1Les chercheurs en didactique des sciences et technologie, et plus particulièrement biologie et géologie, ont été nourris des travaux de Jean-Pierre Astolfi. Les bibliographies des thèses et des articles citent régulièrement des ouvrages comme La didactique des sciences, Les mots-clés de la didactique des sciences, L’école pour apprendre, Comment les enfants apprennent les sciences et, plus récemment, La saveur des savoirs. La formation des enseignants accorde aussi une très grande part à ses travaux.
2Entre les années 1980 et 2000 en effet, à la suite de Victor Host, J.-P. Astolfi a impulsé, avec quelques autres, les travaux de l’équipe de recherche en didactique des sciences de l’INRP. Il a ainsi initié un important courant de recherches, caractérisé à la fois par son exigence épistémologique et par son insertion dans la réalité de l’enseignement, appuyé par un style de recherche participative associant chercheurs et enseignants dans une interaction permanente. Il a construit dans ce cadre, en collaboration avec Brigitte Peterfalvi et Anne Vérin, des outils dont beaucoup de chercheurs en didactique ont pu s’emparer pour former à leur tour de nouveaux chercheurs. Néanmoins, si beaucoup se sont engagés dans ce courant qualifié souvent de « constructiviste », d’autres chercheurs ont emprunté, parallèlement ou par la suite, d’autres orientations. Notre propos dans ce numéro est d’essayer de cerner la place que ce courant tient aujourd’hui encore dans les recherches en didactique.
3À cet effet, ce dossier rassemble des travaux actuels qui portent un regard distancié sur la place de ce courant et tentent de le situer par rapport à d’autres, et d’autres qui, dans le sillage plus direct de ces travaux, en utilisent certains apports. Les articles sélectionnés reprennent donc différents aspects des écrits de Jean-Pierre Astolfi, discutent de leur importance et de leur impact ou en proposent des prolongements dans les recherches actuelles de didactique des sciences et des technologies.
4Certains auteurs témoignent de l’influence des rencontres avec Jean-Pierre Astolfi sur leurs propres travaux voire sur leurs orientations professionnelles.
5Les travaux impulsés par Jean-Pierre Astolfi ont certainement fait figure de modèle pour un type de recherches à la fois cliniques, interprétatives et participatives : des essais cliniques en classe, analysés de façon interprétative sur une base théorique, analysés ainsi en commun avec les enseignants associés à toutes les étapes du travail, y compris pour l’élaboration théorique. B. Calmettes et J.M. Boilevin le relèvent dans leur article : « Le modèle investigation-structuration a été construit dans le cadre de recherches collaboratives fécondes entre didacticiens et enseignants associés, de manière à fonder un certain réalisme pédagogique, dans un contexte curriculaire général autorisant des ouvertures et des essais (les programmes de l’école de 1969 à 2001) ».
6Dans son article paru en 1993 (« Trois paradigmes pour les recherches en didactique »), Jean-Pierre Astolfi différencie trois types de recherches en didactique :
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pragmatique, organisé autour du possible, visant « à constituer un corpus sur la base d’innovations contrôlées, capitalisées, et d’en préciser la typologie raisonnée d’utilisation » (Astolfi 1993, p. 12) ;
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herméneutique, organisé autour du sens, centré sur des analyses de séquences didactiques élaborées avec des enseignants associés à la recherche pour essayer de comprendre « ce qui s’y joue, tant pour le maître que pour les élèves » (p. 9), en relation étroite avec des problématiques théoriques et l’élaboration de concepts didactiques ;
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et nomothétique, organisé autour de la preuve, qui vise « une caractérisation d’éléments, de processus, de relations isolables, éventuellement répétables » et emploie « des techniques et méthodologies dont le critère de validité est la possibilité d’une réplication des résultats », avec des méthodologies souvent quantitatives.
7Il précise par ailleurs que ces différents types de recherche mettent en jeu des relations différentes entre recherche, innovation et formation (p. 12).
8Si Jean-Pierre Astolfi combine dans ses travaux les deux premiers types de recherches, qui s’épaulent mutuellement, il se reconnaît nettement moins dans le troisième. Pierre Clément, dans l’article de ce dossier, présente ces trois types de recherche, mais pour valoriser quant à lui bien davantage le troisième paradigme, auquel la plupart de ses travaux sont apparentés. Le courant de recherches initié par Jean-Pierre Astolfi, s’est donc développé en parallèle avec d’autres, répondant à d’autres logiques, et avec des exigences de nature différente.
9Dans le cadre général de l’élaboration d’un « modèle didactique » d’enseignement-apprentissage en sciences, appelé selon les époques et contextes « modèle constructiviste » ou « modèle investigation-structuration » (voir l’article de B. Calmettes et J.-M. Boilevin dans ce numéro), un important corps conceptuel a émergé et a été repris et affiné au cours de recherches successives. Les thématiques de recherche qu’il a développées en portent la marque :
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La question des obstacles, de leur repérage, de leur fissuration et dépassement : un des articles le plus cités à ce sujet est publié en 1993 (« obstacles et construction de situations didactiques en sciences expérimentales ») dans la revue Aster. Le dernier article des mêmes auteurs (Astolfi & Peterfalvi) paru dans Aster en 1997 porte sur les « stratégies de travail sur les obstacles : dispositifs et ressorts ».
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Les apprentissages méthodologiques en sciences : outre la thématique dominante de la construction des savoirs, intégrant la prise en compte des représentations et obstacles aux apprentissages, qu’il reprend dans plusieurs ouvrages (1997 : L’erreur, un outil pour enseigner), Jean-Pierre Astolfi a développé des recherches centrées sur les apprentissages méthodologiques en sciences. Ces recherches s’appuient sur le modèle dit « investigation-structuration », qui prône, bien avant la promotion de la « démarche d’investigation » dans les programmes, l’association d’activités d’investigation, supposant la formulation et la résolution de problèmes, et d’activités de structuration des connaissances.
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La place de l’écriture dans les apprentissages scientifiques : une autre dimension importante de ses recherches porte sur la place de l’écriture dans les apprentissages scientifiques. Engagée dans la deuxième moitié des années 1980, on en trouve un état des lieux dans la revue Repères n° 12 (1995). La question des relations entre langage et apprentissage a été travaillée par la suite par différentes équipes avec des recherches portant sur les interactions langagières (Aster, n° 38, 2003 et n° 39, 2004), sur l’argumentation en sciences (J. Douaire, 2004 ; Buty & Plantin, 2008). La place de ce courant de recherches à l’heure actuelle serait à examiner, avec les rapprochements entre disciplines qu’il a suscités, notamment avec la didactique du français.
10Enfin, si les influences des recherches de J.-P. Astolfi sont bien sûr d’abord à chercher sur les questions des savoirs et de leur appropriation par les élèves, celles concernant les compétences professionnelles des enseignants, qui se sont beaucoup développées à partir des années 2000, lui sont sans doute aussi beaucoup redevables.
11Nous aborderons, dans ce chapitre introductif, les différentes thématiques développées par les auteurs de ce numéro en montrant comment ils s’inscrivent dans le prolongement des travaux de Jean-Pierre Astolfi, les infléchissent ou s’en distancient.
12Si la thématique des obstacles et de leur prise en compte, des objectifs-obstacles et celle de l’investigation sont largement reprises dans les articles de ce numéro, toutes les thématiques ne le sont pas également. Un récent colloque en hommage à Jean-Pierre Astolfi réunit d’autres textes qui montrent l’étendue des travaux inspirés par les écrits de Jean-Pierre Astofi, non seulement dans le domaine des recherches en didactique des sciences et des technologies, mais d’une façon plus large, en sciences de l’éducation.
13La question des obstacles (leur repérage et leur dépassement) est celle qui est la plus reprise ou discutée par les auteurs. Un seul des articles du dossier ne mentionne pas ce concept, si bien qu’on peut considérer que ce dernier est perçu comme au « cœur » de l’apport de Jean-Pierre Astolfi à la didactique des sciences. La notion de nœuds d’obstacles est citée par plusieurs pour montrer la difficulté de s’attaquer à un obstacle isolé (et donc de se fixer un objectif-obstacle) quand celui-ci est associé à d’autres obstacles qui contribuent à générer une pensée cohérente de l’individu.
14Plusieurs auteurs reprennent la question du repérage des obstacles à propos de l’étude de différents concepts : la métamorphose (É. Triquet et C. Bruguière), l’évolution du vivant (P. Crépin-Obert), le vivant (C. Simard et al.).
15P. Crépin-Obert étudie l’analogisme et montre, comme J.-P. Astolfi l’avait remarqué à propos d’autres modes de raisonnement, que le raisonnement par analogie peut fonctionner comme « levier vers la connaissance » ou au contraire provoquer un arrêt de la pensée lorsqu’il est pris comme une explication suffisante.
16Les techniques utilisées par les auteurs pour identifier les obstacles reposent sur l’analyse de dessins des élèves (É. Triquet et C. Bruguière), sur l’étude des arguments développés par des élèves lors d’un débat (P. Crépin-Obert) ou encore sur les résultats d’une enquête via un questionnaire (Simard et al.). Dans ces études, les erreurs des élèves sont considérées comme des symptômes d’obstacles auxquels la pensée des élèves est confrontée. P. Crépin-Obert s’appuie sur des études historiques pour expliquer les fonctions que l’analogie a occupées dans l’histoire de la paléontologie et en montrer la dualité (heuristique et créative ou, au contraire, obstacle à l’avancée du savoir). Son travail, qui rend compte des rapports entre construction historique des sciences et apprentissages scientifiques, témoigne de la fécondité de ce type d’analyse et de l’intérêt que représente l’histoire des sciences pour les recherches en didactique. De nombreux chercheurs, à la suite des travaux conduits par J.-P. Astolfi et son équipe, ont travaillé de la même façon pour cerner des obstacles susceptibles d’être rencontrés par les élèves. C’est aussi le cas de Simard et al. qui considèrent qu’un ensemble de conceptions paradigmatiques du vivant, retrouvées dans l’histoire de la biologie, peuvent expliquer certaines idées qui fonctionnent comme des obstacles entravant une conceptualisation contemporaine du vivant.
17Une des idées les plus reprises par les auteurs de ce dossier est celle du caractère transversal et l’intrication de plusieurs obstacles sur un même contenu de savoir, constituant ainsi des réseaux ou des nœuds d’obstacles, terme employé par J.-P. Astolfi dans son article de 1993.
18Ainsi, P. Crépin-Obert rappelle que J.-P. Astolfi a identifié six obstacles épistémologiques majeurs transversaux en biologie parmi lesquels le primat du perçu sur le conçu, la pensée catégorielle (ou la pensée par couple) ou l’excès de valorisation ou de dévalorisation. L’analogie naïve, ou analogisme, lui apparaît appartenir à cette famille d’obstacles génériques.
19De même É. Triquet et C. Bruguière considèrent que la construction du concept de métamorphose se heurte à quatre de ces obstacles transversaux, constituant un nœud d’obstacles : l’anthropomorphisme, le primat de la perception sur la conceptualisation, l’usage de la pensée catégorielle, la conception restreinte des transformations.
20Quant à C. Simard et al., ils montrent que les conceptions des futurs enseignants, à propos du vivant, interfèrent entre elles ou interagissent, formant un « amalgame » de conceptions-obstacles, à l’image du réseau d’obstacles décrit par J.-P. Astolfi et B. Peterfalvi (1997).
21Pour J.-P. Astolfi, la prise en charge des obstacles à l’accès à des savoirs scientifiques dans les dispositifs didactiques est essentielle pour permettre la construction des savoirs. Comprendre la logique interne des idées des élèves est pour cela incontournable. Il attribue pour cette raison un statut positif aux erreurs, car elles permettent aux enseignants de situer les idées des élèves par rapport aux savoirs à construire et de définir des objectifs-obstacles, c’est-à-dire des obstacles susceptibles d’être dépassés (Martinand, 1986).
22P. Crépin-Obert souligne dans sa conclusion que l’intérêt majeur du travail sur un obstacle, comme celui qu’elle étudie sur l’analogisme, est, conformément à cette optique, de pouvoir « proposer un modèle didactique prédictif de diverses situations d’enseignement-apprentissage construit sur les propositions d’élèves ou d’étudiants ». Bien que son travail ne porte pas directement sur l’élaboration de situations d’enseignement visant à permettre aux élèves de surmonter des obstacles, elle pointe ainsi que c’est bien sa finalité.
23É. Triquet et C. Bruguière présentent une séquence visant plus directement la déstabilisation des obstacles liés à la métamorphose via la lecture d’un album (La Promesse). Cette séquence, expérimentée auprès d’élèves du début de l’école primaire, est donc guidée par une logique de traitement des obstacles semblable à celle proposée par J.-P. Astolfi. L’enseignant utilise une des propriétés de la littérature de fiction à destination des enfants qui consiste à mobiliser certains de leurs modes de pensée (par exemple l’anthropomorphisme), dans le but d’opérer « un premier travail de repérage et de prise de conscience de plusieurs obstacles à la compréhension de la métamorphose ».
24Plusieurs auteurs apportent un point de vue original sur le travail sur les obstacles, croisant les problématiques développées par J.-P. Astolfi avec celles du courant centré sur la problématisation.
25C’est le cas de P. Crépin-Obert, qui, s’appuyant sur les travaux de B. Peterfalvi (2006), adopte un éclairage nouveau sur les obstacles, qui consiste à considérer la problématisation comme une condition didactique de franchissement des obstacles. Elle montre, à travers l’exemple d’un débat à l’école primaire, que l’évolution des conceptions des élèves s’accompagne de la construction de raisons par une mise en correspondance entre des objets empiriques et des modèles explicatifs. Ainsi, une discussion autour de la parenté entre un escargot et une ammonite permet d’amorcer la construction avec la classe d’un espace-problème et d’initier un déplacement des élèves d’une analogie naïve, qui peut constituer un obstacle, vers une analogie raisonnée, à valeur heuristique.
26É. Triquet et C. Bruguière et croisent également la perspective de prise en compte didactique des obstacles épistémologiques avec celle de « problématisation historique des savoirs », en référence au modèle développé par D. Orange-Ravachol. Leur proposition prend également appui sur la théorie des mondes possibles (Lewis, 1978) où le monde de la fiction est un monde alternatif au monde réel mais obéit aux mêmes lois que celui-ci. Les auteurs font l’hypothèse que la lecture d’un écrit fictionnel peut « rendre problématiques des objets et phénomènes du monde qui a priori ne le sont pas pour les élèves ». Ils montrent que les élèves peuvent ainsi être engagés dans la construction de problèmes associés à la notion de métamorphose.
27L’article de P. Clément se focalise également sur les notions de représentations, obstacles et objectifs-obstacles développées par J.-P. Astolfi et apporte de nouvelles clarifications quant à la complexité des origines des conceptions et obstacles. L’auteur souligne l’importance de la notion de « conceptions situées », qu’il a développée dans ses travaux de recherche, en tenant compte du contexte des réponses à un questionnaire ou un entretien. Il montre les précautions que le chercheur doit prendre dans l’identification des conceptions afin d’en cerner le noyau stable.
28Il discute plus particulièrement la notion de nœud d’obstacles (Astolfi & Peterfalvi, 1993) pour en proposer d’autres formulations, faisant appel à la conjonction de plusieurs types d’obstacles. À partir de résultats de recherches conduites au niveau international, il souligne l’importance des interactions entre connaissances scientifiques, valeurs et pratiques sociales et explique ainsi la ténacité des obstacles.
29Une des préoccupations de J.-P. Astofi était de fournir aux enseignants des outils pour analyser leurs pratiques et les faire évoluer vers des options constructivistes. L’ouvrage collectif intitulé Pratiques de formation en didactique des sciences rassemble des dispositifs de formation qui s’appuient sur les produits de la recherche en didactique des sciences et technologies avec pour perspective d’initier un renouvellement des pratiques enseignantes. Il propose, par exemple, des outils pour faire émerger et analyser les conceptions des élèves, pour identifier des obstacles, pour définir des objectifs-obstacles.
30Deux des articles de ce dossier font référence au projet d’améliorer l’éducation scientifique en utilisant la formation des enseignants comme levier. Ces études analysent les résultats d’enquêtes réalisées auprès de futurs enseignants afin de mieux connaître leurs conceptions dans un domaine donné (l’évolution du vivant, le concept de vivant). La prise de conscience des obstacles ainsi repérés, et leur franchissement, est un des objectifs de la formation des enseignants. Toutefois les auteurs ne décrivent pas le travail spécifique qui permettrait de faire évoluer les conceptions de ces futurs enseignants. Simard et al. insistent sur l’importance à accorder aux obstacles dans le cadre de la formation des enseignants. Dans son article, P. Crépin-Obert avertit simplement les enseignants de la prégnance des conceptions naïves mobilisant l’analogie et, implicitement, de la nécessaire vigilance à exercer pour éviter de renforcer leur persistance chez les élèves. Il s’agirait plutôt pour elle, comme elle le dit à propos des apports de J.-P. Astolfi, de produire des « balises » qui permettraient aux enseignants « de prendre conscience dans leurs pratiques de l’interaction nécessaire entre le maintien d’un cap conceptuel et d’une flexibilité de navigation pédagogique », « en vue de leur construction d’un modèle pédagogique personnel d’enseignant ». Mais P. Crépin-Obert livre toutefois un outil plus précis qui peut aider les enseignants à gérer l’erreur autrement par une meilleure compréhension des obstacles. Il s’agit d’un tableau donnant des exemples d’obstacles transversaux, identifiés par J.-P. Astolfi, qui pourrait leur servir à repérer ces obstacles dans les productions des élèves et les encourager à élaborer des dispositifs didactiques adaptés pour les travailler.
31Deux articles de ce numéro situent historiquement les travaux de Jean-Pierre Astolfi et le courant de recherche qu’il a impulsé. Ils tentent de prendre en compte l’évolution des recherches en didactique, dans le contexte français ou étranger, pour examiner ce qui aujourd’hui en est repris, ou a été laissé de côté.
32Le premier, celui de P. Clément, plutôt critique, analyse le rayonnement des recherches de J.-P. Astolfi dans le milieu des didacticiens de la biologie en France et à l’étranger. Il cherche à identifier dans quelle mesure les notions de représentations et d’obstacles sont ou non reprises par d’autres auteurs (et avec quel délai). L’auteur souligne la faible diffusion à l’étranger des travaux sur les obstacles. Il fait le même constat à propos du concept d’objectif-obstacle proposé par Martinand (1986) et largement promu par J.-P. Astolfi et son équipe.
33Quant au second, celui de B. Calmettes et J.M. Boilevin, il s’intéresse à l’actualité du modèle « investigation-structuration », à une époque où les instructions officielles en France mettent l’investigation à l’ordre du jour. Les auteurs situent l’origine de ce modèle dans les années 1970 au moment où les équipes de l’INRP s’engagent dans une réflexion sur les démarches à privilégier dans l’enseignement des sciences. Ils précisent que le modèle « investigation-structuration » trouve sa source dans les écrits de Victor Host mais qu’il n’est vraiment formalisé qu’avec le développement, dans les années 1980-1990 de la didactique des sciences. J.-P. Astolfi, avec l’appui de son équipe, a fortement contribué, selon ces auteurs, à l’analyse et à la diffusion de ce modèle en montrant comment il prend en charge la tension entre un point de vue psychologique (nécessité d’une construction active de la part du sujet) et un point de vue épistémologique (recherche d’une validité externe). À partir d’une revue de publications, les auteurs conduisent une réflexion sur la mise en œuvre « des constructivismes » définis par J.-P. Astofi, en s’appuyant sur quelques résultats de recherche sur des démarches mettant en jeu une investigation scientifique dans différents contextes d’enseignement.
34La plupart des recherches développées par J.-P. Astolfi portent sur des études de cas et privilégient les approches qualitatives.
35L’article de P. Clément, qu’il présente comme un « dialogue » avec J.-P. Astolfi, fait certes apparaître des convergences sur le plan conceptuel avec ce dernier, mais également, nous l’avons vu, des divergences qu’on peut attribuer au fait que leurs travaux respectifs s’inscrivent dans des paradigmes de recherche différents. En effet P. Clément a essentiellement mis en œuvre des recherches de régularités (recherches « nomothétiques ») en travaillant à partir d’enquêtes sur de grands échantillons.
36Une démarche apparentée apparaît dans l’article de D. Simard et al. sur les conceptions du vivant. Ces auteurs utilisent une approche quantitative associée à un protocole très contrôlé mettant en jeu différentes analyses statistiques pour traiter les réponses des étudiants à un questionnaire fermé : analyse statistique descriptive pour évaluer le taux d’assentiment des étudiants aux énoncés proposés dans le questionnaire ; analyse en composante principale (ACP) permettant de vérifier la présence d’une structure multidimensionnelle des conceptions. Cinq grandes composantes ont été ainsi distinguées (animiste, vitaliste, etc.). Ce type d’étude a permis de mettre en évidence la coexistence chez un grand nombre d’étudiants de deux explications différentes du vivant : animiste et vitaliste ou évolutionniste et finaliste, par exemple. Pour les auteurs, ce passage descriptif et exploratoire est indispensable pour mieux cerner l’obstacle et cibler sa prise en compte didactique.
37Parfois en concurrence avec le type de recherches développé par J.-P. Astolfi, certains ont donc mis davantage l’accent sur des recherches « nomothétiques ». Ce n’est certes pas le cas de tous les articles de ce numéro, mais une tendance de ce type se fait sentir dans certains d’entre eux, comme dans celui de C. Simard et al., et est parfois même revendiquée, comme dans l’article de P. Clément.
38Les courants de recherche qui se sont développés à partir des années 2000 donnent une place croissante à certaines préoccupations déjà présentes amorcées dans ces travaux de Jean-Pierre Astolfi et cherchent à conjuguer leurs optiques avec d’autres préoccupations :
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La prise en compte du rôle des langages dans les apprentissages scientifiques ;
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Les relations entre ce courant de recherches et le courant de recherches curriculaires ;
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Les relations entre le courant de recherches sur la problématisation en didactique des sciences et la prise en compte des obstacles ;
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La professionnalité des enseignants et les possibilités réelles de prise en compte des options « constructivistes » développées dans les recherches de J.-P. Astolfi ;
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La question de la démocratisation de l’enseignement et de l’impact de ces options « constructivistes » sur les apprentissages des élèves faibles.
39Comme l’avance P. Clément à la fin de son article, « L’objectif commun de l’ensemble de ces recherches est de mieux armer les enseignants et le système éducatif pour améliorer l’éducation scientifique. Jean-Pierre Astolfi a joué à cet égard un rôle pionnier qui se prolonge aujourd’hui par d’autres recherches, en partie différentes mais complémentaires quant à cet objectif aussi ambitieux que nécessaire ».
40Dans ce dossier, seules sont reprises certaines des orientations de recherche initiées par J.-P. Astofi et l’ensemble des articles ne rend pas compte de l’étendue des travaux qui ont prolongé ses écrits. Ils montrent toutefois que la thématique des obstacles et leur dépassement est encore très présente dans les recherches actuelles en didactique des sciences. D’autres recherches, qui ont fait l’objet de publications dans les revues Aster et RDST, témoignent de l’importance que ce concept représente pour les didacticiens des sciences, au moins dans la communauté française. J.-P. Astofi a joué un rôle de tout premier plan dans l’émergence de toutes ces recherches qui s’appuient sur de nombreux travaux conduits par son équipe.