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Lenseignement des sciences entre continuité et innovation en France Séminaire international « Sciences et langues européennes »

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1 Lenseignement des sciences entre continuité et innovation en France Séminaire international « Sciences et langues européennes »

2 Introduction : lenseignement des sciences, sa place dans le système éducatif français Les objectifs, les méthodologies et les conditions dapprentissage de lenseignement des sciences Les prémisses dune évolution attendue : lenseignement des sciences en classe de seconde de détermination, dans le cadre du lycée actuel Lenseignement scientifique actuel en premières littéraire et économique et social Les évolutions en cours au collège, prémisses pour le lycée de 2010 : le socle commun de connaissances et de compétences Une expérimentation de deux années en collège : lEnseignement intégré de science et de technologie Une évolution très attendue : le futur lycée de 2010 en chantier, dans un souci de continuité avec le collège Conclusion : lenseignement des sciences, entre continuité et innovation en France

3 Introduction Introduction : lenseignement des sciences, sa place dans le système éducatif français

4 Introduction Les sciences expérimentales Sciences de la vie et de la Terre (SVT) Professeurs de SVT (CAPES de SVT - agrégation Sciences de la vie-Sciences de la Terre et de lUnivers) Physique-chimie (PC) Professeurs de PC (CAPES de PC; agrégation de Sciences Physiques (option physique ou chimie ou physique appliquée)

5 Introduction Les horaires denseignement Collège : 6 ème à la 3 ème 1,5 h de SVT et 1,5h ou 2h (en 3 ème ) de PC sauf en 6 ème (SVT seules) Lycée denseignement général Seconde de détermination : 2h de SVT dont 1h30 en classe dédoublée; 3h30 de PC dont 1h30 en classe dédoublée; Première L : Enseignement scientifique de 1h30 en classe dédoublée Première ES : SVT 1 h 30 (dont 1/2 h en classe dédoublée) Première S : 4 h de SVT et 4h30 de PC (dont 2 h de travaux pratiques) Terminale S : 3 h 30 de SVT (dont 1 h 30 de travaux pratiques ) et 5 h de PC (dont 2 h de travaux pratiques); enseignement de spécialité dans une des deux disciplines (2h) Lycée denseignement technologique, pour le cycle terminal (premières et terminales) : pas denseignement de SVT. physique-chimie présente dans toutes les séries

6 Les objectifs, les méthodologies et les conditions dapprentissage de lenseignement des sciences Les prémisses dune évolution attendue: lenseignement des sciences en classe de seconde de détermination, dans le cadre du lycée actuel

7 Les sciences dans la classe de seconde actuelle Les programmes de sciences au lycée Un texte commun introductif intitulé « L'enseignement des sciences au lycée » formalisant lévolution souhaitée. Un programme de SVT et un programme de PC déclinant ces objectifs communs et confirmant cette évolution.

8 Les sciences dans la classe de seconde actuelle Lintroduction commune fixe les objectifs de lenseignement des sciences Privilégier l'aspect culturel tout en assurant aux élèves un certain nombre de connaissances de base : leur faire acquérir une culture scientifique Faire aimer la science aux élèves Les amener à continuer à s'intéresser aux sciences, à ne pas en avoir peur, à pouvoir aborder ultérieurement la lecture des revues scientifiques, à participer à des choix citoyens sur des problèmes où la science est impliquée.

9 Les sciences dans la classe de seconde actuelle Lintroduction commune aux sciences conduit à linterdisciplinarité Un enseignement des sciences construit pour la première fois, comme un tout et non comme une simple juxtaposition de disciplines contiguës. Dans le libellé des programmes Dans les enseignements thématiques Dans les Travaux Personnels Encadrés

10 Les sciences dans la classe de seconde actuelle Lintroduction commune aux sciences insiste sur démarche scientifique Lexpérimentation, une démarche essentielle des sciences à enseigner à l'élève, en acceptant les tâtonnements, les erreurs, les approximations. Faire réaliser quelques expériences, en petit nombre mais bien choisies et bien comprises, plutôt que de multiplier les expériences rapides Privilégier l'enseignement de la démarche scientifique incluant l'apprentissage de l'observation et de l'expérience Pousser l'élève à se poser des questions, à énoncer les questions pertinentes, à comprendre le mécanisme du questionnement.

11 Les sciences dans la classe de seconde actuelle Les programmes de SVT et de PC affichent des objectifs communs Offrir à chacun, futur scientifique ou pas, une culture scientifique minimale dans un domaine de la connaissance indispensable à la compréhension du monde qui nous entoure, et ceci à une époque où nous sommes confrontés à des choix de société, notamment en matière d'environnement. Faire comprendre ce qui différencie la science des autres domaines de la connaissance, par une pratique de la démarche scientifique Faire comprendre que la culture scientifique ne se définit pas seulement en termes de contenus, mais également en termes d'élaboration de ces contenus (restituer la dimension historique du développement des sciences) Faire apparaître les liens entre l'activité scientifique et le développement technologique qui conditionne notre vie quotidienne

12 Les sciences dans la classe de seconde actuelle Les programmes de SVT et de PC affichent la complémentarité des deux disciplines Thème « messages de la lumière » et « images satellitales et étude des enveloppes externes de la Terre »; Thème « lunivers en mouvements et le temps » et « exploration de lespace » avec « la Terre est une planète du système solaire ; Thème « lair qui nous entoure » avec « latmosphère terrestre et son évolution» Thème «constitution de la matière » et « cycles de loxygène, du CO2 et de leau »

13 Les sciences dans la classe de seconde actuelle Les programmes de SVT et de PC insistent sur les activités expérimentales Pratique expérimentale accompagnée d'une pratique du questionnement et de la modélisation. Des expérimentations, des analyses de documents, des conclusions et des synthèses Une intégration des technologies de la communication et de linformation Une contribution à la maîtrise de la langue Les programmes et la construction de compétences lors des travaux pratiques

14 Les sciences dans la classe de seconde actuelle Les programmes de SVT et de PC : un tronc commun et des enseignements thématiques Large autonomie et esprit créatif des élèves Lélève prend le temps de construire (seul ou collectivement) un savoir A partir de sujets : locaux ou dactualité transversaux à linterface des différentes disciplines sinscrivent dans ce cadre En rapport avec les notions et contenus du programme et en réinvestissant certains aspects des démarches scientifiques

15 Les objectifs, les méthodologies et les conditions dapprentissage de lenseignement des sciences Lenseignement scientifique actuel en premières littéraire (L) et économique et social (ES)

16 Enseignement scientifique en L et ES Les objectifs en L et en ES Contribuer à lacquisition dune culture scientifique aux élèves qui ont eu un enseignement général de sciences expérimentales mais qui ne se destinent pas dans lavenir à travailler ou à produire dans le secteur de la biologie, de la chimie, de la physique ou des géosciences Responsabiliser les individus vis-à-vis deux- mêmes et en particulier de la santé mais aussi vis-à-vis de la collectivité et des autres individus, par lincidence des comportements individuels.

17 Enseignement scientifique en L et ES Les programmes en L et en ES Première L : des questions non disciplinaires en soi associent les notions et les contenus dans un cheminement où les apports des SVT et de la PC alternent. Première ES : les SVT développent davantage des interactions avec lenseignement de la géographie et de sciences économiques par le choix de trois thèmes porteurs dun questionnement sur lenvironnement, selon des approches qui vont de lobjet biologique aux considérations mondialistes : Une ressource naturelle, le bois Une ressource indispensable, leau Alimentation, production alimentaire, environnement

18 Les objectifs, les méthodologies et les conditions dapprentissage de lenseignement des sciences Les évolutions en cours au collège, prémisses pour le lycée de 2010 : le socle commun de connaissances et de compétences

19 Le socle commun de connaissances et de compétences Son acquisition par tous les élèves est une obligation du service public déducation inscrite dans la loi dorientation et de programme pour lavenir de lEcole : « La scolarité obligatoire doit au moins garantir à chaque élève les moyens nécessaires à lacquisition dun socle commun constitué dun ensemble de connaissances et de compétences quil est indispensable de maîtriser pour accomplir avec succès sa scolarité, poursuivre sa formation, construire son avenir personnel et professionnel et réussir sa vie en société ». Elle sera validée en fin de formation par un document individuel attestant la maîtrise des capacités, des attitudes et des connaissances des sept compétences.

20 Le socle commun de connaissances et de compétences Les SVT et la PC au sein du socle Les programmes de lenseignement des mathématiques, des SVT, de physique- chimie et de technologie contribuent à lacquisition de compétence 3 du socle commun de connaissances et de compétences « les principaux éléments de mathématiques et de culture scientifique et technologique ». Les trois disciplines, SVT, technologie et PC contribuent à valider la compétence 3B du socle « la culture scientifique et technologique »

21 Le socle commun de connaissances et de compétences Des contenus disciplinaires qui alimentent différents champs Lunivers et la Terre La matière Le vivant Lénergie Connaître les différentes formes d'énergie et leur utilisation. Savoir que l'énergie peut se transformer d'une forme à une autre Les objets techniques SVTPC Lénergie est nécessaire au fonctionnement des organes, dans le cadre de loxydation des nutriments. Lénergie peut revêtir différentes formes (électrique, lumineuse, mécanique…) et se transformer dune forme à lautre; elle peut être libérée par une réaction chimique (réactions de combustion) ou absorbée

22 Le socle commun de connaissances et de compétences Les thèmes de convergence Contribuer, pour chaque enseignement disciplinaire, de façon coordonnée, à lappropriation par les élèves de savoirs relatifs à différents thèmes; Donner plus de cohérence à la formation des élèves dans des domaines tels que : la santé, la sécurité et lenvironnement qui sont essentiels pour le futur citoyen. la météorologie ou lénergie mais aussi la pensée statistique, pour faire prendre conscience de ce que la science est plus que la simple juxtaposition de ses disciplines constitutives et donne accès à une compréhension globale dun monde complexe notamment à travers des modes de pensée quelle met en œuvre. Viser ainsi, à lissue des études au collège, une construction par lélève dune première représentation globale et cohérente du monde dans lequel il vit à partir de létude de ces sujets essentiels pour les individus et la société. Permettre aux élèves de percevoir les convergences entre les disciplines et danalyser, selon une vue densemble, des réalités du monde contemporain.

23 Le socle commun de connaissances et de compétences Des capacités et des attitudes communes La physique-chimie, les sciences de la vie et de la Terre et la technologie se rejoignent autour des capacités nécessaires pour mettre en œuvre les connaissances dans des situations variées : rechercher, extraire et organiser linformation utile ; réaliser, manipuler, mesurer, calculer, appliquer des consignes ; raisonner, argumenter, pratiquer une démarche expérimentale ou technologique ; présenter la démarche suivie, les résultats obtenus ; communiquer à laide de langages ou doutils scientifiques et technologiques. Elles se rejoignent aussi autour des attitudes à développer : sens de lobservation, curiosité, esprit critique, observation des règles élémentaires de sécurité, responsabilité face à la santé, à lenvironnement et au monde vivant …

24 Le socle commun de connaissances et de compétences Un suivi commun de lacquisition progressive de ces connaissances et compétences Une grille de référence pour la Culture scientifique et technologique du socle commun : document permettant aux enseignants didentifier les connaissances et les capacités et leur donnant des repères pour trois paliers (fin de la 6 ème, fin de la 4 ème, fin de la 3 ème ) : Dans un souci de complétude et de progressivité Des critères communs définissant les qualités de la production attendue : Dans un souci dévaluation

25 Le socle commun de connaissances et de compétences Capacités et indications pour lévaluation Palier de fin de cycle dadaptation Palier de fin de cycle central Palier de fin de cycle dorientation Raisonner, argumenter, pratiquer une démarche expérimentale ou technologique Formuler une hypothèse Lélève choisit dans une liste une hypothèse ou une conjoncture. Lélève propose une hypothèse qui correspond au problème clairement posé. Lélève propose une ou plusieurs hypothèses, formule une conjoncture qui répond à la situation identifiée. Participer à la conception dun protocole, dun programme Lélève remet en ordre les étapes dun protocole. Lélève identifie un protocole, une méthode qui correspond à la question posée ou lhypothèse faite. Lélève reconnaît le contexte ou les conditions dutilisation dune formule, dun protocole, dun théorème connus. Lélève adapte un protocole, un algorithme, un programme, à une situation proche. Lélève participe à la conception dun protocole, dun algorithme. Le problème étant clairement identifié, lélève propose un protocole expérimental connu.

26 Le socle commun de connaissances et de compétences Par exemple, pour la capacité « questionner, identifier le problème, formuler une hypothèse » : CapacitéCritères : description Formuler une hypothèse, une conjecture Il sagit dexprimer une solution plausible et non contradictoire (cohérence) au moins partielle au problème posé ( pertinence) Autre exemple, pour la capacité « rechercher, extraire et organiser l'information utile » : CapacitéCritères : description Extraire dun document les informations relatives à un thème de travail : Extraire des informations dun fait observé Il s'agit de prendre en compte des informations ayant un rapport avec l'étude en cours, sans hors sujet (pertinence), sans oubli (intégralité), sans erreur de lecture et sans les déformer (exactitude)

27 Le socle commun de connaissances et de compétences La démarche dinvestigation dans les trois disciplines Sappuie sur le questionnement des élèves sur le monde réel : situation déclenchante Privilégie lobservation, lexpérimentation ou laction directe par les élèves sur le réel. Chaque séance dinvestigation est conclue par des activités de synthèse et de structuration à partir des travaux effectuées par la classe.

28 Le socle commun de connaissances et de compétences Des situations denseignement communes Des tâches simples Pour reproduire des procédures Des tâches complexes motiver les élèves les conduire à exprimer de véritables compétences dans des situations nouvelles les former à gérer des situations concrètes de la vie réelle en mobilisant les connaissances, les capacités et les attitudes acquises. Une démarche de projet

29 Le socle commun de connaissances et de compétences Des tâches complexes dans chaque discipline Mettre lélève dans une situation réaliste, si possible ancrée dans le quotidien, n'ayant pas un lien direct ou immédiat avec la connaissance à construire, destinée à motiver la recherche Lui préciser ce qu'il doit faire, de façon ouverte, sans détailler, et ce qu'il doit produire, mais sans lui dire comment s'y prendre ni lui donner de procédure Le laisser, dans le cadre de sa démarche personnelle de résolution et selon lordre qui lui convient, mettre en œuvre un certain nombre de capacités, de connaissances et dattitudes de la compétence 3B du socle.

30 Le socle commun de connaissances et de compétences Un exemple en physique-chimie Toutes les voitures possèdent un système déclairage. Nous nous intéressons au circuit déclairage avant dune voiture. Dans ce circuit, un bouton de commande permet dallumer ou déteindre les deux phares en même temps. Il arrive souvent que lon voie sur la route des voitures qui nont quun seul phare qui fonctionne sur les deux quelles possèdent. Tu vas devoir imaginer et réaliser un circuit électrique qui a les mêmes propriétés que celui de la voiture. Tu feras un schéma de ce montage et tu expliqueras pourquoi ton montage correspond au circuit déclairage avant dune voiture. Dans cet exemple de physique - chimie, il sagit : didentifier le problème de participer à lélaboration dun protocole de réaliser un montage à partir dun schéma de confronter le résultat au résultat attendu de présenter les étapes dune démarche de résolution

31 Le socle commun de connaissances et de compétences Des tâches complexes interdisciplinaires Abordées ensemble, sous la forme d'un projet En montrant à lélève la cohérence des approches et des méthodes ainsi que la complémentarité des connaissances. Dans chaque discipline les activités interdisciplinaires proposées Réalisées sur une ou plusieurs séances voire sur plusieurs années scolaires Contribuent aux thèmes de convergence

32 Le socle commun de connaissances et de compétences Une démarche de projet en SVT Léducation à la responsabilité en matière de santé et denvironnement constitue un des objectifs importants des programmes de sciences expérimentales tout au long du collège et plus spécifiquement en SVT en classe de 3ème où elle se construit à partir de 6 thèmes : les maladies nutritionnelles et certains cancers ; les transplantations (les dons d'organes, de tissus et de cellules) ; la qualité de l'eau ou de l'air de la basse atmosphère ; la biodiversité ; les ressources en énergies fossiles et énergies renouvelables ; les méthodes de procréation médicalement assistées et de contraception. Il sagit, dans ce cadre, de : développer le travail autonome de lélève linitier à la démarche de projet par la mise en place de recherches et/ou de réalisations de productions personnelles permettre de contribuer à lacquisition et/ou à lévaluation des compétences des technologies et de la communication, sociales et civiques, de lautonomie et de linitiative. On y favorise le croisement des disciplines et, dans la mesure du possible, une collaboration avec des partenaires extérieurs.

33 Les objectifs, les méthodologies et les conditions dapprentissage de lenseignement des sciences Une expérimentation en collège : lenseignement intégré de science et de technologie

34 L'enseignement intégré de science et technologie Les objectifs de lEIST et sa mise en œuvre Vise plusieurs objectifs, en particulier développer la curiosité des élèves en privilégiant une démarche dinvestigation, donner le goût de la science et technologie, acquérir des connaissances solides, les conduire à argumenter et à raisonner. Est assuré par un seul enseignant, quil soit professeur de SVT, de technologie ou de PC Est préparé en amont par les trois professeurs, de façon concertée : progressions et cours établis à partir de thèmes transversaux qui permettent dintégrer les trois programmes disciplinaires.

35 L'enseignement intégré de science et technologie LEIST : Un questionnement sans spécificité disciplinaire Exemple : Comment se transforme le monde ? Quest-ce qui fait bouger et changer les choses ? Quels besoins pour vivre ? Doù viennent les énergies ? Quelles relations avec lenvironnement ?

36 Les objectifs, les méthodologies et les conditions dapprentissage de lenseignement des sciences Une évolution très attendue : le futur lycée de dans un souci de continuité avec le collège

37 Les sciences dans le futur lycée de Un enseignement de sciences expérimentales, pour la première fois Première idée : Faire comprendre les enjeux de la science à travers la nature des sujets proposés et lappui fort sur des activités manipulatoires et expérimentales Leur faire comprendre comment se construit la science, Les conduire à imaginer, à inventer des situations reproductibles permettant d'établir la réalité d'un phénomène ou d'en mesurer les paramètres, Privilégier l'enseignement de la démarche dinvestigation incluant l'apprentissage des pratiques dobservation, de manipulation et dexpérimentation. Deuxième idée : Privilégier un ancrage historique, dans un contexte scientifique, social et économique donné, pour comprendre comment les découvertes historiques ont influencé le cours de lhistoire.

38 Un enseignement de sciences expérimentales, pour la première fois Troisième idée : Donner à tous les lycéens les moyens de comprendre limportance dune approche scientifique des grands défis que les sociétés doivent relever et on doit les aider à guider leurs choix, à titre personnel ou collectif, dans le cadre de leur vie courante ou de lexercice de leur profession. Quatrième idée : privilégier une approche croisée et complémentaire de la chimie, des sciences de la vie, de la physique et des sciences de la Terre afin doffrir un enseignement global ; dautres disciplines permettront de façon complémentaire, daborder ces mêmes questions sous dautres angles, afin de faire percevoir la complexité des situations et comprendre les mécanismes de décision.

39 Les sciences dans le futur lycée de Un programme unique de sciences expérimentales Il serait conçu pour faire sens par lui-même. Il permettrait à tous les élèves grâce à une approche scientifique de mieux explorer des domaines diversifiés de la vie courante et de fournir des bases scientifiques à ceux qui continueront leurs études dans cette voie. Il pourrait se présenter en trois colonnes intitulées : Notions de PC précisant les connaissances et les concepts à étudier ; Notions de SVT précisant les connaissances et les concepts à étudier ; Compétences exercées lors de lacquisition dune notion figurant dans lune des colonnes du tableau, compétences communes aux deux sciences expérimentales.

40 Les sciences dans le futur lycée de Les grands thèmes abordés La terre dans lunivers Nourrir lhumanité Le défi énergétique Sciences et sport

41 Les sciences dans le futur lycée de Produire : sorienter vers une agriculture durable La photosynthèse est une transformation chimique mettant en jeu des processus biochimiques complexes. Le sol est un milieu déchanges de matière. Les engrais et pesticides contiennent des espèces chimiques ioniques ou moléculaires. Modéliser une transformation chimique par lécriture de son équation de réaction. Exploiter des documents et mettre en œuvre un protocole pour comprendre les interactions entre le sol et leau en termes déchanges dions. Extraire et exploiter des informations sur : - les produits utilisés pour améliorer la production des cultures, notamment en matière de sécurité chimique ; - la sélection des variétés, les pratiques de culture ou délevage à mettre en relation avec les rendements attendus ou obtenus. Concevoir des protocoles et/ou les mettre en œuvre et exploiter les résultats concernant : - le dosage dune espèce présente dans un engrais ou pesticide, par comparaison ; - les conditions de la production de matière par les végétaux chlorophylliens (matières minérales dont le carbone). Faire preuve desprit critique en étudiant la conduite dun élevage ou dune culture quant à son impact sur la santé et lenvironnement. Les végétaux chlorophylliens sont autotrophes pour le carbone, ce sont des producteurs primaires. La recherche de rendements élevés économiquement supportables et permettant de nourrir tous les Hommes, doit saccompagner dune étude de limpact sur lenvironnement et la santé. Lévolution des pratiques agricoles visant à lamélioration des productions repose, par exemple, sur : - une production de variétés végétales et de races animales de qualité par la sélection, la manipulation génétique, le bouturage ou le clonage ; - une protection raisonnée des cultures ; - une fertilisation équilibrée qui préserve la qualité des sols ; - une gestion économe et équilibrée des ressources en eau ; une maîtrise des conditions dhygiène, dalimentation et de reproduction des espèces sélectionnées dans des conditions sanitaires appropriées. Liens avec la géographie: développer des agricultures durables

42 Les sciences dans le futur lycée de Peut-être des modules de découverte Destinés à se décider pour une filière Faisant découvrir ce que cest réellement la science Ouvrant vers les métiers de la science Permettant des rencontres avec les professionnels …

43 Conclusion Lenseignement des sciences, entre continuité et innovation en France

44 Conclusion Notre enseignement des sciences doit évoluer Les programmes de collège de 1996 et lexpérience de onze années de La main à la pâte à lécole primaire Les résultats des évaluations internationales Le manque dintérêt des français pour les études scientifiques et les métiers de la science

45 Conclusion Les directions sont claires mais les modalités se cherchent Les programmes de collège ont installé la démarche dinvestigation et la nécessité de susciter la curiosité scientifique des élèves et de lancrer sur le quotidien. Le socle est un espoir pour contribuer à une approche pluridisciplinaire. LEIST, les thèmes de convergence sont des pistes pour réussir cette interdisciplinarité thématique. Les programmes de lycée de 2001 affichaient déjà cette quadruple volonté : Doffrir à chacun, futur scientifique ou pas, une culture de base dans un domaine de la connaissance indispensable à la compréhension du monde qui nous entoure, et ceci à une époque où nous sommes confrontés à des choix de société, notamment en matière d'environnement, De faire comprendre ce qui différencie la science des autres domaines de la connaissance, par une pratique de la démarche scientifique, De faire apparaître les liens entre l'activité scientifique et le développement technologique qui conditionne notre vie quotidienne, De permettre à chaque lycéen de s'orienter, selon ses goûts, vers des études scientifiques jusqu'au baccalauréat et au-delà, en tentant d'enrayer une certaine désaffection pour la physique, constatée récemment dans plusieurs pays occidentaux.

46 Conclusion Vers un nouveau lycée et une nouvelle classe de seconde Pour atteindre les objectifs définis déjà en 2001 en continuité avec le collège : Par une approche thématique, Selon une approche croisée et complémentaire de plusieurs disciplines, En suivant une démarche dinvestigation permettant dexplorer des domaines diversifiés de la vie courante En sappuyant sur un ancrage historique Donnant ainsi à tous les lycéens les moyens de comprendre limportance dune approche scientifique des grands défis que les sociétés doivent relever et les enjeux de leurs responsabilités individuelle et collective.

47 Merci de votre attention …


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