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Dossier

Recherches en didactique de la biologie sur les conceptions et obstacles. Dialogue avec Jean-Pierre Astolfi

Biology Education Research related to conceptions and obstacles. Dialogue with Jean-Pierre Astolfi
Pierre Clément
p. 129-154

Résumés

Après avoir situé mes liens avec Jean-Pierre Astolfi, je commente son article sur les « trois paradigmes pour les recherches en didactique » (1993), indiquant en quoi mes recherches diffèrent du paradigme pragmatique qu’il a privilégié. Cet article se focalise ensuite sur les notions de conceptions, obstacles et objectifs-obstacles, pour identifier jusqu’à quel point ils sont ou non repris par d’autres auteurs (avec quel délai de transposition didactique), notant au passage, dans les travaux d’Astolfi, l’absence des notions de conceptions situées et d’obstacles didactiques. La notion de nœud d’obstacles, proposée dans un autre article, est ensuite discutée plus en détail, pour suggérer d’autres formulations, la complexité et la ténacité des obstacles pouvant être mises en lien avec des systèmes de conceptions où interagissent connaissances scientifiques, valeurs et pratiques sociales. Cette perspective nouvelle peut être considérée comme complémentaire de celle développée par Jean-Pierre Astolfi qui se focalise essentiellement sur des objectifs-obstacles atteignables par des stratégies didactiques appropriées.

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Texte intégral

Introduction

1Jean-Pierre Astolfi a commencé sa carrière en didactique de la biologie. En témoignent ses premiers travaux qui ont été rassemblés dans l’impressionnant volume de sa thèse sur publications (Astolfi, 1989). La note de synthèse de cette thèse est intitulée Contribution à la caractérisation didactique des contenus d’enseignement en biologie, et le gros volume qui l’accompagne Recueil de publications en didactique des sciences et en sciences de l’éducation, 1972-1988. Jean-Pierre Astolfi s’est ensuite intéressé à la didactique de diverses disciplines, tout en restant fidèle à la biologie : il a publié en 1990 un article sur « l’émergence de la didactique de la biologie », et en 1996, avec Régis Demounem, l’ouvrage Didactique des sciences de la vie et de la Terre. Son champ de préoccupations s’est ensuite centré sur l’ensemble des sciences de l’éducation. Je me limiterai ici à certains de ses apports en didactique de la biologie, principalement sur les conceptions (représentations), obstacles et nœuds d’obstacles.

2Quand, en 1986 à l’université Lyon1, le LIRDIS (Laboratoire interdisciplinaire de recherche en didactique des sciences) et le DEA de didactique des disciplines scientifiques (avec l’université Grenoble 1) ont été créés, Jean-Pierre Astolfi a été une référence essentielle dans les recherches et enseignements que nous avons initiés. Principalement pour la didactique de la biologie, dont j’assumais la responsabilité, car les didacticiens des maths et de la physique étaient plus focalisés sur les travaux de Vergnaud (schèmes, et théorie des champs conceptuels : 1990), Chevallard (la transposition didactique : Chevallard & Johsua, 1982 ; Chevallard, 1985) et Brousseau (la théorie des situations didactiques, 1986).

3J’avais connu Jean-Pierre aux Journées de Chamonix, auxquelles j’ai participé à partir des secondes JIES en 1981. Depuis 1973, j’animais à l’université Lyon 1 des enseignements du type « Science et société », pour étudiants scientifiques, mettant en œuvre des pédagogies actives (Clément, 1981) que nous avions en partie forgées dans des expériences d’enseignements universitaires pour adultes (Boyrivent et al., 1981) mais aussi dans un début de réflexion sur l’éducation (Clément, 1974) et sur l’analyse critique de travaux scientifiques (Clément et al., 1981). C’est au cours de mes enseignements universitaires pour adultes que j’avais découvert la représentation en tuyauterie continue entre les appareils digestif et excréteur, dessinée par mes étudiants quand je leur demandais de schématiser les lieux où passait le litre de bière qu’ils venaient d’ingérer (Clément, Serverin & Luciani, 1981, 1983).

4En 1986, nous étions le second DEA de didactique des sciences en France, après celui de Paris, et j’ai initié un réseau de recherche en didactique de la biologie, pour mettre en commun et discuter nos références, nos enseignements et nos thèmes et méthodologies de recherche. Ce réseau s’est d’abord réuni à Lyon (1987) puis à Dijon, Louvain-la-Neuve, Paris (à l’INRP, Institut national de recherche pédagogique), Angers, puis de nouveau à Lyon (1990) où nous avons créé l’AEDB (Association européenne de didactique de la biologie) qui a ensuite organisé des rencontres annuelles à Genève, Rome, Cordoue, Barcelone, Chamonix puis Montpellier. La francophonie dominante de ces rencontres limitait leur extension européenne, ce qui nous a amenés à créer ERIDOB (European Research in Didactics of Biology), fondée par Horst Bayerhuber et moi-même en 1986. Le premier colloque d’ERIDOB a eu lieu à Kiel (Allemagne) et les suivants ont ensuite été organisés régulièrement tous les deux ans. Parallèlement a été créée l’ARDIST (Association pour la recherche en didactique des sciences et des technologies), en 1998, réunissant l’AEDB et le séminaire de didactique de la physique (Caillot & Clément, 2010).

5Jean-Pierre Astolfi a activement participé à plusieurs des rencontres du réseau de didactique de la biologie puis de l’AEDB. Il a même co-organisé avec moi, et les organisateurs locaux, celle de 1993 à Cordoue. Ces rencontres étaient presque exclusivement occupées par des débats ou tables-rondes, introduites par quelques exposés, et au cours desquels les participants parlaient de leurs propres recherches, mais sans que ce soit structuré sous la forme classique de communications successives. Les échanges y ont toujours été riches et fructueux, avec des discussions parfois vives sur les aspects méthodologiques et théoriques de la recherche en didactique de la biologie.

6Par exemple, les recherches développées par Jean-Pierre Astolfi et son équipe, en particulier Brigitte Peterfalvi et Anne Vérin, qui ont elles aussi activement participé aux Rencontres de l’AEDB, diffèrent fortement de celles que je mettais en œuvre ou encadrais à l’université Lyon 1 : c’est ce point que je vais immédiatement aborder, avant de prendre des exemples plus précis sur les représentations et obstacles, qui m’amèneront ensuite à discuter les notions de nœuds d’obstacles (Astolfi & Peterfalvi, 1993) et de systèmes de conceptions qui s’appuient en particulier sur des systèmes de valeurs (Clément, 2010).

1. Différents types de recherches en didactique

7Dans son article remarquable paru en 1993 (« Trois paradigmes pour les recherches en didactique »), reprenant pour l’essentiel le contenu de son HDR, Jean-Pierre Astolfi différencie trois types de recherches en didactique : « pragmatique (organisé autour du possible), herméneutique (organisé autour du sens) et nomothétique (organisé autour de la preuve) ». Il privilégie clairement les deux premiers, défendant de façon très argumentée les « recherches participatives associant, chacune à leur manière, une dimension d’innovation et une autre de formation », qui ont constitué la charpente des recherches de l’équipe INRP dont il a assumé la responsabilité à la suite de Victor Host.

8Le premier type (« pragmatique : recherches de faisabilités ») associe toujours un ensemble d’enseignants engagés dans des innovations et cherchant à comprendre comment les améliorer. Les « objectifs visés » (Astolfi, 1993, p. 12) sont la « constitution d’un corpus sur la base d’innovations contrôlées », ainsi que l’« établissement de typologies » ; les « effets attendus » sont « Essais valides, et leurs grilles d’analyse », et « Production d’outils ouverts pour éclairer et situer les pratiques d’enseignement (effets innovants) ». J’extrais un passage qui explicite ce type de recherche :

9« Les recherches de faisabilité (de type pragmatique) visent à constituer un corpus sur la base d’innovations contrôlées, capitalisées, et d’en préciser la typologie raisonnée d’utilisation. Elles s’organisent ainsi autour de la détermination d’un possible didactique, dans le cadre d’hypothèses préalables. Ce terme d’hypothèse doit ici être entendu de manière particulière : il désigne les présupposés initiaux susceptibles d’orienter les innovations, dont se trouve évaluée l’heuristique pratique. Brigitte Peterfalvi en exposait ainsi les caractéristiques à l’occasion d’une recherche de ce type : "Il ne s’agissait nullement de nous engager dans une procédure d’administration de la preuve par rapport à ces ‘hypothèses’, qui par ailleurs, telles qu’elles figuraient dans le descriptif de départ, ne s’y prêtaient pas. Il s’agissait plutôt pour nous de présupposés théoriques, de points d’appui à une série d’innovations que nous avions comme but de mettre au point et de décrire" (Peterfalvi & Adamczewski, 1985, p. 1) ».

10Disons le tout net, ce type de recherche n’est pas celui que j’ai privilégié dans les recherches que j’ai menées ou encadrées en didactique de la biologie, ni dans l’enseignement de méthodologie que j’ai assumé au DEA de didactique jusqu’à mon départ en retraite (2009). L’expérience m’a en effet très vite montré que les étudiants, qui étaient souvent des enseignants en activité, avaient le plus grand mal à prendre une posture de chercheur quand ils souhaitaient analyser leur propre pratique d’enseignement. Certes, les innovations d’enseignements sont d’inépuisables et précieuses sources d’idées et de recherches. Mais plusieurs résultats de recherche ont montré que l’effet innovation peut être le principal moteur d’une réussite pédagogique, tandis que les essais d’extension du dispositif innovant s’avèrent décevants. Je conseillais donc aux étudiants, dans mes cours de méthodologie, de procéder en plusieurs temps (Clément, 2001a) :

  • S’imprégner du contexte théorique (les cours du DEA) et du contexte pratique (projets de recherches en cours, mais aussi innovations intéressantes, etc.) ;

  • Définir alors une problématique de recherche claire, relevant de la didactique de la biologie et réalisable dans le temps imparti pour un mémoire de DEA ou une thèse ; définir une ou des questions de recherche, dont on ne connaît pas la réponse, et qui méritent qu’on investisse du temps de recherche pour tenter d’y répondre ;

  • Définir en même temps une méthodologie solide permettant de répondre à cette ou ces question(s) de recherche ;

  • Procéder ensuite au recueil de données, puis à leur analyse, avec des retours possibles sur l’affinement ou modification de la formulation de la problématique et de la méthodologie.

11Les thèmes des mémoires de DEA et thèses listés dans la synthèse que j’ai faite de mes dix premières années de recherche en didactique de la biologie (Clément, 1998), et plus encore de ceux qui ont été soutenus sous ma responsabilité depuis 1998, témoignent d’exemples de mises en œuvre de ce type de procédure, que Jean-Pierre Astolfi classerait dans sa catégorie Recherches de régularités (recherches nomothétiques).

12Mon désaccord sur la méthodologie de ces recherches pragmatiques ne m’a pas empêché d’avoir un grand respect de ces travaux, ainsi qu’une grande admiration pour ceux qui relèvent de ce que Jean-Pierre Astolfi nomme recherches de signification (recherches herméneutiques), dont fait partie le travail que je commente en ce moment (Astolfi, 1993). Cependant, s’il a été membre d’un nombre considérable de jurys de thèse en didactique de la biologie, Jean-Pierre Astolfi n’en a personnellement dirigé que très peu (à ma connaissance), et je ne crois pas non plus qu’il ait tenté de publier ses travaux dans des revues internationales anglophones, qui sont plutôt friandes de méthodologies de recherche relevant de ce qu’il nomme recherches de régularités. Il a en revanche publié en espagnol (par exemple Astolfi, 1994) et ses travaux ont rencontré un large écho en Amérique latine où il intervenait régulièrement.

13Ma longue carrière de chercheur en biologie animale m’a sans doute rendu (trop ?) exigeant en ce qui concerne la rigueur de toute recherche, y compris en sciences humaines et sociales. Mon insertion dans une université spécialisée, entre autres, dans les sciences et les technologies (Lyon 1) a certainement conforté ces exigences, ainsi que mon souhait d’introduire une vigilance épistémologique aussi bien en biologie que dans sa didactique.

14L’insertion de Jean-Pierre Astolfi à l’INRP dans des réseaux d’enseignants innovants puis dans le domaine universitaire des sciences de l’éducation, est cohérente avec le type de recherches qu’il a développées, d’abord en didactique de la biologie (Astolfi, 1987a, 1990). À partir du Que sais-je ? (Astolfi & Develay 1989), ses propos se sont élargis à l’ensemble des didactiques des sciences, puis à des questions de sciences de l’éducation plus larges encore, incluant entre autres la didactique des mathématiques et du français. Son dernier ouvrage, La saveur des savoirs (2008) est à cet égard significatif : dans l’introduction qui liste quinze exemples de « rencontres déterminantes avec le savoir », pas un seul de ces exemples ne relève de la biologie. Mais la pertinence des thèses défendues dans ces élargissements, et leur lien permanent avec les préoccupations et demandes des enseignants, expliquent la large diffusion, méritée, des travaux de Jean-Pierre Astolfi.

15Le second type de recherches proposé par Jean-Pierre Astolfi est donc celui dans lequel il me semble qu’il a le plus excellé : il s’agit des recherches herméneutiques, recherches de significations. Cette construction du sens correspond plus à une approche théorique qui s’appuie sur les analyses pragmatiques issues du premier type de recherche, mais qui s’appuie aussi sur l’ensemble des recherches dont il a eu connaissance dans les domaines concernés. À cet égard, Jean-Pierre Astolfi avait une culture très large et très actualisée. Et la clarté de ses propos a nourri leur succès auprès d’un grand nombre de chercheurs, formateurs, enseignants, inspecteurs et autres membres du système éducatif.

16Les chercheurs actuels en didactique des sciences, au sein d’ESERA par exemple (European Science Education Research Association créée en 1995 à Leeds), distinguent deux types de contributions de recherche, soit empiriques quand elles présentent des résultats inédits (fondés sur des données nouvelles), soit théoriques quand elles n’en présentent pas mais se focalisent sur la pertinence ou discussion de certains concepts. C’est plutôt de ce second type que se rapprochent les recherches herméneutiques telles que définies par Jean-Pierre Astolfi (1993), mais pas totalement car elles sont pour lui nourries par « les productions des enseignants, reçues comme des données à analyser avec eux » pour « construire “le regard éloigné”, sous une forme telle que les différents acteurs puissent se reconnaître dans ce sens qui s’élabore. » (Astolfi, 1993, p. 16). Cette exigence de Jean-Pierre Astolfi d’avancer en permanence en interaction avec les enseignants et autres acteurs du système éducatif, explique le succès de ses écrits auprès de ces acteurs.

17L’actualité des concepts qu’il a promus (et qui sont clairement définis dans un ouvrage qui continue à faire référence : Mots-clés de la didactique des sciences, Astolfi et al., 1997a), les perspectives qu’ils ont ouvertes mais aussi leurs limites, mériteraient d’être discutées pour chacun d’eux. Je me limiterai à ceux qui ont le plus influencé nos recherches en didactique de la biologie, les représentations (ou conceptions) et les obstacles aux apprentissages.

2. Conceptions, obstacles, objectifs-obstacles et nœuds d’obstacles

18Je vais à présent m’attacher au rayonnement de ces concepts dans le milieu des didacticiens de la biologie. J’envisagerai dans un second paragraphe leur articulation possible par rapport à la notion de conceptions situées. Je discuterai ensuite la notion de « nœuds d’obstacles » proposée par Astolfi et Peterfalvi (1993), et j’aborderai enfin la question des différents types d’obstacles, introduisant ainsi un premier niveau de complexité des conceptions et obstacles, complexité qui sera développée dans la partie 3 du présent article.

2.1. Des concepts inégalement repris par les chercheurs et leurs ouvrages

19Les travaux sur les représentations des élèves (nommées ensuite « conceptions » : Giordan, Girault & Clément, 1994) ont connu une grande extension depuis les années 1970. Déjà en 1988, Giordan et Martinand listaient des centaines de publications en français sur les conceptions des apprenants à propos de la biologie. Ce type de recherche s’est développé dans la plupart des pays. Duit en a établi un catalogue de plus de 7 600 références en 2002, et l’a complété en 2009 sous le titre : Students‘ and Teachers‘ Conceptions and Science Education, Full Version. Et encore ce catalogue reste-t-il très incomplet, avec par exemple une seule référence aux travaux d’Astolfi (une communication en espagnol : Astolfi, 1994) et seulement trois de mes communications (parmi celles en anglais). Le titre de ce recensement montre aussi que l’analyse des conceptions, longtemps limitée à celles des élèves, s’intéresse de plus en plus à celles des enseignants. Cette tendance avait déjà été notée en France (Giordan, Girault & Clément, 1994) et s’est développée dans des recherches internationales sur plusieurs pays (par exemple dans le cadre du projet Biohead-Citizen : Carvalho et al., 2008).

20Cependant le concept d’obstacle est largement absent dans les travaux anglophones. Bachelard, qui a le premier défini les obstacles épistémologiques (1938), n’est pas connu à l’étranger, alors qu’il a eu un fort impact sur les travaux francophones, ainsi que sur les recherches hispanophones sous l’influence directe de Jean-Pierre Astolfi. Le même constat peut être effectué pour le concept d’objectif-obstacle proposé par Martinand (1986) et largement promu par Astolfi et son équipe (Drouin & Astolfi, 1987 ; Astolfi & Peterfalvi, 1993, 1997 ; Astolfi et al., 1997a ; Astolfi, Petefalvi & Vérin, 1998 ; Astolfi, 1987b, 1989, 1990, 1992, 2008 ; Peterfalvi, 1997) : ce concept n’est toujours pas cité par les chercheurs anglophones.

21Avec Marie-Pierre Quessada, nous avons défini un nouveau concept, le DTD (Délai de la Transposition Didactique ; Didactic Transposition Delay en anglais : Quessada & Clément 2007) qui mesure le temps entre l’émergence d’un concept ou d’un résultat important dans le milieu de la recherche, et son introduction dans les programmes scolaires (DTDp) ou dans les manuels scolaires (DTDm). Il a été mis au point à partir de l’analyse historique, depuis le XIXe siècle, de la présence (ou absence) de l’évolution humaine dans les programmes et manuels français (thèse de Quessada, 2008). Il a depuis été utilisé pour analyser le thème de la génétique humaine dans les manuels de plusieurs pays (Clément & Castéra, 2013) ou encore la présence ou l’absence, dans les livres du maître pour l’enseignement primaire (cycle 3), de certains concepts issus de la recherche en didactique (Clément, 2013b, 2014a). Ainsi, dans le livre du maître publié par Nathan en 1996 pour le cycle 3 (Astolfi et al., 1996), Jean-Pierre Astolfi a écrit une longue introduction où il définit la notion d’obstacles et insiste sur l’importance de prendre en compte les conceptions des élèves pour en identifier des obstacles à dépasser par des stratégies adaptées. Des exemples illustrent ensuite cette démarche au sein de ce livre du maître. En revanche, dans l’édition publiée ensuite par Nathan en 2008, l’introduction est rédigée par André Giordan, qui met l’accent sur les conceptions mais donne une curieuse définition des obstacles : « Il s’agit de transformer son système de pensée. Il faut le faire passer d’une conception à une autre plus riche et plus adéquate pour comprendre la réalité. Pour y parvenir, on peut travailler sur les obstacles, ce que l’on nomme couramment les “erreurs” » (p. 13). Cette tendance à considérer les obstacles, et même les conceptions, comme des erreurs se retrouve ensuite dans ce livre du maître (qui invite à les prendre en compte et à les corriger par des suggestions souvent astucieuses). L’implication d’Astolfi dans l’édition 1996 du livre du maître publié chez Nathan a donc permis l’introduction du concept d’obstacle dans ce livre, mais l’édition Nathan plus récente (2008) pilotée par Giordan montre que l’introduction de ce concept n’est pas encore stabilisée. Évaluer le DTD n’est pas simple : si on se réfère à l’introduction de la notion d’obstacle épistémologique par Bachelard (1938), le DTD est assez long même pour l’édition 1996, mais si on se réfère à l’introduction de cette notion en didactique des sciences (travaux d’Astolfi), il est assez court pour l’édition 1996, et bien sûr plus long pour l’édition 2008 qui n’en parle pas.

22Les travaux publiés en anglais (par des chercheurs de divers pays) se focalisent encore souvent sur l’identification de « misconceptions ». Jean-Pierre Astolfi s’était battu contre la réduction des conceptions à des erreurs, et je l’ai largement suivi pour cela. En témoigne par exemple son ouvrage sur l’erreur (1997). L’objectif de l’analyse de conceptions n’est pas de les juger comme étant « fausses », mais d’identifier quels obstacles sont à l’origine de ces conceptions, afin de définir ensuite des objectifs-obstacles.

23Les notions d’obstacles et d’objectifs-obstacles sont, nous l’avons souligné, au cœur des travaux d’Astolfi, mais ne sont pas toujours associées à son nom dans les ouvrages de didactique publiés en français. Par exemple le Dictionnaire des concepts fondamentaux des didactiques (Reuter et al., 2010) leur consacre quatre pages (p. 151-154) qui citent bien Martinand (1986), Peterfalvi (1997) et Clément (1998) mais pas Astolfi… L’essentiel est cependant que les idées fondamentales passent !

24Ce début d’analyse du DTD relatif à ces concepts centraux dans les travaux de Jean-Pierre Astolfi mériterait d’être étendu de façon plus exhaustive à l’ensemble des concepts et démarches qu’il a aidé à forger ou dont il a promu l’utilisation. Les remarques qui précèdent suggèrent déjà deux commentaires :

25Les chercheurs français en didactique ont souvent des réticences à citer d’autres travaux que les leurs ou ceux qui ont été produits par leur propre réseau de recherche (par exemple le réseau INRP). Le présent article ne déroge pas complètement à cette règle. Les concepts qui, malgré tout, émergent n’en ont que plus de mérites, comme ceux issus de la didactique des mathématiques (transposition didactique, situations didactiques, contrat didactique, champs conceptuels) ou issus de la didactique des sciences (comme les obstacles et les objectifs-obstacles, le DTD étant encore peu connu…).

26Cependant, même les concepts de didactique les plus admis en France, les plus enseignés et les plus utilisés dans des recherches francophones, sont souvent largement inconnus à l’étranger, où généralement les chercheurs ne prennent en compte que les travaux publiés en anglais.

2.2. La notion de « conceptions situées »

27Astolfi et Develay (1989) reproduisent (p. 36) un commentaire de Moscovici (1961) soulignant l’importance du contexte dans les réponses d’une personne à un questionnaire ou entretien : « Une personne qui répond à un questionnaire ne fait pas que choisir une catégorie de réponse, elle nous transmet un message particulier. […] Cette personne est parfaitement consciente de ce qu’en face d’un autre enquêteur, ou dans d’autres circonstances, son message serait différent ». Plusieurs chercheurs en sciences humaines et sociales ont souligné à quel point les réponses à un questionnaire varient en fonction de la formulation de la question, et à quel point, dans un entretien, même les relances les plus neutres peuvent influencer la personne interrogée, jusqu’à la faire changer d’opinion (Blanchet, 1991 ; Blanchet & Gotman, 1992 ; de Singly, 1992).

28Or le recueil de données à partir desquelles un chercheur tente d’identifier les conceptions d’un élève, ou d’un enseignant, s’effectue souvent par questionnaire ou entretien. Par exemple, les nombreuses données que j’ai obtenues sur la conception tuyauterie continue entre les appareils digestif et excréteur ont illustré qu’elles peuvent varier plus ou moins selon la question posée (Clément, 1991, 1994). J’ai donc proposé d’appeler les informations issues de chacune de ces réponses conceptions conjoncturelles (Clément, 1994) puis, de façon plus explicite conceptions situées (situated conceptions en anglais : Clément, 1999). C’est à partir de l’analyse comparée de différentes conceptions situées que le chercheur peut identifier un noyau stable qui caractérise les conceptions d’une personne sur un thème précis (Clément, 1994, 2010).

29Jean-Pierre Astolfi connaissait ces travaux, j’en avais plusieurs fois parlé avec lui. Il avait lui-même constaté cette variation en fonction du contexte : « Les réponses des élèves ne sont d’ailleurs pas indépendantes de la nature des questions posées » (Drouin & Astolfi, 1987). Et il avait lui-même attiré l’attention sur la nécessité de ne pas confondre les énoncés recueillis avec les conceptions des personnes qui les énoncent : c’est le chercheur ou l’enseignant qui doit émettre des « hypothèses de représentations » (Astolfi, 1987a, p. 99). Mais il n’a pas pour autant adopté la notion de conceptions situées. Il n’en fait aucune référence dans les Mots-clés de la didactique (Astolfi et al., 1997a) ni dans ses publications ultérieures. Dans nos discussions, il se justifiait en disant avoir peur que la notion de conception située introduise un regard relativiste sur le concept de représentation/conception. Je répondais qu’au contraire, ça permettait d’être plus solide, plus rigoureux, dans les processus d’identification de conceptions et que ça aidait beaucoup les jeunes chercheurs à adopter une méthodologie qui leur évite de confondre les productions d’une personne dans une seule situation (relative au thème travaillé), avec les conceptions de cette personne sur ce thème. Il est aussi possible de remarquer que l’articulation entre conceptions situées et conception générale sur un thème fait écho à la préoccupation de Jean-Pierre Astolfi quant au traitement local ou général d’un obstacle (Astolfi & Peterfalvi, 1993, p. 114).

2.3. Listes d’obstacles et nœuds d’obstacles

30Jean-Pierre Astolfi a très vite dénoncé « le caractère souvent trop descriptif et insuffisamment opérationnel » « des études sur les représentations, auxquelles notre groupe de l’INRP a beaucoup contribué » (Astolfi, 1987b, p. 14). Jusqu’à son ouvrage de 2008, il a répété qu’il s’agit d’aller au-delà d’un catalogue de conceptions pour accéder aux raisons profondes qui les fondent et les rendent souvent persistantes : par l’identification des obstacles qui sont au cœur de ces conceptions, et par la mise en œuvre d’objectifs-obstacles pour « dépasser ces obstacles ». Ce dépassement a souvent été formulé par Jean-Pierre Astolfi, même s’il a aussi reconnu que « le terme d’un travail d’obstacle – si terme il peut y avoir – ne peut donc être son franchissement, puisqu’il n’est jamais, à coup sûr, dépassé », l’objectif étant alors de permettre à l’apprenant de l’identifier et d’être ensuite vigilant à son égard (Peterfalvi, 1997). Examinons le cheminement d’Astolfi depuis l’identification d’obstacles jusqu’à la reconnaissance d’autres niveaux de complexité, qu’il a nommés nœuds d’obstacles et dont je discuterai la pertinence.

31Dans son travail important sur le milieu, réalisé avec Anne-Marie Drouin (1987), auquel il se référera souvent dans ses travaux suivants (par exemple Astolfi, 1989, p. 43-44 ; Astolfi & Develay, 1989, p. 61-64 ; Astolfi & Peterfalvi, 1993, p. 107-108), Drouin et Astolfi identifient six conceptions possibles du milieu, pour dégager ensuite une liste de neuf obstacles. Ils s’appuient pour cela sur les différents sens du terme milieu analysés de façon remarquable par le philosophe de la biologie Canguilhem (1965), en réduisant cependant le monde propre à chaque animal (son « Umwelt » : von Uexküll, 1934 ; Campan, 1985 ; Clément, Scheps & Stewart, 1997) aux « besoins propres de l’animal ».

32Dans leur article qui a eu un gros succès, Astolfi et Peterfalvi (1993) reprennent cette étude sur le milieu pour illustrer la notion d’obstacles, en retenant quatre obstacles (lexical, tautologique, anthropomorphique, holiste). Ils introduisent ensuite la notion de nœud d’obstacles, en s’appuyant sur une recherche collective relative à la transformation de la matière, déclinée sur plusieurs thèmes : digestion, respiration, les gaz, et les cycles biologiques. Sur chacun de ces thèmes, ils rappellent ou mettent en évidence des conceptions fréquentes chez les élèves (comme la tuyauterie continue pour la digestion) puis en dégagent plusieurs obstacles transversaux à ces conceptions, et complémentaires entre eux, fonctionnant comme un nœud d’obstacles. Ils en listent cinq dans le document 1 (p. 109) pour n’en commenter que les trois principaux (p. 110 et 111) : « primat de la perception sur la conceptualisation ; pensée catégorielle (ou… ou) ; et un excès de valorisation du vivant sur le non vivant, et de dévalorisation des gaz et de la chimie ». Suit un développement plus général, qui s’appuie peu sur ces obstacles, tout en étant fort intéressant, « 2. De l’obstacle à l’objectif–obstacle » (p. 111-116) puis « 3. De l’objectif–obstacle aux situations didactiques » (p. 116-126), tandis que la partie « 4. Principes pour la construction de dispositifs » reprend appui sur certains des exemples présentés dans la première partie, surtout l’exemple du gaz. Ce faisant, ce sont surtout les conceptions des élèves qui sont mobilisées pour présenter les dispositifs analysés, avec un retour sur l’obstacle précis relatif à la conception des élèves sur le gaz (« l’obstacle selon lequel les gaz – et en particulier l’air – ne sont pas de la matière », p. 126), sans que soient convoquées, dans les longs commentaires des séquences analysées, les formulations du nœud d’obstacles initialement défini. Cela n’enlève rien à l’intérêt de leurs commentaires sur les séquences de classe analysées, proposant par exemple, face aux obstacles, des démarches telles que : repérage, fissuration, reconstruction, automatisation. Mais cela questionne cette notion de nœud d’obstacles, qui semble ici plus être construite a posteriori qu’avoir influencé la définition d’objectifs–obstacles.

33Cette notion de nœud d’obstacles m’avait cependant paru intéressante, car montrant la difficulté de s’attaquer à un obstacle. Dans mon bilan de dix ans de recherches en didactique de la biologie (Clément, 1998, p. 61), je l’ai reprise à propos de l’obstacle que constitue la difficulté à concevoir que nombre de parois biologiques sont perméables tout en étant des limitantes : obstacle qui intervient autant pour la digestion (perméabilité de la paroi intestinale et des capillaires sanguins) que pour la cellule (perméabilité de la membrane cytoplasmique qui entoure chaque cellule). Et le seul passage du dictionnaire des concepts fondamentaux des didactiques (Reuter et al., 2010, p. 152) qui cite la notion de nœud d’obstacles ne mentionne que cet exemple. Je vais le développer pour introduire d’autres limites des analyses d’Astolfi et de son équipe, quant à la complexité des conceptions et obstacles.

2.4. Différents types d’obstacles : l’exemple de la perméabilité des parois

34La perméabilité de parois biologiques est le principal obstacle épistémologique (mais pas le seul) qui permet de comprendre la fréquence impressionnante de schémas de type « tuyauterie continue » quand on demande à un élève ou un adulte de dessiner le trajet, dans son corps, du litre de bière (ou d’eau) qu’il vient d’ingérer, avant qu’il ne soit allé uriner : nombre de schémas font déboucher directement l’intestin dans la vessie (Clément et al., 1981 ; Clément, 1991, repris dans Johsua & Dupin, 1993, p. 156-160 ; Clément, 1994, 2003b). Dans mes enseignements universitaires pour introduire la didactique des sciences à des étudiants du 1er au 3e cycle, je commençais volontiers par cet exemple, les étudiants travaillant ensuite en petits groupes pour analyser leurs propres dessins (que je photocopiais immédiatement). Nous débattions ensuite et j’en profitais pour introduire les notions de conceptions, obstacles épistémologiques et stratégies didactiques, ce qui était l’objectif de mon enseignement. Mais quand, au cours d’une séance suivante, ou à l’occasion de l’examen écrit, je reposais le même type de question, tous les étudiants qui avaient participé au débat indiquaient que ce que nous venons de boire passe dans le sang, puis dans tout le corps : ils avaient effectivement changé de conception sur cet exemple précis. Divers types de stratégies didactiques, fondées sur l’identification de cet obstacle, ont aussi été mises en œuvre auprès de collégiens de troisième, aboutissant à des changements conceptuels significatifs : Clément, 2001b ; Kammoum, Chapron & Clément, 2002.

35Cependant si, peu de temps après, je les faisais travailler sur la cellule vivante, ils représentaient volontiers une double membrane entourant cette cellule, et omettaient de mentionner les échanges permanents entre la cellule et ce qui l’entoure (Clément, Serverin & Luciani, 1983 ; Clément, 1984, 1988, 2007). C’est bien le même obstacle qui s’exprime ici, la limitante perméable étant la membrane cellulaire.

36Notre collaboration initiale avec un psychanalyste, Jean-Louis Serverin (Clément, Serverin & Luciani, 1981, 1983) nous a fait prendre conscience des racines profondes de cet obstacle, comme le moi-peau défini par Anzieu pour désigner les limites (plus ou moins perméables) de notre personnalité plus ou moins intro- ou extravertie. Nous avons par la suite identifié bien d’autres types de limitantes dont la plus ou moins grande perméabilité ne nous laisse pas indifférents : depuis le plus ou moins grand verrouillage des ouvertures de notre voiture, appartement, ou maison, jusqu’aux frontières du village, de chaque pays, de l’espace Schengen, et même la perméabilité de la couche d’ozone. À cause de sa généralité, de sa transversalité, j’ai nommé cet obstacle obstacle psychologique, sans être vraiment content de cette dénomination (Clément, 1998, 2003a, 2003b, 2010). C’est en fait plus un obstacle transversal qu’un nœud d’obstacles. Comme le sont plusieurs autres obstacles mis en évidence par nos travaux comme par ceux d’Astolfi et d’autres auteurs : par exemple la réduction à une simple causalité linéaire, l’anthropocentrisme, etc.

37Cet exemple permet aussi d’introduire la notion d’obstacle didactique. Cette catégorie d’obstacles a été proposée par Brousseau (1978) en didactique des mathématiques. Brousseau a distingué trois types d’obstacles, en fonction de leur origine : ontogénique, épistémologique ou didactique. Je les reformule ainsi :

  • Les obstacles ontogénétiques « surviennent du fait des limitations (neurophysiologiques entre autres) du sujet à un moment de son développement » (Brousseau, 1978). Ils ont été étudiés par Piaget, mais doivent être précisés pour chaque niveau de complexité d’une discipline scientifique ;

  • Les obstacles épistémologiques correspondent aux obstacles analysés par Astolfi à partir de la définition proposée par Bachelard (1938) : quand les faits de la vie quotidienne s’opposent à l’acquisition de connaissances scientifiques, que ce soit au cours de l’histoire des sciences ou lors de la construction par l’apprenant de nouvelles connaissances ;

  • Les obstacles didactiques sont, quant à eux, introduits par le système éducatif, par exemple par l’enseignant ou par le programme ou les manuels scolaires.

38En ce qui concerne les deux exemples abordés ici (tuyauterie continue digestion/excrétion, et membrane imperméable de la cellule vivante), l’obstacle didactique est évident quand on analyse les images des manuels scolaires sur ces thèmes. J’ai ainsi trouvé (Clément, 1994, 2001c, 2003b, 2010) dans des manuels du primaire, par exemple le Bordas cycle 3, que « le chemin des aliments » était schématisé par le tube digestif situé dans la silhouette d’un petit garçon qui mange une pomme : celle-ci, d’après la légende, atteint l’estomac une minute après, puis chemine dans l’intestin pour se retrouver au niveau de l’anus 14 heures après. C’est tout simplement faux, puisque la quasi-totalité de la pomme ingérée passera dans le sang. Le schéma de tuyauterie continue est donc induit très tôt chez l’élève.

39Pour les images de cellules vivantes, c’est tout aussi clair (Clément, 1988, 2007) car le concept de cellule est introduit par des schémas où, le plus souvent, seule la membrane cytoplasmique qui délimite la cellule a un aspect trilaminaire (suggérant une double membrane) alors que les autres membranes de la cellule, qui ont pourtant la même structure, sont représentées par un trait simple. Et le concept de cellule est toujours introduit par deux archétypes de cellules : une cellule animale ronde, non juxtaposée à d’autres cellules, et une cellule végétale polyédrique toujours juxtaposée à d’autres cellules. J’ai analysé en détail les origines de cette dualité de représentations (Clément, 2007) : elles sont à la fois d’ordre sociologique (équilibre entre les laboratoires de biologie animale et de biologie végétale) et d’ordre didactique (observation classique en classe, depuis des générations, de l’épiderme d’oignon, et de cellules desquamées de l’épithélium buccal).

40J’ai donc rajouté aux trois catégories d’obstacles proposés par Brousseau, et qui me semblent tout à fait pertinents, la catégorie des obstacles sociologiques (Clément, 2003a).

41Ces catégories d’obstacles n’ont pas été reprises par Jean-Pierre Astolfi, dont les travaux ont eu le grand mérite de montrer l’importance d’identifier des obstacles épistémologiques, avec la finalité, essentielle pour des enseignants, de définir à partir d’eux des objectifs-obstacles et des stratégies didactiques efficaces pour dépasser ces obstacles.

42L’identification d’obstacles didactiques a une autre finalité : améliorer le système éducatif en amont. Par exemple, l’analyse critique de manuels scolaires (Clément, 2008) a pour objectif de proposer aux auteurs et éditeurs de ces manuels de les corriger et améliorer. Prenons un exemple, entre autres dans l’ensemble des recherches que nous avons menées dans plusieurs pays, dans le cadre du projet de recherche Biohead-Citizen (Carvalho et al., 2008) en analysant les programmes et manuels scolaires liés à six thèmes de biologie : les schémas d’évolution humaine représentaient, dans quasiment tous les pays, l’émergence d’un homme blanc, avec sur 18 pays deux seules exceptions où émergeaient un homme et une femme (Quessada et al., 2008). Depuis, il y a de plus en plus souvent une femme dans ces types de schémas. Nous ne pouvons pas être sûrs que c’est uniquement notre recherche qui induit ce changement, mais plutôt une montée générale de thèses moins sexistes, tendance dans laquelle s’inscrit notre recherche. En revanche, pour la disparition progressive de l’expression programme génétique dans les manuels de SVT (Sciences de la vie et de la Terre) du secondaire (Clément & Castéra 2013 ; Clément, 2013b), nous avons plus d’indications pour penser que nos recherches (Castéra et al., 2008) ont eu une influence.

43Au total, la même conception, par exemple la tuyauterie continue, a plusieurs origines : le fait que tous les tuyaux de notre vie quotidienne ont des parois imperméables (obstacle épistémologique), mais aussi le fait que les manuels scolaires, et l’enseignement de la biologie au moins au primaire, font bien passer le message que ce que nous buvons transite dans le tube digestif (un tuyau donc) sans faire aussi efficacement passer le message que ça traverse ensuite la paroi de l’intestin pour aller dans le sang et par là dans tout notre corps. Qui plus est, cette difficulté à concevoir que la paroi de l’intestin est perméable semble avoir des racines psychologiques plus profondes, liées à plusieurs dimensions de notre vie. Il y a donc conjonction entre au moins trois types d’obstacles pour expliquer la même conception tuyauterie continue : c’est aussi ce type de conjonction que nous pouvons appeler un nœud d’obstacles.

44Par ailleurs, le même obstacle épistémologique (lié à la difficulté de concevoir que des parois peuvent être perméables), intervient aussi bien pour comprendre la tuyauterie continue digestion-excrétion, que pour comprendre les conceptions sur l’imperméabilité de la membrane cellulaire, et sans doute bien d’autres conceptions encore (respiration, ou en physique pour les membranes semi-perméables par exemple) : il s’agit là plutôt d’un obstacle épistémologique transversal, qui mérite d’être identifié et affronté dans plusieurs disciplines par des stratégies didactiques appropriées (et qui se renforceront l’une l’autre).

3. Complexité des conceptions et obstacles : représentations sociales, systèmes de conceptions, KVP

45L’analyse des conceptions et obstacles sur la tuyauterie continue et sur la cellule, fait aussi apparaître d’autres niveaux de complexité, qui n’émergent que partiellement des travaux d’Astolfi et de son équipe.

46J’ai signalé plus haut, en indiquant que le concept de cellule est toujours introduit par deux schémas, de cellule animale ou végétale, que ces schémas avaient des racines plus sociologiques qu’historiques (les schémas initiaux de Schleiden et Schwann – qui ont eu la paternité, en 1839, de la théorie cellulaire – n’indiquaient pas cette dualité : Clément, 2007). S’y rajoute une pratique sociale du milieu éducatif, la reproduction des schémas initiaux, issus de traités de biologie cellulaire puis reproduits de génération en génération dans les manuels scolaires, avec des modernisations (informations issues de la microscopie électronique puis de la biologie moléculaire) mais sans modifier le cadre de la dualité (animale ou végétale) de ces cellules (Clément, 2007).

47L’analyse des schémas de l’appareil digestif dans les manuels scolaires de plusieurs pays, en particulier en France et au Portugal (Carvalho & Clément, 2007) révèle les mêmes tendances : l’appareil circulatoire n’était jamais représenté à côté de l’intestin (il commence à l’être dans quelques manuels), alors qu’il est toujours représenté à côté de l’appareil excréteur (avec les reins). Cette différence reproduit ce qu’on trouve classiquement dans les traités d’anatomie : il y a donc une pratique sociale des rédacteurs de manuels : reproduire le savoir savant, souvent sans oser le modifier dans une optique pédagogique et/ou didactique.

48Cette tendance est apparue très nettement quand des étudiants et enseignants portugais m’ont fait des schémas qui, dans leur majorité, n’indiquaient pas un tube continu entre l’estomac et l’anus, mais un gribouillis plutôt confus (Clément, 2003a). Ce schéma reproduit celui qui est présent dans tous les manuels scolaires portugais : un intestin comme on peut l’observer en place sur un écorché : ce qui est utile dans une perspective médicale, mais pas dans une perspective pédagogique visant à faire comprendre la continuité de notre tube digestif, de la boucle à l’anus (Carvalho et al., 2004 ; Carvalho, Silva & Clément, 2006 ; Carvalho & Clément, 2007). Ces choix d’images par les auteurs des manuels scolaires portugais renvoient à la fois à des pratiques sociales, mais aussi à des valeurs : le respect excessif par rapport au savoir savant des médecins anatomistes qui ont rédigé les traités scientifiques de référence, et la dévalorisation des enseignants et autres auteurs des manuels, qui n’osent pas modifier ces schémas à des fins pédagogiques.

49Sur des questions plus vives de la biologie, que nous avons abordées dans le cadre du projet de recherche Biohead-Citizen, ces interactions entre connaissances scientifiques, pratiques sociales et valeurs sont encore plus nettes : par exemple quand, dans les manuels scolaires de certains pays, les schémas de l’appareil reproducteur féminin omettent le clitoris (Bernard et al., 2008) ; ou encore quand toutes les images de vrais jumeaux, dans les manuels scolaires de tous les pays étudiés, montrent qu’ils ont les mêmes vêtements et coiffures, comme si ces traits socioculturels étaient déterminés par l’identité de leurs gènes (Castéra et al., 2008 ; Clément & Castéra, 2013). Les connaissances scientifiques (très forte ressemblance anatomique des jumeaux monozygotes) sont alors en interaction avec des pratiques sociales (les parents qui habillent de façon identique leurs vrais jumeaux : sur Internet, ce sont ces images qu’on trouve, tout comme dans les manuels scolaires), et avec des valeurs innéistes lourdes d’enjeux idéologiques et sociaux. Ces interactions fondent le modèle KVP (K = Knowledge pour connaissances ou savoirs scientifiques, V = Valeurs et P = Pratiques sociales : Clément 1998, 2001c, 2004, 2010).

50Analyser les conceptions d’élèves ou d’enseignants, ou d’autres acteurs du système éducatif, comme des interactions possibles entre connaissances scientifiques, valeurs et pratiques sociales, permet d’éviter de ne les analyser qu’en fonction de leur adéquation avec les connaissances scientifiques les plus actuelles des chercheurs : éviter de ne les considérer que comme de possibles « erreurs », ce qui rejoint les propos d’Astolfi. Mais c’est aussi se donner les moyens d’identifier certaines origines des conceptions, certains obstacles. Par exemple, quand des enseignants (2 % des 732 interrogés en France, mais 64 % des 223 enseignants interrogés en Algérie, avec tous les pourcentages intermédiaires dans les 24 autres pays de notre échantillon : Clément, Quessada & Castéra, 2012) sont totalement d’accord avec la proposition suivante : « C’est pour des raisons biologiques que les femmes ont plus souvent la charge des tâches domestiques que les hommes », c’est en partie à cause de lacunes de connaissances en génétique, mais aussi à cause de pratiques sociales très répandues, ancrées dans des valeurs clairement sexistes (voir aussi : Clément & Caravita, 2011 ; Castéra & Clément, 2012).

51Les thèmes de biologie sur lesquels ont travaillé les équipes et projets coordonnés par Jean-Pierre Astolfi étaient souvent moins « chauds » : digestion, respiration, écosystème, etc., alors que les thèmes abordés dans le projet Biohead-Citizen sont des questions socialement vives, pour reprendre la terminologie proposée par Laurence Simonneaux (2013) qui situe ces questions dans la catégorie plus large des SSI (Socio-Scientific Issues) : évolutionnisme/créationnisme, le déterminisme génétique de traits ou performances humains, éducation à la sexualité, à la santé, à l’environnement. De plus, ce projet a choisi de travailler au niveau international, dans des pays aux caractéristiques contrastées, pour identifier les interactions entre science (enseignée) et société, en approchant la science enseignée par les conceptions d’enseignants, au moyen d’un long questionnaire où chaque thème est abordé par plusieurs questions qui sont pour la personne interrogée autant de situations différentes. L’analyse des résultats permet ainsi d’identifier les trois niveaux de conceptions de la colonne de gauche du tableau ci-dessous. Je ne veux pas ici préciser plus les précautions méthodologiques (voir Clément & Carvalho, 2007, Carvalho et al., 2008) de cette recherche qui s’étend encore aujourd’hui à de nouveaux pays (30 actuellement : Clément, 2014b).

Conceptions situées, conceptions, représentations sociales et systèmes de conceptions (d’après Clément, 2010).

au niveau individuel au niveau collectif
Conceptions situées Le contenu de la réponse d’une personne à une question précise, ou dans une situation précise Le contenu convergent des réponses de plusieurs personnes placées dans la même situation précise
Conceptions Les cohérences dégagées par le chercheur à partir des réponses d’une personne placée dans plusieurs situations relatives à un thème donné (conceptions individuelles sur ce thème) Les cohérences dégagées par le chercheur à partir des conceptions individuelles sur un même thème, identifiées chez plusieurs personnes (groupe social) (conceptions collectives = représentations collectives, ou représentations sociales)
Systèmes de conceptions Ensemble de conceptions (représentations sociales) corrélées entre elles. Elles peuvent aussi être liées à des caractéristiques individuelles comme les opinions sur le plan social, religieux ou politique

52Dans cette recherche, les conceptions situées correspondent aux réponses à une seule question relative à un thème, tandis que les conceptions émergent des corrélations entre les réponses à toutes les questions portant sur ce thème. Quand ces questions sont spécifiques à un groupe social (défini par sa nationalité, ou son genre, son âge, la matière enseignée, ou le niveau d’instruction, ou encore la religion ou le degré de pratique religieuse, etc.), nous parlons de conceptions collectives, qui correspondent aux représentations sociales définies par Moscovici (1961, 1984), déjà appelées représentations collectives par Durkheim (1889).

53L’intérêt d’une telle masse de données est de pouvoir établir des corrélations significatives entre des conceptions sur des thèmes différents, par analyses multivariées du type ACP (Analyse en composantes principales), et d’établir aussi des corrélations avec des opinions politiques ou religieuses personnelles par des analyses de co-inertie (pour la présentation de ces analyses, voir Munoz et al., 2009 ou Castéra, 2010). L’ensemble des résultats rend compte de différences très importantes entre enseignants, avec en particulier des différences très significatives entre pays. Sans entrer dans le détail de ces résultats, ni citer toutes les publications où ils commencent à être exposés, mentionnons la mise en évidence de deux systèmes de conceptions opposées (voir par exemple Clément & Caravita, 2013 ; Clément, Quessada & Castéra, 2012) :

54(A) Un système de conceptions rassemble les conceptions les plus créationnistes et les plus finalistes quant à l’évolution, les conceptions les plus innéistes, les plus sexistes, les plus proches de l’homophobie et de la xénophobie quant au thème du déterminisme génétique, les conceptions les plus anthropocentrées quant à l’environnement, et les moins favorables à une introduction rapide à l’école de différents contenus relatifs à l’éducation à la sexualité ; les enseignants qui partagent ces conceptions sont ceux qui pratiquent le plus leur religion (quelle que soit celle-ci), qui sont contre la séparation entre science et religion, et qui ont les opinions politiques les plus conservatrices.

55(B) A l’opposé, un système de conceptions où sont corrélées les conceptions et opinions inverses de ce que nous venons d’énumérer.

56On retrouve ces deux systèmes de conceptions opposées aussi bien au sein des seuls enseignants chrétiens (Clément & Quessada, 2012) qu’au sein des enseignants musulmans (Clément, 2013a). De plus, le système de conceptions (A) est beaucoup plus fréquent dans les pays qui ont le plus faible niveau de développement économique.

57Ces résultats ne contredisent en rien les travaux d’Astolfi : ils les prolongent plutôt, en donnant quelques-unes des clés pour expliquer la ténacité de certaines conceptions, ancrées dans des valeurs et pratiques sociales qui sont sans doute plus difficiles à faire évoluer que les connaissances scientifiques.

58Ils indiquent aussi que les obstacles ainsi identifiés ne peuvent pas tous être transformés en objectifs-obstacles : l’enseignement scientifique ne peut bien sûr pas avoir pour objectif de changer le degré de croyance religieuse des élèves, ni leurs opinions politiques ; il doit se limiter à définir des objectifs-obstacles qui soient atteignables dans le cadre de l’institution scolaire.

59Mais nos recherches montrent aussi que, dans les conflits socio-cognitifs prônés par les recherches d’Astolfi et de son équipe, il est nécessaire de clarifier les rapports entre science et religion, entre connaissances scientifiques et valeurs. Plusieurs recherches s’engagent actuellement dans cette voie (par exemple Corrigan, Dillon & Gunstone, 2007 ; Jones & Reiss, 2007 ; Maurines, 2010 ; Clément, 2013c, Wolfs, 2013).

Conclusion

60Je ne sais comment exprimer la dette que j’ai vis-à-vis de Jean-Pierre Astolfi et de l’équipe de l’INRP qu’il a animée. Ce sont eux qui m’ont initié à la didactique des sciences, à l’époque où elle était définie par le fameux triangle didactique. Ce sont eux qui m’ont convaincu de l’importance de Bachelard et de l’intérêt d’analyser les conceptions pour identifier des obstacles aux apprentissages et définir des stratégies didactiques appropriées (des objectifs-obstacles, notion par laquelle Astolfi rend hommage à Martinand, 1986). Cette perspective reste tout à fait actuelle. Elle n’est pas sans rappeler le modèle allemand nommé « educational reconstruction » (Kattman et al., 1996 ; Duit, Gropengiesser & Kattmann, 2005), qui sert actuellement de référence à de nombreuses recherches en didactique outre-Rhin. Certes, ce modèle n’a pas encore intégré la notion d’obstacles épistémologiques, mais la finalité des recherches en didactique qu’il sous-tend est l’amélioration des situations et stratégies didactiques. La théorie des situations didactiques formalisée par Brousseau (1986, 1998) a la même perspective en didactique des mathématiques, tout en prenant en compte les obstacles épistémologiques (Brousseau, 1978).

61Le dialogue avec Jean-Pierre Astolfi, développé dans le présent article, procède d’un échange d’idées qui était si cher à Jean-Pierre. Tout en valorisant les notions fondamentales qu’il a définies ou promues (conceptions, obstacles, objectifs-obstacles, stratégies didactiques), j’ai tenté de prolonger la réflexion sur ces notions, en particulier en proposant que, dans le triangle didactique, le pôle savoirs scientifiques soit reconnu comme plus complexe, incluant aussi des valeurs et des pratiques sociales (les interactions KVP).

62Martinand (1986 et travaux ultérieurs) avait déjà montré que l’enseignement des sciences et des techniques ne se réfère pas seulement à des connaissances scientifiques, mais aussi à des pratiques sociales. Nos résultats illustrent qu’il concerne aussi des valeurs, par exemple l’honnêteté qui est à la base de la science mais aussi les valeurs de la morale laïque désormais introduite dans nos programmes scolaires (Clément, 2013c).

63La multiplication actuelle de recherches qui analysent des séquences d’enseignement, en particulier lors de débats sur des questions scientifiques socialement vives (Simonneaux & Simonneaux, 2009 ; Simonneaux, 2013) est aussi un prolongement des directions impulsées par l’œuvre de Jean-Pierre Astolfi, tout autant que des directions suggérées par nos travaux qui ont tenté d’apporter de nouvelles clarifications quant à la complexité des origines des conceptions et obstacles.

64L’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.

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Bibliographie

ASTOLFI J.-P. (1987a). Les représentations en biologie et leur prise en compte didactique. In Actes des 3Rencontres nationales sur la didactique de l’histoire et de la géographie, Paris : INRP, p. 95-110.

ASTOLFI J.-P. (1987b). Approche didactique de quelques aspects du concept d’écosystème. Introduction. Aster, n° 3, p. 11-18.

ASTOLFI J.-P. (1989). Contribution à la caractérisation didactique des contenus d’enseignement en biologie. Thèse de doctorat sur travaux, université Lyon 2.  Avec en annexe Recueil de publications en didactique des sciences et en sciences de l’éducation, 1972-1988, 700 p.

ASTOLFI J.-P. (1990). L’émergence de la didactique de la biologie, un itinéraire. Aster, n° 11, p. 195-224.

ASTOLFI J.-P. (1992). L’école pour apprendre. Paris : ESF

ASTOLFI J.-P. (1993). Trois paradigmes pour les recherches en didactique. Revue française de pédagogie, n° 103, p. 5-18.

ASTOLFI J.-P. (1994). Los obstaculos para el aprendizaje de conceptos en ciencias: La forma de franquearlos didacticamente. In M. Rioseco (éd.), Proceedings of the International conference "Science and Mathematics Education for the 21st. Century: Towards innovatory approaches" 26 September-1 October 1994. Conception : université de Conception, p. 126-134.

ASTOLFI J.-P. (1997). L’erreur, un outil pour enseigner. Paris : ESF.

ASTOLFI J.-P. (2008). La saveur des savoirs. Disciplines et plaisir d’apprendre. Paris : ESF.

ASTOLFI J.-P. & DEVELAY M. (1989). La didactique des sciences. Paris : Presses universitaires de France (Que sais-je ?).

ASTOLFI J.-P. & PETERFALVI B. (1993). Obstacles et construction de situations didactiques en sciences expérimentales. Aster, n° 16, p. 103-141.

ASTOLFI J.-P., ARVIEU Y., CANTOR M., LAUGIER A. & SCHNEEBERGER P. (1996). Sciences et Technologie. Guide pédagogique. Paris : Nathan.

ASTOLFI J.-P. & PETERFALVI B. (1997). Stratégie de travail des obstacles : dispositifs et ressorts. Aster, n° 25, p. 193-216.

ASTOLFI J.-P., DAROT E., GINSBURGER-VOGEL Y. & TOUSSAINT J. (1997a). Mots-clés de la didactique des sciences. Bruxelles : De Boeck.

ASTOLFI J.-P., DAROT E., GINSBURGER-VOGEL Y. & TOUSSAINT J. (1997b). Pratiques de formation en didactique des sciences. Bruxelles : De Boeck.

ASTOLFI J.-P., PETERFALVI B. & VÉRIN A. (1998). Comment les enfants apprennent les sciences. Paris : Retz (Pédagogie).

BACHELARD G. (1938). La formation de l’esprit scientifique. Paris : Vrin.

BERNARD S., CLÉMENT P., CARVALHO G., ALVES G., BERGER D., THIAW M.S., SELMAOUI S., KHZAMI S., SKUJIENE G., ABDELLI S., ABROUGUI M., CALADO F., BOGNER F. & YAMMINE A. (2008). Sexual transmitted diseases and control of reproduction in biology textbooks. A comparative analysis in 16 countries. Science Education International, vol. 19, n° 2, p. 185-208.

BLANCHET A. (1991). Dire et faire dire. L’entretien. Paris : Armand Colin.

BLANCHET A. & GOTMAN A. (1992). L’enquête et ses méthodes. L’entretien. Paris : Nathan Université (collection 128) [nouv. éd. 2010].

BOYRIVENT A., CHAMPAGNON B., CLÉMENT P., LUCIANI A. & TARDIVEL R. (1981). Décloisonner l’enseignement scientifique : comment des biologistes, chimistes et physiciens ont mis sur pied un enseignement thématique pluridisciplinaire à l’université. Éducation permanente, n° 56, p. 31-41.

BROUSSEAU G. (1978). Les obstacles épistémologiques et les problèmes en mathématiques. Recherches en didactique des mathématiques, vol. 4, n° 2, p. 165-198.

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

BROUSSEAU G. (1998). Théorie des situations didactiques. Grenoble : La Pensée sauvage.

CAILLOT M. & CLÉMENT P. (2010). La naissance de l’ARDIST. Skholê (univ. de Provence, IUFM), n° 16, p. 5-8.

CAMPAN R. (1985). L’animal et son univers. Toulouse : Privat.

CANGUILHEM G. (1965). Le vivant et son milieu. In G. Canguilhem, La connaissance de la vie, Paris : Vrin.

CARVALHO G.S., RUI S., LIMA N., COQUET E. & CLÉMENT P. (2004). Portuguese primary school children’s conceptions about digestion: Identification of learning obstacles. International Journal of Science Education, n° 26, p. 1111-1130.

CARVALHO G.S., SILVA R. & CLÉMENT P. (2006). Historical analysis of Portuguese primary school textbooks (1920-2005) on the topic of digestion. International Journal of Science Education, vol. 29, n° 2, p. 173-193.

CARVALHO G.S. & Clément, P. (2007). Relationships between Digestive, Circulatory and Urinary Systems in Portuguese Primary Textbooks. Science Education International, vol. 18, n° 1, p. 15-24.

CARVALHO G., CLÉMENT P., BOGNER F. & CARAVITA S. (2008). BIOHEAD-Citizen: Biology, Health and Environmental Education for better Citizenship, Final Report. Bruxelles : FP6, Priority 7, Project N° CITC-CT-2004-506015.

CASTÉRA J. (2010). Enjeux de l’enseignement de la génétique humaine. Ses représentations dans les manuels scolaires et chez les enseignants, dans 19 pays. Thèse de doctorat, Lyon : université Lyon 1.

CASTÉRA J., CLÉMENT P., ABROUGUI M., NISIFOROU O., VALANIDES N., SARAPUU T., TURCINACICIENE J., AGORRAM B., CALADO F., BOGNER F. & CARVALHO G. (2008). Genetic determinism is school textbooks: a comparative study conducted among sixteen countries. Science Education International, vol. 19, n° 2, p. 163-184.

CASTÉRA J. & CLÉMENT P. (2012). Teachers’ conceptions about genetic determinism of human behaviour: a survey in 23 Countries. Science and Education, DOI 10.1007/s11191-012-9494-0.

CHEVALLARD Y. (1985). La transposition didactique. Grenoble : La Pensée sauvage [nouv. éd. aug.1991]

CHEVALLARD Y. & JOSHUA M.-A. (1982). Un exemple d’analyse de la transposition didactique : l’exemple de la notion de distance. Recherches en didactique des mathématiques, vol. 3, n° 2, p. 159-239.

CLÉMENT P. (1974). Remarques sur la formation. Les Temps modernes, n° 340, p. 384-407.

CLÉMENT P. (1981). Enseigner l’esprit critique à des étudiants scientifiques de premier cycle. Actes J.I.E.S., vol. 2, p. 285-290.

CLÉMENT P. (1984). Présentation d’une enquête « Comment se représente-t-on le plus fréquemment la cellule ? ». Actes Journées d’études Images et communication de la recherche : le monde microscopique, Caen mai 1984, GANIL, p. 16-17.

CLÉMENT P. (1988). Le concept de cellule : de la recherche à l’enseignement. Actes du troisième séminaire francophone de didactique de la biologie, Louvain-La-Neuve, novembre 1988, 14 p.

CLÉMENT P. (1991). Sur la persistance d’une conception : la tuyauterie continue digestion-excrétion. Aster, n° 13, p. 133-155.

CLÉMENT P. (1994). Représentations, conceptions, connaissances. In A. Giordan, Y. Girault & P. Clément, Conceptions et connaissances. Berne : Peter Lang, p. 15-45.

CLÉMENT P. (1998). La biologie et sa didactique. Dix ans de recherches. Aster, n° 27, p. 57-93.

CLÉMENT P. (1999). Situated conceptions. Theory and methodology. From the collection of data (on the brain) to the analyse of conceptions. In M. Méheut & G. Rebmann, Fourth European Science Education Summerschool: Theory, Methodology and Results of Research in Science Education, ESERA, SOCRATES, université Paris 7, p. 298-315.

CLÉMENT P. (2001a). Méthodologie des recherches en didactique des sciences : recueil et analyse des données. In Actes du colloque international de Fès, novembre 2000, université de Fès et ENS, 12 p.

CLÉMENT P. (2001b). Métacognition et changements conceptuels chez des étudiants scientifiques. In H.N. Sall & A. Sow (éd.), Les stratégies de réussite dans l’enseignement supérieur, 18e colloque AIPU (Association internationale de pédagogie universitaire), Dakar : ENS, p. 51-63.

CLÉMENT P. (2001c). La recherche en didactique de la biologie. In Didactique de la biologie : recherches, innovations, formations, Alger : ANEP, p. 11-28.

CLÉMENT P. (2003a). Didactique de la biologie : les obstacles aux apprentissages. In G. Carvalho et al.,Saberes e practicas na formaçao de professores e educadores. Ed. FCT Min. da Ciancia e do Ensino Superior (Portugal), p. 139-154.

CLÉMENT P. (2003b). Situated conceptions and obstacles. The example of digestion/excretion. in D. Psilos et al., Science Education Research in the Knowledge-Based Society, Kluwer, p. 89-98.

CLÉMENT P. (2004). Science et idéologie : exemples en didactique et épistémologie de la biologie. Actes du colloque Sciences, médias et société. Lyon : ENS-LSH, p. 53-69. En ligne : <http://sciences-medias.ens-lsh.fr>.

CLÉMENT P. (2007). Introducing the cell concept by both animal and plant cells: a historical and didactic approach. Science and Education, n° 16, p. 423-440.

CLÉMENT P. (2008). Relating to critical analysis of school science textbooks. Science Education International, vol. 19, n° 2, p. 93-96.

CLÉMENT P. (2010). Conceptions, représentations sociales et modèle KVP. Skholê (univ. de Provence, IUFM), n° 16, p. 55-70.

CLÉMENT P. (2013a). Teachers’ conceptions of Evolution in some Muslim countries. Public Understanding of Science. Doi : 10.1177/0963662513494549.

CLÉMENT P. (2013b). Le Délai de Transposition Didactique (DTD) dans les livres du maître. Exemples en biologie. 9e Journée Pierre Guibbert, Montpellier : IUFM de Montpellier, 25 p. En ligne : <http://www.clionautes.org/spip.php?article2941#.U2JurMeWCfs>.

CLÉMENT P. (2013c). Values in Science and in Science Education. In M. Abrougui et al., Science and Technology Education for Development, Citizenship and Social Justice, IOSTE XV, Journal INEDP, vol. 1, n° 1. En ligne : <http://www.inedp.org/?conference=ioste-XV&schedConf=Thematic&schedConf=Thematic&page=search&op=authors>.

CLÉMENT P. (2014a). Le délai de transposition didactique dans le livre du professeur. Quelques exemples en SVT classe de 3e. Skholê, vol. 18, n° 1, p. 109-120.

CLÉMENT P. (2014b). Les conceptions créationnistes d’enseignants dans 30 pays. Varient-elles en fonction de leur religion ? Éducation et sociétés [sous presse].

CLÉMENT P., BLAES N., BLAINEAU S., DEBARD E., JOURDAN F. & LUCIANI A. (1981). Biologie et société : le matin des biologistes ? Paris : Raison présente, 196 p.

CLÉMENT P., SERVERIN J.L. & LUCIANI A. (1981). Quelle digestion des représentations initiales dans la pratique pédagogique ? Pédagogiques, vol. 1, n° 3, p. 20-22.

CLÉMENT  P., SERVERIN J.L. & LUCIANI A. (1983). Les représentations en biologie et les objectifs de la pédagogie : digérer ou régurgiter ? Actes 5e journées internationales sur l’éducation scientifique, J.I.E.S., 5, p. 453-460.

CLÉMENT P., SCHEPS R. & STEWART J. (1997). Une interprétation biologique de l’interprétation. I -Umwelt et interprétation. In J.M. Salanskis, F. Rastier & R. Schep (éd.), Herméneutique : textes, sciences, Paris : Presses universitaires de France (coll. Philosophie d’aujourd’hui, Cerisy), p. 209-232.

CLÉMENT P. & CARVALHO G. (2007). Biology, Health and Environmental Education for better Citizenship: teachers' conceptions and textbook analysis in 19 countries. Proceedings WCCES XIII (World Council of Comparative Education Societies), Sarajevo, 15 p. [cédérom].

CLÉMENT P. & CARAVITA S. (2011). Éducation pour le développement durable (EDD) et compétences des élèves dans l’enseignement secondaire, rapport d’une étude commandée par l’UNESCO, Paris : UNESCO, 88 p. En ligne : <www.ensi.org/Publications/Publications-reports/>.

CLÉMENT P. & QUESSADA M.P. (2012). Les conceptions sur l’Évolution d’enseignants de différentes confessions chrétiennes dans 16 pays. Actes 7es rencontres de l’ARDIST, Bordeaux 14-16 mars, p. 95-104.

CLÉMENT P., QUESSADA M.-P. & CASTÉRA J. (2012). Creationism and innatism of teachers in 26 countries. In M. Abrougui et al., Science and Technology Education for Development, Citizenship and Social Justice, Proceedings of IOSTE XV, Hammamet.

CLÉMENT P. & CARAVITA S. (2013). Education for Sustainable Development: an international Survey on Teachers’ Conceptions. In C. Bruguière, A. Tiberghien & P. Clément (éd.), Topics and trends in current science education. 9th ESERA Conference selected contributions. Berlin : Springer, p. 175-192.

CLÉMENT P. & CASTÉRA J. (2013). Multiple representations of human genetics in biology textbooks. In D.F. Treagust and C.-Y. Tsui (éd.), Multiple Representations in Biological Education. Models and Modeling in Science Education, Springer, 7, p. 147-164, DOI 10.1007/978-94-007-4192-8_9.

CORRIGAN D., DILLON J. & GUNSTONE R. (éd.) (2007). The re-emergence of values in science education. Rotterdam : Sense Publishers, 279 p.

DEMOUNEM R. & ASTOLFI J.-P. (1996). Didactique des sciences de la vie et de la Terre. Paris : Nathan (Pédagogie).

DROUIN A.M. & ASTOLFI J.P. (1987). Milieu, Aster, n° 3, p. 73-109.

DUIT R. (2009). Bibliography – STCSE – Students' and Teachers' Conceptions and Science Education. En ligne : <http://www.ipn.uni-kiel.de/aktuell/stcse/stcse.html>.

DUIT R., GROPENGIESSER H. & KATTMANN U. (2005). Towards science education research that is relevant for improving practices: the model of educational reconstruction. In H. Fisher, Developing standards on science education, Londres/Leiden : Taylor and Francis, p. 1-9.

DURKHEIM É. (1889). Représentations individuelles et représentations collectives. Revue de métaphysique et de morale, n° 6. En ligne : <http://classiques.uqac.ca/classiques/Durkheim_emile/Socio_et_philo/ch_1_representations/representations.html>.

GIORDAN A. (dir.) (2008). Toutes les sciences. Livre du maître. Paris : Nathan.

GIORDAN A. & MARTINAND J.L. (1988). État des recherches sur les conceptions des apprenants à propos de la biologie. Rouen : Publications de l’université de Rouen, 140, Annales de didactique des sciences, n° 2, p. 1-63.

GIORDAN A., GIRAULT Y. & CLÉMENT P. (1994). Conceptions et connaissances. Berne : Peter Lang.

JONES L.S. & REISS M.J. (éd.) (2007). Teaching about scientific origins. Taking account of Creationism. Berne : Peter Lang.

JOHSUA S. & DUPIN J.J. (1993). Introduction à la didactique des sciences et des mathématiques. Paris : Presses universitaires de France.

KAMMOUM M., CHAPRON G. & CLÉMENT P. (2002). Changements conceptuels relatifs à la tuyauterie digestion-excrétion chez les élèves de collège en Tunisie et en France. In A. Giordan, J.L. Martinand & D. Raichvarg (éd.), Actes JIES, université Paris-Sud, vol. 24, p. 311-316.

KATTMANN U., DUIT R., GROPENGIEßER H. & KOMOREK M. (1996). Educational reconstruction. Bringing together issues of scientific clarification and students' conceptions. Proceedings of NARST, 19 p.

MARTINAND J.L. (1986). Connaître et transformer la matière. Berne : Peter Lang.

MAURINES L. (dir.) 2010). Sciences et religions. Paris : Vuibert.

MOSCOVICI S. (1961). La psychanalyse, son image, son public. Paris : Presses universitaires de France [2de éd. 1976].

MOSCOVICI S. (1984), Psychologie sociale. Paris : Presses universitaires de France [nouv. éd. 1998].

MUNOZ F., BOGNER F., CLÉMENT P. & CARVALHO G.S. (2009). Teachers' conceptions of nature and environment in 16 countries. Journal of Environmental Psychology, n° 29, p. 407-413.

PETERFALVI B. (1997). Les obstacles et leur prise en compte didactique. Aster, n° 24, p. 3-11.

PETERFALVI B. & ADAMCZEWSKI G. (1985). Les possibilités d’entraide pédagogique entre élèves. Paris : INRP.

QUESSADA M.-P. (2008). L’enseignement des origines d’Homo sapiens, hier et aujourd’hui, en France et ailleurs : programmes, manuels scolaires, conceptions des enseignants. Université Montpellier 2. En ligne : <http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00353971/fr/>.

QUESSADA M.-P. & CLÉMENT P. (2007). An epistemological approach to French curricula on human origin during the 19th and 20th centuries. Science and Education, vol. 16, n° 9-10, p. 991-1006.

QUESSADA M.P., CLÉMENT P., OERKE B. & VALENTE A. (2008). Human evolution in science textbooks from twelve different countries. Science Education International, vol. 19, n° 2, p. 147-162.

REUTER Y., COHEN-AZRIA C., DAUNAY B., DELCAMBRE I. & LAHANIER-REUTER D. (2010). Dictionnaire des concepts fondamentaux des didactiques. Bruxelles : De Boeck.

SIMONNEAUX L. (2013). Questions Socialement Vives and Socio-Scientific Issues: New Trends of Research to Meet the Training Needs of Post-Modern Society. In C. Bruguière, A. Tiberghien & P. Clément (éd.), Topics and trends in current science education. 9th ESERA Conference selected contributions, Berlin : Springer, p. 37-54.

SIMONNEAUX L. & SIMONNEAUX J. (2009). Students’ socio-scientific reasoning on controversies from the viewpoint of éducation for sustainable development. Cultural Studies of Science Education, vol. 4, n° 3, p. 657-687.

SINGLY F. de (1992). L’enquête et ses méthodes. Le questionnaire. Paris : Nathan Université (coll. 128) [3e éd., 2012].

UEXKÜLL J. von (1934). Mondes animaux et mondes humains. Paris : Denoël, 1965.

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

WOLFS J.L. (2013). Sciences, religions et identités culturelles. Quels enjeux pour l’éducation ? Bruxelles : De Boeck, 343 p.

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Pour citer cet article

Référence papier

Pierre Clément, « Recherches en didactique de la biologie sur les conceptions et obstacles. Dialogue avec Jean-Pierre Astolfi », RDST, 9 | 2014, 129-154.

Référence électronique

Pierre Clément, « Recherches en didactique de la biologie sur les conceptions et obstacles. Dialogue avec Jean-Pierre Astolfi », RDST [En ligne], 9 | 2014, mis en ligne le 29 septembre 2016, consulté le 16 février 2019. URL : http://journals.openedition.org/rdst/863 ; DOI : 10.4000/rdst.863

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