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Des progrès considérables sont réalisés à travers le pays dans les efforts
visant à améliorer l'enseignement des sciences. A tous les niveaux du
système éducatif, l'objectif est surtout d'améliorer la sélection du contenu
du programme et d'adopter une approche fondée sur l'investigation dans
l'enseignement des sciences, afin de promouvoir une meilleure compréhension
du contenu et de développer la capacité à réfléchir de manière critique.
Les Normes nationales en matière d'enseignement des sciences (NSES), mises
au point par les spécialistes et les enseignants de sciences, sous la
direction du Conseil national de la recherche (NRC), contribuent à répondre
à cette double préoccupation (NRC, 1996). Un des principaux objectifs
de ces normes et des normes adoptées par la suite au niveau des États
est d'identifier la matière scientifique la plus importante pour les citoyens
de demain au cours du 21e siècle.
Les normes régissant "les sciences en tant que discipline d'investigation",
dans le cadre des Normes nationales en matière d'enseignement des sciences
(voir l'encadré), portent sur le développement des aptitudes des élèves
à mener des investigations et à comprendre la nature de l'investigation
scientifique. Ces normes recommandent également une approche pédagogique
fondée sur l'investigation et visant à faire comprendre non seulement
la matière enseignée, mais aussi ce qu'est une investigation scientifique,
en plus de la manière de conduire une telle investigation.
Bien que l'investigation soit un facteur fondamental de la qualité de
l'enseignement des sciences, elle a diverses significations et joue divers
rôles dans une salle de classe. Elle peut simplement signifier la recherche
de la réponse à la question posée, par exemple la question suivante :
"Combien d'espèces de poissons y a-t-il dans l'aquarium ?" Elle peut se
référer à un processus complet tel que la compréhension de la nature des
sciences. Le scénario suivant, basé sur l'expérience de Carla et de ses
élèves de deuxième année, montre comment le processus d'investigation
est utilisé dans l'enseignement des sciences.
EXPLORATION DE LA LUMIÈRE ET DES OMBRES. Carla et ses élèves de deuxième
année sont prêts à commencer l'unité sur la lumière et les ombres. Entourée
de ses élèves, Carla commence à lire à haute voix le poème de Robert Louis
Stevenson intitulé "Mon ombre", dont les premiers vers sont les suivants
: "J'ai une petite ombre qui m'accompagne partout. Elle est plus utile
que je ne le pense. Elle me ressemble parfaitement des pieds à la tête.
Je la vois sauter avant moi quand je saute dans mon lit. Le plus amusant
est la façon dont elle aime grandir, pas du tout comme les enfants qui
le font toujours petit à petit. Parfois, elle s'étire en longueur, telle
une balle en caoutchouc qui rebondit, et parfois elle est si petite qu'on
ne la voit plus du tout".
Après cette lecture, Carla engage des discussions animées en posant une
certain nombre de questions : « Dans le poème, il est dit que parfois
l'ombre est longue, et parfois elle est si petite qu'on ne la voit plus.
Qu'est-ce que cela veut dire ? Pourquoi votre ombre devient-elle longue
? Pourquoi devient-elle très petite ? Quand ne voyez-vous plus votre ombre
? Que faut-il pour obtenir de l'ombre ?"
Après avoir noté ce que ses élèves de deuxième année savent au sujet des
ombres, Carla pose la question suivante : "Avez-vous d'autres questions
sur les ombres ? Prenons la liste de ces questions pour voir si nous prouvons
y répondre".
Le jour suivant, Carla demande aux enfants : "Comment pouvons-nous créer
les ombres, puis les modifier ? Voyons si nous pouvons répondre à certaines
de nos questions sur les ombres". En utilisant des lampes électriques
de poche, un peu d'argile, un petit morceau de paille pour boisson et
une grande feuille, ils commencent l'exploration. "Comment obtenir une
ombre longue ? Comment rendre l'ombre petite ? Comment obtenir une ombre
orientée vers la droite ? vers la gauche ? Que faire pour qu'il n'y ait
pas d'ombre du tout » ?
Les élèves font des croquis au fur et à mesure qu'ils conduisent les expériences
et discutent des résultats. Carla leur donne ensuite à résoudre le problème
suivant : "Demandez à votre partenaire d'éteindre la lampe électrique
de poche et de la diriger vers la paille. Indiquez où et pendant combien
de temps vous pensez qu'il y aura une ombre". Les élèves font des expériences
similaires avec leurs propres ombres et celles d'autres objets.
Puis, Carla lit des passages pertinents tirés d'autres ouvrages, et les
élèves font des comparaisons entre ce qui est dit dans ces passages et
leurs expériences antérieures avec les lampes de poche et les pailles.
Au cours des jours suivants, les élèves travaillent à l'extérieur, font
des prévisions, consignent par écrit comment évoluent les ombres pendant
la journée, et discutent ensemble de ce qui se passe en cherchant à comprendre
pourquoi ça se passe ainsi. Pour conclure cette unité, chaque élève écrit
et illustre une histoire sur le thème : "Pourquoi mon ombre se rapetisse
et grandit".
INVESTIGATION SUR INVESTIGATION. Après avoir observé l'enseignement
de l'unité sur la lumière et les ombres, s'il faut maintenant procéder
à une évaluation pour déterminer si les leçons dispensées dans le cadre
de cette unité répondent aux normes régissant "les sciences en tant que
discipline d'investigation", il faudra répondre à certaines questions
telles que les questions suivantes :
Les élèves ont-ils eu l'occasion de développer leurs capacités à mener
des investigations scientifiques ? De quelle manière ?
Les élèves ont-ils eu la possibilité de comprendre ce qu'est une investigation
scientifique, comment et pourquoi recourir à cette approche ?
Quels aspects de l'investigation sont couverts dans le scénario et quels
aspects n'ont pas été abordés ?
Quelles suggestions proposer pour rendre les leçons plus conformes aux
normes régissant les sciences en tant que discipline d'investigation ?
En encourageant ses élèves à poser leurs propres questions sur la lumière
et les ombres, et en leur donnant la possibilité de conduire des investigations
simples, Carla leur offre de nombreuses occasions de développer des aptitudes
telles que le sens de l'observation, la mesure, la déduction, l'utilisation
d'outils simples pour rassembler et analyser les données, et la construction
d'explications.
Il subsiste une question importante : à quel moment, au cours de l'exploration,
les élèves ont-ils développé leur compréhension de ce qu'est une investigation
scientifique ? Bien entendu, ils semblent avoir eu une ample opportunité
d'utiliser leurs aptitudes en investigation pour comprendre les liens
de cause à effet entre les mouvements du soleil et l'évolution des ombres.
Mais est-il utile pour eux de comprendre des choses comme le rôle des
éléments de preuve dans la formulation des explications, et l'importance
de la communication et de la défense des résultats et des conclusions
? D'aucuns affirment volontiers que les activités pratiques ne garantissent
pas la compréhension des concepts scientifiques.
Ceci étant, comment Carla ou toute autre enseignante en classe peut-elle
permettre à ses élèves de développer la compréhension de ce qu'est une
investigation scientifique ? Carla peut le faire en offrant aux élèves
des stratégies spécifiques pour comparer leurs réponses avec ce que les
spécialistes des sciences savent déjà sur la lumière et les ombres, discuter
de la façon dont les outils et les instruments fournissent davantage d'informations
que le seul recours aux sens, et comprendre que les bonnes explications
sont toujours basées sur les éléments de preuve tirés de l'investigation,
et qu'il est nécessaire de communiquer et défendre leurs conclusions.
ÉVALUATION DES RÉSULTATS DE L'INVESTIGATION. Supposons que Carla
maîtrise tout à fait les méthodes et stratégies d'enseignement des sciences
et offre systématiquement à ses élèves l'occasion de développer à la fois
leurs aptitudes en sciences et leur compréhension de ce qu'est une investigation
scientifique. Comment saura-t-elle que ses élèves ont fait des progrès
pour répondre aux normes établies qui veulent que les sciences soient
une discipline d'investigation ?
Carla peut procéder à l'évaluation de la compréhension de l'unité sur
la lumière et les ombres par ses élèves en recourant à une nouvelle situation
(par exemple, en utilisant deux sources de lumière au même moment, mais
à différentes positions) et en demandant aux élèves de tracer le diagramme
des ombres obtenues. Elle peut également évaluer leurs aptitudes en matière
d'investigation en observant comment ils conduisent une nouvelle investigation,
par exemple en leur posant la question suivante : « L'ombre la plus courte
avec le soleil est-elle obtenue au même moment de la journée » ? Pour
évaluer la compréhension, par les élèves, de ce qu'est une investigation
scientifique, Carla peut écouter les discussions de petits groupes d'élèves
sur la manière dont leurs expériences les ont aidés à comprendre les liens
entre la lumière et les ombres.
Une enseignante qualifiée comme Carla, consciente du fait que l'investigation
scientifique est à la fois une fin (résultats) et un moyen (stratégie
d'instruction), combinera les deux aspects dans la plupart de ses leçons.
Elle cherchera en même temps à expliciter, au cours de l'interaction avec
les élèves, ce que ceux-ci doivent apprendre. Au fil des leçons, elle
procèdera aussi, de manière formelle et informelle, à l'évaluation des
progrès réalisés par les élèves pour parvenir à chaque résultat attendu.
Comprennent-ils le contenu des sciences ? Font-ils preuve de compétences
en matière d'investigation ? Comprennent-ils le processus suivi et sa
similitude avec ce que font les spécialistes des sciences ?
Si les sciences doivent occuper une place de choix dans les programmes
d'enseignement au niveau élémentaire, c'est ainsi qu'elles doivent être
enseignées.
RÉFÉRENCES
Lowery, Lawrence F., et al. NSTA Pathways to the Standards, Elementary
School Edition. Arlington,
Va. : National Science Teachers Association, 1997 ; 35-43. National Research
Council. National Science Education Standards. Washington, D.C. : National
Academy Press, 1996.
NORMES RÉGISSANT LES SCIENCES EN TANT QUE DISCIPLINE D'INVESTIGATION.
L'investigation scientifique se réfère aux diverses manières dont les
spécialistes des sciences étudient le monde naturel et proposent des explications
sur la base des éléments de preuve tirés de leurs travaux. L'investigation
se réfère également aux activités des élèves, activités au cours desquelles
ils développent leurs connaissances et leur compréhension des idées scientifiques,
ainsi que leur compréhension de la manière dont les spécialistes des sciences
étudient le monde naturel.
NORMES RÉGISSANT LE CONTENU.
Tous les élèves de niveau K-4 doivent développer :
- les aptitudes nécessaires pour mener une investigation scientifique.
(Poser des questions pertinentes sur l'environnement, planifier et conduire
des investigations simples, employer des matériels et des outils simples
pour collecter des données, construire des explications judicieuses à
partir des données, et communiquer les investigations et les explications)
;
- la compréhension de ce qu'est une investigation scientifique. (Comprendre
comment communiquer leurs propres investigations et explications et celles
de leurs camarades, et être capables de comparer leur propre compréhension
de ce qu'est une investigation avec celle des scientifiques).
NORME RÉGISSANT L'ENSEIGNEMENT.
En cherchant à guider et à faciliter l'éducation dans le domaine des sciences,
les enseignants doivent :
- privilégier et appuyer les approches fondées sur l'investigation pendant
l'interaction avec les élèves ;
- organiser des discussions entre les élèves sur les idées scientifiques
;
- amener les élèves à accepter et à partager la responsabilité de leur
propre apprentissage ;
- reconnaître et prendre en considération la diversité des élèves, et
encourager tous les élèves à participer activement à l'apprentissage des
sciences ;
- encourager et orienter les aptitudes en matière d'investigation scientifique,
et promouvoir l'esprit de curiosité et d'ouverture aux nouvelles idées
et données, ainsi que l'esprit critique caractéristique du domaine scientifique.
AUTEUR : Harold Pratt et Jay Hackett
Harold Pratt est le directeur des projets sur les sciences au Centre du
Conseil national de la recherche pour l'enseignement des sciences, des
mathématiques et du génie à Washington, D.C. Hay Hackett est consultant
au Centre pour l'enseignement des sciences, des mathématiques et du génie
à Marilyn Nolt.
SOURCE : Principal (Reston, Va.) 78 N°2, 20-2N'98. L'éditeur de
cette revue est le détenteur des droits d'auteur du présent article qui
est reproduit avec sa permission.
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