Soutenance mémoire
L’Activité scientifique
Pour pouvoir créer une séquence qui permet aux élèves de comprendre le processus scientifique ce serait utile de définir ce processus, utilisé universellement par les chercheurs partout dans le monde. La synthèse suivante est globalement alignée l’activité scientifique comme décrite par Latour (Latour, 2001). Toute investigation scientifique commence par une question, et en sciences ces questions viennent d’un besoin de mieux comprendre le monde qui nous entoure. Quand la question a été formulé, la prochaine étape est de voir si quelqu’un d’autre y a déjà trouvé une réponse. C’est à ce stade qu’intervient l’esprit critique, pour évaluer la pertinence et la fiabilité des publications. Le système d’investigation scientifique est fondé sur le consensus, et le processus d’examen par les pairs essaye d’éliminer l’erreur humaine. Il faut poser des questions sur la provenance d’un article : qui a mené l’étude ? Quels sont ses intérêts ? Est-ce que l’étude a passé par le processus d’examen par les pairs ? Est-ce que les résultats sont reproductibles ? Est-ce que les résultats ont été reproduit ? Combien de fois ? etc, etc.
La science ne traite pas avec des croyances, c’est construit d’idées et d’opinions basées sur l’évidence, et si l’évidence montre que des idées établies sont fausses la science oblige l’abandon de ces idées et l’exploration des nouvelles pistes, ceci est une excellente source de questions. Après avoir fait une recherche littéraire, il y a deux possibilités : 1) il existe déjà une réponse à la question, 2) Il n’existe pas encore une réponse à la question. Les deux cas sont intéressants, et tous les deux donnent des raisons légitimes à monter une expérience. S’il n’existe pas encore de réponse à la question, c’est clair que la prochaine étape est de monter une expérience qui est capable de donner des résultats pour y répondre. Dans le premier cas c’est tout à fait légitime de reproduire l’expérience pour vérifier les résultats, et, dans le cas où les résultats ne seraient pas reproductibles il faut poser des questions sur la fiabilité de ces résultats.
C’est à ce moment-ci, avant de concevoir notre expérience qu’il faut transformer la question en hypothèse. C’est l’hypothèse qui fait la différence entre monter une expérience pour voir ce qui se passe et monter une expérience pour tester une idée scientifique. Dans le cas où la question n’aurait pas encore de réponse, l’hypothèse se repose sur des connaissances préalables. Si une réponse existe déjà, l’hypothèse peut prendre la position que les résultats et/ou l’hypothèse du ou des auteurs soient vrai ou faux. Si la position de l’hypothèse est que l’hypothèse initiale est fausse, cette nouvelle hypothèse sera basée sur des connaissances préalables. La conception de l’expérience soi-même est aussi très importante, il faut trouver un moyen d’isoler le paramètre à étudier pour que l’expérience ne soit pas influencée par des facteurs externes ou des autres phénomènes que celui étudié. Il faut également évaluer les sources d’erreurs possibles et, avant de commencer l’expérience, il faut prédire les résultats que l’on trouvera si l’hypothèse s’avère correcte.
Finalement, après avoir conçu l’expérience, il faut l’effectuer. Le processus scientifique est souvent présenté comme étant essentiellement linéaire, quand en réalité ceci est loin d’être le cas. En général un papier scientifique est écrit après l’expérience, et même dans le cas où la partie méthodologique aurait été écrit avant l’expérience, c’est presque toujours modifier après l’expérience pour donner l’impression que l’expérience a été bien défini avant de commencer et que la procédure n’a pas été modifié pendant l’expérience. En réalité la recherche est un processus continuel, des mesures sont prises, ils sont comparés avec le modèle pour voir s’ils y correspondent et sinon l’expérience est modifiée pour essayer de comprendre pourquoi. C’est souvent le cas qu’une expérience trouve, par hasard, un nouveau phénomène, imprévu, qui est ensuite exploré plus en détail et est introduit dans le papier même si ceci ne faisait pas partie de l’hypothèse initiale. La science n’est pas linéaire et loin d’être parfaite, des erreurs peuvent fausser les résultats, des modèles et les processus expérimentaux peuvent être corrigés pendant l’expérience, et trouvant des résultats inattendus ne veut pas nécessairement dire que l’expérience était mal construite mais simplement que les processus derrières étaient mal comprises et c’est le but central de la science de repérer les choses mal comprises et essayer de les comprendre.
La Problématique de transmettre la culture scientifique aux élèves
L’idée de cette étude est de créer une séquence pédagogique basée sur l’approche de l’API pour mettre en évidence le fonctionnement de la méthode scientifique. La séquence va essayer de reproduire autant que possible le « vrai » processus scientifique comme décrit auparavant mais en tenant compte des modifications nécessaires pour mettre une telle séquence en place dans une classe au gymnase. Ce n’est pas possible de demander aux élèves de mener un vrai projet de recherche vu qu’ils manquent les connaissances nécessaires, et en prenant une telle approche, entièrement ouverte, l’enseignant abandon sa responsabilité pour l’apprentissage des élèves. C’est important que l’enseignant puisse cerner les capacités de chaque classe et de chaque élève pour pouvoir employer l’approche adéquate à chaque instant : structurée, guidée ou ouverte. Il faut d’abord que les élèves aient une question à traiter. Les questions ont une place particulière dans l’enseignement, c’est le seul milieu dans lequel des questions sont posées auxquelles les réponses sont déjà connues. Des élèves (au moins aux gymnases) ont plus tendance à répondre aux questions qu’à les poser mais tout enseignant adore quand une élève pose une vraie question, une question naît de la curiosité, qui montre que l’élève a de l’agentivité (Venturini, 2014), qu’il veut savoir. Idéalement les élèves viendraient avec leurs propres questions, ce qui montrerait directement leur agentivité, et l’enseignement prendrait la forme d’un projet « authentique », mais le questionnement est une des caractéristiques qui nous obligent à prendre une approche didactique guidée et ceci pour plusieurs raisons.
Premièrement, par souci de rester dans le programme d’études ce n’est pas possible de laisser libre choix aux élèves quant à leur sujet, il faut que cela trouve sa place dans le plan d’études, il faut aussi que ce soit possible de mener le projet dans le temps à disposition et avec le matériel à disposition Pour la partie évidence, il y a plusieurs étapes, d’abord il y a l’évidence existant, et pour trouver cela, il faut mener une recherche littéraire. Pour cette partie, l’enseignant peut prendre une approche entre ouverte ou guidée, selon les besoins particuliers de chaque groupe, certains auront déjà des capacités de recherche d’informations bien développées et d’autres auront besoin de plus d’aide. Pendant cette phase l’enseignement peut enseigner aux élèves à distinguer entre une idée scientifique et une opinion ou de la pseudoscience. Pour cela, les élèves peuvent consulter des sources de provenances différents et de médiums différents pour essayer de différencier les sources fiables de ceux qui sont plutôt douteux. Cet apprentissage aura également de l’utilité hors de l’école pour aider les élèves à trier le flux d’informations avec lequel ils sont bombardés tous les jours. Plus tard, en tant que citoyen, les élèves seront amenés à se prononcer sur divers sujets et c’est donc important qu’ils acquièrent les outils nécessaires pour trier le vrai du faux et prendre une décision informée. Après la recherche littéraire les élèves seraient en position pour formuler une hypothèse, cela est une partie que l’enseignant peut laisser ouvert, à la condition que les élèves aient déjà appris comment formuler une hypothèse
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Table des matières
Introduction
1. Cadre théorique et problématique
1.1. l’API
1.2. L’Activité scientifique
1.3. La Problématique de transmettre la culture scientifique aux élèves
1.4. Hypothèse
2. Cadre méthodologique
2.1. Construction de la séquence d’enseignement
Planification
2.2. Nature des données
2.3. Méthodologie d’évaluation des données
3. Résultats et analyse à 2 grains : mésoscopique & microscopique
3.1. Analyse descriptive de la séquence à grain mésoscopique
3.2. Analyse de l’activité des élèves à grain microscopique selon le modèle de l’API
Questionnement
Évidence I – Recherche littéraire
Évidence II – Expérience
Analyse
Explication
Connexion
Communication
Réflexion
4. Discussion
5. Perspectives : améliorations, recommandations, points de vigilance
6. Conclusion
Bibliographie
Annexes
A. Ressources – Groupe 1 : les exoplanètes
Documents Imprimés
Ressources Internet
Vidéos
B. Ressources – Groupe 2 : l’Énergie du Soleil
Documents Imprimés
Resources Internet
Vidéo
C. Ressources – Groupe 3 : Les taches solaires
Documents Imprimés
Ressources Internet
Vidéos
D. Ressources – Groupe 4 : La température du Soleil
Documents Imprimés
Ressources Internet
Vidéos
E. Exemple d’un rapport : Groupe 4 – La température du Soleil
F. Feuilles d’évaluations des présentations orales
G. Exemple d’un Questionnaire rempli par un élève
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