V ALIDITY AND RELIABILITY

Invités à comparer le sens des termes problème, hypothèse, expérience et modèle dans leur propre discipline avec le sens qu’ils prennent dans les autres disciplines, une part non négligeable des enseignants affirme que la signification est la même (8 à 78 % selon les termes et les disciplines), ou indiquent qu’ils ne savent pas répondre (6 à 30 %). En particulier, 1/5 des répondants de mathématiques et de SVT et plus d’un 1/3 en SPC ne sont pas conscients de la polysémie du terme hypothèse entre mathématiques et disciplines expérimentales. L’analyse des convergences et des spécificités des trois disciplines paraît donc nécessaire.

3.2.1. Problème

Un consensus se dégage entre les disciplines pour placer le problème à l’origine d’une démarche de résolution. Près des 2/3 (64 à 72 %) des enseignants retiennent pour sa définition « une question permettant la formulation de propositions, d’hypothèses ou de conjectures », « une question qui débouche sur une démarche explicative » ou « une question qui débouche sur une recherche de solution ». Pour plus de 90 % des répondants, le problème « mobilise différentes compétences » et « peut être résolu de différentes façons », ce qui intègre une certaine complexité et s’oppose à l’idée d’une DI linéaire et guidée. Près des 2/3 des répondants des trois disciplines rejettent l’idée qu’un problème « concerne un sujet totalement nouveau » (64 à 71 %). Une grande part d’entre eux (72 à 85 %) s’accorde également sur le fait que le problème « doit être formulé ou reformulé par les élèves ».

Des différences s’expriment cependant entre les disciplines. Les définitions « un exercice permettant de réinvestir des connaissances » et « une succession de questions articulées entre elles » sont un peu plus spécifiquement retenues en mathématiques, où les 2/3 des répondants pensent que le problème « nécessite des acquis antérieurs ». En sciences expérimentales, le problème se caractérise par son articulation avec l’observation pour 83 % (SPC) et 95 % (SVT) des répondants, l’expérimentation (79 % en SPC et 59 % en SVT) et la vie quotidienne ou l’actualité (64 % en SVT et 73 % en SPC).

3.2.2. Hypothèse

En première analyse, une représentation consensuelle du concept d’hypothèse se dégage des réponses. Quand la question est posée sans référence explicite à un contexte ou une discipline, la définition « une proposition provisoire destinée à être éprouvée » est la plus choisie dans toutes les disciplines (40 à 84 %). En mathématiques, la définition correspondant au postulat « une supposition non démontrée sur laquelle on s’appuie pour résoudre un problème » est également fortement sélectionnée (40 %). Quand il s’agit de caractériser les hypothèses explicatives ou conjectures, la majorité des répondants indique que leur formulation implique « une observation du réel » (59 à 75 % selon les disciplines), « des connaissances préalables » (48 à 58 %) et « la prise en compte des représentations initiales des élèves » (76 à 83 %). L’hypothèse mobilise à la fois pensée divergente et pensée convergente puisque plus de 7/10 répondants sélectionnent au moins un adjectif relatif à chacun de ces modes de pensée, comme qualité nécessaire à sa formulation. Enfin, elle implique « des conséquences ou implications vérifiables » pour 69 % (mathématiques) à 85 % (SVT) des enseignants. Cette représentation consensuelle est donc très proche de l’hypothèse initiant une démarche hypothético- déductive, décrite dans la DI prototypique des instructions officielles.

Une analyse multidimensionnelle des réponses à ces questions a toutefois permis de révéler une typologie plus fine des représentations de l’hypothèse (Prieur et al., 2011) avec 4 classes qui sont très liées aux disciplines des répondants. Les représentations associées aux sciences expérimentales s’attachent à éprouver l’hypothèse. Les répondants de SVT inscrivent plus spécifiquement l’hypothèse dans une démarche hypothético-déductive rigoureuse, alors que les enseignants de SPC la mobilisent dans une démarche inductive moins contrainte, mue par un souci de motivation des élèves. Dans la représentation associée aux mathématiques, la formulation de conjecture est reconnue comme audacieuse et s’appuie sur les connaissances des élèves et sur un tâtonnement exploratoire.

3.2.3. Expérience

Les éléments de consensus autour du concept d’expérience concernent sa fonction de mise à l’épreuve : les définitions les plus sélectionnées sont « un test conçu pour éprouver une hypothèse » (59% en SVT, 33 % en SPC, 24 % en maths) et « une mise en œuvre de stratégies pour résoudre un problème » (30% en maths, 25 % en SVT et 24 % en SPC). Les autres définitions retenues font apparaître des spécificités. En mathématiques, l’« exploration par tâtonnement » et l'« exploration d’exemples » choisies par 3/10 enseignants, font ressortir le caractère exploratoire de l'expérience, souvent située en amont de la conjecture. Les enseignants de SPC retiennent plus spécifiquement « une activité pendant laquelle les élèves manipulent du matériel » (26%) et « une observation précise du réel » (6%), montrant leur attachement à l’ancrage dans le réel matériel par l’activité manipulatoire et l’observation. Les répondants de SVT attachés à une méthode scientifique normée articulent l’expérience à l’hypothèse.

3.2.4. Modèle

Le questionnaire demandait de classer 13 fonctions possibles du modèle dans la discipline enseignée. Dans les trois disciplines, la fonction « représenter » est choisie dans une des trois premières positions par presqu’un enseignant sur deux, les fonctions « expliquer » et « comprendre » étant également retenues par près d’un enseignant sur trois. D’autres fonctions du modèle sont préférées dans certaines disciplines, telles que « servir de référence » en mathématiques, « interpréter » en SPC et « permettre des analogies » en SVT. Concernant la forme des modèles, si le « schéma » est retenu par les trois disciplines, les réponses des enseignants de SPC s’approchent plus de celles des répondants de mathématiques qui retiennent « formule mathématique » et « construction mentale » que de celles des professeurs de SVT préférant « maquettes », « simulation » et « animation ».

4. Discussion

Notre étude montre que les postures épistémologiques des enseignants de mathématiques et de sciences expérimentales sont assez divergentes. Les premiers réfèrent à des savoirs démontrés formellement ayant un caractère modélisant, mais également une portée universelle et une valeur de certitude. Les seconds considèrent les savoirs de leurs disciplines comme des modèles du réel, évolutifs, issus d’une construction collective, et sans doute moins définitifs. Est-ce parce que les savoirs enseignés en mathématiques sont très robustes et davantage stabilisés qu’ils prennent cette force ? Se pose également la question des connaissances épistémologiques des enseignants des trois disciplines, et du traitement de ces questions au cours de leur formation. Si les enseignants de sciences expérimentales semblent adopter une posture moins dogmatique, c’est peut-être que l’épistémologie des sciences s’est beaucoup construite autour des SPC et des SVT. Cela peut aussi s’expliquer par une meilleure médiatisation des nouveaux savoirs produits par les sciences expérimentales contemporaines, ou par une plus grande diffusion des controverses scientifiques historiques les concernant. Le positionnement épistémologique des enseignants de SVT peut également être induit par l’évolution des programmes d’enseignement de leurs disciplines qui incluent fréquemment des actualisations.

Si certains consensus, d’ailleurs en lien avec les instructions officielles, se dégagent des réponses à l’enquête concernant les concepts épistémologiques de problème, hypothèse, expérience et modèle, leurs représentations semblent toutefois être fortement dépendantes des disciplines. Restent à identifier les relations entre ces différentes représentations et les spécificités épistémologiques des disciplines de référence, les coutumes d’enseignement de chaque discipline ou encore la formation des enseignants. L’explicitation par chacun de sa vision de la science, des savoirs de sa discipline et des DI paraît en tout cas nécessaire, car les significations des concepts abordés semblent rester implicites au sein même de chaque discipline pour de nombreux enseignants. Le travail co-disciplinaire, aboutissant à la co-construction de sens à propos d'un même objet d'étude (Blanchard-Laville, 2000), qui respecte et

articule les positions épistémologiques de chacune des disciplines (Chevallard 2004) est peut-être une voie dans ce sens. Il nécessite en effet la confrontation des représentations des enseignants, pour mieux appréhender la polysémie des termes couramment usités dans le cadre des DI et pour mieux identifier les concepts qu’ils recouvrent dans chacune des disciplines. Des ressources et des formations à destination des enseignants prenant en charge ces questions pourraient être envisagées dans le but de minimiser les risques de quiproquo dans la collaboration entre enseignants et avec les élèves et pour outiller la mise en œuvre de DI donnant véritablement du sens à chacune des disciplines.

Remerciements

Les auteurs remercient tous ceux qui ont répondu à l’enquête et/ou facilité sa diffusion, ainsi que Gilles Aldon, Martine Paindorge, Jean-Philippe Perret et Anne- Marie Rossetto qui ont participé à son élaboration et à l’analyse des résultats.

Bibliographie

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Chevalard, Y. (2004). Vers une didactique de la codisciplinarité - Notes sur une nouvelle épistémologie scolaire. Communication aux Journées de didactique comparée 2004 (Lyon, 3-4 mai 2004). Version retouchée du 19 mai 2004. Disponible sur Internet :

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Prieur, M., Monod-Ansaldi, R., Fontanieu V. (2011) L’hypothèse dans les démarches d’investigation en sciences, mathématiques et technologie : convergences et spécificités disciplinaires des représentations des enseignants. Communication S-TEAM 2011, Grenoble.

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