DÉMARCHES D’INVESTIGATION DANS L’ENSEIGNEMENT SECONDAIRE : REPRÉSENTATIONS DES ENSEIGNANTS DE MATHÉMATIQUES, SPC, SVT ET TECHNOLOGIE. Rapport d’enquête IFE ENS Lyon décembre 2011 Rita Khanfour-Armalé MCF à l’université de Cergy Pontoise (Institut d’éducation d’Antony), LDAR-Paris 7

Enquête Une étude quantitative par questionnaire. Dans le cadre de l’observatoire OCEP (Observatoire, Curricula, Evaluations, Pratiques) de l’Institut Français de l’Education, une enquête en ligne diffusée entre janvier et mars 2011une enquête en ligne 2606 répondants  478 en mathématiques,  771 en SPC,  702 en SVT,  655 en technologie Objectifs  leurs représentations des démarches d'investigation (DI) et  de quatre concepts clés des DI : problème, hypothèse, expérience et modèle.  Pour éclairer les réponses liées à ce sujet, cette enquête sonde également les représentations des enseignants sur le statut et la construction des savoirs de leur discipline ainsi que leurs modèles d’apprentissage.

Le concept « modèle »

Conclusion Les représentations du modèle des répondants de mathématiques et SPC se caractérisent par une dimension abstraite où la formulation mathématique a toute sa place et la construction mentale, Les répondants de technologie et de SVT le modèle est plus concret, voire matériel et permet l’étude et la manipulation en classe. Ces résultats suggèrent que les enseignements de SVT et technologie pourraient avantageusement se retrouver sur le terrain de l’analyse de mécanismes impliquant des contraintes et ménageant des possibles ou sur la multiplicité de solutions possibles pour répondre à une même fonction. Les fonctions du modèle : représenter, comprendre articuler réel et théorie. ½ et Math ne donnent pas d’exemple de modèle. SVT et SPC expliquer et simplifier. Les formes de modèle : schéma et animation.

Le concept « problème »

Conclusion Problème = démarche de résolution de problème.  une solution à trouver en mathématiques et technologie (comment faire ?), et plutôt  sur l’initiation d’une démarche explicative nécessitant la formulation d’hypothèses en SPC (démarche hypothético-déductive) et SVT (problème fonctionnaliste) (comment expliquer ?). La plus grande place  à l’observation pour formuler un problème (SVT). En technologie  la recherche de solution techniques (Technologie)et  c’est totalement exploratoire (Maths). Les réponses des enseignants sont liées aux épistémologies des savoirs de référence et histoire de la discipline. Le problème  doit être ouvert et formulé ou reformulé par l’élève donc il s’agit de l’idée de l’appropriation du problème) et  nécessite des acquis antérieurs.  en mathématiques n’est pas nécessairement liée à un problème de la vie quotidienne.

Le concept « hypothèse »

Conclusion Formuler une hypothèse = prendre le risque de se tromper. Il y a une difficulté potentielle de la mise en convergence des disciplines. L’hypothèse  une proposition provisoire destinée à être éprouvée et s’inscrivant dans une démarche hypothètico-déductive, (en SPC et SVT)  SPC : l’esprit créatif des élèves  SVT : leur esprit rationnel.  correspond aussi bien à une conjecture répondant à la définition précédente qu’à une supposition non démontrée sur laquelle on s’appuie pour résoudre un problème. (mathématiques)  un concept assez flou. (technologie), nécessité de prise en compte des représentations initiales des élèves et les connaissances préalables.

Le concept « expérience »

Conclusion Pour les enseignants des quatre disciplines, l’expérience possède une fonction de mise à l’épreuve, test conçu pour éprouver une hypothèse, mise en œuvre de stratégies pour résoudre un problème.  sa dimension motivationnelle, reposant sur la manipulation de matériels et observation précise du réel, est valorisée, (en technologie et SPC)  l’expérience est davantage contrainte par une recherche de cohérence avec le problème et l’hypothèse (résolution de problèmes, test conçu pour éprouver une hypothèse). (en SVT)  l’expérience correspond plutôt à des activités exploratoires (exemples tâtonnements) permettant de faire émerger des conjectures. (Pour les répondants de mathématiques)

Une méconnaissance des termes problème, hypothèse, expérience et modèle d’une discipline à l’autre Les enseignants de SVT et SPC affirment assez fortement la proximité de leurs disciplines expérimentales (même sur le terme modèle, ce qui est en contradiction avec les représentations révélées par l’analyse). Les répondants de mathématiques expriment une grande distance entre la signification des quatre termes dans leur discipline et dans les trois autres, ce qui est ressenti symétriquement par les répondants de SPC, SVT et technologie. La technologie apparait comme la moins connue des autres disciplines, et les SPC correspondent à la discipline qui suscite le plus grand sentiment de proximité pour les trois autres. La méconnaissance de la signification des quatre termes entre les disciplines (et parfois au sein même d'une discipline au regard de la diversité de certaines réponses), révèle la dimension souvent implicite des épistémologies scolaires, qu’il conviendrait sans doute de rendre plus explicites pour améliorer les représentations de la nature de la science et des savoirs scientifiques chez les élèves.

Pour finir Modèle et expérience : n’ayant pas de signification dans les autres disciplines Hypothèse : plus d’accord SVT et SPC :proche dans les 4 Maths : différences avec les autres

Annexes

Définition du problème

Caractéristique du problème dans le cadre d’une DI

Le sens du terme dans les autres disciplines

Une capacité à citer des modèles contrastés selon la discipline

Fonctions du modèle

Formes des modèles utilisés dans chaque discipline

Sens du terme modèle dans les autres disciplines

Définition de l’hypothèse

Sens du terme dans les autres disciplines

Qualité nécessaire pour formuler une hypothèse

Caractéristique d’une hypothèse

Définition de l’expérience

Caractéristique de l’expérience

Sens du terme expérience dans les autres disciplines