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Dossier

L’appropriation de modèles précurseurs par des professeurs pour enseigner les sciences en maternelle : le cas de la lumière

The appropriation of precursor models by teachers to teach science in kindergarten: the case of light
Danai Arnantonaki, Jean-Marie Boilevin et Konstantinos Ravanis
p. 151-176

Résumés

Cet article présente une recherche centrée sur l’étude de la manière dont les enseignants de l’école maternelle en France s’approprient des dispositifs didactiques visant la construction d’un modèle précurseur sur la lumière comme entité existante dans l’espace. Disposant d’un tel modèle précurseur construit par des études antérieures, nous mettons en place une méthodologie spécifique pour observer et analyser dans quelle mesure des enseignants peuvent se l’approprier pour enseigner à leurs élèves. Pour ce faire, nous avons constitué un groupe de cinq enseignants volontaires afin de mettre en place cette étude. Dans ce cadre, une série d’actions est effectuée : entretiens individuels avec les enseignants, cycle de formation, construction d’une séquence sur la lumière par le groupe des enseignants, mise en place de cette séquence d’enseignement par un des enseignants et puis analyse avec cet enseignant de cette séquence. L’analyse d’une partie des données, basée sur la théorie anthropologique du didactique de Chevallard, montre qu’au niveau de la planification, les organisations praxéologiques sont adaptées au modèle précurseur visé. Cependant, la réalisation des activités didactiques, le déroulement et la gestion de la classe, ne sont pas cohérents avec le modèle précurseur de la lumière contenu dans la praxéologie de référence que nous avons construite.

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Texte intégral

Introduction

1Depuis plusieurs décennies, l’idée que l’enseignement des sciences physiques et naturelles devrait débuter aussi tôt que possible est constamment soutenue par la communauté scientifique (Eshach & Fried, 2005). De ce fait, cette initiation aux sciences est largement étudiée par la recherche internationale en éducation tant du point de vue psychologique, épistémologique que didactique. Différentes recherches (Allen & Kambouri-Danos, 2017 ; Chanoine, 2018 ; Driver, Guesne & Tiberghien, 1985 ; Ledrapier, 2010 ; Lemeignan & Weil-Barais, 1994 ; Ravanis, 2010) montrent que les enfants peuvent approcher le monde empirique, les objets et les substances, formuler certaines représentations de la réalité, résoudre des problèmes et acquérir graduellement une compréhension des phénomènes physiques. Partant du postulat que chaque individu, dans une situation donnée, mobilise des systèmes explicatifs personnels, les représentations mentales des enfants peuvent souvent s’ériger en obstacle à l’appropriation du savoir scientifique (Driver et al., 1994). Ces représentations, étant le produit de l’histoire individuelle, collective et sociale de l’enfant, se trouvent en interaction continue avec le milieu socioculturel et éducatif (Sikder &Fleer, 2015). De ce fait, elles présentent un caractère dynamique et évolutif. L’enseignement des sciences à l’école devrait donc accompagner les enfants pour les aider à passer progressivement de représentations mentales des phénomènes et des concepts à des conceptions et des formes mentales explicatives.

2Par ailleurs, le concept de modélisation, qui se réfère aux études sur les démarches de construction, de validation et d’utilisation de modèles, prend, dans le cadre de l’enseignement des sciences, une forme spéciale. L’exploitation des modèles permet la reformulation et l’exactitude des descriptions et les fonctions d’explication et de prédiction (Genzling & Pierrard, 1994 ; Roy, 2018). Cependant, d’une part, la genèse et, d’autre part, l’utilisation des modèles pour l’enseignement des sciences, sont les produits de procédures éducatives spécialement orientées, de longue durée, nécessitant des élaborations et des organisations au niveau de la pensée et dépassant considérablement la structuration cognitive des jeunes enfants. Par conséquent, l’enjeu des efforts pour l’initiation des enfants aux sciences ne peut pas être celui de l’acquisition du modèle lui-même mais de s’adapter à leurs ressources cognitives. Il s’agit alors pour l’enseignant de tenir compte des représentations du monde physique des enfants et de travailler sur la transformation de ces représentations en des conceptions ayant des caractéristiques compatibles avec celles des modèles scientifiques.

3C’est l’objet de certaines recherches en didactique des sciences qui visent à construire et à mettre en œuvre, avec des enseignants, des interventions didactiques conçues avec un tel objectif. Parmi ces travaux, un courant de recherche (Duit, 1999), prenant en compte les représentations mentales des enfants, repose sur un processus progressif au cours duquel ces représentations sont constamment déstabilisées, enrichies et restructurées.

4Ainsi, depuis plusieurs années, différentes équipes de chercheurs développent des travaux s’appuyant sur le cadre du modèle précurseur à propos de savoirs scientifiques, liés principalement à la physique (Ravanis, 2010), qui montrent que le concept de modèle précurseur proposé par Weil-Barais et Lemeignan (1994) pourrait être fructueux pour le travail sur le progrès cognitif des jeunes enfants. Concernant les élèves de l’école maternelle et de l’école élémentaire, il s’agit d’envisager l’apprentissage de concepts en science par un recours aux activités de modélisation dans une perspective développementale de l’apprentissage. Ces recherches permettent ainsi de penser les enseignements et les apprentissages à visée scientifique en tenant compte du savoir en jeu mais également des contraintes spécifiques de ce niveau scolaire. Dans la plupart de ces travaux (Ravanis, Koliopoulos & Boilevin, 2008 ; Canedo-Ibarra et al., 2010 ; Delserieys et al., 2018) l’accent est mis sur les apprentissages des élèves et les méthodologies mises en œuvre reposent le plus souvent sur des pré-tests et des post-tests pour évaluer les évolutions des connaissances des élèves après avoir suivi une intervention didactique s’appuyant sur un modèle précurseur. De ce fait, ces études documentent très peu la manière dont les enseignants s’approprient ces dispositifs didactiques. Pourtant, ce type d’intervention peut entraîner un certain nombre de difficultés car il peut amener les enseignants à modifier considérablement leur pratique d’enseignement des sciences. Cet article vise à lever en partie ce manque en s’intéressant à la manière dont des enseignants français s’emparent de l’idée de modèle précurseur pour modifier leur pratique d’enseignement des sciences à l’école maternelle. Adoptent-ils facilement les propositions didactiques faites par les chercheurs en didactique ? Ou bien les adaptent-ils à leurs pratiques ? Et comment ?

1. Cadre théorique et problématique

5Nous examinons tout d’abord le concept de modèle précurseur en général et dans le cas particulier de la lumière. Puis nous présentons les éléments théoriques que nous retenons pour décrire les pratiques enseignantes et pour construire la question de recherche.

1.1. Le concept de modèle précurseur

6« Le qualificatif précurseur associé au mot modèle signifie qu’il s’agit de modèles préparant l’élaboration d’autres modèles. En conséquence, les modèles précurseurs comportent un certain nombre d’éléments caractéristiques des modèles savants vers lesquels ils tendent » (Lemeignan & Weil-Barais, 1993, p. 26). Une telle entrée implique de considérer les ressources cognitives que possèdent les apprenants face à une situation d’une part, et le modèle scientifique visé, d’autre part. Par ailleurs, une telle perspective développementale insiste sur le caractère progressif de l’apprentissage. Ainsi, « en aidant les élèves à construire une succession de modèles précurseurs, il est possible de ne pas leur imposer des ruptures trop brutales que fort peu d’élèves sont prêts à assumer » (ibid, p. 98). Un modèle précurseur correspond ainsi à un modèle qui partage un certain nombre de caractéristiques avec le modèle savant visé et permet de préparer l’élaboration progressive d’autres modèles plus élaborés. De plus, si l’on part d’une conception développementale des apprentissages, on peut s’appuyer sur un premier modèle précurseur et l’enrichir, selon les besoins des élèves, d’un point de vue phénoménologique ou conceptuel.

7Ces modèles précurseurs possèdent plusieurs intérêts :

  • permettre de cadrer la définition d’interventions didactiques ciblées, rejoignant d’une certaine manière le « Model of Educational Reconstruction » (Duit et al., 2012) dans la mesure où la proposition didactique s’appuie à la fois sur une analyse fine du savoir en jeu et sur ce que les apprenants sont en mesure de s’approprier ;
  • outiller l’enseignant dans son rôle de médiateur en permettant d’aménager des espaces de transition entre ce que l’élève sait déjà et de nouvelles connaissances qu’il est en mesure de construire, donnant une place importante au langage dans la formulation des modèles précurseurs (Delserieys et al., 2018) ;
  • guider l’élève pour accéder progressivement aux modèles savants, c’est-à-dire considérer qu’il lui est proposé des modèles « précurseurs sur le plan cognitif » qui accompagnent la construction d’une représentation nouvelle pour penser l’activité dans laquelle il est engagé.

8Dans l’étude présentée ici, nous nous focalisons sur l’école maternelle en France, et plus précisément en grande section (5-6 ans), sachant qu’il s’agit d’un âge crucial pour le développement cognitif et psychologique de l’enfant. Disposant d’un modèle précurseur à propos de la lumière et de la formation des ombres, construit par des études antérieures (Delserieys et al., 2018 ; Ravanis, Christidou & Hatzinikita, 2013), nous mettons en place une méthodologie spécifique de type qualitatif pour observer et analyser dans quelle mesure des enseignants peuvent se l’approprier pour enseigner à leurs élèves.

1.2. Un modèle précurseur de la lumière

9La question des représentations des élèves sur les concepts et les phénomènes de l’optique géométrique a été largement discutée dans de précédents travaux en didactique de la physique (Chen, 2009 ; de Hosson & Kaminski, 2006 ; Galili & Hazan, 2000 ; Guesne, 1985). Deux sujets importants y sont abordés : la lumière en tant qu’entité dans l’espace, dérivée des sources lumineuses ; les résultats des interactions de la lumière avec les objets qu’elle rencontre sur son parcours. Ces deux questions ont été étudiées avec des élèves d’un large éventail d’âges (Andersson & Kärrqvist, 1983 ; de Hosson, 2004 ; Guesne, 1984 ; Ravanis & Boilevin, 2009). Parmi ces études, un petit nombre est consacré aux représentations des enfants d’âge préscolaire (Ravanis, 1999 ; de Hosson & Kaminski 2002 ; Resta-Schweitzer & Weil-Barais 2007 ; Şahin Çakir & Uludağ, 2019). Dans ces études, des entretiens avec des enfants d’âge de 4 à 7 ans dans une série de situations expérimentales différentes ont indiqué qu’ils ne reconnaissent pas la lumière comme une entité distincte des sources lumineuses, qu’ils ne peuvent pas la localiser dans l’espace et qu’ils ne peuvent l’identifier que dans des lampes ou des taches lumineuses. Il s’agit d’une difficulté souvent rencontrée dans la pensée des enfants lorsqu’ils doivent faire face au mouvement d’entités naturelles non matérielles telle que l’énergie (Piaget, 1971 ; Piaget & Lannoy, 1967). En effet, des recherches dans le cadre piagétien ont expliqué que la pensée transitive (si A→B et B→C, alors A→C), bien que logico-mathématique dans sa nature, peut néanmoins être élargie afin de s’appliquer aux entités existantes dans l’espace. Cette notion de mouvement de l'entité physique (par exemple, la chaleur, les ondes ou la lumière) est dénommée « transition naturelle indirecte » dans la tradition piagétienne. Ainsi, un enfant d’âge préscolaire ignore le champ de propagation de la lumière (CPL) pour se centrer exclusivement sur les sources lumineuses (SL) et/ou sur les surfaces visiblement éclairées par les faisceaux lumineux (SVE), en réalisant un raisonnement d’une transition directe : SL→SVE. En revanche, une forme particulière de la transitivité logico-mathématique conduit vers un raisonnement qui reconnaît la propagation de la lumière dans l’espace en deux étapes : SL→CPL et CPL→SVE, alors SL→SVE.

10Cette transition physique indique un type avancé de raisonnement dont deux éléments constitutifs construisent dans la pensée des enfants un modèle précurseur pour la lumière compatible avec le modèle scientifique (Ravanis, Christidou & Hatzinikita, 2013) :

  1. l’existence de la lumière entre les sources lumineuses et les récepteurs ;
  2. la propagation de la lumière en deux étapes.

11Ce modèle précurseur constitue une condition sine qua non pour la construction d’autres phénomènes optiques comme, par exemple, la propagation rectiligne de la lumière ou la formation d’ombres.

1.3. Les praxéologies

12Dans le présent article, nous nous intéressons à l’appropriation d’un modèle précurseur de la lumière par les enseignants au sein de l’institution scolaire à la suite d’une action de co-formation. Plusieurs cadres théoriques s’intéressant à l’enseignement en tant qu’activité humaine (théorie de l’action conjointe en didactique, double approche ergonomique et didactique, théorie de l’activité, théorie anthropologique du didactique) semblent pertinentes. Il s’avère cependant que la théorie anthropologique du didactique (TAD) (Chevallard, 1998, 2017) offre les outils nécessaires pour mener des analyses de pratiques dans les institutions (au sens de Douglas) pour les décrire mais surtout pour en comprendre l’origine. En particulier, le modèle praxéologique (Bosch & Chevallard, 1999) permet de décrire l’organisation du savoir au sein d’une classe ainsi que les différentes activités des élèves et de leur enseignant. Utilisée d’abord en didactique des mathématiques (par ex., Bosch & Gascón, 2005 ; Chevallard, 1997, 1998), cette modélisation se retrouve dans des recherches en didactique des SVT (par ex., Bonnat, 2017) et en didactique de la physique. Ainsi Morge (2003) convoque le cadre praxéologique pour étudier les connaissances professionnelles locales d’enseignants de collège au cours de l’enseignement du modèle particulaire de la matière. De son côté, Ayigbédé (2016) analyse les organisations praxéologiques à l’œuvre dans un enseignement de l’électromagnétisme en classe de terminale scientifique au Bénin. Pour leur part, Pélissier et Venturini (2016) s’attachent à décrire et comprendre les pratiques de deux enseignants expérimentés qui souhaitent enseigner des savoirs épistémologiques à leurs élèves de lycée. Ils montrent que les praxéologies didactiques de la physique développées par les deux enseignants sont de nature différente. Ils interprètent ces différences en termes d’assujettissements distincts à des institutions différentes. Mais, à notre connaissance, aucune étude de ce type ne porte sur l’école maternelle ou l’école élémentaire.

13Un premier postulat de la TAD est que toute activité humaine peut être décomposée en une succession de tâches d’un certain type ou de genres de tâches. Selon Chevallard (1998), pour représenter un type de tâches, le chercheur doit toujours trouver un verbe d’action accompagné d’un type d’objet qui complète la description de l’action. Ainsi dessiner un triangle équilatéral est un type de tâches T alors que dessiner tel triangle équilatéral est une tâche t particulière (Chevallard, 2017). Un deuxième postulat de la TAD est que l’accomplissement de tâches t d’un type donné T suppose la mise en œuvre d’une certaine technique τ qui doit être construite et ne constitue pas une donnée « naturelle ». L’assemblage d’un type de tâche et d’une technique forme un bloc praxique, qui « correspond à peu près à ce que, dans la langue courante, on nomme un savoir-faire » (Chevallard, 2017, p. 34).

14Une praxéologie est constituée d’un second bloc, le bloc du logos ou du discours raisonné. Celui-ci comporte d’abord une technologie, c’est-à-dire un discours « ayant pour objet premier de justifier “rationnellement” la technique τ, en nous assurant qu’elle permet bien d’accomplir les tâches du type T, c’est-à-dire de réaliser ce qui est prétendu » (Chevallard, 1998, p. 3). Cette technologie doit elle-même être justifiée et ce grâce à la théorie, dernier élément du bloc du logos.

15Soulignons que pour Chevallard (2017, p. 34) « la question de la technologie comporte un aspect paradoxal : d’une part, la composante technologique est souvent quasi inexistante, évanescente ; d’autre part, lorsqu’elle apparaît ainsi manquante ou inaudible, il y a le plus souvent génération spontanée d’un succédané personnel ou institutionnel de technologie, « “bricolé” sous l’influence d’une théorie également “spontanée” et “bricolée”, qui permet aux instances humaines de “donner du sens” à ce qu’elles font, c’est-à-dire à la mise en œuvre de la technique τ. La technologie θ a en effet pour fonction de justifier la technique τ, de la rendre intelligible et, dans certains cas même, de permettre de produire cette technique – qui naît alors de ce qui deviendra bientôt sa technologie ».

16« Il est bon de considérer que, quelque incomplète qu’elle paraisse, toute praxéologie engagée dans une action humaine comporte bien ces quatre composantes, et que celles-ci sont actives ou peuvent, dans certaines circonstances, le devenir » (Chevallard, 2017, p. 37). Une praxéologie disciplinaire permet ainsi de rendre compte de l’organisation d’un objet de savoir particulier au sein d’une classe. À celle-ci, on peut associer une praxéologie didactique, qui décrit ce que fait l’enseignant pour amener ses élèves à étudier cet objet de savoir.

1.4. Question de recherche

17À l’instar de Pélissier et Venturini (2016, p. 73), nous considérons que « les praxéologies sont un moyen de modéliser les pratiques d’un enseignant dans une institution à partir de son action que l’on peut décrire à partir de ses gestes, en prenant en compte simultanément ce qui fonde et/ou légitime cette action ». Nous pouvons alors formuler notre question de recherche ainsi : quelles sont les praxéologies didactiques repérables lorsqu’un professeur des écoles cherche à faire construire par ses élèves de grande section un modèle précurseur pour la lumière ?

2. Méthodologie

18Nous présentons dans cette section les principes méthodologiques conduisant à la construction et à l’analyse des données.

2.1. Principes méthodologiques

19Pour mettre en place cette étude qui s’étend sur deux années, nous avons constitué un groupe de cinq enseignants volontaires, via un appel aux enseignants de grande section d’un département breton pour participer à notre projet, appel relayé par les inspecteurs de circonspection. Nous avons expliqué aux enseignants participants qu’après une réunion collective et un travail en groupe pour la construction d’un scénario, seuls ceux qui le souhaitent mettraient en œuvre ce scénario dans leur classe. Finalement, pour diverses raisons, nous n’avons pu suivre qu’un seul de ces enseignants sur l’intégralité du scénario.

20D’un point de vue méthodologique, nous avons d’abord construit une praxéologie de référence en réalisant une analyse des savoirs fondée sur les savoirs en jeu, les recherches en didactique sur ce thème, l’identification des obstacles et des conceptions des élèves et sur le modèle précurseur de la lumière pour les élèves de 5 à 6 ans. Cette praxéologie de référence permet de discuter des praxéologies à enseigner et enseignées que nous repérons dans la pratique du groupe d’enseignants. Pour cela, nous analysons d’une part, le scénario de classe préparé par le groupe en termes de praxéologie didactique du groupe et, d’autre part, la pratique effective en classe d’un des enseignants en termes de praxéologie didactique de cet enseignant.

2.2. Modèle praxéologique de référence

21Pour construire cette praxéologie de référence, nous tentons de repérer tout d’abord un modèle praxéologique institutionnel, puis nous nous appuyons sur les travaux en didactique à propos du modèle précurseur de la lumière (notamment les articles fournis aux enseignants) pour identifier les obstacles potentiels et les conceptions des élèves.

22Le programme officiel de l’école maternelle en France regroupe cinq domaines d’enseignement : mobiliser le langage dans toutes ses dimensions, agir, s’exprimer, comprendre à travers l’activité physique, comprendre à travers les activités artistiques, construire les premiers outils pour structurer sa pensée et explorer le monde. L’enseignement des sciences est évoqué dans le domaine « explorer le monde » où les élèves vont acquérir des connaissances pour se repérer dans le temps et l’espace ainsi que pour explorer le monde du vivant, des objets et de la matière. En ce qui concerne le concept de la lumière, les enfants peuvent avoir une première approche des phénomènes d’optique : « Les enfants ont besoin d’agir de nombreuses fois pour constater des régularités qui sont les manifestations des phénomènes physiques qu’ils étudieront beaucoup plus tard (la gravité, l’attraction entre deux pôles aimantés, les effets de la lumière, etc. » (MEN, 2015). Il s’avère en fait que ce programme concernant l’école maternelle reste très général en ne proposant seulement que des lignes directrices aux enseignants. Il revient donc à ces derniers de s’inspirer de ce programme pour proposer des enseignements adaptés à leurs élèves. Compte tenu du caractère général du programme et de la simple référence sur les effets de la lumière, il semble donc délicat de proposer un modèle praxéologique institutionnel.

23Nous présentons ci-dessous l’organisation praxéologique de référence sur la lumière avec deux types de tâches pour les élèves de grande section d’école maternelle.

24Le premier type de tâche T est de mettre en évidence l’existence de la lumière dans l’espace entre les sources lumineuses et les récepteurs. Ce type de tâche T peut être décrit par une succession de sous types de tâches Τ1 et Τ2 avec :

  • Τ1 : décrire et expliquer ce qu’il se passe lorsqu’une lampe de poche produit sur le mur une tache lumineuse ;
  • Τ2 : expliquer la façon dont la terre est éclairée par le soleil.

25Pour le sous type de tâche Τ1, les techniques τ sont les suivantes :

  • τ11 : l’enseignant interroge chaque enfant : « Où se trouve la lumière de la lampe de poche ? » ;
  • τ12 : si les enfants reconnaissent l’existence de la lumière dans la lampe et sur le mur, l’enseignant demande, en montrant du doigt un endroit quelque part entre la lampe et le mur : « Est-ce qu’il y a de la lumière entre la lampe et le mur ? ». Cette question donne l’opportunité aux enfants de reconnaître la lumière en dehors des sources, sur une tache lumineuse ou dans l’espace, dans le cadre d’une situation familière. Cela donne aussi la possibilité d’orienter les centrations des enfants dans l’espace entre la lampe et le mur.

26Pour le sous type de tâche T2, les techniques τ sont les suivantes :

  • τ21 : l’enseignant interroge chaque enfant « d’où vient la lumière ? » ;
  • τ22 : l’enseignant interroge chaque enfant : « comment la lumière nous parvient-elle ? » ;
  • τ23 : l’enseignant explique que la lumière provient de sources lumineuses, par exemple le soleil ou des lampes, et voyage à travers l’espace vers d’autres planètes ou vers nous.

27Concernant la technologie θ à l’œuvre, l’idée « du voyage de la lumière à travers l’espace » repose sur l’utilisation métaphorique du mot « voyage » qui renvoie à l’idée du mouvement d’un objet dans l’espace. En d’autres termes, il relie le début et la fin de la trajectoire d’un objet à son mouvement intermédiaire par des moyens matériels. La lumière est une entité qui se propage dans l’espace provenant d’une source, et quand elle rencontre un objet elle interagit en produisant plusieurs effets perceptibles.

28Du côté des élèves, plusieurs technologies erronées sont possibles. À cet âge, les élèves ne peuvent pas considérer la lumière comme une entité distincte et invisible. Ils adoptent spontanément le schéma en une étape (source-récepteur) car ils considèrent la lumière comme étant la source lumineuse et/ou comme étant les effets visibles de la lumière.

29Le deuxième type de tâche T’est l’application du principe de la propagation rectiligne de la lumière. Il peut être décrit par une succession de sous types de tâches Τ1’ et Τ2’ avec :

  • Τ1’ : décrire et expliquer ce qu’il se passe lorsqu’on aligne des supports percés illuminés par une source lumineuse ;
  • Τ2’ : expliquer la direction d’un rayon lumineux en relation avec une source lumineuse.

30Pour le sous type de tâche Τ1’ les techniques sont les suivantes :

  • τ11’ : interroger chaque enfant : « Comment disposer des supports percés en forme de cœur pour que la lumière les traverse tous et forme un cœur à leur sortie sur un écran vertical ? » ;
  • τ12’ : l’enseignant met quelques CD sur une ligne (d’une manière aléatoire et non pas en ligne droite) et il place une bougie allumée à un bout. Il demande alors aux élèves quelle est la condition pour voir la bougie de l’autre bout du dispositif.

31Pour le sous type de tâche Τ2’ les techniques sont les suivantes :

  • τ21’ : l’enseignant invite les élèves à observer le faisceau lumineux qui rentre dans la classe par la fenêtre et à le dessiner ;
  • τ22’ : l’enseignant demande aux élèves de montrer avec une flèche la direction du rayon lumineux sur des images (exemples : œuvres d’art, photos de nuages où on aperçoit de la lumière, phares de voiture) ;
  • τ23’ : dans une salle obscure, les élèves allument une lampe torche dirigée vers le plafond et ensuite dessinent l’expérience.

32La technologie θ’ repose sur le principe de propagation rectiligne de la lumière : dans un milieu homogène et transparent, la lumière se propage en ligne droite.

33En ce qui concerne les technologies erronées possibles des élèves concernant ce deuxième type de tâche T’, il s’agit de la confusion des notions de lumière et de source lumineuse et également de la non-reconnaissance de la trajectoire de la lumière.

34Enfin la théorie Θ qui justifie les technologies θ et θ’ est l’optique géométrique.

2.3. La construction des données : présentation de la séquence

35Le groupe à l’étude est constitué de quatre femmes et un homme âgés de 35 à 55 ans. Ces enseignants n’ont ni le même parcours universitaire ni la même expérience dans l’enseignement à l’école primaire d’une manière générale, et plus précisément à l’école maternelle. L’enseignant P a étudié dans une école d’ingénieurs, il a travaillé pendant quatre ans en élémentaire et il exerce depuis vingt ans en maternelle. L’enseignante M a une formation littéraire et linguistique et elle enseigne depuis huit ans. Elle a fait des remplacements en maternelle mais l’année de sa participation à notre recherche est sa première année en tant que chargée de grande section pour l’année complète. L’enseignante D dispose d’une formation scientifique et plus précisément d’une licence en biologie. Elle a travaillé pendant deux ans en élémentaire et elle est depuis seize ans en maternelle. L’enseignante F possède une formation littéraire et artistique et dans sa carrière en tant que professeur des écoles, elle a travaillé huit années en élémentaire et autant en maternelle. Enfin, l’enseignante Mu dispose d’une licence en sciences physiques et elle n’a jamais travaillé avec des élèves en maternelle.

36L’année 1, nous avons rencontré les enseignants individuellement pour effectuer des entretiens semi-directifs enregistrés concernant leurs études, leurs pratiques par rapport à l’enseignement scientifique à l’école maternelle ainsi que leur avis sur le programme scolaire et la formation par rapport aux sciences en cycle 1. Ensuite, nous leur avons fourni un article scientifique concernant le concept de modèle précurseur (Ravanis, 2010) ainsi qu’un texte concernant ce concept tiré d’une revue pédagogique (Boilevin et al., 2020). Dans le but d’observer comment les enseignants se servent notamment du modèle précurseur pour mettre en œuvre un enseignement dans une situation de classe réelle, nous leur avons fourni également un cahier des charges concernant la construction de la séquence. Ce dernier précise que chaque séance doit comporter seulement un objectif principal qui fera partie des objectifs du modèle précurseur et que toutes les activités proposées sont créées à partir de cet objectif. Il mentionne de plus que le modèle précurseur est structuré de telle façon que chaque séance est importante pour arriver au résultat final. Plus précisément, pour suivre Ravanis (1999) la reconnaissance de la lumière en tant qu’entité est un « préalable » à toute activité didactique liée à la lumière, comme par exemple la formation des ombres. Dans le cahier des charges, nous précisons également que l’évaluation permet de tester si le modèle précurseur a eu une influence positive en termes d’apprentissage du phénomène étudié.

37Nous avons alors effectué une réunion de travail collectif que nous avons enregistrée où la chercheuse a introduit le concept du modèle précurseur et l’enseignante diplômée en sciences physiques a introduit des connaissances autour de la notion de lumière. Puis, les quatre professeurs des écoles ont dialogué pour construire ensemble une séquence d’enseignement pour les élèves de 5 à 6 ans comportant deux séances d’enseignement sur la lumière. Enfin, l’enseignant P s’est porté volontaire pour mettre en place la séquence d’enseignement dans sa classe, séquence que nous avons filmée en utilisant trois caméras sur pied et une caméra action.

38Au cours de l’année 2, nous analysons avec P cette séquence d’enseignement. L’objectif pour ce dernier est de repérer les réussites et les points faibles et d’envisager ensemble les changements nécessaires pour l’amélioration du scénario de classe. Pour réaliser cette analyse, nous lui avons demandé de compléter un document l’amenant à exprimer un regard critique, en discutant particulièrement des points d’appui et des points qui l’interrogent pour chaque tâche, dans un premier temps sur les scénarios des deux séances préparées par le groupe, et dans un second temps sur la mise en œuvre effective en classe. Concrètement, pour la première séance, P compare, dans un premier tableau, les objectifs du modèle précurseur avec les objectifs de la fiche de préparation. Ensuite, il regarde la vidéo de la première séance mise à sa disposition et il complète le deuxième tableau où il compare la fiche de préparation de la séance avec ce qu’il a fait dans la classe.

2.4. Méthodologie d’analyse

39Dans le cadre de cet article, nous ciblons notre étude sur la phase de préparation des scénarios de l’année 1 qui concerne les deux premières séances (modèle précurseur de la lumière) et sur leur mise en œuvre par l’enseignant P. Pour cela, nous repérons les traces d’appropriation du modèle précurseur dans les scénarios de classe construits par le collectif ainsi que dans la réalisation effective dans la classe de P. Par exemple, nous recherchons des éléments concernant le modèle précurseur de la lumière dans le logos du groupe ou de l’enseignant P. En termes d’analyse des données recueillies, nous nous appuyons sur les transcriptions des enregistrements audio des entretiens individuels et de la réunion du groupe, sur les fiches de préparation et les tableaux d’analyse réalisés par P ainsi que sur les synopsis des séances que nous construisons à partir des données vidéoscopiques. Nous étudions l’ensemble de ces données à l’aide du concept de praxéologie. Cela nous permet de réaliser ainsi une analyse didactique lors de la préparation de la séquence par le groupe et une autre après la mise en œuvre de la séquence dans la classe pour retrouver les éléments de praxis et de logos dans le discours et les propositions des enseignants ainsi que dans les gestes et les discours de P dans sa classe. Pour cela, nous construisons une grille d’analyse permettant la caractérisation des praxéologies didactiques du groupe. Le but de cette analyse est de déterminer si, d’une part, les tâches proposées et les activités envisagées (praxis) sont potentiellement efficaces en termes d’apprentissage pour la construction d’un modèle précurseur dans la pensée des enfants et, si d’autre part, les enseignants ont pu s’approprier certains éléments du modèle précurseur (logos). Ensuite, nous utilisons la même grille d’analyse pour caractériser les praxéologies didactiques de l’enseignant P. Pour ce faire, nous nous appuyons sur les synopsis des deux séances de classe pour identifier les tâches et les techniques effectivement mises en œuvre et les grilles complétées par P.

3. Analyse des données

40Dans les sections suivantes, nous développons l’analyse didactique de la préparation de la séquence par le groupe et l’analyse didactique de la mise en œuvre de la séquence dans la classe de P.

3.1. Analyse des scénarios de classe

3.1.1. Séance 1

41Les enseignants notent d’abord la compétence visée de fin de cycle inspiré par le programme officiel (MEN, 2015) pour l’enseignement des sciences à l’école maternelle : constater des régularités et des manifestations de phénomènes physiques (lumière) et utilisations multiples d’instruments et d’objets ou de phénomènes naturels (soleil) pour réaliser des phénomènes physiques (lumière et ombres). Ensuite, ils expliquent l’objectif de la séquence : comprendre que la lumière est une entité distincte par rapport aux sources et différencier « lumière » de « source lumineuse ». Il s’agit d’une partie du modèle précurseur défini dans l’article de Ravanis (2010) et dans le cahier des charges que nous avons transmis aux enseignants une semaine avant la réunion de travail.

42La première séance d’enseignement sur la lumière comporte quatre types de tâches. Selon la fiche de préparation créée par l’ensemble du groupe, le premier type de tâche T1gr est le recueil des conceptions des élèves. La technique τ utilisée pour effectuer ce type de tâche est une question posée et un dessin demandé aux élèves. Plus précisément, la consigne est la suivante : « Pour vous, qu’est-ce que la lumière ? Dessinez la lumière sur votre feuille ». Pour la justification de cette technique, nous remontons à la transcription des entretiens individuels où l’enseignante M explique la manière dont elle a travaillé dans sa classe sur une thématique des sciences :

« j’ai pris une graine comme dans l’histoire et je leur ai demandé de dessiner ce qu’ils pensaient y avoir à l’intérieur ».

43Puis lors de la réunion collective, elle commente :

« Oui pour avoir leurs représentations…On leur fait d’abord dessiner quelque chose voilà on leur demande de dessiner la lumière d’abord et ensuite on récupère tous les dessins ».

44Dans cet extrait, l’enseignante fait référence aux représentations initiales des élèves et il apparaît que le fait de poser une question sur le thème étudié ou de demander aux élèves de dessiner ce qu’ils pensent fait partie de sa pratique professionnelle pour recueillir les idées des élèves.

45En ce qui concerne le deuxième type de tâche T2gr, les enseignants proposent une mise en commun, le regroupement des conceptions des élèves en utilisant la technique τ de poser une question à l’ensemble des élèves et de noter les réponses sur une affiche collective. Du point de vue de la technologie θ utilisée, il s’agit d’un moyen pour que tous les élèves aient écouté les réponses de leurs camarades et pour pouvoir revenir facilement aux idées des élèves à la séance suivante, comme l’enseignante M l’explique pendant son entretien individuel :

« J’ai un paper board. Tu sais un tableau blanc avec des feuilles, où je note et après je reviens…Ah bah ils se souviennent et c’est le paper board qui fait que, qui crée le lien. Tac on avait dit ça. Et j’essaie de rebondir, en fait j’essaie de partir de leur problème ».

46Pendant la réunion, elle explique :

« On va voir parce qu’au moins chacun va confronter quand on va passer à la mise en commun il y en a qui vont parler ».

47Concernant le troisième type de tâche T3gr, les enseignants proposent le jeu de la « chasse au trésor » avec la technique τ de la création d’un problème : les élèves doivent chercher un certain nombre de doudous dans une salle plongée dans l’obscurité. Ils chercheront des solutions pour voir et retrouver les doudous. S’ils proposent d’allumer la lumière de la salle, le professeur dit que l’interrupteur ne fonctionne pas. L’objectif des enseignants est d’amener les élèves à proposer l’ouverture des volets pour que la lumière naturelle entre dans la pièce, comme l’enseignante D explique :

« Mais on ne dit rien, on les laisse rentrer et voilà. Je vous demande de retrouver les dix doudous, ça peut être ça sans rien dire, on va leur demander quels sont les objets quel était le problème ».

48Du point de vue de la technologie θ, l’enseignante F explique que ce jeu incitera les élèves à chercher la réponse de notre « problème » :

« La petite chasse c’est pas mal ça parce que ça donne un petit côté ludique. Il faut trouver une solution pour réussir à trouver les objets. C’est-à-dire il faut se mettre dans une pièce voilà après il y a une coupure d’électricité je n’en sais rien et donc il faut essayer ».

49En ce qui concerne la théorie cachée derrière cette tâche, M pense qu’à travers ce jeu les élèves changeront leurs représentations : « Ça déconstruit fin ça déporte le… ça allège leur représentation ». Le discours des enseignants montre que, à l’aide de cette tâche, les élèves pourraient comprendre que la lumière n’est pas associée à la source lumineuse mais qu’elle constitue une entité distincte dans l’espace. Les enseignantes F et M expliquent :

« Oui parce qu’on comprend que si on n’allume pas ça [la lampe du plafond] on peut quand même voir », « [la lumière] naturelle en fait. Le but sera de comprendre… », « que la lumière ce n’est pas que çaQu’il y a de la lumière dehors ».

50Enfin, le dernier type de tâche T4gr proposé pour la première séance d’enseignement consiste à faire faire un retour des élèves sur le problème rencontré à la tâche précédente. La technique qu’ils souhaitent employer est de nouveau de poser une question à l’ensemble des élèves et noter les remarques sur une affiche.

3.1.2. La praxéologie didactique du groupe

51À partir des types de tâches envisagées par le groupe et des éléments de justification que nous avons repérés durant la réunion collective ainsi que dans les fiches de préparation individuelles, nous pouvons identifier la praxéologie didactique du groupe concernant la première séance (Tgr/τ/θ/Θ) présentée dans le tableau ci-dessous (chaque ligne représente la chronologie du scénario).

Tableau n° 1 : praxéologie didactique du groupe séance 1

Type de tâche T Technique τ Technologie θ Théorie Θ
T1gr : Recueil des représentations des élèves Poser une question et demander un dessin Pratique habituelle des enseignants
T2gr : Mise en commun Poser une question à l’ensemble des élèves + noter les réponses sur une affiche collective Pratique habituelle d’une enseignante
T3gr : Jeu de la « chasse au trésor » Créer un problème Le jeu comme élément de motivation pour chercher la réponse au problème La lumière en tant qu’entité distincte dans l’espace
T4gr : Retour des élèves sur le problème rencontré à la tâche précédente Poser une question à l’ensemble des élèves + noter les réponses sur une affiche collective

3.1.3. Séance 2 

52La deuxième séance d’enseignement sur la lumière comporte trois types de tâches. Selon la fiche de préparation, l’enseignant, au premier type de tâche T1’gr, invite les élèves à repérer la lumière sur une œuvre d’art. Les enseignants ne précisent, ni pendant la réunion ni dans leurs fiches de préparation, quelles sont les œuvres d’art à présenter dans la classe, mis à part l’exemple donné par D des Nymphéas de Monet. Il semble que l’enseignant qui met la séance en œuvre a la liberté de choisir lui-même ces œuvres. La technique τ utilisée pour effectuer ce type de tâche est la présentation des œuvres d’art choisies par l’enseignant, un tri collectif sur celles qui évoquent la lumière et celles qui n’évoquent pas la lumière et une discussion collective. En ce qui concerne la technologie θ qui justifie cette technique τ, les enseignants, au travers de leurs discours, estiment que le tri d’images aidera probablement les élèves à distinguer le phénomène physique de lumière de la source lumineuse. L’enseignante F explique :

« …ça sera intéressant de trouver les différentes sources de lumière donc je pense qu’un tri…pour moi un tri d’images ça peut être quand même intéressant. Donc l’objectif ça serait quelles peuvent être les sources lumineuses. Qu’est-ce qui n’est pas une source lumineuse, qu’est-ce qui en est une ? », « ça serait intéressant aussi de voir des œuvres d’art qui évoquent la lumière… des fois on a la lumière mais on ne voit pas d’où elle vient enfin on voit d’où elle vient mais on ne sait pas quelle est la source lumineuse ».

53L’enseignante D propose particulièrement de montrer aux élèves une partie de la série artistique des Nymphéas de Monet dans le but de travailler sur les différentes intensités de la lumière :

« on peut faire les nymphéas… avec la lumière qui est à différents moments de la journée en fait », « La lumière est toujours là sauf s’il y a noir total et quand elle est là, elle a des intensités plus ou moins fortes et on reste vraiment sur la notion de lumière…non ? ».

54En ce qui concerne le deuxième type de tâche T2’gr de cette séance, les enseignants proposent de continuer dans la même logique que la tâche précédente en distinguant des images qui évoquent la lumière de celles qui n’évoquent pas la lumière. Le groupe propose la même technique, autrement dit un tri d’images mais cette fois-ci, les élèves doivent travailler par groupe en manipulant un paquet de dix-sept images avec des paysages ou des objets. Les enseignants considèrent que cette technique facilite la compréhension de la différence entre la lumière et la source lumineuse :

Extrait n° 1 de la transcription de la réunion de groupe

F : Là il faut vraiment sélectionner je ne sais pas combien d’images il faut peut-être en avoir une quinzaine ?
D : Trois quatre qui n’évoquent pas la lumière et les autres qui évoquent la lumière
F : Comme ça après ça leur donne des pistes aussi on explique pourquoi il y a de différence entre ces images-là
D : Ça peut être aussi une photo de nuit avec des lampadaires où ça va évoquer quand même la lumière puisque à la fois il n’y a pas de lumière donc on met une source lumineuse pour
F : Pour obtenir de la lumière

55Du point de vue de la théorie, les enseignants proposent la manipulation par groupe pendant ce type de tâche en se penchant sur le fonctionnement cognitif d’un jeune enfant (dans l’extrait n° 2, les enseignants F et P se réfèrent à l’âge des enfants et évoquent l’importance de prévoir des activités avec des manipulations). Les enseignants paraissent conscients du fait que la lumière est une notion abstraite (cf. les propos de F) et ils soulignent que dans le but de formaliser les apprentissages concernant une thématique, il faut varier le type de tâches, notamment pour permettre aux élèves de manipuler, comme nous présentons dans l’extrait suivant où l’enseignant F explique que pour activer un mécanisme cognitif d’apprentissage, il faut s’appuyer sur plusieurs formes de transmission de savoir (manipulation, échange avec l’enseignant, etc.) :

Extrait n° 2 de la transcription de la réunion de groupe

F : Parce que quand même je pense qu’avec les enfants de la maternelle il faut quand même qu’il y ait de l’action, il faut qu’il y ait de la « manip » quoi
P : Si tu veux formaliser un peu derrière je pense il faut qu’il y ait un peu de tout quoi
F : Oui voilà parce que si on parle de choses trop abstraites juste observer juste regarder c’est
M : Donc on part sur le tri d’images

56Concernant le troisième type de tâche T3’gr, les enseignants proposent de faire un retour sur la notion de lumière par la technique de l’observation. Les élèves sont invités à observer où il y a de la lumière dans la salle de classe. Les enseignants considèrent que de cette manière, à travers ce type de tâche, ils mettent l’accent sur la différence entre l’entité lumière et la source lumineuse.

3.1.4. La praxéologie didactique du groupe

57À partir des types de tâche envisagés par le groupe et des éléments de justification que nous avons repérés durant la réunion collective ainsi que dans les fiches de préparation individuelles, nous pouvons identifier la praxéologie didactique du groupe concernant la deuxième séance (T’gr/τ/θ/Θ) présentée dans le tableau ci-dessous.

Tableau n° 2 : Praxéologie didactique du groupe séance 2

Type de tâche T

Technique τ

Technologie θ

Théorie Θ

T1’gr : Distinction de la lumière sur une œuvre d’art, montrer la série artistique des Nymphéas de Monet

Présentation des œuvres d’art, tri collectif sur celles qui évoquent la lumière et celles qui n’évoquent pas la lumière + discussion

Tri d’images un moyen qui aide les élèves à distinguer la lumière de la source lumineuse, Nymphéas pour travailler sur les différentes intensités de la lumière 

La lumière en tant qu’entité distincte
La lumière en tant qu’entité « quantifiable »

T2’gr : Regroupement des images qui évoquent la lumière et de celles qui n’évoquent pas la lumière

Tri d’images avec des paysages ou des objets, élèves par groupe

Compréhension de la différence entre la lumière et la source lumineuse 

Variation sur le type d’activités pour faciliter les apprentissages

T3’gr : Retour des élèves sur la notion de lumière

Observation

Ne pas associer la lumière à la source lumineuse

58Il nous semble utile de préciser le rôle de l’enseignant P pendant la réunion collective, car comme nous l’avons précisé auparavant, il mettra en œuvre le scénario préparé par le groupe d’enseignants. Cet enseignant n’a pas un rôle principal dans la discussion. Il donne son avis par rapport aux propositions de ces collègues et il propose quelques corrections dans les fiches de préparation mais il s’agit d’un travail mené par l’ensemble du groupe. Pour cette raison nous ne pouvons pas référer à une praxéologie didactique de l’enseignant P mais à une praxéologie didactique du groupe.

3.2. Analyse de la mise en œuvre en classe

59Pour analyser la mise en œuvre en classe, nous construisons la praxéologie didactique de l’enseignant P pour chaque séance d’enseignement sur la lumière. Pour cela, dans un premier temps, nous réalisons le synopsis de chaque séance à partir des films d’étude. Dans ces synopsis, nous repérons les tâches Tp et les techniques τ (praxis) et nous identifions les éléments de justification exprimés par P dans les grilles qu’il a complétées (logos) ultérieurement.

3.2.1. Séance 1

60Nous présentons dans le tableau ci-dessous la praxéologie didactique de P(TP/τ/θ/Θ) que nous avons repéré à l’aide des films d’étude et de l’analyse faite de la part de l’enseignant P.

Tableau n° 3 : la praxéologie didactique de P séance 1

Tâche T Technique τ Technologie θ Théorie Θ
T1P : recueil des représentations Question posée et dessin demandé
Accompagnement verbal de l’enseignant
Attention portée aux mots utilisés par les élèves pour analyser en direct leur représentation.
Les enfants associent la lumière à l’électricité et l’ampoule laissant supposer que le phénomène électrique crée la lumière.
Le mot soleil est un mot clé plus adapté pour faire émerger l’idée d’entité distincte. Il faudrait pouvoir orienter le débat sans pour autant induire des réponses des élèves. On pourrait ainsi voir ce qu’ils associent avec le mot soleil.
Il faudrait proposer une expérience sur la lumière afin qu’ils visualisent le phénomène physique.
Importance d'une bonne connaissance de la notion enseignée de la part de l'enseignant pour la mise en commun des représentations des élèves et la construction du lien avec la tâche qui suit
T2P : mise en commun des idées Interrogation orale de certains élèves mais tous ne sont pas interrogés par l’enseignant
L’enseignant note au tableau (affiche) certaines des réponses mais aucune utilisation de cet écrit par la suite de la séance.
Ce n’est pas un document synthétique qui permet de visualiser clairement les représentations initiales
Que vont en faire les élèves ?
T3P : jeu de la « chasse au trésor » version 1 Création d’un problème (doudous cachés dans une salle dans le noir)
Les élèves travaillent par petit groupe et cherchent dans le noir.
La manipulation et l’expérimentation permettent au plus grand nombre d’élèves de participer.
Mais ils privilégient trop facilement le sens du toucher (le tâtonnement) au sens de la vue.
T4P : retour des élèves sur le problème rencontré à la tâche précédente Échange oral entre élèves et professeur à propos des techniques utilisées et possibles
T5P : jeu de la « chasse au trésor » version 2 Création d’un problème similaire :
La salle étant d’abord dans le noir puis l’enseignant ouvre progressivement les volets.
Pas de réelle justification de ce travail en 2 parties
T6P : retour des élèves sur le problème rencontré à la tâche précédente. Discussion orale
Pas de trace écrite
Pas de réelle justification de cette absence d’écrit collectif

3.1.2. Séance 2

61Nous procédons de la même manière que pour la séance 1 pour identifier la praxéologie didactique de P (T’P/τ/θ/Θ) que nous présentons sur le tableau ci-dessous pour la séance 2. Cependant, les éléments de réflexion proposés par P, à la suite de la visualisation du film d’étude de cette séance, s’avèrent très peu développés.

Tableau n° 4 : praxéologie didactique de P séance 2

Tâche T Technique τ Technologie θ Théorie Θ
T1’P : observation de la lumière sur une œuvre d’art Observer la série artistique des Nymphéas de Monet à partir de reproductions.
Discuter collectivement (élèves assis devant le tableau) sur celles qui évoquent la lumière et celles qui n’évoquent pas la lumière.
Demander des explicitations. Relancer les élèves.
Les enfants perçoivent la différence de luminosité. Ils évoquent des couleurs.
Les mots jour/nuit sont prononcés. L’enseignant choisi cette technique pour que les enfants perçoivent la différence de luminosité et qu’ils évoquent les notions de couleurs, de jour et de nuit.
T2’P : classement de reproductions de tableaux selon des critères Classer les tableaux par ordre (quel tableau a été peint en premier jusqu’au tableau fait en dernier).
Commenter à quel moment de la journée chaque tableau a été peint.
T3’P : regroupement des images qui évoquent la lumière de celles qui n’évoquent pas la lumière Trier des photographies avec des paysages ou des objets selon des critères.
Travailler par groupe d’élèves assis autour de leurs tables.
Pratique habituelle des enseignants
T4’P : mise en commun du travail de chaque groupe Demander à un élève de chaque groupe d’afficher au tableau une photo « de lumière ».
Demander à un élève de chaque groupe d’afficher au tableau une photo « pas de lumière ».
T5’P : synthèse de la séance : institutionnalisation Demander et/ou construire une définition collective de la lumière.
La noter au tableau.

4. Résultats

62Nous pouvons maintenant comparer et discuter les praxéologies didactiques identifiées dans l’analyse des scénarios proposés par le groupe et dans l’analyse de la mise en œuvre en classe, tout d’abord pour la séance 1 et ensuite pour la séance 2, et ceci en lien avec la praxéologie de référence pour la lumière. Il s’agit d’étudier l’influence éventuelle du modèle précurseur sur leurs praxéologies (planification et mise en œuvre).

63Le type de tâche introductive de la première séance T1gr est caractéristique de la perspective de leur planification : le choix « recueil des représentations des élèves » est une pratique courante des enseignants, prescrite par l’institution scolaire, réifiant ainsi un concept avant tout moteur de recherche en didactique des sciences. Il est donc difficile de savoir ici si ce choix est lié à l’acceptation du modèle précurseur ou à une pratique courante des enseignants. Néanmoins, pendant la réalisation de la tâche T1’P par l’enseignant P, la technique utilisée ne semble pas très efficace. Les échanges avec les élèves restent plus ou moins centrés sur les sources lumineuses proposées par ceux-ci et finalement il n’y a pas de vraie occasion de saisir les conceptions des élèves sur la lumière.

64Il en est de même pour le deuxième type de tâche T2gr de la première séance. Il semble difficile de montrer une influence du modèle précurseur car il s’agit d’une pratique enseignante courante, « la mise en commun », même si elle s’avère ici pertinente pour produire une classification des conceptions exprimées par les enfants. Bien que la deuxième tâche T2P semble organisée, sa mise en œuvre par P n’aboutit pas car il n’y a pas de classification suffisante des idées des élèves pendant l’activité en classe. Est-ce dû à une absence de maîtrise de la technique par P ou bien d’une difficulté au niveau technologique ou théorique ? Nous manquons d’éléments pour trancher mais l’absence de justification exprimée par P nous donne à penser que c’est plutôt le niveau du logos qui pose problème. Il semble que P n’a pas une connaissance suffisamment précise des conceptions des enfants de cet âge sur la lumière pour organiser une classification des idées exprimées par ses propres élèves. Du coup, il se contente de noter quelques éléments sur l’affiche prévue à cet effet.

65Nous retrouvons la même orientation dans les types de tâche T3gr et T4gr. La pratique courante à l’école maternelle « apprentissage par le jeu » est dédiée à un élément important du modèle précurseur, à savoir la reconnaissance de l’existence de la lumière dans l’espace. De plus, la production d’une affiche collective vise à rendre compte des difficultés des élèves. Cependant, la réalisation des tâches T3P et T4P est dominée par l’oral dans la classe de P. Malgré le caractère expérimental de l’activité-jeu proposée et le but de la création d’une affiche, l’organisation générale des tâches et la tutelle de P ne favorisent pas le tâtonnement et la production des traces écrites, qui s’avèrent importantes pour récapituler sur l’expérience vécue et pour se centrer sur l’apprentissage autour de la lumière. Là encore, nous pensons que les difficultés apparaissant au niveau de la technique du côté de P sont dues à une connaissance ou une compréhension insuffisante du modèle précurseur. Nous considérons qu’il y a des difficultés d’ordre disciplinaire (notion de lumière) et d’ordre didactique (modification délicate du contrat didactique pour tenir compte des objectifs du modèle précurseur). Il est possible que les concepts scientifiques à l’œuvre (en particulier, la nécessaire compréhension de la différence entre lumière comme entité distincte et source de lumière) ne soient pas totalement maîtrisés par P. À la fin de cette première séance, il apparaît que la praxéologie didactique de l’enseignant P, surtout pour la partie de logos, ne correspond pas à la praxéologie didactique du groupe. Nous constatons néanmoins que le point commun entre les praxéologies didactiques vues ci-dessus et la praxéologie de référence est la reconnaissance de l’existence de la lumière dans l’espace, élément essentiel du modèle précurseur. Cependant, les types de tâches T et les techniques τ des praxéologies didactiques ne coïncident pas avec celles de la praxéologie de référence.

66Pour la deuxième séance, les enseignants élargissent le cadre pédagogique en faisant un choix dont l’origine s’apparente à une perspective socioculturelle et ils envisagent d’utiliser une synthèse artistique de haute qualité (Jackson & Conteh, 2008). Un tel choix pourrait très facilement conduire à une approche avec des objectifs implicites et dispersés mais nous pensons que grâce aux engagements du modèle précurseur, le plan d’activité est centré sur la distinction entre la lumière en tant qu’entité distincte et les sources de lumière. Dans le premier type de tâche T1’gr, les enseignants proposent une série de reproductions de peintures dans le but de travailler sur l’intensité de la lumière. Cette proposition nous révèle que les enseignants considèrent la lumière comme une entité « quantitative » en parlant d’intensité de la lumière. Cela facilite l’appropriation de l’idée que, même sans effet perceptible, la lumière existe (de Hosson, 2004). Il s’agit d’un point qui n’est pas mentionné directement dans le modèle précurseur sur la lumière, ni dans la praxéologie de référence que nous avons présentée. L’introduction de cette idée dans la praxéologie didactique du groupe semble pourtant intéressante et pourrait conduire éventuellement à une modification du modèle précurseur si elle s’avère pertinente en classe. En ce qui concerne le deuxième type de tâche T2’gr, le groupe propose que les élèves travaillent en groupe autour de l’obstacle de distinction entre source lumineuse et lumière. Nous constatons que les praxéologies didactiques du groupe et de P coïncident concernant cet objectif. La reconnaissance de la nécessité de dépasser cet obstacle semble révéler ici une influence de la structure du modèle précurseur où la distinction entre lumière et source lumineuse est importante. Cette persistance est aussi apparente dans le troisième type de tâche envisagé où la planification prévoit une discussion dans la classe autour de la distinction entre les notions de lumière et de source lumineuse.

67Même si la mise en œuvre en classe par P se rapproche des types de tâches et des techniques envisagées dans la préparation du groupe, il semble que le nécessaire travail d’institutionnalisation ne soit pas réalisé dans cette séance. D’ailleurs, P s’interroge sur la pertinence des critères utilisés pour trier les différents types d’images proposées dans la tâche T2P. Il est également possible que les concepts scientifiques à l’œuvre (en particulier, les notions de couleur, de jour, de nuit) ne soient pas totalement maîtrisés par P pour organiser les échanges entre élèves de manière constructive. Pour illustrer cette difficulté, nous présentons un extrait de la réunion où les enseignants travaillent sur la notion de la lumière en tant qu’entité distincte et où P propose de centrer l’attention des élèves sur l’écran de l’ordinateur de la classe, chose qui s’oppose à l’objectif de la séance :

« Ce qu’on peut faire aussi… je pense à l’écran ! Si t’éteins la lumière et que l’écran éclaire derrière, comment ça se fait qu’on se voit…moi j’ai un ordinateur dans la classe où il y a l’écran qui va projeter de la lumière. C’est leur faire découvrir d’autre chose aussibah il y a les bougies ».

68Il semble ici que P ait du mal à distinguer lumière et source lumineuse.

69À la fin de cette deuxième séance, il apparaît que la praxéologie didactique de l’enseignant P n’est pas très éloignée de la praxéologie didactique du groupe mais encore une fois le logos de P paraît influencer sa pratique dans la classe. Il aurait probablement fallu que les enseignants soient plus explicites, pendant la réunion, en ce qui concerne les techniques pour diminuer « l’improvisation » de P. Néanmoins, nous constatons que le point commun entre les praxéologies didactiques vues ci-dessus et la praxéologie de référence est la distinction entre lumière et source lumineuse, élément également du modèle précurseur. Cependant, les types de tâches T et les techniques τ des praxéologies didactiques ne coïncident pas avec celles de la praxéologie de référence. Soulignons que le fait de considérer la lumière comme une entité « quantitative » dans les praxéologies didactiques du groupe et de P, dont on peut parler en termes de « plus ou moins » et pas uniquement en termes de « tout ou rien », est une approche intéressante car elle reflète plus la réalité en termes de vie quotidienne et permet d’enrichir le champ d’expérimentation des élèves. Cette approche fait partie des différences entre les praxéologies didactiques et la praxéologie didactique de référence.

5. Discussion – Conclusion

70Dans cet article, nous avons tenté d’identifier les praxéologies didactiques construites à partir de l’ensemble de nos données et développées dans une classe de grande section de l’école maternelle pour la construction d’un modèle précurseur sur la lumière. Comme nous l’avons constaté au niveau de la planification, les praxéologies sont adaptées aux nécessités et aux éléments du modèle précurseur, à savoir la dissociation des sources lumineuses et la lumière comme entité distincte dans l’espace. Cependant, au niveau de la réalisation des activités didactiques, le déroulement et la gestion de la classe sont plus proches des traditions habituelles du travail à l’école maternelle, c’est-à-dire une approche pédagogique plus ouverte aux courants « empiristes », « piagétiens » et « socioculturels » (Ravanis, 2017). Par exemple, le statut du concept d’objectif dans un travail scolaire traditionnel est très différent de celui de l’objectif-obstacle (Martinand, 1986 ; Ravanis, 2010) qui se trouve au cœur du modèle précurseur en influençant directement les contenus et les pratiques pédagogiques par la recherche sur les difficultés objectivées des élèves.

71En réalité, l’adaptation des enseignants aux praxéologies inspirées par le concept de modèle précurseur, comme la praxéologie de référence, nécessite une approche détaillée des axes théoriques et empiriques et un accompagnement plus systématique des enseignants. Par conséquent, une formation systématique vers cette direction s’avère nécessaire pour conduire à une convergence des praxéologies de la planification et du guidage des activités à réaliser. Nous considérons que les sous-types de tâche T1 et T2 que nous présentons dans le cadre de la praxéologie de référence sont plus adaptés que les tâches proposées dans le scénario pour la lumière. À l’instar de l’idée de « voyage de la lumière à travers l’espace » qui reprend la description du mouvement d’un objet dans l’espace où on relie le début et la fin de la trajectoire de l’objet à son mouvement intermédiaire par des moyens matériels. Par conséquent, en utilisant le schéma en une étape (c’est-à-dire source-récepteur) – adopté spontanément par les enfants comme point de départ –, le schéma en deux étapes (c’est-à-dire source-zone de diffusion et zone–de diffusion-récepteur) est présenté aux élèves avec l’idée de « voyage » qui s’accompagnera d’une négociation des significations pour assurer la compréhension du concept. Les activités du groupe visent donc à aider les enfants à passer d’un modèle centré sur la source lumineuse ou sur le récepteur à un autre, qui considère la lumière comme une entité distincte. En revanche, pour revenir à un exemple proposé dans le scénario conçu par le groupe d’enseignants, un tri d’images entre celles qui « évoquent » la lumière et celles qui « n’évoquent » pas la lumière paraît plutôt un type de tâche habituel et applicable dans plusieurs thèmes à l’école maternelle. Nous n’arrivons pas à voir comment les élèves peuvent dépasser l’obstacle lié à la distinction entre la notion de la lumière et de la source lumineuse à travers ce type de tâche. De plus, il est important de préciser que ni la praxéologie didactique du groupe ni celle de l’enseignant P ne proposent des tâches pour la propagation rectiligne de la lumière alors qu’il s’agit d’un élément du modèle précurseur et un élément de notre praxéologie de référence. Le travail sur cette dimension du modèle précurseur n’est pas forcément à réaliser de façon synchrone mais le principe de propagation rectiligne de la lumière est nécessaire pour comprendre le phénomène de formation des ombres (Delserieys et al., 2018). Les enseignants déclarent en effet préférer travailler cette idée à travers la formation des ombres (séquence suivante).

72À l’issue de cette étude, nous pouvons donc conclure quant aux rapports personnels des enseignants, et notamment P, à l’objet « modèle précurseur de la lumière ». En effet selon Chevallard (1997, p. 17-18), une personne occupant une position dans une institution I, sera regardée comme un bon sujet de I si ses rapports personnels à un objet particulier sont conformes aux rapports institutionnels correspondants. C’est à travers les gestes activant cet objet, et à travers eux seulement, que, dans I, on pourra apprécier son rapport personnel à cet objet, et le déclarer conforme, ou non conforme, ou insuffisamment conforme, etc. Dans notre étude, nous pouvons considérer que nous sommes en présence de deux institutions, la recherche en didactique des sciences (RDS) et le groupe d’enseignants (GE), qui définissent chacune un rapport institutionnel à l’objet « modèle précurseur », précisé à travers la praxéologie de référence et à travers la praxéologie didactique. Les résultats présentés et discutés ci-dessus montrent que P présente un rapport personnel à l’objet « modèle précurseur » non conforme à l’institution RDS et insuffisamment conforme à l’institution GE. Enfin, les membres du groupe d’enseignants présentent des rapports personnels à l’objet « modèle précurseur » insuffisamment conformes à l’institution RDS.

73Cependant, ces éléments conclusifs apparaissent discutables si l’on considère les limites méthodologiques de cette étude. En effet, la détermination du rapport personnel de P dans les institutions RDS et GE ne prend en compte que la part visible, le rapport public, pouvant différer sensiblement du rapport privé, invisible dans ces institutions et échappant à l’évaluation de conformité (Chevallard, 1992) car élaboré par P « pour lui-même et qu’il ne juge pas utile ou nécessaire de rendre visible » (Schubauer-Leoni & Ntamakiliro, 1994). Pour accéder à ce rapport privé, et en particulier aux justifications apportées par P, nous sommes en train de compléter les analyses praxéologiques grâce à des entretiens d’autoconfrontation (Clot & Faïta, 2000) avec cet enseignant pour accéder de manière plus fine à la partie « logos ». Cela devrait nous permettre de discuter plus finement des difficultés rencontrées par P pour transformer sa pratique habituelle de travail et prendre en compte les contraintes didactiques liées à la mise en œuvre d’un modèle précurseur.

74Enfin, l’adéquation entre le cadre théorique mobilisé et les caractéristiques du terrain d’enquête mériterait probablement d’être discuté. En effet, la spécificité de l’école maternelle, et de ses enseignants, place le rapport didactique au savoir « scientifique » au sein d’un réseau complexe d’autres savoirs que l’approche par la TAD ne permet peut-être pas de saisir pleinement. Ceci explique peut-être pour partie les écarts repérés entre praxéologies. Voilà qui ouvre des perspectives de réflexion épistémologique pour la suite de cette recherche.

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Pour citer cet article

Référence papier

Danai Arnantonaki, Jean-Marie Boilevin et Konstantinos Ravanis, « L’appropriation de modèles précurseurs par des professeurs pour enseigner les sciences en maternelle : le cas de la lumière »RDST, 22 | 2020, 151-176.

Référence électronique

Danai Arnantonaki, Jean-Marie Boilevin et Konstantinos Ravanis, « L’appropriation de modèles précurseurs par des professeurs pour enseigner les sciences en maternelle : le cas de la lumière »RDST [En ligne], 22 | 2020, mis en ligne le 24 juin 2021, consulté le 04 novembre 2024. URL : http://journals.openedition.org/rdst/3423 ; DOI : https://doi.org/10.4000/rdst.3423

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Auteurs

Danai Arnantonaki

Université de Brest, université de Rennes, CREAD (EA 3875)

Jean-Marie Boilevin

Université de Brest, université de Rennes, CREAD (EA 3875)

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Konstantinos Ravanis

Université de Patras, département des sciences de l'éducation et de l'éducation de la petite enfance, Grèce

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