanique (Viennot, 1996).

18 Même si on peut s’interroger sur ce que Pi entendait ainsi, notamment si cela correspond à une phase d’élaboration d’hypothèses au sens des didacticiens.

19 E désigne un élève, Es plusieurs élèves et Ac l’accompagnateur ASTEP.

20 Notons qu’elle représente tout de même un temps conséquent de l’ensemble du parcours et que les autres actions du parcours sont relativement indépendantes, assurées par des formateurs différents et organisées essentiellement en fonction d’une répartition entre disciplines (SVT, physique et technologie, et mathématiques).

21 Notons toutefois qu’il n’existe aujourd’hui pas a priori de consensus sur un corpus de savoirs de référence pour les enseignants. Si l’on en postule l’existence, on peut supposer qu’ils relèvent de disciplines très différentes. Lessard et al. (2004) proposent une liste de ces disciplines : « les disciplines académiques reconnues […], les didactiques des disciplines d’enseignement […], les champs de recherche centrés sur des objets transversaux […], les savoirs de la recherche […], la philosophie, l’anthropologie […] ».

22 Au sens de Bru, Pastré et Vinatier (2007).

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Table des illustrations

Titre Fig. 1 : Modèle de PCK
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/1496/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 115k
Titre Fig. 2 : modèle issu du « PCK summit 2012 », d’après Gess-Newsome, 2015
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/1496/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 297k
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Pour citer cet article

Référence papier

Aurélie Chesnais, David Cross et Valérie Munier, « Étudier les effets de formations sur les pratiques : réflexions sur les liens entre connaissances et pratiques », RDST, 15 | 2017, 97-130.

Référence électronique

Aurélie Chesnais, David Cross et Valérie Munier, « Étudier les effets de formations sur les pratiques : réflexions sur les liens entre connaissances et pratiques », RDST [En ligne], 15 | 2017, mis en ligne le 01 janvier 2019, consulté le 07 août 2020. URL : http://journals.openedition.org/rdst/1496 ; DOI : https://doi.org/10.4000/rdst.1496

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Auteurs

Aurélie Chesnais

Université de Montpellier et Université Paul Valéry de Montpellier, LIRDEF – aurelie.chesnais@umontpellier.fr

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Université de Montpellier et Université Paul Valéry de Montpellier, LIRDEF – valerie.munier@umontpellier.fr

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