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L’enseignement de la masse à l’école élémentaire : pratiques d’une enseignante débutante en éducation prioritaire

Teaching mass at primary school: novice teacher’s practices in educational priority context
Karine Molvinger, Aurélie Chesnais et Valérie Munier
p. 133-167

Résumés

Cet article présente une étude de cas portant sur les pratiques d’une enseignante débutante en éducation prioritaire lors d’une séquence sur l’enseignement de la masse au cycle 3, étude qui s’inscrit dans un projet de recherche plus global sur la transition école/collège. Après avoir identifié les enjeux liés à l’apprentissage et à l’enseignement de la masse, nous analysons les pratiques de l’enseignante et tentons d’évaluer les effets de ces pratiques sur les apprentissages des élèves. Pour cela nous nous plaçons dans le cadre théorique de la double approche didactique et ergonomique des pratiques. Les analyses montrent que même si on dénote dans les pratiques de l’enseignante certaines caractéristiques susceptibles de favoriser les apprentissages, les choix de mises en œuvre réalisés conduisent à des pratiques peu efficaces en termes d’apprentissage pour les élèves. Cette étude montre en outre l’influence de certains déterminants (contexte d’enseignement en éducation prioritaire, connaissances et expérience de l’enseignante) sur les logiques d’action de l’enseignante.

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Texte intégral

Introduction

  • 1 Projet financé par la région Languedoc-Roussillon, dans le cadre de l’appel à projet Chercheurs d’ (...)
  • 2 Nous désignons dans la suite de l’article par « ZEP » tous les dispositifs liés à l’éducation prio (...)

1Cette étude s’inscrit dans le cadre d’un projet de recherche portant sur l’enseignement et l’apprentissage de la physique et des mathématiques à la transition école-collège en France1, qui vise notamment à mieux comprendre ce qui, dans les pratiques des enseignants, est susceptible de faciliter cette transition ou d’expliquer les difficultés rencontrées par les élèves, en particulier en ZEP2. Ce projet porte plus spécifiquement sur l’enseignement des grandeurs (angles, masse, volume) et de la mesure (Chesnais & Munier, 2013 ; Munier, Chesnais & Molvinger, 2014, Molvinger & Munier, 2014 ; Chesnais & Munier, 2016), notions enseignées à la fois au cycle 3 et au début du collège. Nous présentons dans cet article une première étude de cas des pratiques d’une enseignante débutante en ZEP en fin de cycle 3 sur la notion de masse : il s’agit de caractériser les choix réalisés par l’enseignante pour l’enseignement de la masse, ainsi que leur potentiel en termes d’apprentissage, et d’identifier l’influence de certains déterminants sur ces choix. D’autres études de cas nous permettront par la suite de repérer des régularités et des variations, et ainsi d’identifier les contraintes qui pèsent sur les enseignants et les marges de manœuvre dont ils disposent pour prendre en charge les problématiques liées à la transition. Il s’agit dans le cadre de ce projet de questionner les déterminants des choix des enseignants, ce qui nous a amenées à choisir le cadre théorique de la double approche didactique et ergonomique des pratiques (Robert & Rogalski, 2002) qui permet de prendre en compte la complexité des pratiques. Dans une première partie, nous présentons ce cadre théorique et la méthodologie qui en découle, puis une analyse a priori de la séquence analysée. Celle-ci comprend une analyse du savoir en jeu, incluant des éléments d’épistémologie sur la notion de masse et sur les grandeurs en général, une étude des instructions officielles, des difficultés des élèves et une analyse a priori des tâches proposées aux élèves. Nous analysons ensuite le déroulement effectif des séances avant d’apprécier les effets de cet enseignement en termes d’apprentissages via l’étude de productions des élèves lors de tests. Enfin dans la dernière partie, nous tentons de reconstituer des éléments des logiques d’action sous-jacentes aux pratiques de l’enseignante en identifiant l’influence de certains déterminants.

1. Cadre théorique et méthodologique

2Le cadre théorique choisi pour cette étude est celui de la double approche didactique et ergonomique des pratiques (Robert & Rogalski, 2002 ; Robert, 2008). Ce cadre, initialement développé pour l’étude des pratiques des enseignants de mathématiques du secondaire, s’inscrit en théorie de l’activité, telle qu’elle a été spécifiée à l’enseignement et l’apprentissage des mathématiques dans le cadre scolaire par Robert et Rogalski. L’hypothèse essentielle est que les pratiques des enseignants influent sur les apprentissages des élèves via les activités qu’elles provoquent – notamment par le choix des tâches proposées aux élèves. Pour étudier les effets des pratiques sur les apprentissages des élèves, ces activités sont analysées en termes de potentiel d’apprentissage en s’appuyant sur un certain nombre d’hypothèses issues d’un croisement des théories de Piaget et Vygotski (Rogalski, 2008). Ce cadre permet ainsi d’étudier les pratiques des enseignants en lien avec les apprentissages des élèves (Vandebrouck, 2008, 2013 ; Horoks, 2008 ; Chesnais, 2009a), ce qui justifie son utilisation dans le cadre de cette étude.

3Au-delà de la question des effets des pratiques sur les apprentissages, la double approche permet d’étudier les logiques d’action des enseignants et notamment les déterminants des pratiques. Elle postule que les pratiques d’un enseignant sont influencées non seulement par ses objectifs d’apprentissages pour les élèves (le versant didactique), mais aussi par le fait qu’il est un professionnel exerçant un métier, avec les ressources et les contraintes que cela suppose (le versant ergonomique). L’hypothèse majeure est que ce deuxième versant influe aussi sur les choix de contenus et de gestion de l’enseignant. Par ailleurs, on considère que les pratiques des enseignants sont cohérentes (Robert, 2008 ; Rogalski, 2008), c’est-à-dire qu’elles sont sous-tendues par des logiques d’action invariantes, que l’on peut en partie reconstituer grâce aux traces observables de leur travail, aux contraintes connues et à des entretiens. Enfin, les pratiques sont considérées comme stables dans des conditions ordinaires et sans intervention particulière : en effet, pour les enseignants expérimentés, on observe certaines régularités intra-individuelles de gestion en classe, indépendamment des notions et des classes singulières (Robert, 2007), ce qui légitime notamment certaines inférences faites à partir de l’étude de quelques séances. Pour appréhender le système complexe des pratiques, nous utilisons une décomposition en cinq composantes : la composante personnelle, qui regroupe tout ce qui concerne les caractéristiques individuelles de l’enseignant (âge, formation, conceptions et connaissances des contenus et de leur enseignement, expérience, etc.) ; la composante sociale qui intègre les facteurs liés à la composition sociale de l’établissement et des classes, les collègues, etc. ; la composante institutionnelle qui intègre les contraintes liées à l’institution (les programmes, les horaires ; etc.) ; la composante cognitive qui donne à voir ce qui a trait aux contenus d’enseignement (le choix des exercices, le texte de la leçon, etc.) ; enfin, la composante médiative qui concerne les choix que fait l’enseignant dans la gestion de la classe (part respective du travail individuel et collectif, gestion du temps, etc.) et le discours qu’il tient (tout particulièrement les aides au travail des élèves). Cette décomposition est faite pour les besoins de la description, mais, dans les pratiques, ces composantes sont imbriquées et il est nécessaire de les recomposer pour apprécier le travail d’un enseignant.

4Du point de vue méthodologique, dans les recherches menées dans ce cadre, ce sont les activités des élèves en classe qui sont au cœur des analyses (Robert, 2008 ; Chesnais, 2009b). Elles constituent en effet l’intermédiaire entre les pratiques des enseignants – dont elles résultent – et les apprentissages des élèves – dont elles sont les déclencheurs. Les analyses sont donc guidées par la recherche de la caractérisation des activités possibles des élèves, à partir de ce qui est proposé par l’enseignant et des traces observables des activités en classe. L’analyse d’une séquence articule d’une part la reconstitution du scénario, c’est-à-dire de l’enchaînement des tâches et l’organisation de la classe prévus par l’enseignant ; d’autre part, l’analyse du déroulement, c’est-à-dire la mise en œuvre du scénario dans la classe. L’analyse a priori du scénario suppose la « conversion » des énoncés choisis par l’enseignant en tâches pour les élèves, puis l’analyse de ces dernières d’un point de vue didactique : l’analyse d’une tâche consiste à déterminer les activités qu’elle est susceptible de provoquer chez les élèves, à travers la description des procédures de résolution possibles, des connaissances mobilisées, des conceptions erronées qui peuvent intervenir. Il s’agit de déterminer une « enveloppe » des activités possibles, entre une activité a minima et une activité a maxima (Robert, 2008 ; Chesnais, 2009b), sans préjuger de l’apparition effective de ces activités lors du déroulement, ni de leur fréquence parmi les élèves. L’analyse a priori de l’ensemble des tâches permet ensuite de réaliser une première prévision de l’ensemble des activités qu’elles sont susceptibles de provoquer chez les élèves, donnant ainsi accès à l’« itinéraire cognitif » élaboré par l’enseignant en vue de « mettre ses élèves sur le chemin de la connaissance » (Robert, 2008 ; Chesnais, 2009b). L’analyse du déroulement, réalisée à partir de vidéos de séances de classe complétées éventuellement par des entretiens avec l’enseignant, est guidée par la recherche des traces des activités effectives des élèves ainsi que de ce qui peut influer sur celles-ci. Les séances sont découpées chronologiquement en épisodes selon la nature du travail – c’est-à-dire la tâche en jeu. Puis l’étude porte sur les temps et formes de travail (individuel, en petit groupe, collective en classe entière, etc.) en fonction des contenus, puis sur les échanges verbaux, les aides prodiguées par l’enseignant, etc. Les analyses ne permettent de déterminer que des activités possibles, inférées à partir des hypothèses théoriques et des traces des activités effectives des élèves. En effet, les activités effectives elles-mêmes ne sont pas à la portée du chercheur, non seulement parce qu’elles sont différentes pour chaque élève et que cette méthodologie de recueil de données ne permet pas d’apprécier les activités individuelles, mais aussi parce qu’une partie de ces activités est de toute façon inobservable, se déroulant « dans les têtes » (Chesnais, 2009b).

5Les effets des pratiques étudiées sur les apprentissages des élèves sont appréciés en s’appuyant d’une part sur l’analyse a priori du scénario et sur l’analyse du déroulement, d’autre part sur des analyses de traces des activités des élèves au cours des séances ou lors d’évaluations, qu’il s’agisse des évaluations de l’enseignant, ou éventuellement de tests proposés par les chercheurs. Notons que ces tests, qui ne sont pas nécessairement conçus uniquement sur la base des objectifs des enseignants, peuvent prendre en charge de façon plus générale des enjeux d’apprentissage identifiés par les chercheurs (ce qui est le cas dans cet article).

6Enfin, le dernier temps d’analyse consiste à reprendre les analyses de scénario et de déroulement à un autre niveau, pour tenter d’identifier des éléments des logiques d’action sous-jacentes aux pratiques de l’enseignant, en s’appuyant éventuellement sur des entretiens avec l’enseignant. Il s’agit notamment d’identifier l’effet de certains déterminants via l’analyse en termes de composantes. Notons que ce cadre a déjà été utilisé par certains chercheurs pour étudier les pratiques des enseignants du primaire (Peltier et al., 2004 ; Charles-Pézard, 2010) afin de caractériser des genres de pratiques, en particulier en ZEP. Les résultats obtenus par ces auteurs nous permettront d’éclairer nos propres analyses et de les mettre en perspective, notamment du point de vue de l’influence du fait d’exercer en ZEP sur les choix de l’enseignante. Par ailleurs, Kermen et Barroso (2013) ont montré la pertinence de ce cadre pour étudier les pratiques d’enseignants de sciences dans le secondaire et identifier l’influence de certains déterminants sur ces pratiques.

2. Analyses préliminaires

7Dans une première partie, nous présentons une analyse de la notion de masse. Nous pointons la complexité de son enseignement et de son apprentissage, notamment en lien avec l’apprentissage d’autres grandeurs spécifiques (le volume et la masse volumique). Dans une seconde partie nous précisons les enjeux et les difficultés liés à l’enseignement des grandeurs en général, susceptibles d’intervenir dans l’enseignement de la masse. Enfin nous présentons une analyse des instructions officielles sur l’enseignement des grandeurs et de la notion de masse en particulier.

2.1. Enjeux et difficultés d’apprentissage de la grandeur masse et des grandeurs « associées »

  • 3 Notons qu’historiquement, la masse ne s’est différenciée que tardivement du poids. Cette distincti (...)

8La masse3 est une grandeur physique liée à la quantité de matière que contient un objet, elle s’exprime en kilogrammes. En physique classique, cette grandeur se conserve lors d’une transformation, par exemple lors d’une déformation, d’un mélange ou d’une réaction chimique. Dans sa thèse en didactique de la physique, Passelaigue (2011) rappelle que jusqu’aux travaux de Piaget, on considérait qu’un élève capable de mesurer avait construit le sens de la grandeur en jeu. Cette conception a été nuancée par les propos de Piaget et Inhelder (1941) qui considèrent qu’une grandeur n’est construite chez un enfant que s’il est conservant pour cette grandeur, c’est-à-dire s’il sait distinguer, parmi les actions concrètes qu’il réalise sur des objets, celles qui n’altèrent pas cette grandeur de celles qui la modifient. Or ces auteurs ont montré que des élèves qui savent mesurer une grandeur ne sont pas nécessairement « conservants » pour cette grandeur. Nous considérons donc comme indice de conceptualisation de la masse la capacité d’un élève à reconnaître les situations dans lesquelles cette grandeur se conserve (déformation, fractionnement, dissolution, etc.), ce que Piaget situe vers l’âge de 10 ans.

9La plupart des phénomènes physiques étudiés à l’école qui font intervenir le concept de masse mettent aussi en jeu les grandeurs volume et masse volumique (par exemple le phénomène de flottaison d’un objet, la conservation de la masse lors d’un changement d’état, etc.). Envisager la construction du concept de masse ne peut donc se faire sans questionner les « interactions » de la masse avec ces concepts. Nous précisons ci-dessous les définitions de ces deux dernières grandeurs et les problèmes que peut poser leur conceptualisation par les élèves, puis nous discutons les difficultés liées aux interactions entre ces trois grandeurs.

10Le volume d’un objet, dont l’unité de mesure est le mètre cube, est souvent défini comme la place qu’il occupe dans l’espace. Or cette définition, qui est souvent celle donnée à l’école, peut être problématique : par exemple si on considère une feuille de papier que l’on froisse, il est bien évident que son volume n’a pas changé lors de cette transformation, or son « encombrement » de l’espace n’est pas le même, ce qui peut conduire les élèves à considérer que son volume est différent. La définition du volume nécessite par ailleurs de le distinguer de la contenance (ou capacité), dont l’unité de mesure est le litre, notamment quand il s’agit d’objets contenants. Or cette distinction n’est pas si simple : d’une part la contenance est tantôt définie comme un volume de liquide contenu dans l’objet à un instant donné (combien contient cette éprouvette graduée ?), tantôt il s’agit du volume maximal que l’objet peut contenir. D’autre part, lorsqu’on évoque le volume d’un objet contenant, cela peut recouvrir sa contenance (son volume intérieur), le volume de ses parois ou la somme des deux. Notons que cette question est abordée différemment par la physique et les mathématiques puisque dans la seconde discipline, on considère le plus souvent des objets idéaux dont les parois ont une épaisseur nulle. De nombreux auteurs pointent les difficultés liées à l’apprentissage de cette notion, même en fin de collège (Ricco, Vergnaud & Rouchier, 1983 ; Rogalski, 1979).

11La masse volumique est une grandeur caractéristique de la matière et non de l’objet comme la masse et le volume. Si on considère des objets pleins constitués d’une seule matière, la masse volumique de l’objet est la masse volumique de la matière qui le constitue : c’est sa masse par unité de volume, elle s’exprime en kilogrammes par mètre cube. La masse de deux objets de même matière, donc de masse volumique identique, est d’autant plus élevée que leur volume est important, alors que pour des objets de masse volumique différente (c’est-à-dire de matière différente), le plus volumineux n’est pas systématiquement le plus lourd.

  • 4 On peut considérer qu’il s’agit d’un concept quotidien (Vygotski, 1997) de masse volumique, qui pe (...)

12Nous considérons comme second indice de conceptualisation de la masse, la capacité à la dissocier du volume, ce dont plusieurs auteurs (Piaget & Inhelder, 1941 ; Smith, Snir & Grosslight, 1992 ; Smith et al., 1997) ont pointé la difficulté même si Smith, Carey et Wiser (1985) considèrent que l’on peut reconnaître les prémisses d’un raisonnement en termes de masse volumique4 (notamment en prenant en considération la matière pour estimer la masse d’un objet) chez des enfants dès l’âge de 8-9 ans. Piaget et Inhelder (1941) considèrent que les enfants sont capables de dissocier masse et volume quand ils comprennent que lorsqu’on immerge deux objets de volume identique et de masse différente dans un même récipient rempli d’eau, la variation du niveau de l’eau ne dépend pas de la masse.

13Une difficulté d’apprentissage est liée au fait que le concept de masse volumique implique plusieurs variables qui évoluent simultanément. Cela rejoint des travaux plus généraux qui ont mis en évidence les difficultés des élèves à raisonner sur plusieurs variables. Viennot (1992) souligne qu’il s’agit d’une tendance naturelle de raisonnement : « On sait bien, par ailleurs, que déjà les enfants ont une grande inclination vers une pratique réductrice de ce point de vue. Ainsi une relation telle que celle qui lie distance parcourue, vitesse et durée de parcours donne fréquemment lieu à ces énoncés : « plus vite, donc plus loin », « plus vite donc moins de temps », qui figent, ou plutôt ignorent, la troisième variable (Bovet et al., 1967 ; Crépault, 1981) ». Elle pointe en outre que, malgré le fait qu’il s’agisse d’un enjeu conceptuel important, « l’idée de dépendance fonctionnelle à plusieurs variables est peu travaillée. » Concernant la masse et les grandeurs associées, la conception erronée fréquente qui consiste à penser que plus un objet est gros, plus il est lourd, pourrait ainsi être liée en partie au fait que les élèves ne parviennent pas à prendre en compte simultanément les trois grandeurs en jeu : masse, volume et masse volumique. À la suite de Vergnaud (1990), Durand-Guerrier (2013) puis Barrier, Hache et Mathé (2013) pointent en outre l’importance de distinguer propriétés d’objets et relations entre objets, cette distinction étant souvent peu travaillée dans l’enseignement et pourtant fondamentale pour la conceptualisation de certaines notions. Par exemple, pour exprimer le résultat d’une comparaison de deux objets selon leur masse il ne faut plus se centrer sur une propriété de l’objet (tel objet est lourd), mais prendre en compte et exprimer la relation entre deux objets selon cette grandeur : tel objet est plus lourd que tel autre. De plus, l’expression de ces propriétés et relations nécessite l’usage de formes langagières complexes et les difficultés de raisonnement peuvent être couplées avec des difficultés langagières. Vergnaud (ibid.) et Durand-Guerrier (ibid.) considèrent ainsi que l’analyse logique des concepts (analyse en termes de propriétés et relations) permet d’identifier (sans forcément suffire) certaines « divergences linguistiques » (Durand-Guerrier, 2013, p. 254) qui peuvent selon nous contribuer à créer des malentendus – au sens des sociologues (Bautier & Rochex, 1997) – entre élèves et enseignants. Notons que, dans des travaux précédents, nous avons mis en évidence que la difficulté à mobiliser et exprimer des relations complètes entre trois objets ou grandeurs (en l’occurrence masse, volume et masse volumique), est plus prégnante parmi les élèves de milieu social défavorisé (Chesnais, Molvinger & Munier, 2013).

14Outre la construction de différentes grandeurs – notamment la masse –, l’enseignement vise des objectifs transversaux concernant les grandeurs et la mesure, que nous discutons dans la partie suivante.

2.2. Difficultés liées à l’enseignement des grandeurs en général

15Si le concept de grandeur en tant que tel n’est pas au programme de l’école, on attend des élèves qu’ils prennent conscience du fait qu’à un même objet peuvent être associées plusieurs grandeurs (masse, volume, température, etc.), chacune étant associée à un système d’unités, et que pour chacune de ces grandeurs on dispose d’un ou plusieurs instruments de mesure (ou de comparaison) spécifiques.

  • 5 Pour plus de détail sur ces prescriptions de la recherche voir Passelaigue & Munier, 2015.
  • 6 Les critères utilisés pour évaluer le niveau de conceptualisation des élèves sont les capacités de (...)
  • 7 Notons que le « soupesage » ne permet d'estimer que la réaction de l'objet sur la main (dont l'int (...)

16Les travaux de recherches en psychologie et en didactique menés sur l’enseignement des grandeurs depuis de nombreuses années suggèrent d’aborder chaque grandeur à partir d’activités de comparaisons directes, puis indirectes avant d’introduire la mesure de ces grandeurs avec des unités arbitraires tout d’abord puis avec les unités conventionnelles.5 Pour la masse, Passelaigue a notamment montré qu’une introduction en CE1 à partir d’activités de comparaison avant la mesure permet une meilleure conceptualisation6 de cette grandeur (2011). Notons que, pour la masse, les comparaisons directes sans instrument ne sont possibles que si les objets ont des masses suffisamment différentes pour qu’un « soupesage » direct (avec par exemple un objet dans chaque main) permette de conclure7. Si les masses sont proches, un instrument est nécessaire. L’utilisation d’une balance à plateaux (Roberval, trébuchet, etc.) permet de comparer les masses des objets sans les mesurer, de ce fait ces balances peuvent être utilisées soit comme instrument de comparaison (sans mesure) soit comme instrument de mesure (avec des masses marquées).

17Passelaigue (2011) montre cependant que, contrairement aux préconisations de la recherche, de nombreux enseignants du premier degré accordent une place limitée aux activités de comparaison avant l’introduction de la mesure lors de l’apprentissage des grandeurs, notamment pour la masse.

18L’identification des enjeux et des difficultés liées à la conceptualisation de la grandeur masse nous amène à retenir les éléments suivants : l’identification de cette grandeur comme une des caractéristiques d’un objet parmi d’autres ; l’insuffisance du « soupesage » pour comparer deux masses proches donc la nécessité de l’instrument pour trancher ; la conservation lors de certaines transformations, enfin la dissociation masse-volume (avec la capacité à articuler masse, volume et masse volumique). Ces éléments constituent pour nous à la fois des objectifs d’apprentissage et des critères d’évaluation du degré de conceptualisation.

2.3. Analyse des instructions officielles

  • 8 Ces étapes étaient mentionnées dans les programmes précédents, elles ne figurent plus explicitemen (...)

19En France, l’étude des grandeurs commence dès le cycle 1 (pre-Kindergarten), à partir d’activités de comparaison (« en manipulant des objets variés, les enfants repèrent d’abord des propriétés simples [[…] ; lourd/léger] », ils comparent et classent des objets notamment selon leur masse et leur contenance). La progression préconisée pour construire les différentes grandeurs est identique quelle que soit la grandeur considérée et prend en considération les préconisations de la recherche : comparaison directe, comparaison indirecte puis mesurage, d’abord en utilisant un étalon arbitraire puis conventionnel8. La mesure est introduite dès le cycle 2 (MEN, 2008a). Enfin au cycle 3, dans le programme de mathématiques, on retrouve les notions de masse, de contenance (ou capacité) et de volume, avec une approche essentiellement centrée sur la mesure : « mesure, estimation, unités légales du système métrique, calcul sur les grandeurs, conversions » (MEN, 2008a). Concernant le « volume », on constate dans les progressions que c’est essentiellement la notion de contenance qui est travaillée, seule la formule du volume du pavé droit est mentionnée. Dans la partie sciences expérimentales et technologie du programme, ces grandeurs ne sont pas mentionnées mais les élèves doivent les mobiliser régulièrement, par exemple lors du travail sur les changements d’états de l’eau, sur les mélanges et solutions, etc. Au collège, l’enseignement de la masse et du volume est à la fois à la charge des mathématiques et des sciences physiques (MEN, 2008b). La notion de masse volumique n’est mentionnée ni dans les programmes de mathématiques ni dans ceux de physique-chimie quel que soit le niveau de classe et il est même spécifié en cinquième que la masse volumique est « hors programme » en physique-chimie. De façon assez surprenante, elle figure dans la liste des concepts que doivent maîtriser les élèves à la fin de la scolarité obligatoire (socle commun de connaissances et de compétences, MEN, 2006). En revanche, elle figure explicitement dans les programmes du lycée, en classe de seconde.

20En nous fondant sur ces différentes analyses préliminaires, nous présentons dans la partie qui suit l’étude de cas que nous avons menée sur les pratiques d’une enseignante.

3. Étude des pratiques d’une enseignante

3.1. Corpus

  • 9 Il ne s’agit pas de dire que le travail lié à la mesure ne contribue pas à la conceptualisation de (...)

21Le corpus de cette recherche est constitué des vidéos de l’ensemble des séances portant sur la masse dans une classe de CM2 en ZEP (classe de 18 élèves). L’enseignante (Hannah) est dans ses premières années d’enseignement. Elle consacre à cette séquence cinq séances d’une heure, à raison d’une par semaine. L’essentiel du travail conceptuel sur la masse est mené dans la première situation proposée aux élèves, qui se déroule sur la première séance et le début de la deuxième, tandis que le reste du scénario porte sur la nécessité des unités de mesure conventionnelles et les mesures de masse (estimation de la masse d’objets courants, conversions, etc.)9. Nous nous centrons donc dans cet article sur l’analyse de cette première situation.

22Les analyses s’appuient en outre sur des éléments tirés d’un entretien réalisé avec l’enseignante (à l’issue de la séquence) où il lui a été demandé de commenter quelques extraits des vidéos. Enfin, nous disposons des productions des élèves lors de tests réalisés en classe en fin d’année (tests conçus par nos soins qui figurent en annexe 1). Ces tests visent à évaluer chez les élèves la maîtrise du concept de masse, sur la base des enjeux identifiés lors des analyses préliminaires présentées ci-dessus (conservation de la masse, dissociation entre la masse et le volume). Ils ont été proposés dans un nombre important de classes de CM2 et de sixième, dans le cadre du projet plus global sur la transition, ce qui permet de comparer les productions des élèves de la classe de Hannah avec ceux des autres classes.

23Conformément à la méthodologie présentée dans la première partie de l’article, nous présentons dans un premier temps l’analyse a priori de la situation puis l’analyse du déroulement. Enfin, nous abordons la question des déterminants des choix de l’enseignante.

3.2. Analyse a priori

3.2.1. Présentation de la situation

  • 10 En préambule, l’enseignante a proposé une situation de départ : « une personne qui veut acheter 1  (...)

24L’enseignante propose aux élèves de déterminer, dans six cas différents, quel est le plus lourd de deux – ou trois dans un cas – objets10 (cf. les photos de certains de ces objets – cas 1, 2, 3, et 5 –en annexe 2). Les objets sont, dans chaque cas, notés A, B et, le cas échéant, C.

  • 11 Il est abusif d’assimiler la hauteur et le volume d’empilements d’objets de formes différentes, ma (...)
  • 12 L’enseignante avait cherché à réaliser des pots de même masse, mais n’avait pas tout à fait réussi

25– Cas 1 : deux cartons de volume différent, présentés comme ayant servi dans un déménagement, le plus petit étant le plus lourd ; le plus volumineux est un peu gonflé, difficile à fermer, l’autre est bien formé ;
– Cas 2 : trois sacs opaques fermés identiques, de volume similaire, l’un rempli de terre, le deuxième de feuilles et le dernier d’air ;
– Cas 3 : deux bacs identiques contenant des crayons : le bac A contient des crayons plus longs en moyenne et moins nombreux tandis que le bac B contient des crayons plus courts et plus nombreux. Le plus lourd est le bac B, mais l’écart est suffisamment faible pour que l’estimation visuelle ne permette pas de trancher ;
– Cas 4 : une paire de ciseaux et une agrafeuse, de « taille » assez proche et tous deux constitués de métal et de plastique. L’agrafeuse est une agrafeuse de bureau avec une base lourde, elle est donc plus lourde que les ciseaux ;
– Cas 5 : deux pots à confiture identiques, contenant l’un des amandes, l’autre des pistaches. Les hauteurs de graines dans les deux pots – et donc les volumes11 de graines – sont proches. Les amandes sont individuellement plus grosses mais en nombre moins important. La masse des deux pots est très proche (la différence est de trois grammes)12 ;
– Cas 6 : deux feuilles dont l’une est à plat (format A3) et l’autre froissée « en boule ».

26L’enseignante propose aux élèves de faire trois « visites » aux objets : lors de la première, les élèves ont seulement la possibilité de les regarder ; lors de la deuxième, ils sont autorisés à les toucher et donc à les soupeser ; et dans la troisième, ils peuvent les peser à l’aide d’une balance (même si cela n’est pas annoncé d’emblée). La situation est ainsi découpée en trois tâches, qui correspondent aux trois visites. Chacune est découpée en sous-tâches qui correspondent à chacun des cas. Les élèves doivent travailler en groupes de trois et une mise en commun est prévue entre chaque tâche. Une mise en commun est ensuite réalisée, sur laquelle nous revenons plus loin.

3.2.2. Analyse des tâches en fonction des types de raisonnements et des objectifs d’apprentissage

27Faute de place, nous ne détaillons pas les analyses cas par cas, mais proposons une synthèse pointant ce qui semble déterminant par rapport aux objectifs d’apprentissage identifiés dans la première partie.

28La seule réponse valable à la première visite dans chacun des cas est « on ne peut pas savoir », même si des raisonnements fondés sur le sens commun peuvent permettre d’étayer certaines hypothèses. Par exemple, il est impossible de savoir à coup sûr quel contenant opaque (cartons ou sacs) est le plus lourd sans savoir ce qu’il contient ; toutefois, dans le cas des cartons par exemple, leur apparence peut laisser supposer que pour un déménagement, le plus gros contient plutôt une matière molle (et probablement peu lourde), comme des coussins, tandis que l’autre contient plutôt des objets « solides » (et donc plus lourds), comme des livres. Dans le cas 6, toutefois, dès la première visite, si les élèves font l’hypothèse que les deux feuilles ont le même format, un raisonnement scientifique fondé sur la conservation de la masse dans la transformation « froissage » permet de trancher que les deux objets ont la même masse. La première visite doit donc essentiellement permettre de montrer les limites de la perception visuelle tout en étant l’occasion de faire formuler par les élèves des raisonnements et mettre au jour les grandeurs en jeu.

29Les élèves sont cependant amenés à émettre des « hypothèses », dont certaines peuvent s’appuyer sur des raisonnements mettant en jeu diverses grandeurs, de façon plus ou moins valide. Par exemple, dans le cas des crayons ou des graines, peuvent intervenir notamment la taille (longueur des crayons, volume de chaque type de graines), le nombre, le volume occupé, etc. Dans le cas des cartons, les élèves peuvent mettre en jeu le volume.

  • 13 Rappelons que cela n’est pas précisé explicitement au départ.
  • 14 Il s’agirait alors d’établir que, dans cette situation, les feuilles ont la même masse malgré le f (...)

30Certains raisonnements peuvent alors faire intervenir des conceptions erronées du type « confusion masse-volume » (par exemple, dans le cas des cartons, dire que le plus gros est le plus lourd) ou des raisonnements de type « compensation » (Piaget & Inhelder, 1941) : « il y a plus de crayons dans le bac B mais ils sont plus petits, ça compense ». Quant au cas des feuilles, même en admettant qu’il s’agit du même format de feuille13, des élèves peuvent confondre non seulement masse et volume mais aussi volume et « encombrement de l’espace » et considérer que la feuille froissée est plus lourde que l’autre car elle occupe davantage d’espace ou, à l’inverse, que la feuille dépliée occupe davantage d’espace et est donc plus lourde. Les élèves pourraient aussi avoir des difficultés à percevoir l’épaisseur d’une feuille et ainsi à attribuer un volume à cette feuille. Pour comparer les masses des feuilles les élèves peuvent aussi s’appuyer sur leur vitesse de chute. Ils peuvent ainsi conclure que la feuille froissée est plus lourde que l’autre dans la mesure où elle « tombe plus vite », s’ils considèrent à tort que la vitesse de chute dépend de la masse ; cela risque d’être confirmé, lors de la deuxième visite, si les élèves font l’expérience de lâcher les deux simultanément d’une même hauteur. L’utilisation de l’instrument peut apparaître comme un recours pour trancher même si cela semble délicat14.

  • 15 Sans toutefois le formuler ainsi, bien entendu. De même, chaque fois que nous mentionnons, dans la (...)

31Enfin, des prémisses de raisonnements relatifs à la masse volumique peuvent apparaître. Par exemple, à propos des graines, certains élèves peuvent supposer que l’un des pots est plus lourd en estimant que le volume de graines est le même mais que l’un des types de graines est plus lourd que l’autre (éventuellement les amandes car elles sont plus grosses, si les élèves cumulent avec la confusion masse-volume). À propos de la comparaison de l’agrafeuse et de la paire de ciseaux, les élèves peuvent affirmer que l’agrafeuse est plus lourde en raisonnant sur la quantité de métal qu’elle contient par rapport aux ciseaux et sur le fait que la masse volumique du métal est plus importante que celle du plastique15. Pour ce qui est des contenants (cartons et sacs), les raisonnements mettant en jeu la nature de ce qu’ils contiennent, constituent les prémisses d’un raisonnement sur la masse volumique. Toutefois, il nous semble que le fait de raisonner sur des contenants pose un certain nombre de problèmes. D’une part, le volume des objets renvoie de manière ambiguë soit à leur contenance, soit éventuellement au volume de leurs parois, soit de manière plus probable à la somme des deux (cf. supra). D’autre part cela implique une ambiguïté sur la masse volumique à prendre en compte : celle de l’ensemble ou celle du contenu. Enfin, le fait que les enfants ne voient pas le contenu peut les inciter à tenter de deviner ce qu’ils contiennent à partir de l’aspect extérieur (déformation par exemple) et à s’appuyer alors sur un raisonnement quotidien pour conclure, sans avoir nécessairement recours à la notion de la masse volumique du contenu : les élèves savent par expérience que des cartons contenant des livres sont généralement particulièrement lourds.

32Notons également que des effets de contrat (Brousseau, 1986) sont à attendre. D’une part, comme mentionné plus haut, le fait de demander aux élèves « quel est le plus lourd ? » incline à proposer l’un des objets, plutôt qu’à affirmer qu’ils ont la même masse ou qu’on ne peut pas savoir. Cela les incite donc à émettre des « hypothèses », mais qui peuvent difficilement être étayées par des raisonnements scientifiques, ou alors erronés. Cela peut donc également les inciter à interpréter la tâche autrement, par exemple pour les cartons, en supposant que l’enseignante cherche à les piéger et qu’il faut donc répondre que le plus petit est le plus lourd. La structure évoque donc celle d’une démarche d’investigation, mais on peut douter du fait que la situation puisse donner lieu à une véritable problématisation, incitant plutôt les élèves à se placer dans le registre de la « devinette » ou de raisonnements fondés essentiellement sur le sens commun. Notons que, dans les différents cas, la raison pour laquelle il n’est pas possible de conclure perceptivement est différente : c’est le fait de ne pas savoir de quoi sont remplis les contenants (sacs et cartons), l’écart trop faible entre les masses estimées (bacs de crayons, pots de graines, ciseaux et agrafeuse) ou encore un autre argument dans le cas des feuilles.

  • 16 Même si, stricto sensu, la balance de Roberval compare des forces exercées sur les plateaux et non (...)

33La deuxième visite permet de trancher dans un certain nombre de cas (les cartons, les sacs, l’agrafeuse et les ciseaux) et vise à montrer les limites de la perception kinesthésique en motivant la nécessité de l’instrument, en particulier dans le cas des pots de graines. Précisons que ce qui est en jeu ici est la nécessité de l’instrument mais pas la nécessité de la mesure : en effet, compte tenu de la tâche, une balance de Roberval sans masse marquée suffit, dans la mesure où il s’agit seulement de comparer les masses16. Rappelons que l’usage de la balance devrait permettre d’arriver à la conclusion que les deux pots ont la même masse mais que l’écart de 3 grammes compromet la comparaison.

34L’ensemble de la situation peut donc être l’occasion de travailler sur certaines conceptions erronées. Le rapport entre les grandeurs masse et volume peut être travaillé dans plusieurs cas : le cas des cartons permet d’établir qu’un objet plus volumineux n’est pas nécessairement plus lourd et, le cas des sacs montre que des objets de même volume peuvent avoir des masses différentes. Un premier travail sur la masse volumique peut également être initié, même si, comme pointé ci-dessus, le choix des contenants peut poser problème. Le cas des feuilles, enfin, peut permettre de clarifier la notion de volume par rapport à l’encombrement de l’espace, ainsi que de travailler sur la conservation de la masse lors d’une transformation. Par ailleurs, la dépendance de la masse et du volume pour une matière donnée peut être abordée (à propos des crayons notamment), mais, dans ce cas, les très nombreuses variables qui sont en jeu dans la tâche (par exemple nombre de crayons, taille/volume des crayons) compromettent la possibilité d’une mise en évidence explicite de cette relation.

35Enfin, la situation peut permettre de travailler sur le rôle de l’instrument. Notons qu’ici la nécessité de l’usage de la balance de Roberval est un des objectifs de la séance, mais il s’agit aussi du moyen permettant de remettre en cause des raisonnements erronés.

36La situation recèle par ailleurs selon nous des enjeux conceptuels plus larges, notamment en lien avec des enjeux langagiers. En effet, elle conduit les élèves à étudier et formuler des relations, qu’il s’agisse de relations entre objets (tel objet est plus/moins/aussi lourd/volumineux/nombreux… que tel autre) ou de relations entre des variables (ici, des grandeurs) dont nous avons pointé dans la première partie la difficulté qu’elles représentent. La présence des six cas différents et des multiples facteurs en jeu rend la tâche et l’explicitation des raisonnements très complexe – voire impossible : par exemple, dans le cas des graines, il faut prendre en compte la taille (le volume) de chacun des types de graines, leur masse volumique, leur nombre, la hauteur de graines dans chacun des pots, la densité des empilements, etc. On peut supposer que cela représente un risque de brouillage des enjeux de savoir.

3.2.3. Lien entre la situation et la trace écrite

37La trace écrite à l’issue de la situation est la suivante :
« Les mesures de masse.
On peut comparer la masse de plusieurs objets sans faire de mesure.
Mais observer et soupeser ne sont pas des procédés assez fiables pour comparer la masse des objets.
La masse ne dépend pas du volume ou de la forme mais du matériau dont il est constitué. »

  • 17 Une expression acceptable en serait : un objet plus volumineux n’est pas nécessairement plus lourd (...)

38Elle est centrée d’une part sur la possibilité de comparer les masses de certains objets par les sens et les limites de ce procédé. La dernière phrase porte d’autre part sur la masse comme propriété de l’objet liée à la matière dont il est constitué. On peut penser qu’il s’agit là de reformuler en termes scientifiques le fait que « ce n’est pas parce que c’est plus gros que c’est nécessairement plus lourd »17 ; cependant, la formulation proposée (« la masse ne dépend pas du volume ») est erronée. La difficulté à exprimer ces idées est liée d’une part à la complexité du contenu, d’autre part aux difficultés langagières à formuler des relations. Il y a bien un lien entre masse et volume pour un objet : m =  x V, ce qui entraîne que l’on peut conclure sur la relation d’ordre entre les masses de deux objets constitués du même matériau à partir de la comparaison de leurs volumes – et réciproquement – (par exemple, parmi deux objets en fer, le plus volumineux est le plus lourd). Cependant, dans le cas de la comparaison de la masse de deux objets quelconques, on ne peut conclure sur la seule base de la comparaison de leurs volumes : le résultat de la comparaison dépend aussi des matériaux qui constituent les objets. La relation entre les grandeurs masse, volume et masse volumique pourrait être formulée en termes de dépendance : « pour un objet donné, la masse dépend à la fois de son volume et du matériau qui le constitue ». Pour prévoir le résultat de la comparaison de masses d’objets, il faut ensuite pouvoir fixer une des variables et connaître la valeur relative de la deuxième pour pouvoir conclure. Par exemple, pour deux objets de volume identique, si on sait qu’une matière a une plus grande masse volumique que l’autre, on peut conclure, ce qui est le cas pour l’agrafeuse et les ciseaux (sous réserve que les volumes ne soient pas égaux mais proches et que les objets ne soient pas faits d’un unique matériau) ou pour les sacs dont les volumes sont proches mais dont le contenu est de nature différente. En revanche, si aucune information n’est connue sur une des variables, on ne peut conclure sur la relation d’ordre pour la deuxième variable en fonction de celle portant sur la troisième (c’est le cas pour les cartons par exemple). Ce raisonnement est très complexe et le caractère erroné de la formulation proposée par Hannah tient au fait qu’aucune des variables n’est fixée et que le nombre d’objets n’est pas précisé (en particulier, le pronom « il » ne renvoie à aucun substantif). Une formulation correcte ne peut être aussi synthétique et doit distinguer le cas de la comparaison de deux objets constitués de même matière et de deux objets constitués de matières différentes. Toutefois, on peut interpréter la trace écrite proposée par l’enseignante comme une tentative – trop synthétique – pour prendre en charge en partie le raisonnement sur les relations entre les trois variables, notamment en visant à déstabiliser chez les élèves la conception erronée « plus c’est gros, plus c’est lourd ». Notons que cela fait écho aux suggestions de Viennot (1996) sur la nécessité de travailler sur les limites des relations de dépendance entre grandeurs.

39Enfin, cette trace écrite est partielle par rapport aux enjeux d’apprentissage que la situation peut permettre de travailler : le rôle de certaines autres variables telles que la quantité discrète ne sont pas mentionnées ; la conservation dans certaines transformations n’est pas non plus évoquée ; notons toutefois que cette dernière ne constitue pas un élément essentiel de la situation.

3.2.4. Les objectifs de l’enseignante

40L’analyse a priori des tâches et de la trace écrite, complétée par les informations recueillies lors de l’entretien mené avec l’enseignante, permettent d’identifier les objectifs de Hannah que nous mettons en relation avec les enjeux d’apprentissage liés à la masse identifiés lors des analyses préalables.

  • 18 Concrétisé notamment par des affichages dans la classe sur lesquels nous revenons plus loin.

41L’un des objectifs principaux de Hannah, lors de cette séance sur la masse, est de travailler sur les limites de la perception et la nécessité de l’instrument ; un objectif plus large est de travailler sur les grandeurs en général et sur le cas particulier de la masse (en effet, la séquence s’inscrit dans un travail sur l’année18 autour des grandeurs et de la mesure). Il s’agit également de fournir une occasion aux élèves de manipuler des objets, étape indispensable dans la construction des grandeurs et à laquelle les élèves n’auraient, selon elle, pas été suffisamment confrontés précédemment dans leur scolarité et dans leur environnement familial.

42Hannah a en outre pointé dans l’entretien que la notion de masse volumique n’était pas au programme de l’école, mais qu’elle avait néanmoins comme objectif secondaire de travailler sur la dissociation masse-volume, même si elle a déclaré a posteriori que cet objectif n’était pas tout à fait clair.

43Notons que, comme nous l’avons pointé dans l’analyse a priori, la complexité des différents cas rend difficile une explicitation complète des raisonnements en termes de grandeurs. Cet objectif, qui semble en apparence visé par Hannah n’est probablement pas suffisamment explicitement pris en compte pour que la situation permette effectivement de le travailler efficacement.

3.3. Analyse du déroulement

44Nous ne présentons qu’une synthèse des analyses, centrée sur les éléments saillants, en développant dans un premier temps l’analyse des activités des élèves, puis celle de l’activité de l’enseignante.

45Lors de la première séance, les élèves sont confrontés à la situation et les deux premières visites sont réalisées en petits groupes avec une mise en commun entre les deux ; en revanche, la troisième visite (la pesée), n’est pas réalisée en autonomie par les élèves : elle est menée collectivement dans le prolongement de la mise en commun à l’issue de la deuxième visite. Au début de la deuxième séance, la situation est ré-évoquée oralement et la trace écrite est réalisée.

3.3.1. La séance 1

46La consigne donnée par l’enseignante est « J’ai amené des objets. […] on va faire trois visites à ces objets. Première visite […] vous allez juste les regarder, interdiction de toucher, […] et vous allez essayer de deviner lequel […] est le plus lourd, juste en regardant d’accord, après on va se réunir à nouveau on va essayer d’en discuter. Ensuite on fera une deuxième visite où on aura un peu plus de droits, et après on fera une troisième visite où on aura encore le droit de faire d’autres choses ».

47La répartition du temps est la suivante : en tout, lors de la première séance, le travail des élèves en autonomie (en groupes) dure environ 15 minutes (11 minutes pour la première visite et 4 minutes pour la seconde). Le travail collectif occupe environ 21 minutes (12 minutes pour le premier bilan et 9 minutes pour le second). Notons que les phases collectives contiennent des moments où les élèves expérimentent à nouveau, spontanément.

Les activités des élèves

48Après une remarque préliminaire sur les aspects langagiers, les analyses sont présentées successivement pour chacune des visites.

49Tout au long de la séance, les élèves expriment rarement correctement les relations entre les objets ou les grandeurs. Notamment, lors de la comparaison de la masse de deux objets, dans certains cas, ils n’expriment pas explicitement les relations : ils disent par exemple « il est lourd ». Dans d’autres cas, elles ne sont pas complètes : « c’est plus lourd », sans mentionner le deuxième objet de la relation (cf. extrait ci-dessous pour d’autres exemples). Cela correspond tantôt à un implicite évident lié à la présence des objets, tantôt à une imprécision qui ne permet pas de déterminer dans quelle mesure l’élève mobilise réellement l’idée d’une relation.

50La première visite les conduit à divers types de raisonnements mobilisant éventuellement des conceptions erronées (prise en compte uniquement du volume ou du nombre d’objets) : par exemple en choisissant le sac qui semble avoir le plus gros volume – qui est rempli d’air – ou le sac qui « a l’air d’avoir plus d’objets » ou encore pour les graines « il y en a plus même si elles sont plus petites, c’est le plus qui sont euh [l’élève ne finit pas sa phrase] ».

51On perçoit dans quelques interventions (par exemple dans l’extrait ci-dessous à propos des pots de graines) les prémisses d’un raisonnement sur la masse volumique des matières :

  • 19 Dans la transcription, P désigne l’enseignante, E désigne un élève non identifié, les prénoms dési (...)

« Alan19 : c’est des amandes et ben c’est plus lourd que des petites graines, c’est des graines pour les hamsters et tout.
E : et ben c’est lourd hein
Alan : j’ai déjà pesé ça chez moi et ça
E : et ben oui c’est lourd
P : toi ton expérience que tu as eue avant, d’après ton expérience, tu penses que
Alan : c’est le euh les bidules là
P : c’est les amandes les plus lourdes
Amine : mais tu en as mis combien de, de trucs ?
P : ah bonne réflexion, Amine, qu’est-ce qui te pose comme question […]
Alan : tu crois que j’ai compté
E : voilà, tu sais pas.
P : qui a mis B aussi ? Pourquoi ?
E : ben parce que les amandes c’est
E : léger
E : - [inaudible] que les graines
E : c’est des pistaches, pas des graines.
E : c’est léger.
E : alors que les trucs d’hamster c’est
Alan : c’est pas lourd, hein.
P : Stop on arrête.
E : c’est les pistaches.
P : Là en fait y en a qui pensent que c’est la taille qui compte et d’autres qui pensent que c’est la quantité d’accord ? »

52L’intervention des élèves mentionnant que « les graines c’est léger » peut être interprétée comme portant sur la masse d’une graine, la masse du pot ou la masse volumique de ce type de graines. Le fait que la relation ne soit pas exprimée complètement ne permet pas de trancher entre ces interprétations, mais on peut supposer que la notion de masse volumique est, au moins implicitement, mobilisée par certains élèves puisqu’ils raisonnent sur le caractère « lourd » ou « léger » de la matière, même s’ils ne sont pas capables de formuler les relations. Un autre extrait renforce cette interprétation : lors de la comparaison des masses de l’agrafeuse et des ciseaux, les élèves évoquent la présence de davantage de métal dans l’agrafeuse et un élève pointe que « ce qui y a en bas de l’agrafeuse, c’est lourd ». Là encore, la relation est exprimée de manière incomplète, mais il est clairement fait référence à une propriété de la matière (le fer, « c’est lourd »).

53Comme attendu, de nombreux raisonnements sont fondés sur la forme des objets et sur des arguments liés à l’expérience quotidienne : tel sac a l’air plus aplati donc doit être plus lourd, le petit carton a l’air plus affaissé donc il doit contenir des choses plus lourdes, le gros carton semble moins bien fermé, probablement parce qu’il contient des objets « mous » – implicitement « mous donc plus légers », etc. Notons qu’aucun élève ne retient l’hypothèse que les cartons sont vides. Quelques élèves proposent un poids égal pour l’agrafeuse et les ciseaux : malgré leur familiarité avec ces objets, le recours à l’expérience quotidienne ne leur permet pas toujours de prédire lequel est le plus lourd.

54D’autres raisonnements reposent sur des considérations externes à la tâche mais que l’on peut interpréter en termes de contrat didactique (Brousseau, 1986) : la maîtresse doit chercher à nous « piéger », donc ce doit être le plus petit carton le plus lourd. De même, peu d’élèves concluent qu’il n’est pas possible de répondre : un seul élève prend la parole pour affirmer à propos des bacs de crayons « je sais pas parce qu’il y en a plus de petits » (raisonnement par compensation).

55Lors de la deuxième visite, les actions des élèves consistent essentiellement, comme attendu, à soupeser les objets (éventuellement avec un protocole qui se veut rigoureux : bras tendus, yeux fermés, etc.). Les réponses sont alors facilement tranchées pour les cartons, les sacs et les bacs de crayons (exceptée pour une élève dans ce dernier cas, les masses étant relativement proches).

56En ce qui concerne les feuilles, les élèves n’ont pas déplié la feuille froissée pour vérifier si elle avait la même taille que l’autre. Ils ont jeté en l’air les deux feuilles en tentant de mesurer la durée de la chute en comptant les secondes (idée suggérée par un élève lors de la phase collective à la suite de la première visite, alors que plusieurs élèves suggéraient une masse égale). Leur conclusion est, comme on pouvait s’y attendre, que la feuille froissée tombe plus vite, donc qu’elle est plus lourde. La question de l’encombrement de l’espace ne semble pas intervenir dans les raisonnements des élèves qui se focalisent sur la masse, qu’ils associent de façon non pertinente à la durée de la chute.

57Pour le cas de l’agrafeuse et des ciseaux et le cas des pots de graines – pour lesquels les sens ne suffisent pas à trancher car les masses sont proches – les réponses restent variées, mais les arguments mobilisés sont globalement les mêmes qu’à la première visite.

58La troisième phase consiste à peser les objets pour lesquels les élèves n’ont pas encore tranché : sont exclus les cartons, les sacs et les bacs de crayons ; restent les pots de graines, les feuilles, enfin l’agrafeuse et la paire de ciseaux. La phase est traitée collectivement : les pesées sont effectuées par l’enseignante sur une table autour de laquelle les élèves sont rassemblés. Les élèves agissent essentiellement en cherchant « qui a gagné », c’est-à-dire qui avait « deviné » juste, mais on n’observe aucune trace de remobilisation des raisonnements évoqués dans les phases précédentes. La pesée des feuilles, en particulier, qui vise à établir l’égalité des masses, ne suffit pas à convaincre les élèves qui évoquent à nouveau la vitesse de chute.

59Pour conclure sur les activités des élèves, on note une forte implication dans la situation, mais les élèves interprètent majoritairement la question initiale dans un sens quotidien et non pas en produisant des hypothèses scientifiques (même s’ils produisent des raisonnements), ce qui est certainement renforcé par un effet de contrat (cf. analyse a priori). Il semble difficile pour les élèves d’assumer que la réponse puisse être « on ne peut pas répondre ». Malgré des raisonnements qui mettent peu en jeu des arguments scientifiques, on observe dans un certain nombre d’échanges, des raisonnements qui mettent en jeu des prémisses de concepts de masse volumique. Enfin, la formulation des relations reste la plupart du temps incomplète voire elliptique, ce qui ne favorise pas l’explicitation des raisonnements, notamment en termes de relations entre grandeurs.

L’activité de l’enseignante

60De façon générale, lors des phases collectives, les propositions des élèves sont très peu, voire pas, reformulées par l’enseignante, y compris lorsque les formulations sont incomplètes ; elle ne sollicite pas non plus les élèves pour qu’ils reformulent ou complètent eux-mêmes leurs interventions. L’entretien confirme qu’il s’agit d’un choix de sa part car elle considère qu’« avec ces élèves-là », il faut travailler avec « leurs mots » pour favoriser leur implication et leur compréhension. L’enseignante intervient toutefois pour formuler ou reformuler les réponses des élèves à deux reprises. La première concerne, dans la deuxième phase collective, le bilan sur les cartons : « Juste en le percevant [elle fait le geste de soupeser], c’est-à-dire en le portant, on peut s’en rendre compte. » Notons que cette intervention porte précisément sur l’objectif principal de l’enseignante, à savoir identifier ce qui peut être tranché par la perception de ce qui ne peut pas l’être et nécessite l’utilisation de l’instrument. La seconde concerne les pots de graines : lors du débat cité ci-dessus, les élèves mobilisent leur expérience quotidienne et l’enseignante précise lors de l’entretien que son objectif est alors de clarifier pour les élèves ce qui a été dit, dans la mesure où la forme du débat rend certains arguments confus. On peut noter que lors du bilan en fin de séance, elle fait référence à des grandeurs non évoquées par les élèves (comme la taille en particulier), mais pas à la masse volumique – même sans la nommer – que les élèves semblent pourtant mobiliser.

61En termes de démarche, l’enseignante n’intervient pas lors du travail des élèves en autonomie, excepté pour indiquer qu’elle attribue une lettre aux objets ou rappeler qu’il faut justifier sa réponse et qu’il est interdit de toucher. De même, ses interventions lors des phases de mise en commun suivant les deux premières visites restent très neutres : pour elle, c’est manifestement l’expérience seule qui doit permette aux élèves de valider ou d’invalider leurs réponses (elle emploie notamment « on verra », « on vérifiera », etc.). Ses interventions visent uniquement à permettre aux élèves d’exprimer leurs arguments et à pointer que les réponses ne font pas consensus dans la classe.

62À l’issue de la première visite, l’enseignante ne relève pas la réponse concluant qu’il n’est pas possible de savoir. Par ailleurs, à plusieurs reprises, lors des deux premières visites, elle demande aux élèves s’ils sont « carrément », « à peu près » ou « pas du tout » sûrs de leur réponse ; toutefois, il s’agit pour elle non pas de pointer que dans certains cas on ne peut pas conclure, mais de leur montrer qu’il faut avoir une attitude réflexive et être capable d’argumenter sa réponse, comme elle le dit lors de l’entretien. Pour la première visite, il semble que l’objectif essentiel de cette demande ne soit pas de passer d’une simple prévision à une hypothèse s’appuyant sur un raisonnement scientifique et explicitant les grandeurs en jeu puisqu’elle laisse sur le même plan toutes les réponses. On constate même qu’elle valorise certaines réponses qui font appel à l’expérience quotidienne (comme le fait que les cartons sont plus ou moins bien fermés). Lors de la deuxième visite, les interventions de l’enseignante visent essentiellement à mettre en évidence l’insuffisance des sens pour trancher ; pour autant, elles ne favorisent pas l’expression de raisonnements scientifiques en termes de grandeurs.

63La troisième phase, qui consiste à peser les objets pour lesquels les élèves n’ont pas encore tranché (les pots de graines, les feuilles et l’agrafeuse et la paire de ciseaux), est traitée collectivement : les pesées sont effectuées sur une table autour de laquelle les élèves sont rassemblés. Elle est introduite par l’enseignante :

« P : Vous êtes sûrs de votre réponse ? Qui pense qu’il a des doutes et qu’il faudrait faire autrement pour vérifier ? […] Qu’est-ce qu’on va pouvoir utiliser ?
Es : les balances
P : les balances. Alors. »

64L’enseignante apporte sur la table une balance digitale puis une balance de Roberval. Elle s’assure dès le début que les élèves connaissent le fonctionnement de cette dernière. Les comparaisons et/ou pesées sont effectuées tantôt sur l’une, tantôt sur l’autre sans que des raisons soient avancées pour ces choix. Une précision est apportée par l’enseignante à propos des pots de graines : elle indique que son intention était d’obtenir des masses égales mais qu’elle doit admettre que le pot contenant les amandes est plus lourd (de 3 g).

65Les échanges portent exclusivement sur le but de l’exercice – trouver quel est le plus lourd dans chaque cas –, mais pas sur l’ensemble des enjeux d’apprentissage potentiels de la situation : aucun retour n’est fait a posteriori sur les raisonnements qui ont déterminé les choix des élèves, ni sur les grandeurs en jeu. Par exemple, à propos des cartons, elle ne revient pas sur le fait que le plus volumineux n’est pas le plus lourd.

66Lors du bilan de la séance qui en occupe les six dernières minutes, l’enseignante tente de conclure sur son objectif principal : « Comment est-ce qu’on peut faire, la seule façon de faire […] pour être sûr de son résultat ? » Mais les réponses des élèves montrent que l’objet d’apprentissage n’est pas clairement identifié : « avec les mains », « une expérience », « une addition » ; l’enseignante cherche alors à clarifier les choses en revenant sur l’exemple de la feuille (froissée/dépliée) mais cet exemple perturbe plus les élèves qu’il ne permet de recadrer le débat car, malgré la pesée, certains ne sont toujours pas convaincus de l’égalité des masses et reparlent des vitesses de chute. La séance se conclut donc sur une nouvelle pesée des feuilles puis sur l’annonce de ce qui sera traité à la séance suivante.

67Pour conclure sur les activités de l’enseignante lors de cette première séance, on peut noter qu’elle vise à favoriser l’expression des élèves et le fait qu’ils manipulent, même lorsque l’activité des élèves n’est pas en adéquation avec ce qui peut être travaillé à ce niveau dans la situation (cf. par exemple la chute des feuilles) ou lorsqu’elle est très éloignée des enjeux d’apprentissage de la situation. Ce n’est qu’à propos de son objectif principal (la nécessité de l’instrument) que l’enseignante oriente davantage l’activité des élèves.

3.3.2. La séance 2

68Nous présentons conjointement à propos de cette séance les activités des élèves et de l’enseignante dans la mesure où tout se déroule collectivement.

69Lors de la deuxième séance, l’enseignante revient sur les manipulations réalisées précédemment, pour élaborer la trace écrite prévue (cf. supra) : cette phase est collective et dure environ 28 minutes. Elle commence par l’évocation des comparaisons de masses d’objets qui ont été effectuées et elle revient sur le fait que, dans certains cas, il n’y avait pas de consensus dans la classe. Hannah tente d’introduire les deux premiers éléments de la trace écrite (à propos de la nécessité ou non d’un instrument pour comparer des masses) mais l’évocation de la feuille froissée perturbe à nouveau le raisonnement. L’enseignante tente de régler la question en froissant devant eux une feuille et en expliquant que la quantité de matière n’a pas changé, supposant implicitement que les élèves associent conservation de la quantité de matière et conservation de la masse (mais ne réglant pas là tout à fait la question, cf. infra).

70La nécessité d’ajouter la masse, sur une des affiches de la classe, à la liste de ce que l’on peut mesurer et des instruments associés provoque une remarque d’un élève montrant que pour lui, on ne peut parler de mesure que dans le cas des longueurs. L’enseignante prend alors un temps long (environ 8 minutes) pour clarifier le fait que « mesurer » ne renvoie pas uniquement à des mesures de longueur mais que l’on peut mesurer d’autres grandeurs. Elle évoque également le fait que mesurer est associé à l’idée de quantification (« donner un chiffre en fonction d’une unité »). Elle leur fait notamment lister les différentes grandeurs qu’ils connaissent, celles que l’on peut mesurer sur un objet donné et les instruments qui permettent de les mesurer. Cette phase vise des objectifs transversaux sur les grandeurs et la mesure : à chaque objet on peut attribuer plusieurs grandeurs et à chaque grandeur sont associés un instrument et une unité de mesure.

71Pour établir la première partie de la trace écrite (« On peut comparer la masse de plusieurs objets sans faire de mesure »), elle s’appuie cette fois sur les sacs. Puis, pour établir la suite, elle reprend l’exemple de l’agrafeuse et des ciseaux (de masses proches) en rappelant que soupeser n’est « pas assez fiable ».

72Ensuite, l’enseignante vise à établir la dernière partie de la trace écrite (« De quoi est-ce qu’elle dépend la masse ? Est-ce qu’elle dépend de la taille de l’objet ? ») et tente pour cela de s’appuyer sur l’exemple des cartons et de faire émerger le fait que leur masse dépend de « ce qu’il y a dedans ». Elle fait ensuite le parallèle avec la masse volumique d’objets pleins. Les réponses montrent que ce qu’elle vise n’a manifestement pas émergé des manipulations pour tous les élèves :

« P : ce carton-là comment est-ce que je peux savoir s’il est lourd ou s’il est léger ?
E : s’il est fermé
P : Qu’est-ce qu’il faut savoir ?
E : s’il est mal fermé
E : il faut le peser
P : alors on peut le peser mais qu’est-ce qu’on peut faire aussi pour savoir s’il est lourd ou s’il est léger ?
E : ouais parce que là, tu l’as bien fermé
[…]
P : chut, j’écoute Antonia
Antonia : il faut savoir ce qu’il y a dedans. […]
P : et ben pour les objets c’est la même chose ça dépend ce qu’il y a comme matière dedans, d’accord ? […]
P : d’accord, donc, chut, en fait la masse elle dépend pas du volume ou de la taille, elle dépend de ce qu’il y a dedans, de ce avec quoi c’est fabriqué, de la matière qui comporte, qui compose l’objet, d’accord ? »

73Dans cet extrait, les élèves font essentiellement appel à des arguments quotidiens (cartons mal fermés, etc.) qui n’ont pas été invalidés lors de l’investigation ; même la réponse d’Antonia, sur laquelle l’enseignante s’appuie pour introduire l’idée de masse volumique, peut être interprétée soit comme une mobilisation de cette notion, soit comme un argument quotidien. Notons que l’enseignante ne s’appuie pas sur les raisonnements qu’avaient produits les élèves sur l’agrafeuse et les ciseaux (le fait que l’agrafeuse contient du « métal ») ni à propos des pots de graines (cf. supra). Dans sa conclusion, Hannah commence par évoquer le cas d’un objet contenant, dont la masse ne dépend pas du volume mais de ce qu’il contient. Elle extrapole ensuite, dans la même phrase et sans l’expliciter, au cas d’un objet plein constitué d’une matière donnée.

74Puis, elle semble prendre conscience du fait que sa conclusion est incomplète, négligeant le cas où la matière est identique, pour lequel masse et volume sont proportionnels. Elle choisit alors deux feuilles de papier (une petite et une grande) en pointant qu’elles sont faites du même matériau et demande aux élèves si on peut dire « laquelle va être la plus lourde » : seuls trois élèves répondent qu’il s’agit de la plus grande, tandis que les autres affirment qu’elles ont la même masse « parce que c’est fabriqué avec le même matériel » (!) Ici on peut penser que les élèves sont influencés par l’épisode précédent des feuilles qui avaient, elles, la même dimension et donc la même masse puisque fabriquées dans le même matériau. On peut aussi l’interpréter comme la difficulté pour les élèves à prendre en compte trois variables simultanément. La pesée est nécessaire pour convaincre les élèves. L’enseignante conclut, avant d’écrire la dernière phrase de la trace écrite : « c’est difficile, il faut savoir si c’est des matières différentes, mais il faut savoir si c’est la même matière […] s’il y a la même quantité, s’il y a la même quantité de matière ».

75Pour conclure l’analyse de cette séance, on peut pointer que le retour sur la séance précédente est l’occasion d’un travail sur les grandeurs en général et sur la mesure ainsi que sur la nécessité de l’instrument pour trancher. S’il n’y a pas de retour systématique sur les grandeurs en jeu dans les différents cas lors du rappel sur les manipulations de la séance 1, l’enseignante tente tout de même de prendre en charge les enjeux d’apprentissage liés à la dissociation masse-volume, y compris en évoquant ce qui est à l’intérieur des contenants et en mobilisant implicitement la masse volumique.

3.3.3. Effets sur les apprentissages des élèves

76Rappelons que pour apprécier les effets potentiels sur les apprentissages des élèves, nous nous appuyons d’une part sur l’analyse du déroulement qui nous renseignent sur les activités effectives, d’autre part sur les résultats des tests réalisés en fin d’année dans la classe d’Hannah, que nous comparons avec les résultats obtenus dans d’autres classes.

  • 20 Notons qu’aucun élève n’évoque le fait que les feuilles puissent avoir des épaisseurs différentes.

77Tout au long des déroulements, nos analyses ont montré une forme de décalage entre ce que pourraient être les enjeux d’apprentissage sur une telle situation en CM2 – les raisonnements en termes de grandeurs – et ce qui est effectivement mis en jeu lors des manipulations et des mises en commun – essentiellement la nécessité de l’instrument, enjeu qui relève plutôt du cycle 2. Ainsi, lors de la phase d’élaboration de la trace écrite, lorsque l’enseignante aborde la question des contenants, dans le but d’institutionnaliser sur les relations entre masse, volume et matière, on note certains malentendus entre les élèves et l’enseignante puisque les élèves n’identifient pas cet enjeu. Par exemple, quand elle leur demande comment savoir si un carton est lourd ou léger, un élève répond qu’il faut vérifier s’il est fermé, un autre qu’il faut le peser, alors que l’argument attendu est que cela dépend du contenu. Par ailleurs, il apparaît qu’après les discussions sur la feuille froissée et sur l’importance de la matière, les élèves semblent convaincus que la masse d’une feuille ne dépend pas de sa taille20. On peut penser que la focalisation sur la matière et les difficultés à penser les relations entre trois variables ont pour conséquence qu’ils ne prennent plus en compte la troisième ou encore que le fait d’avoir pointé les limites de leurs raisonnements spontanés les déstabilise au point de remettre en cause des savoirs anciens. Notons que ces difficultés conceptuelles sont associées au fait que les élèves ne formulent jamais des relations complètes.

78Les tests réalisés en fin d’année (en annexe 1) nous permettent d’apprécier le degré de conceptualisation atteint par les élèves, sans négliger toutefois les limites que cela présente. Il s’agit dans ces tests d’évaluer les effets des pratiques sur les apprentissages des élèves concernant les enjeux d’apprentissage pointés par les analyses préalables. Notons que ces tests n’incluent pas l’évaluation des effets sur l’objectif central de Hannah – la nécessité de l’instrument – qui n’est pas un objectif du cycle 3. Les tâches proposées dans ces tests sont inspirées des travaux de Piaget sur la conservation de la masse et du volume (questions 1 et 2), ainsi que sur la dissociation masse-volume (questions 3 et 4). Ils ont été menés dans 14 classes de CM2 dont 8 en ZEP.

79Il apparaît que les résultats des élèves de Hannah (entre 21 et 57 % de bonnes réponses selon les questions) sont globalement dans la moyenne des résultats des classes de ZEP, résultats inférieurs aux moyennes sur l’ensemble des classes. Ces élèves ont des résultats légèrement supérieurs aux autres classes pour l’item correspondant à la dissociation masse-volume, mais un peu inférieurs pour l’exercice faisant appel à la notion de masse volumique « en actes ». Ces résultats suggèrent que l’effet de la séquence sur les apprentissages des élèves est limité malgré les choix de Hannah qui prennent davantage en charge ces objectifs que ceux d’autres enseignants (Molvinger, 2013).

3.4. Caractérisation des pratiques d’Hannah

80Nous proposons dans cette partie une synthèse des caractéristiques principales des composantes cognitive et médiative des pratiques de l’enseignante.

  • 21 Préconisations qui visent toutefois les débuts de l’enseignement de la masse, en cycle 2.

81En ce qui concerne les choix de contenus (composante cognitive), Hannah consacre une part conséquente de la séquence à un travail sur le sens des grandeurs et de la mesure. En effet, d’une part les manipulations consistent essentiellement en des activités de comparaison indépendamment de la mesure ; d’autre part, l’introduction de l’instrument est motivée par l’insuffisance des sens pour comparer des masses proches. Hannah suit ainsi, pour le travail sur la masse, les préconisations des instructions officielles et des recherches en didactiques21. De plus, lors de la deuxième séance, elle fait un travail spécifique sur la notion de grandeur d’une part, en montrant qu’à un même objet on peut attribuer plusieurs grandeurs, d’autre part sur la mesure, en pointant qu’à chaque grandeur est associé un instrument de mesure spécifique.

  • 22 Les IUFM désignaient en France les Instituts universitaires de formation des maîtres qui étaient e (...)

82Par ailleurs, on retrouve dans les séances des phases s’apparentant à celles d’une démarche d’investigation : situation d’entrée, émission d’hypothèses, expérimentation. Les élèves sont amenés à formuler par écrit leurs prévisions et à argumenter en groupes et lors de débats collectifs. Là encore, il s’agit des préconisations véhiculées tant par l’institution que par la formation que Hannah a reçue (au sein d’un IUFM22).

  • 23 Rappelons que cette situation est la suivante : « je voudrais 1 kg de pommes de terre. Des grosses (...)

83Toutefois, l’enseignante ne semble pas maîtriser tous les enjeux associés à ses choix de contenus comme de démarches. Concernant l’enseignement des grandeurs, elle met en place des activités de comparaison indépendamment de la mesure, avec pour objectif essentiel l’introduction d’un instrument pour pallier l’insuffisance des sens. Cependant, le fait qu’elle utilise indifféremment la balance de Roberval et la balance numérique laisse supposer qu’elle n’identifie pas les objectifs spécifiques de ces activités : seule la balance de Roberval permet de réaliser des comparaisons sans mesure. En outre, elle semble assimiler l’introduction de l’instrument à celle de la mesure. Concernant la démarche d’investigation, d’une part, la situation d’entrée23 est trop complexe et n’est pas articulée avec la suite du travail ; d’autre part, dans la mesure où la phase qui correspondrait à l’émission d’hypothèses reste cantonnée à des prévisions pour lesquels tous les arguments sont mis au même niveau, il est difficile de considérer qu’il y a une réelle problématisation (notamment en termes de grandeurs), pas plus qu’une réelle investigation. En outre, comme nous l’avons déjà pointé, le choix du matériel proposé aux élèves ne les oriente pas vers un raisonnement scientifique mettant en jeu l’idée de masse volumique (objets cachés, nombre de variables trop important, etc.). Cette analyse est renforcée par la façon dont se déroulent les phases d’interprétation des manipulations où la conclusion porte sur « qui a gagné ? » et non sur les hypothèses et les raisonnements.

84Du point de vue de la composante médiative, on peut noter que l’enseignante favorise l’autonomie et l’initiative des élèves, en les laissant notamment expérimenter sur les vitesses de chute des feuilles à la fois lors des phases de travail en groupes et même lors des phases collectives lorsqu’ils en éprouvent le besoin. Par ailleurs, l’organisation qu’elle propose favorise l’expression des élèves à l’oral comme à l’écrit. Toutefois, le manque de reformulations conduit les élèves à ne jamais manipuler de formulations correctes et au fait que les enjeux des différentes phases sont difficiles à identifier : par exemple, les raisonnements sur les grandeurs en jeu sous-jacents à certaines prévisions ne sont pas formulés complètement. En outre, le fait qu’elle organise très peu de synthèses ou de bilans pour chaque phase renforce le manque de lisibilité des enjeux d’apprentissage pour les élèves.

3.5. Logiques d’action et déterminants des pratiques : quelques éléments

85Nous proposons dans cette partie de reprendre les analyses des séances et de l’entretien présentées ci-dessus en termes de logiques sous-jacentes des pratiques de Hannah, et ainsi d’émettre des hypothèses quant à l’influence de certains déterminants, relevant notamment de la composante sociale (le fait d’exercer en éducation prioritaire) et de la composante personnelle (en particulier ses ressources en termes de connaissances) des pratiques.

86Du point de vue de ses connaissances (au sens des connaissances pour enseigner, Ball, Hoover Thames & Phelps, 2008), Hannah dispose manifestement à la fois de connaissances du contenu disciplinaire (SMK-subject matter knowledge) sur les grandeurs et la mesure, la notion de masse volumique, l’explication de la chute des corps, etc., et de connaissances pour l’enseignement (PCK-pedagogical content knowledge) : connaissances des programmes, des préconisations didactiques, de certaines des difficultés des élèves, etc. Toutefois, celles-ci ne semblent pas se concrétiser dans son projet d’enseignement de façon tout à fait aboutie. Par exemple, l’entretien montre que, du point de vue théorique, elle distingue l’introduction de l’instrument et l’introduction de la mesure, mais les analyses de la séance ont montré que ce n’est pas le cas dans son enseignement (ce dont elle a d’ailleurs pris conscience lors de l’entretien en visionnant l’enregistrement de la séance). En outre, du point de vue de ses conceptions de l’enseignement et de l’apprentissage, il semble qu’elle sous-estime le rôle du langage dans l’apprentissage et les difficultés langagières, notamment des élèves de milieu social défavorisé, par exemple dans la capacité à formuler les relations.

  • 24 Charles-Pézard définit la paix scolaire comme la « paix sociale » associée à un « enrôlement dans (...)

87Par ailleurs, chercher à rendre les élèves actifs, leur permettre de manipuler et de s’exprimer fait écho d’une part à des préconisations véhiculées à la fois par la formation qu’Hannah a reçue et par les instructions officielles ; d’autre part, cela correspond également à des préoccupations liées au type de public et déjà identifiées par des recherches (cf. notamment Peltier-Barbier et al., 2004). Le fait d’exercer en éducation prioritaire semble ainsi avoir une influence sur certains choix : l’enseignante évoque le type d’élève pour justifier de les faire autant manipuler, de viser des objectifs qui relèvent de niveaux inférieurs, de favoriser l’expression des élèves avec « leurs mots », etc. Toutefois, notons qu’il s’agit pour Hannah de choix guidés par des préoccupations concernant les apprentissages des élèves, mettant ainsi au premier plan des enjeux cognitifs et non des enjeux de gestion de classe, contrairement à ce qui a pu être observé chez de nombreux enseignants soumis aux mêmes contraintes (Peltier-Barbier et al., 2004 ; Charles-Pézard, 2010). Par exemple, Charles-Pézard pointe que « le fait pour le professeur de rester proche des formulations des élèves peut contribuer à installer la paix scolaire24 […] risqu[ant] de restreindre les apprentissages […]. » (p. 242), alors que Hannah justifie ce choix par le fait de favoriser la compréhension des élèves.

88Enfin, un autre élément caractéristique de sa pratique, qu’elle explique lors de l’entretien, est qu’elle préfère ne plus identifier dans ses préparations des objectifs trop précis afin de s’adapter aux élèves lors du déroulement. Nous relions à ce choix le fait que la complexité des cas proposés dans la situation ne semble pas tout à fait adaptée aux enjeux d’apprentissage. Il nous semble que cela révèle une difficulté à identifier précisément les objectifs de l’enseignement de la masse en cycle 3 ainsi qu’à mettre en œuvre des stratégies d’adaptation à la contingence qui ne compromettent pas les objectifs d’apprentissage : pour elle, s’adapter ne revient pas à chercher une autre stratégie permettant d’atteindre des objectifs prédéfinis, mais à spécifier ses objectifs au fur et à mesure du déroulement. Notons que cette difficulté à circonscrire des objectifs d’apprentissage et des situations associées, adaptés au niveau des élèves et aux notions visées, est probablement renforcée par le fait que Hannah est dans ses premières années d’enseignement (Charles-Pézard, 2010).

Conclusion

  • 25 Notons que sur ce point notre expérience de formateurs nous permet d’affirmer que le choix d’Hanna (...)

89Concernant les effets en termes d’apprentissage, les pratiques de Hannah dénotent nombre de caractéristiques susceptibles de favoriser des apprentissages : les objectifs sont ambitieux, la gestion de classe assure une mise au travail des élèves, l’enseignante prend en compte beaucoup d’éléments (adaptation au type d’élèves, organisation de la classe favorisant l’autonomie et l’expression des élèves, etc.). Cette maîtrise est même relativement rare chez les enseignants soumis aux mêmes contraintes, notamment débutants et exerçant dans des établissements difficiles (Peltier-Barbier et al., 2004). À propos de l’enseignement de la masse en particulier, la comparaison des pratiques de Hannah avec celles d’un autre enseignant exerçant dans un contexte similaire, mais plus expérimenté, a par ailleurs montré qu’elle réalisait des choix plus pertinents (comme celui de travailler les notions de masse et de volume conjointement25) (Molvinger, 2013). Toutefois, les analyses réalisées montrent que ses pratiques sont potentiellement peu efficaces en termes d’apprentissages. Tout se passe comme s’il ne « manquait pas grand-chose » à ces séances pour être particulièrement efficaces.

90Au-delà de la question de l’enseignement des grandeurs masse et volume, l’étude présentée dans cet article invite aussi à questionner l’influence de telles séances sur la perception que les élèves peuvent se forger du rôle des expérimentations et manipulations dans un cadre scolaire ; notamment, certains élèves ne les mettent pas en relation avec des objectifs d’apprentissage. Ainsi, on peut faire l’hypothèse que ce type de séance est susceptible de renforcer un certain nombre de malentendus (Bautier & Rochex, 1997) sur les postures attendues par l’institution face aux tâches scolaires, malentendus particulièrement présents chez les élèves de milieu social défavorisé et pointés comme jouant un rôle dans les inégalités scolaires (Bonnéry, 2007 ; Bautier & Rayou, 2009 ; Crinon & Rochex, 2011).

91Cette étude montre ainsi d’une part la complexité des enjeux d’enseignement présents dans une telle séquence : enjeux d’apprentissages concernant les grandeurs et mesure, enjeux autour des démarches et notamment de la place des expérimentations, enjeux langagiers. D’autre part, elle illustre la complexité des pratiques liée à la multiplicité des préoccupations éventuellement concomitantes des enseignants (articuler gestion de classe, préoccupations d’enseignement et d’apprentissage, etc.). Enfin, l’analyse des déterminants, même si elle doit être nuancée par le fait que, Hannah étant dans ses premières années d’enseignement, ses pratiques ne sont pas stabilisées, met en évidence l’influence du fait d’exercer en ZEP sur les pratiques. On retrouve les résultats de Peltier-Barbier et al. (2004) et de Charles-Pézard (2010) qui mettent en évidence la difficulté pour les enseignants débutants, en particulier ceux exerçant dans des ZEP, à développer à la fois des gestes professionnels permettant d’assurer la « paix scolaire » et une certaine « vigilance didactique ». Notons que, dans le cas d’Hannah, la paix scolaire semble acquise et ses préoccupations vont au-delà des questions de gestion de classe, en incluant une réflexion sur les contenus, même si ses choix didactiques restent discutables.

92La question des ressources dont doivent disposer les enseignants du premier degré pour outiller leurs pratiques se pose alors. En effet, les analyses montrent que Hannah s’est approprié nombre de préconisations liées à l’enseignement des grandeurs, aux démarches d’enseignement des sciences et à l’importance de tenir compte des difficultés langagières des élèves de ZEP. Toutefois, cette appropriation ne suffit manifestement pas pour permettre une mise en œuvre efficace du point de vue des apprentissages. Les études menées auprès d’autres enseignants, notamment sur l’enseignement des grandeurs (Passelaigue, 2011 ; Molvinger, 2013) indiquent que les difficultés à mettre en œuvre les préconisations de la formation sont partagées y compris par des enseignants expérimentés. Il semble donc que seule une formation didactique poussée et réalisée sur le long terme puisse permettre de construire progressivement des pratiques plus favorables aux apprentissages des élèves.

93Concernant la question de la transition entre l’école et le collège, l’étude présentée dans cet article a permis de pointer chez Hannah, d’une part des éléments susceptibles de favoriser la transition : importance du temps consacré à un travail conceptuel sur la masse et sur les grandeurs et prise en compte des spécificités des élèves de ZEP (notamment l’accent mis sur les manipulations, prise en compte de la nécessité d’un travail langagier) ; d’autre part des éléments qui entraînent que ces pratiques sont globalement peu efficaces, hypothéquant ainsi la réussite en sixième. En effet, les analyses réalisées montrent que les élèves n’ont pas eu l’opportunité de construire les connaissances visées, dont on peut penser qu’elles sont nécessaires pour réussir en sixième. Leur construction des concepts de masse et de volume est encore très limitée et les compétences en termes de raisonnement à plusieurs variables n’ont pas été travaillées. Cette étude reste maintenant à poursuivre auprès d’autres enseignants. Indépendamment de la problématique liée à l’enseignement des grandeurs, il nous semble en outre que ce type d’étude est nécessaire pour mieux comprendre les logiques et les déterminants des pratiques des enseignants et ainsi permettre de réfléchir aux alternatives, notamment en termes de formation.

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Bibliographie

BALL D.L., HOOVER THAMES M. & PHELPS G. (2008). Content Knowledge for teaching. Journal of Teacher Education, n° 59, p. 389-407.

BARRIER T., HACHE C. & MATHÉ A.-C. (2013). Droites perpendiculaires au CM2 : restauration de figures et activités des élèves. Actes de la COPIRELEM (Commission permanente des IREM sur l’enseignement élémentaire).

BAUTIER E. & ROCHEX J-Y. (1997). Apprendre : des malentendus qui font la différence. In J.-P. Terrail (dir.), La scolarisation de la France. Critique de l’état des lieux, Paris : La Dispute.

BAUTIER E. & RAYOU P. (2009). Les inégalités d’apprentissage, programmes, pratiques et malentendus scolaires. Paris : Presses universitaires de France.

BONNÉRY S. (2007). La construction des difficultés et des inégalités scolaires. Paris : La Dispute.

BOVET M., GRECO P., PAPERT S. & VOYAT G. (1967). Perception et notion du temps, Étude d’épistémologie génétique, vol. 21, Paris : Presses universitaires de France.

BROUSSEAU G. (1986). Fondements et méthodes de la didactique des mathématiques. Recherches en didactique des mathématiques, vol. 7, n° 2, p. 33-115.

CHARLES-PEZARD M. (2010). Installer la paix scolaire, exercer une vigilance didactique. Recherches en didactique des mathématiques, vol. 30, n° 2, p. 197-261.

CHESNAIS A. (2009a). L’enseignement de la symétrie axiale en sixième dans des contextes différents : les pratiques de deux enseignants et les activités des élèves. Thèse de doctorat, Paris 7.

CHESNAIS A. (2009 b). Analyse de pratiques d’enseignants – analyse a posteriori de séances. In C. Margolinas, M. Abboud-Blanchard, L. Bueno-Ravel, N. Douek, A. Fluckiger, P. Gibel, F. Vandebrouck & F. Wozniak (éd.) En amont et en aval des ingénieries didactiques. Actes de la XVe École d’été de didactique des mathématiques, Clermont-Ferrand, août 2009.

CHESNAIS A. & MUNIER V. (2013). Learning and teaching geometry at the transition from primary to secondary school in France: the cases of axial symmetry and angle. Proceedings CERME 8, Antalya (Turkey), 6-10 février 2013.

CHESNAIS A. & MUNIER V. (2016). Mesure, mesurage et incertitudes : une problématique inter-didactique mathématiques / physique. In Mathé, A.C. et Mounier E., à paraître dans les actes du séminaire national de didactique des mathématiques de 2015, IREM Paris 7/ARDM.

CRÉPAULT J. (1981). Étude longitudinale des inférences cinématiques chez le préadolescent et l’adolescent : évolution et régression, Canadian Journal of Psychology, n° 35, p. 3.

CRINON J. & ROCHEX J.-Y. (dir.) (2011). La construction des inégalités scolaires. Au cœur des pratiques et des dispositifs d’enseignement. Rennes : Presses universitaires de Rennes.

DURAND-GUERRIER V. (2013). Quelques apports de l’analyse logique du langage pour les recherches en didactique des mathématiques. In Bronner A., Actes de la XVIe école d’été de didactique des mathématiques.

HOROKS J. (2008) Les triangles semblables en classe de seconde : de l’enseignement aux apprentissages. Recherches en didactique des mathématiques, vol. 28, n° 3, p. 379-416.

KERMEN I. & BARROSO M.T. (2013). Activité́ ordinaire d’une enseignante de chimie en classe de terminale, Recherches en didactique des sciences et des technologies (RDST), n° 8, p. 91-114.

MEN (MINISTÈRE DE L’ÉDUCATION NATIONALE) (France) (2006). Socle commun des connaissances et des compétences, décret du 11 juillet 2006, Bulletin officiel de l’Éducation nationale, n° 29.

MEN (France) (2008a). Programmes d’enseignement de l’école primaire, Bulletin officiel de l’éducation nationale, hors série n° 3 du 19 juin 2008.

MEN (France) (2008 b). Programmes du collège, Bulletin officiel de l’Éducation nationale, spécial n° 6 du 28 août 2008.

MOLVINGER K. (2013). L’enseignement du concept de volume en CM2. Actes de la COPIRELEM, Nantes juin 2013.

MOLVINGER K. & MUNIER V. (2014). Étude des pratiques d’un enseignant sur les notions de contenance et de volume en CM2 en éducation prioritaire. Educational Journal of the University of Patras, vol. 1, n° 2, p. 34-53.

PASSELAIGUE D. (2011). Grandeurs et mesures à l’école élémentaire. Des activités de comparaison à la construction des concepts : le cas de la masse en CE1. Thèse de didactique des sciences physiques, Montpellier : université Montpellier 2.

PASSELAIGUE D. & MUNIER V. (2015). Schoolteacher Trainees' Difficulties about the Concepts of Attribute and Measurement. Educational studies in mathematics, vol. 89, n° 3, p. 307-336.

PELTIER-BARBIER M.-L. BUTLEN D., MASSELOT P., NGONO B., Pezard M., Robert A. & Vergnès D. (éd.), (2004). Dur pour les élèves, dur pour les enseignants, dur d’enseigner en ZEP. Grenoble : La Pensée sauvage.

PIAGET J. & INHELDER B., (1941). Le développement des quantités chez l’enfant conservation et atomisme Neuchâtel, Paris : Delachaux et Niestlé.

RICCO G., VERGNAUD G. & ROUCHIER A. (1983). Représentation du volume et arithmétisation-entretiens individuels avec des élèves de 11 à 15 ans. Recherches en didactique des mathématiques, vol. 4, n° 1, p. 27-69.

ROBERT A. (2007). Stabilité des pratiques des enseignants de mathématiques (second degré) : une hypothèse, des inférences en formation. Recherches en didactique des mathématiques, vol. 27, n° 3, p. 271-311.

ROBERT A. (2008). Sur les apprentissages des élèves : une problématique inscrite dans les théories de l’activité et du développement. In F. Vandebrouck (éd.), La classe de mathématiques : activités des élèves et pratiques des enseignants. Toulouse : Octarès, p. 33-44.

ROBERT A. & ROGALSKI J. (2002). Le système complexe et cohérent des pratiques des enseignants de mathématiques : une double approche. La Revue canadienne de l’enseignement des sciences, des mathématiques et des technologies, vol. 2, n° 4, p. 505-528.

ROGALSKI J. (1979). Quantités physiques et structures numériques. Mesures et quantifications. Les cardinaux finis, les longueurs, surfaces et volumes. Bulletin de l’APMEP, n° 320, p. 563-586.

ROGALSKI J. (2008). Mise en regard des théories de Piaget et Vygotsky sur le développement et l’apprentissage. In F. Vandebrouck (éd.) La classe de mathématiques : activités des élèves et pratiques des enseignants, Toulouse : Octarès, p. 431-446.

SMITH C., CAREY S. & WISER M. (1985). On differentiation: A case study of the development of the concepts of size, weight and density. Cognition, vol. 21, n° 3, p. 177-237.

SMITH C., SNIR J. & GROSSLIGHT L. (1992). Using conceptual models to facilitate conceptual change: the case of weight-density differentiation. Cognition and Instruction, vol. 9, n° 3, p. 221-283.

SMITH C., MACLIN D., GROSSLIGHT L. & DAVIS H. (1997). Teaching for understanding: A study of students' preinstruction theories of matter and a comparison of the effectiveness of two approaches to teaching about matter and density. Cognition and Instruction, vol. 15, n° 3, p. 317-393.

VANDEBROUCK F. (dir.) (2008). La classe de mathématiques : activités des élèves et pratiques des enseignants. Toulouse : Octarès.

VANDEBROUCK F. (éd.) (2013). Mathematics classrooms: students’ activities and teachers’ practices. Rotterdam : Sense Publishers.

VERGNAUD G. (1990). La théorie des champs conceptuels. Recherches en didactique des mathématiques, vol. 10, n° 2-3, p. 133-170.

VIENNOT L. (1992). Raisonnement à plusieurs variables : tendances de la pensée commune. Aster, n° 14, p. 127-141.

VIENNOT L. (1996). Raisonner en physique. La part du sens commun. Bruxelles : De Boeck.

VYGOTSKI L. (1997). Pensée et langage. Paris : La Dispute.

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Annexe

Annexe 1 : Les tests

1. On a deux boules de pâte à modeler identiques. On en prend une et on en fait une galette.

Coche la case correspondant à ta réponse.

La boule est plus lourde que la galette  
La galette est plus lourde que la boule  
La boule et la galette sont aussi lourdes l’une que l’autre  

Explique pourquoi :

………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………

2.  Quel sera le niveau de l’eau quand on aura plongé une nouvelle boule de pâte à modeler dans le récipient rempli d’eau ? Coche la case correspondant à ta réponse en dessous.

On plonge une nouvelle boule de pâte à modeler dans l’eau, on repère le niveau de l’eau. On enlève la boule de pâte à modeler, on la transforme en galette et on la remet dans l’eau. Quel sera le niveau de l’eau ? Coche la case correspondant à ta réponse en dessous.

3. Les objets G et H sont deux cubes de même taille. H est plus lourd que G. Avant l’expérience, l’eau était au même niveau dans les deux récipients. On plonge les cubes G et H dans l’eau. Quel est alors le niveau de l’eau ?

Coche la case correspondant à ta réponse en dessous.

4. Est-ce qu’à ton avis, dans chaque cas, les deux verres peuvent avoir la même masse ? Explique pourquoi.

Annexe 2 : photos des différentes paires (ou triplettes) d’objets à comparer

Photo 1 : les cartons

Photo 1 : les cartons

Photo 2 : les sacs

Photo 2 : les sacs

Photo 3 : la paire de ciseaux et l’agrafeuse

Photo 3 : la paire de ciseaux et l’agrafeuse

Photo 4 : les pots de graines

Photo 4 : les pots de graines

Photo 5 : les feuilles

Photo 5 : les feuilles
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Notes

1 Projet financé par la région Languedoc-Roussillon, dans le cadre de l’appel à projet Chercheurs d’avenir 2011.

2 Nous désignons dans la suite de l’article par « ZEP » tous les dispositifs liés à l’éducation prioritaire.

3 Notons qu’historiquement, la masse ne s’est différenciée que tardivement du poids. Cette distinction – importante et difficile pour la construction du concept de masse – ne relève pas de l’école élémentaire, aussi nous ne développons pas ici les difficultés associées pointées par divers travaux de didactique.

4 On peut considérer qu’il s’agit d’un concept quotidien (Vygotski, 1997) de masse volumique, qui peut intervenir « en actes » dans des procédures d’élèves.

5 Pour plus de détail sur ces prescriptions de la recherche voir Passelaigue & Munier, 2015.

6 Les critères utilisés pour évaluer le niveau de conceptualisation des élèves sont les capacités des élèves à reconnaître des situations de conservation et à dissocier la masse du volume.

7 Notons que le « soupesage » ne permet d'estimer que la réaction de l'objet sur la main (dont l'intensité est souvent assimilable à celle du poids de l'objet soupesé).

8 Ces étapes étaient mentionnées dans les programmes précédents, elles ne figurent plus explicitement dans les programmes en vigueur mais elles apparaissent dans les progressions.

9 Il ne s’agit pas de dire que le travail lié à la mesure ne contribue pas à la conceptualisation des grandeurs, mais ici, la suite de la séquence se limite essentiellement à des activités de conversion, peu à même d’avoir un effet sur les objectifs d’apprentissage pointés dans les analyses préalables.

10 En préambule, l’enseignante a proposé une situation de départ : « une personne qui veut acheter 1 kg de pommes de terre précise qu’elle en veut des petites pour que ce soit moins lourd à porter ». Nous n’analysons pas cette situation de départ dans la mesure où, lors du déroulement, l’enseignante passe très vite sur la question, sans la trancher, et n’y revient pas dans la suite de la séquence.

11 Il est abusif d’assimiler la hauteur et le volume d’empilements d’objets de formes différentes, mais nous pensons néanmoins que la distinction est ici non pertinente, et que cette différence peut être négligée.

12 L’enseignante avait cherché à réaliser des pots de même masse, mais n’avait pas tout à fait réussi.

13 Rappelons que cela n’est pas précisé explicitement au départ.

14 Il s’agirait alors d’établir que, dans cette situation, les feuilles ont la même masse malgré le fait que la durée de chute soit différente, sans pour autant rentrer dans les détails des grandeurs qui interviennent dans la vitesse de chute des corps, ce qui relève du secondaire. Notons que la pesée de feuille A3 sur les plateaux d’une balance Roberval est problématique du point de vue expérimental.

15 Sans toutefois le formuler ainsi, bien entendu. De même, chaque fois que nous mentionnons, dans la suite de l’article, que les élèves raisonnent sur la masse volumique, nous ne supposons pas pour autant qu’ils soient capables de le formuler ainsi.

16 Même si, stricto sensu, la balance de Roberval compare des forces exercées sur les plateaux et non des masses ni même des poids, on peut considérer ici que les poussées d’Archimède sont négligeables, donc que l’usage de la balance permet de conclure.

17 Une expression acceptable en serait : un objet plus volumineux n’est pas nécessairement plus lourd qu’un objet moins volumineux si la matière dont ils sont constitués n’est pas la même.

18 Concrétisé notamment par des affichages dans la classe sur lesquels nous revenons plus loin.

19 Dans la transcription, P désigne l’enseignante, E désigne un élève non identifié, les prénoms désignent des élèves particuliers.

20 Notons qu’aucun élève n’évoque le fait que les feuilles puissent avoir des épaisseurs différentes.

21 Préconisations qui visent toutefois les débuts de l’enseignement de la masse, en cycle 2.

22 Les IUFM désignaient en France les Instituts universitaires de formation des maîtres qui étaient en charge de la formation initiale et continue des enseignants avant septembre 2013.

23 Rappelons que cette situation est la suivante : « je voudrais 1 kg de pommes de terre. Des grosses ou des petites ? Et la personne qui a demandé a dit, je voudrais des petites parce que ce sera moins lourd à porter. ».

24 Charles-Pézard définit la paix scolaire comme la « paix sociale » associée à un « enrôlement dans des tâches ».

25 Notons que sur ce point notre expérience de formateurs nous permet d’affirmer que le choix d’Hannah est même plus pertinent que ceux de nombreux enseignants, même si nous ne disposons pas d’études pour le confirmer.

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Table des illustrations

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Titre Figure 2
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Titre Figure 3
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Titre Figure 4
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Titre Photo 1 : les cartons
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Titre Photo 2 : les sacs
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Titre Photo 3 : la paire de ciseaux et l’agrafeuse
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Titre Photo 4 : les pots de graines
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Titre Photo 5 : les feuilles
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Pour citer cet article

Référence papier

Karine Molvinger, Aurélie Chesnais et Valérie Munier, « L’enseignement de la masse à l’école élémentaire : pratiques d’une enseignante débutante en éducation prioritaire », RDST, 15 | 2017, 133-167.

Référence électronique

Karine Molvinger, Aurélie Chesnais et Valérie Munier, « L’enseignement de la masse à l’école élémentaire : pratiques d’une enseignante débutante en éducation prioritaire », RDST [En ligne], 15 | 2017, mis en ligne le 01 janvier 2019, consulté le 14 août 2020. URL : http://journals.openedition.org/rdst/1501 ; DOI : https://doi.org/10.4000/rdst.1501

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Auteurs

Karine Molvinger

Université de Montpellier et université Paul-Valéry de Montpellier, LIRDEF – karine.molvinger@umontpellier.fr

Aurélie Chesnais

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

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Valérie Munier

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

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