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Les méthodes d’apprentissage des sciences

Des planètes du système solaire au fonctionnement du corps humain, de l’organisme à la molécule, l’enseignement des sciences doit permettre à l’élève de développer une véritable culture scientifique construite sur l’acquisition de concepts mais aussi de méthodes rigoureuses. Aux Etats-Unis comme en Europe, et notamment en France, il est préconisé de construire cet enseignement dans un souci de sensibilisation des élèves à la démarche scientifique  autour d’une logique d’investigation. En quoi consiste précisément cette démarche ? Est-elle aussi séduisante qu’il y paraît ? Et dans quelle mesure les cours par correspondance permettent pleinement la maîtrise de la situation d’expérimentation? Cet article devrait vous permettre d’y voir un peu plus clair à ce sujet.

 

I La démarche d’investigation au cœur des pédagogies centrées sur l’élève

 

La démarche d’investigation est une approche résolument centrée sur l’élève. Il s’agit pour l’enseignant de partir des représentations et des connaissances des élèves sur une problématique donnée. Ils sont inscrits ensuite dans un véritable scénario d’enseignement qui doit leur permettre de découvrir et de comprendre par eux-même les lois naturelles qui segmentent le fonctionnement des êtres vivants au sein de leur environnement.

 

Image d'ADNFace à la situation d’expérimentation, les élèves sont amenés à construire leur propre raisonnement, leurs propres hypothèses afin d’apporter des éléments de réponse à la problématique initiale. La démarche d’investigation doit finalement amener l’élève à se mettre lui-même dans la peau d’un scientifique où, par l’expérimentation, par l’observation ou par la modélisation, il tâtonne progressivement afin de découvrir par eux-même et pour eux-même les notions en jeu dans la situation d’enseignement. L’enseignant, de son côté, est présent uniquement pour les accompagner dans ce processus.

 

Les textes officiels préconisent la démarche d’investigation afin de permettre aux élèves de cultiver un certain goût pour les disciplines scientifiques, de visualiser et de comprendre comment se construit concrètement la science et enfin, de permettre aux élèves d’acquérir des connaissances scientifiques. Véritable ouverture des sciences  au monde ou volonté politique de pallier à une certaine « crise des vocations scientifiques » ? Cette approche est-elle cohérente avec la mission fondamentale de l’école ? Que nous disent les enquêtes à propos de cette méthode ?

 

II Résultats d’enquêtes : les impasses de la démarche d’investigation.

 

Il existe des enquêtes qui mesurent les performances des élèves en mathématiques et en sciences, comme l’enquête TIMSS ou l’enquête PISA , mais les résultats tangibles que celles-ci nous apportent sont bien souvent cachés derrière les classements internationaux que les médias relaient.

 

mathématiquesLorsque l’on s’intéresse aux résultats de l’enquête TIMSS, ceux-ci nous indiquent une certaine fragilité des élèves français, évalués en CM1, en 4ème et en terminale S, dans la mesure où 42% des élèves français ont un niveau faible voire très faible en mathématiques et en sciences, contre 25% en moyenne dans les autres pays participant à l’évaluation. Pour les élèves de terminale S, les résultats nous montrent une baisse significative des performances des élèves français en physique. Néanmoins, les élèves inscrits en terminale S avec option mathématiques, visant la plupart du temps une classe préparatoire aux grandes écoles (CPGE), obtiennent de meilleurs scores que les élèves ayant choisi une spécialité physique-chimie ou SVT.

 

Pour l’enquête PISA, menée en 2015 auprès d’élèves âgés de 15 ans, les résultats globaux sont assez inquiétants. En effet, si l’on assiste à une véritable dégringolade des performances des élèves français en mathématiques, les résultats en sciences restent quant à eux globalement stables. La France se place ainsi un petit peu au-dessus du niveau moyen des pays de l’OCDE. Néanmoins, et c’est là que le bas blesse, les écarts se creusent avec 29 % d’élèves qui obtiennent de bons voire de très bons scores tandis que l’on recense 22% d’élèves en difficulté de l’autre côté. Mais quels peuvent être les facteurs pédagogiques qui influent sur ces résultats ?

 

PISA intègre ainsi une réflexion plus poussée sur la question de l’efficacité comparée des pratiques pédagogiques et les résultats semblent confirmer les craintes quant à la démarche d’investigation dans l’enseignement des sciences. Cette démarche, fortement promue en France, n’est pas efficace selon l’OCDE. Le rapport PISA montre en effet qu’ « après contrôle du statut socio-économique des élèves et des établissements, une exposition plus importante à l’enseignement fondé sur une démarche d’investigation est corrélée à de moins bons résultats en sciences dans 56 pays et économies ». A l’inverse, ce rapport semble plaider pour un enseignement plus explicite et structuré avec une présence importante du professeur qui prend du temps pour expliquer et démontrer les concepts scientifiques du cours, tout en revenant régulièrement sur les propositions des élèves. Dans cette configuration, ceux-ci obtiennent de meilleurs résultats en sciences et semblent également développer un plus grand intérêt pour les sciences et les métiers scientifiques.

 

Ainsi, peut-on réellement se satisfaire d’une pédagogie que l’on peut considérer comme « dans l’air du temps » qui se construit autour de la démarche d’investigation et de l’activité de l’élève, séduisante sur le papier, mais qui ne garantit pas réellement à l’élève une véritable maîtrise des concepts et notions scientifiques ?

 

III L’enseignement à distance : une ouverture au monde plus grande

 

L’enquête PISA montre que des éléments comme l’absentéisme ou bien encore le manque de ponctualité en cours desservent à la fois les élèves dans leur progression individuelle mais impactent aussi négativement la progression de tous. La démarche d’investigation étant bien souvent programmée et effectuée dans le cadre de travaux de groupes, on peut comprendre que ces éléments viennent directement peser sur l’apprentissage de chacun. Ainsi, les élèves effectuant leur scolarité à distance peuvent profiter d’un apprentissage méthodique qui n’est pas perturbé par ces éléments extérieurs.

 

article-sciences-mathématiquesAux Cours Legendre à Distance, nous avons délibérément fait le choix d’un enseignement explicite et structuré qui cherche avant toute chose à baliser l’apprentissage de l’élève et à construire ce dernier autour de concepts scientifiques forts et de méthodologies volontairement rigoureuses. Nous pensons en effet que ce n’est qu’à partir d’une véritable maîtrise des concepts et des questions que présuppose la science que les élèves peuvent développer une véritable culture scientifique. S’il est essentiel pour l’élève de manipuler par lui-même et comprendre le cheminement de la science, la démarche scientifique suppose néanmoins des connaissances préalables solides. C’est une fois que les concepts et processus scientifiques sont maîtrisés que l’élève peut véritablement se saisir de l’expérimentation pour valider empiriquement les lois apprises.

 

Les deux démarches pédagogiques ne doivent cependant pas être perçues comme ennemies et irréconciliables , elles doivent au contraire être construites dans une complémentarité mutuelle. L’opportunité qu’offrent ici les cours par correspondance est importante dans la mesure où elle permet à l’enfant de ne pas être limité dans le temps et par les travaux de groupes dans son organisation pour le travail des matières scientifiques. Il peut ainsi prendre le temps dont il a besoin afin de pouvoir travailler les cours théoriques, de bien maîtriser les concepts qui viennent jalonner le raisonnement scientifique tout en profitant de la latitude qu’offre l’école à la maison pour effectuer la visite de musées des sciences naturelles, de jardins botaniques ou bien encore d’aquariums. L’apprentissage s’effectue ainsi dans une certaine harmonie et l’environnement immédiat de l’enfant peut très souvent être mis à contribution dans le cadre de petites expérimentations pour compléter les cours théoriques.

 

Dans le cadre d’une scolarité à distance, une situation d’expatriation est une richesse incroyable pour l’apprentissage des sciences. Elle permet à l’enfant de pouvoir saisir les individus, les différents organismes vivants dans toute leur diversité. Ils peuvent ainsi, par exemple, croiser des espèces animales ou végétales qui vivent et grandissent uniquement dans certaines régions du globe. Quoi de plus enrichissant en effet de vivre et expérimenter les différences individuelles, la diversité des espèces qui peuplent notre planète et les différences en termes de climats ou bien encore de paysages en ayant bien conscience d’une commune appartenance à notre planète ?

 

Nous l’avons donc vu, il serait préjudiciable à l’élève de se contenter d’une approche uniquement inductive dans le cadre de l’apprentissage et de l’enseignement des sciences. C’est par l’intermédiaire d’une maîtrise des concepts scientifiques et de l’acquisition d’une certaine rigueur dans l’utilisation des méthodes que l’enfant pourra développer une véritable compréhension des lois naturelles qui organisent son environnement. Cette assurance dans l’apprentissage est résolument au cœur de notre pédagogie et de nos contenus de cours afin d’ouvrir aux élèves des balises, des jalons qui constitueront un véritable tremplin dans leur compréhension du monde et de leur ouverture à celui-ci.