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Compte rendu d'innovation

Un enjeu de l’histoire des sciences dans l’enseignement : l’image de la nature des sciences et de l’activité scientifique

An issue for the history of sciences in teaching : the image of the nature of sciences and scientific activity
Ein Schwerpunkt bei der Geschichte der Wissenschaften im Unterricht : das Bild des Wissenschaftsbildes und der wissenschaftlichen Aktivität
Un reto de la historia de las ciencias en la enseñanza : la imagen de la naturaleza de las ciencias y de la actividad científica
Laurence Maurines et Daniel Beaufils
p. 271-305

Résumés

Les textes introductifs des programmes de physique et chimie de l’enseignement secondaire français recommandent l’introduction d’éléments d’histoire des sciences et d’activités d’investigation. Un examen des programmes montre que cette introduction est sous-tendue par un enjeu d’enseignement relatif à l’image de la nature des sciences mais qu’il n’est pas concrétisé dans les parties thématiques des programmes en termes d’objectifs et de contenus précis d’apprentissage, ni d’activités pour les élèves. Par ailleurs, la place donnée à l’histoire des sciences dans la pratique est minime et les éléments historiques introduits (notamment dans les ouvrages scolaires) renvoient une image très réductrice des sciences. Enfin, une enquête exploratoire menée auprès d’enseignants de sciences physiques du secondaire montre l’attente de supports pédagogiques historiques. Le travail de conception de ressources pédagogiques permettant une introduction de l’histoire des sciences en réponse à l’objectif général des programmes relatif à la nature des sciences, repose sur une approche didactique à orientation curriculaire, nécessitant la prise en compte de plusieurs composantes. C’est cette démarche didactique que nous présentons dans cet article et, comme résultat, le type de ressources élaborées (document professeur, documents élèves, type d’activités). Nous conclurons par les premiers retours d’enseignants (examens de dossiers, début d’expérimentation, réactions en situation de formation) qui permettent d’une part, de mesurer l’écart entre leurs motivations et leurs pratiques, et d’autre part, d’avoir un retour critique sur les programmes d’enseignement eux-mêmes.

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Texte intégral

1. Contexte

1Les programmes récents de physique et chimie de l’enseignement secondaire français mettent en avant l’histoire des sciences. Si cette promotion n’est pas nouvelle (Fauque, 2006), sa mise en œuvre en classe reste encore limitée et suscite des interrogations.

  • 1 L’enquête a été réalisée en ligne suite à un appel diffusé sur la liste Physchim de Educnet. La pop (...)

2D’une part, la place faite à l’histoire des sciences dans les manuels d’enseignement est minime et les éléments historiques introduits renvoient une image réductrice de la nature des sciences (Dupin, 2006 ; Guedj et al, 2007). D’autre part, une enquête exploratoire réalisée auprès d’une centaine d’enseignants de physique-chimie du secondaire (Beaufils et al, 2010) montre que seulement un tiers d’entre eux1 sont favorables à l’introduction de l’histoire des sciences dans les cours de sciences. Une bonne majorité demande des documents pédagogiques préparés (contenant le matériel nécessaire à l’introduction d’éléments historiques dans leur enseignement, documents élèves notamment, mais aussi des informations historiques palliant leur manque de formation) et des séquences d’enseignement complètes (proposant des activités pour les élèves et une progression d’enseignement).

3Par ailleurs, les propositions d’introduction de l’histoire des sciences suggérées par les documents d’accompagnement des programmes (CNDP, 2000 ; MEN, 2008a) répondent en partie au choix a priori non discuté de l’introduire pour faciliter l’apprentissage de contenus scientifiques, choix contesté depuis longtemps. Bouasse en 1901 souligne ainsi que la compréhension de l’histoire des sciences repose sur une connaissance scientifique parfois non élémentaire et un recul que les élèves ne peuvent avoir, que la connaissance des hypothèses abandonnées ne nous apprend rien sur la suite d’idées qui a conduit à l’hypothèse validée, et que les élèves pourraient ne retenir que les hypothèses abandonnées (Hulin, 1996). De son côté, Feynman considère dans les années soixante-dix et quatre-vingt que « l’approche historique peut polluer un cours moderne en introduisant des idées obsolètes, tout à fait inutiles et même dangereuses pour l’élève » (Hulin, 1996, p. 1230). L’état actuel des recherches sur l’introduction explicite de l’histoire des sciences dans les cours de sciences ne permet pas quant à lui de conclure sur son apport à l’apprentissage de contenus scientifiques, les résultats étant contrastés (Dupin, 2006 ; Lederman, 2007).

4Enfin, l’argument de « reproblématisation » de savoirs scientifiques souvent mis en avant quant au rôle de l’histoire des sciences dans la définition d’un contenu d’enseignement, s’il est valide sur le plan didactique, n’impose absolument pas d’expliciter la dimension historique en classe. Pour donner un exemple, citons la situation-problème élaborée par Touati (2004) pour interpréter la résistance exercée par un fluide sur un objet en mouvement : à aucun moment, elle ne fait référence aux travaux de celui qui l’a inspirée, d’Alembert.

5Ces réflexions nous ont guidés vers l’identification d’une problématique concernant le rôle plus ou moins implicite attribué à l’histoire des sciences dans les programmes de physique-chimie des classes du secondaire et à l’écart considérable entre ce rôle et les pratiques des enseignants. Ce sont ces points que nous développons ci-dessous.

1.1. Les programmes de sciences du secondaire français : un enjeu de l’enseignement lié à l’image de la nature des sciences

6Les références à l’histoire des sciences sont disséminées dans les introductions des programmes de sciences et de physique-chimie du collège et du lycée. Celles-ci montrent que les enjeux assignés à l’introduction d’éléments historiques sont à la fois peu nombreux et formulés de manière très générale.

7Certains sont liés à la motivation des élèves. Il s’agirait de leur donner (redonner) goût aux sciences et aux métiers scientifiques, de manière à lutter contre la désaffection des étudiants pour les filières universitaires scientifiques.

  • 2 Ancien programme de la classe de seconde.

« Mais la curiosité pour les sciences et pour les mécanismes de la création en général se nourrit à l’évidence de connaître les controverses passées, les longues impasses comme les avancées brutales, les grandes synthèses qui surprennent le bon sens et bouleversent la perception immédiate et intuitive du monde. »2 (MEN, 2001, p. 16)

8D’autres sont d’ordre épistémologique. Dans ce cas, l’introduction de l’histoire des sciences est présentée à la fois comme objectif d’acquisition d’une culture humaniste et comme un moyen permettant de travailler l’image de la nature des sciences et de l’activité scientifique.

  • 3 Programme actuel du collège.

« La physique-chimie participe à la culture humaniste, notamment par des ouvertures en direction de l’histoire des sciences et de l’actualité scientifique qui montrent la science qui se construit ; les découvertes scientifiques ou techniques apportent des repérages dans le temps. »3 (MEN, 2008a, p. 10)

« L’enseignement doit faire ressortir que la physique et la chimie sont des éléments de culture essentiels en montrant que le monde est intelligible. L’extraordinaire richesse et la complexité de la nature et de la technique peuvent être décrites par un petit nombre de lois universelles constituant une représentation cohérente de l’univers. Dans cet esprit il doit faire appel à la dimension historique de l’évolution des idées. » (MEN, 2001, p. 9).

9Il est recommandé de les aborder aussi dans le cadre de l’interdisciplinarité.

« Au souci d’intégration des diverses disciplines dans une conception globale de la science, fait écho un autre souci : celui de situer les développements scientifiques dans le contexte historique. Ainsi un certain nombre de développements scientifiques emblématiques seront examinés à la fois dans les cours de sciences et dans les cours d’histoire dont les programmes rénovés engloberont cette dimension ». (MEN, 2001, p. 9).

« La présentation de l’histoire de l’élaboration des concepts, en mobilisant les ressources de toutes les disciplines concernées, constitue un moyen efficace d’aborder la complexité : la perspective historique, contribue à donner une vision cohérente des sciences et des techniques ainsi que de leur développement conjoint. » (MEN, 2008c, p. 12).

10Parallèlement à l’introduction de l’histoire des sciences, les programmes recommandent « des démarches qui s’appuient sur le questionnement des élèves » (MEN, 2008a, p. 4), qui privilégient la construction du savoir par l’élève : « il faut pousser l’élève à se poser des questions et éviter de donner des réponses avant qu’il ait formulé les questions » (MEN, 2001, p. 10). Il s’agit notamment de proposer aux élèves des situations-problèmes (programmes de seconde et première scientifique) ou des démarches d’investigation (programmes de collège). Si la mise en œuvre de telles situations d’enseignement répond avant tout au souci de permettre aux élèves d’acquérir des méthodes et démarches (émettre des hypothèses, argumenter, etc.) et des attitudes (curiosité, imagination, esprit critique, etc.) ainsi qu’une meilleure maîtrise des concepts scientifiques, il s’agit implicitement aussi de leur permettre de comprendre ce que sont les sciences. Ainsi, la partie introductive des programmes de sciences du lycée souligne : « La science n’est pas faite de certitudes, elle est faite de questionnements et de réponses qui évoluent et se modifient avec le temps. Tout ceci montre qu’il faut privilégier avant tout l’enseignement de la démarche scientifique incluant l’apprentissage de l’observation et de l’expérience. » (MEN, 2001, p. 10). Là encore l’enjeu – implicite pour partie –, est relatif à l’image de la nature des sciences et de l’activité scientifique. Il s’agit de permettre aux élèves d’acquérir une image des sciences en leur faisant pratiquer les sciences.

  • 4 D’autres pistes pour travailler l’idée de science sont suggérées dans Maurines (2010).

11Cette analyse conduit donc à voir l’image de la nature des sciences et de l’activité scientifique comme un enjeu de l’enseignement des sciences et l’introduction de l’histoire des sciences comme un moyen pour y répondre4.

1.2. L’image de la nature des sciences dans l’enseignement de physique-chimie

  • 5 Connaître les dates des découvertes scientifiques est présenté comme une compétence relative à la c (...)

12Si un enjeu d’enseignement de nature épistémologique sous-tend l’introduction des programmes 2008 de sciences du collège, celui-ci n’est pas explicité dans les parties relatives aux thèmes disciplinaires des programmes de physique-chimie en termes d’objectifs précis d’apprentissage. Il en est de même dans la compétence relative aux sciences du socle commun de connaissances et de compétences.5 Le même constat peut être fait à propos des programmes de physique-chimie du lycée.

  • 6 Dans la première publication des actuels programmes des classes de cinquième et de quatrième (MEN, (...)

13Si les programmes de lycée proposent quelques rares exemples de thèmes scientifiques à aborder selon une approche historique, ceux de collège n’en citent aucun. Quasiment aucune activité à caractère historique n’est évoquée dans ces divers programmes. Quelques-unes sont présentes dans des documents annexes qui n’ont aucun caractère prescriptif. Il s’agit pour l’essentiel d’activités consistant en la lecture de textes accompagnés de questions.6

  • 7 Voir l’exemple de la loi de la réfraction : Beaufils et Maurines (2008).

14La vision des sciences transmises par certaines activités recommandées par les commentaires des programmes de physique-chimie, qu’elles aient une dimension historique ou non, peut contredire celle transmise par les parties introductives des programmes. C’est le cas des éléments historiques relatifs aux expériences réalisées par Newton autour du prisme, présents dans les anciens programmes de seconde (MEN, 2001, p. 20). Ils laissent en effet penser que la démarche qu’il a suivie est inductive alors que la partie introductive du programme met l’accent sur la démarche hypothético-déductive. Les études récentes en histoire des sciences montrent que c’est bien cette dernière démarche qui a été suivie par Newton (Blay, 2001). De même, la juxtaposition de pratiques modernes (tant expérimentales que du point de vue des démarches) et d’évocation de figures historiques, peut être fortement critiquable car elle peut laisser penser que les préoccupations et démarches des scientifiques ont toujours été les mêmes ainsi que le contexte technique et expérimental7.

15Les éléments historiques présents dans les manuels scolaires (Mathy, 1997 ; Leite, 2002 ; Wang & Schmidt, 2001 ; Guedj et al., 2007) sont peu nombreux et se présentent essentiellement sous deux formes : des vignettes présentant un illustre savant légendées par une date et/ou un événement, des textes « historiques » qui donnent lieu à un questionnement portant sur la compréhension du contenu scientifique et non épistémologique en réponse à un objectif d’introduction ou de mise en œuvre de connaissances notionnelles figurant au programme. Au-delà de la question du volume, c’est bien la réduction de l’image de la nature des sciences et de l’activité scientifique qui est en cause. Les éléments historiques ne mentionnent qu’une personne, le plus souvent célèbre. Les découvertes semblent instantanées, fixées à une date précise et surgies d’un esprit hors norme ayant eu une intuition géniale, provenir d’une idée indiscutable ou d’une expérience cruciale, et donc bien loin de la complexité des activités scientifiques. Centrées sur la découverte de lois, les références historiques occultent l’importance des techniques ainsi que les dimensions sociales et culturelles des sciences. Sont ainsi passés sous silence : la diversité des enjeux (théorique, expérimental, technique, épistémologique) poursuivis par les scientifiques, les présupposés théoriques, épistémologiques et métaphysiques qui orientent leur travail et la question de savoir ce qui caractérise les sciences par rapport à d’autres domaines de la culture (nature des questions, des preuves, des démarches). Il est à craindre que l’évocation de génies puisse détourner prématurément bon nombre d’élèves considérant « à juste titre » d’une certaine manière que cela leur est inaccessible ; de même, si les grandes découvertes peuvent motiver certains élèves, le risque est de les conduire à de fortes désillusions lorsqu’ils rencontreront réellement l’activité scientifique.

16Au niveau de la pratique des enseignants, la situation est évidemment similaire. Même s’ils sont convaincus de l’intérêt d’introduire l’histoire des sciences dans l’enseignement de la physique et de la chimie, celle-ci reste limitée : anecdotes, approche historique permettant de pallier l’impossibilité d’introduire une leçon par une approche expérimentale, citations d’illustres savants, l’ensemble laissant le pas à l’enseignement notionnel, les apprentissages et l’évaluation étant, conformément aux indications des programmes et à l’esprit général des curricula, centrés sur les connaissances disciplinaires au sens strict. Ce constat, déjà réalisé par Gagné (1994) et Lederman (2007), reste d’actualité comme le soulignent Höttecke et Silva (2010).

17Cette réduction de l’image de la nature des sciences et de l’activité scientifique est liée à la fois aux contraintes des programmes, mais plus globalement, à toute l’institution, c’est-à-dire aussi à la formation initiale des enseignants eux-mêmes qui a laissé s’installer des représentations réduites de l’épistémologie de leur discipline, tant du point de vue scientifique que pédagogique. Des enquêtes, réalisées pour la plupart à l’étranger, montrent que les enseignants de sciences n’ont en effet pas conscience qu’un des enjeux de l’apprentissage des sciences est de nature épistémologique. Même ceux pour lesquels cette dimension est importante tendent à privilégier l’acquisition de savoirs et savoir-faire. Différentes études ont montré que de nombreux enseignants ont une vision dépassée des sciences (empirico-inductive et réaliste « naïve ») et qu’ils la transmettent inconsciemment aux élèves par leurs pratiques (Lederman, 1992, 2007 ; Larochelle & Désautels, 1992 ; Roletto, 1995 ; Robardet & Vérin, 1998 ; Pelissier et al, 2007).

2. Problématique et objectifs de recherche

18Nous avons entrepris un travail dont l’objectif est l’introduction de l’histoire des sciences dans les cours de physique-chimie dans le but de faire acquérir aux élèves une image de la nature des sciences comme un processus et une entreprise humaine. Cet objectif est donc celui d’une image plus réaliste/authentique de l’activité scientifique. Nous supposons, comme Solbes et Traver (2003), qu’elle peut contribuer à (re)motiver les élèves pour les sciences (élèves et étudiants qui se représentent la science guère plus que comme un ensemble de faits théoriques et expérimentaux qu’il faut retenir).

19Sur le plan théorique, il s’agissait de réfléchir aux objectifs épistémologiques pouvant être introduits dans l’enseignement des sciences physiques en liaison avec l’histoire des sciences ; sur le plan pratique, il s’agissait de développer des stratégies pour implémenter des activités en ce sens via, notamment, la production de ressources clés en main pour les enseignants. D’emblée, ce travail comportait plusieurs approches : une approche épistémologique générale concernant les caractéristiques des sciences et de l’activité scientifique ; une approche historique centrée sur des sujets en relation avec les thèmes abordés dans les programmes du secondaire ; une approche de type ingénierie didactique visant la production et l’expérimentation de ressources pour les enseignants.

  • 8 Ou NoSE : nature of scientific enterprise, (Dass, 2005). Ou encore NoSI ; nature of scientific inqu (...)
  • 9 Ce projet a un caractère incitatif et n’a pas de caractère de contrainte nationale. Le livre publié (...)
  • 10 <http://hipst.eled.auth.gr/>.

20Avec ce programme, visant à examiner la possibilité de répondre à la dimension épistémologique de l’apprentissage des sciences grâce à l’utilisation de l’histoire des sciences et des techniques, nous avons rejoint un vaste mouvement qui s’est développé outre-Atlantique et en Europe. À l’œuvre depuis plus de vingt ans dans les pays anglo-saxons (Matthews, 1994, 2003 ; Rutherford, 2001), ce positionnement est connu sous le nom de NoS8 : Nature of Science. Il permet de décliner des objectifs précis d’apprentissage sur le plan épistémologique comme le montrent les publications récentes du groupe d’experts travaillant au Project 2061 lancé en 1986 aux États-Unis par l’AAAS (American Association for the Advancement of Science)9. En Europe, un projet intitulé HiPST10 (History and Philosophy in Science Teaching) a rassemblé les chercheurs de sept pays auxquels s’est joint Israël pendant trois ans (Höttecke & Silva, 2010 ; Höttecke et al, 2010).

  • 11 En outre il faut noter que parfois ces controverses sont inscrites dans un temps mythique et ainsi (...)

21Notre positionnement apparaît donc comme original en France : la quasi-totalité des travaux récents qui s’intéressent à l’utilisation de l’histoire des sciences dans les cours de sciences, n’interrogent pas cette dimension mais visent l’acquisition de concepts scientifiques (de Hosson & Kaminski, 2004 ; Décamp & de Hosson, 2010 ; Guedj, 2005 ; Merle, 2002). Il en est de même des expérimentations réalisées en classe de physique-chimie dans le cadre de la recherche pluridisciplinaire coordonnée par Audigier et Fillon (1991). Les éléments historiques introduits dans ces différentes études sont peu nombreux et concernent des controverses relatives à l’interprétation de certains phénomènes (vision, mouvement d’un projectile dans un référentiel en mouvement par rapport à un autre, etc.). S’agissant le plus souvent de noms et de dates associées à des théories anciennes partagées par les élèves aujourd’hui, ils apparaissent comme anecdotiques et le plus souvent non nécessaires, car l’institutionnalisation des connaissances construites ne porte pas sur le contenu épistémologique mais sur le contenu scientifique11.

22L’hypothèse sous jacente à notre travail est que, des ressources et activités présentant une image de la nature des connaissances scientifiques et de l’activité scientifique plus proche de ce qu’elles sont, peuvent permettre une plus grande acculturation des élèves et avoir un effet positif sur leur rapport à la science comme discipline scolaire, au moins. C’est un enjeu sociétal d’importance, compte tenu de la désaffection des étudiants pour les filières de sciences fondamentales.

  • 12 Nous rejoignons sur ce point Mathy (1997) et Gagné (1994).
  • 13 Voir par exemple : Solbes & Vilches, 1997.

23Le cadre de référence épistémologique et historique que nous adoptons donne une place primordiale à l’Homme12 : il s’agit d’une histoire où les connaissances scientifiques sont considérées comme le résultat d’activités réalisées par des hommes dans le contexte socioculturel d’une époque donnée. Mais celles-ci ne sont pas des constructions intellectuelles comme les autres puisqu’elles obéissent à des règles et procédures démonstratives et sont soumises à la confrontation avec les résultats d’observation et d’expérimentation. En ce qui concerne l’enseignement, l’ancrage choisi est celui d’un enseignement de type STS (sciences, techniques et société) visant à faire acquérir aux élèves une culture scientifique et technique leur permettant de devenir des citoyens responsables, capables de comprendre et d’agir dans un monde où les sciences et les technologies ont une place prépondérante. En d’autres termes, dans le cadre d’un objectif plus général visant l’ancrage des sciences dans une dimension sociale, notre projet concerne la contribution de l’histoire des sciences à l’enseignement de la physique13.

3. Méthodologie

24Le travail a constitué d’abord en des analyses complémentaires portant sur :

  • les programmes de collège et lycée (anciens et actuels) : contenus mais aussi les différents commentaires, introductifs notamment ;

  • les manuels scolaires anciens et nouveaux ;

  • l’épistémologie et l’histoire des sciences.

25Compte tenu de la spécialisation des membres de notre équipe, nous nous sommes centrés sur la physique, en particulier l’optique. Ce choix résulte du repérage de nombreuses « situations historiques » (interprétation de la réfraction au XVIIe siècle, invention et développement des lunettes astronomiques, découverte et interprétation des raies noires du spectre solaire, etc.) pouvant a priori s’insérer dans les programmes de physique de collège et lycée.

  • 14 Depuis la période moderne.
  • 15 Démarche adoptée dans un travail antérieur sur l’utilisation de l’ordinateur outil de laboratoire, (...)

26Les deux premières analyses ont fait l’objet de l’introduction précédente. L’analyse épistémologique nous a permis de spécifier différentes caractéristiques de la physique sur lesquels on peut a priori fonder des objectifs d’apprentissage, invariants temporels14 pouvant servir de pivots de transposition15 d’une image authentique de la physique. Ces éléments nous ont ainsi conduits à l’élaboration de dossiers proposant des documents « historiques » et des activités pour les élèves pouvant être envisagées à un niveau donné d’enseignement et répondant à un objectif épistémologique précis, ainsi qu’un guide pour l’enseignant. C’est ce travail qui fait l’objet d’un développement dans la partie suivante.

  • 16 Précisons si besoin : notre objectif est de repérer s’il y a d’éventuels obstacles à prendre en com (...)
  • 17 IUFM de Créteil, centre de Saint-Denis, janvier 2009.

27Ce travail d’élaboration a priori étant réalisé, l’étape suivante a visé une première estimation de l’acceptabilité (voire de faisabilité) par les enseignants. Nous avons contacté différents collègues qui avaient répondu à une enquête visant à déterminer le rapport à l’histoire des sciences dans l’enseignement des enseignants de physique-chimie et qui avaient montré leur intérêt pour des ressources pédagogiques complètes (cf. Beaufils et al, 2010). En fonction de leurs préférences (notamment du niveau de classe qui les concernait), nous leur avons adressé un dossier complet, ainsi qu’un formulaire les guidant sur les différents aspects pour lesquels nous attendions des remarques, commentaires et suggestions (voir la liste type des questions en annexe 5)16. Ces retours sont venus compléter une première synthèse issue d’un travail auprès d’enseignants effectué dans le cadre d’un stage de formation continue17. Cette étape nous a conduits à retravailler quelques dossiers. Aux dossiers était également jointe une grille pour aider les enseignants volontaires à réaliser un compte rendu sur la mise en œuvre du dossier qu’ils testaient en classe. Ces différents éléments sont rapportés dans la partie 5. La validation des dossiers reposera également sur la supervision du contenu des fiches par des experts du domaine (optique et histoire des sciences).

4. Élaboration d’activités fondées sur l’histoire des sciences : objectifs, nature des activités, nature des ressources

4.1. Objectifs d’apprentissage de nature épistémologique

  • 18 Dans cette perspective, les différents courants de recherche correspondent à différents modes d’étu (...)
  • 19 Pour reprendre l’expression de Larochelle et Désautels (1992)

28Notre objectif général de recherche d’une plus grande authenticité dans la présentation de la nature des sciences et de l’activité scientifique – pour ce qui concerne la physique – nous a amenés à essayer de les caractériser. Si l’on pense aux différents courants de recherche qui s’intéressent aux sciences, cette tentative semble vouée à l’échec car les conceptions de la nature des sciences sont différentes d’un courant à l’autre. Cependant, les oppositions entre les tenants d’une vision internaliste et rationaliste des sciences et les tenants d’une vision externaliste et relativiste des sciences et de leur avancée sont actuellement en voie de dépassement. Plusieurs penseurs (Chalmers, 1987, 1991 ; Stengers, 1997 ; Shinn & Ragouet, 2005 ; Shott, 1998) soulignent ainsi que, s’il n’est pas possible de trouver des critères qui permettent de démarquer les sciences des autres domaines de la pensée, elles ne sont pas pour autant des constructions sociales comme les autres puisqu’elles sont soumises à l’épreuve des faits empiriques18. De plus, comme le souligne Lederman (2007), si l’on s’intéresse à l’image de la nature des sciences que tout citoyen doit posséder pour être capable de comprendre et d’agir dans un monde où les sciences et les techniques ont une place prépondérante, autrement dit si l’on cherche à définir une idée de science19 pour le niveau de la fin des études secondaires et non de celui des spécialistes, alors il doit être possible de trouver un accord sur un certain nombre de caractéristiques des sciences. Selon Lederman, ce consensus existe déjà hormis sur la question de l’existence d’une réalité objective par rapport aux phénomènes empiriques auxquels nous pouvons seuls avoir accès.

  • 20 Nous ne citons ici que quelques-unes des publications consultées, les plus récentes, qui visent à d (...)

29La réflexion que nous avons menée en nous appuyant sur des ouvrages d’historiens (Blay & Nicolaïdis, 2001 ; Roger, 1995 ; Simon, 2008 ; Stuewer, 199720 ; etc.) nous a conduits à rejoindre la vision consensuelle du courant NoS. Les caractéristiques que nous avons dégagées portent sur des questionnements allant des enjeux de la physique, aux questions relatives à la forme sociale du travail, en passant par les différentes formes d’activités et de démarches et la nature des modèles et théories ainsi que des preuves. La liste ci-dessous présente quelques-unes de ces caractéristiques. Elles sous-tendent les introductions des programmes et sont potentiellement déclinables en objectifs pédagogiques pour le secondaire.

Encadré 1 : quelques caractéristiques de l’activité scientifique

• L’activité scientifique est le lieu de controverses.

• Les connaissances scientifiques obéissent à des critères de confrontation avec les faits d’observation et d’expérimentation, de cohérence interne, de simplicité et de puissance.

• Un scientifique ne travaille pas seul mais au sein d’une communauté qui contribue au contrôle des savoirs scientifiques construits.

• Il y a une relation forte entre les questions techniques et l’évolution des idées.

• Les connaissances ont évolué au cours du temps (par continuité et ruptures).

• Des difficultés conceptuelles ont été rencontrées à une époque donnée.

• Il y a une interdépendance entre sciences et sociétés.

• Il y a des relations entre sciences et croyances.

30Autant de caractéristiques qui peuvent a priori être déclinées selon des objectifs guidant la conception de ressources et d’activités pour les élèves. Nous avons fait le choix de privilégier un objectif épistémologique particulier par séance pour des contraintes de faisabilité par les enseignants : les séances sont limitées dans le temps et s’adressent à des élèves du secondaire ; les documents relatifs à un objectif épistémologique particulier sont déjà riches en information. Il est important de noter d’emblée que le choix d’un objectif tel que « montrer l’interaction entre scientifiques » est évidemment une réduction d’une réalité historique qui, en général, résulte de nombreux facteurs interagissant. Mais cette réduction n’est pas du même ordre que celle que nous dénonçons dans l’introduction. D’autre part, l’idée est que quelques-uns de ces objectifs soient travaillés à chaque niveau d’enseignement de sorte qu’un élève les ait tous abordés à la fin de sa scolarité. Et c’est une telle introduction qui nous paraît porteuse d’une image plus authentique des sciences et de l’activité scientifique.

31Ce projet a à surmonter différentes difficultés. L’une est l’articulation entre des considérations historiques et la science actuelle. Les caractéristiques ci-dessus ont été retenues comme étant a-temporelles, c’est-à-dire qu’elles apparaissent dans les travaux des scientifiques des siècles passés, mais aussi qu’elles s’appliquent à l’activité scientifique actuelle. Cela nous amène à proposer à l’enseignant une institutionnalisation portant sur la généralisation de ces caractéristiques, tout en pointant les évolutions parfois considérables qui ont eu lieu : l’interaction entre scientifiques aujourd’hui est évidemment sans commune mesure avec celle du XVIIe siècle.

  • 21 C’est le cas de l’analyse réalisée sur le thème de la naissance de la spectroscopie en réponse à l’ (...)

32Une autre difficulté vient de ce que ces objectifs sont centrés sur des aspects épistémologiques. Les objectifs d’apprentissage conceptuel ou procédural peuvent donc être secondaires (voire absents). Mais il est clair que, dans certains cas, les objectifs épistémologiques sont susceptibles d’aider à donner du sens aux concepts scientifiques et donc de faciliter l’apprentissage notionnel des élèves. Il en est ainsi par exemple des objectifs épistémologiques relatifs aux difficultés conceptuelles rencontrées par les scientifiques autrefois ou aux controverses. Il est aussi clair que l’analyse historique entreprise sur un thème scientifique donné en réponse à d’autres objectifs épistémologiques – par exemple celui de l’interaction sciences-techniques – peut donner une profondeur, qui en retour est susceptible de faire apparaître les connaissances enseignées comme très superficielles, et plus encore, de jeter un doute sur l’intelligibilité de certaines notions scientifiques au programme.21

33Ce projet permet de répondre aux objectifs généraux annoncés dans les programmes à propos de la place de l’histoire des sciences et de « résoudre » le dilemme de la stricte adéquation au programme au niveau des objectifs d’apprentissage notionnels. Il revient à proposer de travailler l’image de la nature des sciences grâce à l’histoire des sciences, pas uniquement lors de séances centrées sur l’apprentissage d’un concept scientifique. Nous rejoignons ce faisant la proposition de Lederman et Abd-El-Khalick (1998) de proposer des activités uniquement centrées sur la NoS dans l’enseignement. Mais ce choix entre à l’évidence en tension avec le centrage sur les apprentissages notionnels strictement disciplinaires ainsi qu’avec les représentations de l’enseignement des sciences des enseignants et leurs pratiques quotidiennes, comme nous l’avons évoqué en introduction.

4.2. Choix didactique 1 : des ressources documentaires et des activités historiques pour les élèves

34Notre travail repose sur plusieurs choix didactiques : le premier est de proposer des activités pour les élèves et non simplement des ressources documentaires de discours pour l’enseignant.

35En second lieu, ces activités s’appuient sur des corpus de documents choisis en fonction d’un objectif épistémologique spécifique et d’un thème scientifique précis permettant de circonscrire le corpus. Le choix des thèmes et du type de document est fait en fonction du niveau d’enseignement visé, de façon à être en phase avec les programmes et à tenir compte des capacités des élèves. Indiquons que les activités documentaires sont particulièrement développées dans l’enseignement des sciences de la vie, de la Terre et de l’Univers, qu’elles participent au travail de compétences transversales et contribue à des activités interdisciplinaires, avec l’histoire notamment. Elles sont aussi conseillées depuis plusieurs années par les programmes de physique-chimie. Mais les recherches sur les enseignants montrent que leurs pratiques évoluent lentement, la place des activités documentaires dans l’enseignement de physique-chimie fait l’objet d’une question dans le retour demandé aux enseignants car nous faisons l’hypothèse qu’ils tendent à privilégier les expériences (cf. annexe 5).

36Dans la perspective de proposer des activités variées aux enseignants et aux élèves, nous avons élaboré deux types de corpus. Certains se présentent sous forme de courts documents préparés en fonction de l’objectif poursuivi, d’autres sont constitués de listes de sites Internet guidant un travail de recherche documentaire (type d’activité également régulièrement évoqué dans les instructions officielles). Les documents sont souvent extraits d’écrits secondaires ou parfois rédigés pour répondre à l’objectif épistémologique choisi. Cela ne signifie pas qu’un travail sur document original est nécessairement banni. Il ne s’agit pas pour nous de simuler un travail d’historien, mais bien de proposer aux élèves des textes qu’ils peuvent exploiter sans trop de difficulté en réponse à un objectif épistémologique précis.

4.3 Choix didactique 2 : des activités collectives et des situations d’investigation

37D’autres choix didactiques ont guidé l’élaboration de nos propositions d’innovation : celui d’une part de proposer aux élèves des activités collectives, à l’image en quelque sorte de l’activité scientifique dont il est question (des interactions complémentaires ou contradictoires, l’élaboration d’un savoir commun et partagé, etc.), et d’autre part d’intégrer les corpus de documents dans des situations d’investigation. En suivant Morge et Boilevin (2007), nous désignons par situation d’investigation une situation durant laquelle « les élèves effectuent un ou des apprentissages en réalisant des tâches qui ne sont pas uniquement des tâches d’ordre expérimental et en participant à la recherche de validité des productions des autres élèves ». Comme ils le soulignent, il existe différents types de situations d’investigation. Certaines sont caractérisées par un enchaînement précis de tâches (situation problématique ouverte, situation de jeu ou dite « adidactique », situation PACS pour Prévision, Argumentation, Confrontation, Synthèse), contrairement à d’autres (situation-problème, situation de modélisation).

  • 22 On lit ainsi p. 5 : « Dans le domaine des sciences expérimentales et de la technologie, chaque fois (...)

38L’expression « séquence d’investigation » renvoie avant tout dans les programmes de collège (MEN, 2008a) à une situation fondée sur des expériences, les documents éventuellement introduits arrivant en fin de séance comme moyen d’institutionnaliser les connaissances élaborées par les élèves22. Selon une pratique recommandée dans l’enseignement primaire (MEN, 2000 ; La Map, 2009), la phase d’investigation peut être fondée sur des documents. En accord avec de Vecchi et Carmona (2007), nous pensons que les documents peuvent être introduits à tous les moments d’une situation d’investigation pour réaliser différentes tâches, et en particulier qu’ils peuvent aider à émettre ou valider des hypothèses relatives à la nature des sciences.

4.3.1. Des situations couplant des expériences et un travail sur textes

39Certaines des situations que nous avons élaborées (Maurines & Mayrague, 2003, 2005, 2007) articulent des activités historiques à une activité expérimentale dans l’hypothèse, à tester, que certains enseignants pourraient préférer des situations couplant textes et expériences car ils ne veulent pas se départir de l’objectif d’apprentissage conceptuel ou méthodologique. Ce choix pourrait avoir l’intérêt de faire pratiquer des sciences aux élèves tout en mettant en avant le processus historique d’élaboration des connaissances. Il prend tout son sens lorsque l’objectif poursuivi est de mettre l’accent sur le processus de validation d’un modèle par la confrontation aux faits d’observation et d’expérimentation, ou sur les limites et puissance d’un modèle, et paraît artificiel pour un objectif tel que « interactions entre scientifiques ».

40L’encadré 2 présente une structure possible pour une séance poursuivant l’objectif « les scientifiques mettent leurs explications à l’épreuve des faits d’observation et d’expérimentation et privilégient les modèles les plus puissants, c’est-à-dire ceux qui permettent d’expliquer un grand nombre de faits simplement ». Par ailleurs, cette séance permet aussi de faire construire l’idée que la lumière blanche est composée de lumières colorées et de faire pratiquer une démarche expérimentale.

Encadré 2 : structuration possible d’une activité couplant textes et expériences portant sur l’objectif « puissance d’un modèle » (thème : dispersion de la lumière blanche)

Appropriation ou/et construction du problème

• Présentation de l’expérience de dispersion de la lumière blanche par un prisme

• Création d’un conflit : comparaison des modèles de De Dominis et de Newton

• Émission d’hypothèses inspirées par les textes : la lumière blanche est-elle homogène et les couleurs sont-elles créées uniquement par l’action du prisme ?

Résolution du problème

• Élaboration d’expériences permettant de tester l’hypothèse, c’est-à-dire ses conséquences

• Confrontation entre les prévisions et les résultats des expériences

• Invalidation du modèle de la lumière blanche homogène

Institutionnalisation

• Les scientifiques mettent leurs explications à l’épreuve des faits d’observation et d’expérimentation, ils privilégient les explications qui permettent d’interpréter un grand nombre de faits simplement.

• La lumière blanche est hétérogène et composée de lumières colorées.

  • 23 Il est ainsi à noter le décalage entre les objectifs annoncés et les connaissances institutionnalis (...)

41Dans ce type de situation d’investigation, le risque de dérive vers une focalisation sur les savoirs et savoir-faire est particulièrement élevé23. Il est primordial que la phase d’institutionnalisation porte non seulement sur les notions élaborées et les démarches suivies en classe mais aussi sur le processus historique d’élaboration des connaissances et sur ce qu’il nous apprend de la nature des sciences et des pratiques scientifiques.

4.3.2. Des situations d’investigation documentaire et une synthèse collective sous forme de diagramme

42D’autres activités (Maurines et al, 2009 ; Slaïmia, 2010) sont centrées uniquement sur un objectif relatif à l’image des sciences et de l’activité scientifique, en référence aux caractéristiques évoquées précédemment (encadré 1). L’activité-type repose sur un travail collectif d’analyse de documents, construits pour pouvoir travailler une caractéristique de l’activité scientifique, dans le cadre d’un épisode historique particulier s’inscrivant dans le programme de la classe considérée. Les corpus sont généralement constitués d’un ensemble d’une dizaine de documents de forme homogène, caractérisés par un « point d’entrée » unique dépendant de l’objectif poursuivi : entrée par le nom des scientifiques, par des réalisations techniques, etc. (voir exemples en annexe 1). Les documents présentent des informations sous différentes formes (textes, schémas, dessins, etc.). L’originalité de l’approche consiste à répartir l’information historique sur l’ensemble des documents : cela permet de donner suffisamment d’information pour limiter la réduction inévitable de l’image de la nature des sciences, de ne pas décourager les élèves lors de la lecture, de limiter le temps consacré à l’activité. À notre connaissance, il n’existe aucune proposition de ressources historiques de ce type (Höttecke et al, 2010). L’encadré 3 présente une structuration possible d’une situation que nous qualifierons d’investigation documentaire.

Encadré 3 : structuration possible d’une situation d’investigation documentaire

Appropriation ou/et construction du problème

• Intégration du sujet dans la progression pédagogique de l’enseignant, mise en évidence de questionnements à caractère historique du type : comment en est-on arrivé à… ?

• Spécification d’une problématique particulière fixant ainsi l’objectif visé, et présentation des ressources documentaires

Résolution du problème

Travail documentaire (travail à la maison ou en classe, individuel ou en petits groupes)

• Répartition des documents sur l’ensemble de la classe

• Lecture des documents et préparation de la séance de synthèse guidée par une consigne précisant le type de renseignement à relever : qui, quoi, comment pourquoi, etc. (en fonction des documents et de la question)

Séance de synthèse (faite collectivement par les élèves sur la base des apports de chacun)

Institutionnalisation

• L’enseignant généralise les résultats trouvés et fait le lien entre le fonctionnement de la science dans le passé et la situation actuelle

43Le travail de lecture du corpus de documents est réparti sur la classe et l’extraction des informations est le plus souvent guidée par une consigne (répondre à des questions du type qui, quoi, comment pourquoi, etc., dépendant des documents et de l’objectif épistémologique). L’activité de synthèse faite en classe, sous la direction de l’enseignant, vise alors une production-type : celle d’un diagramme, parfois celle d’un tableau, permettant la visualisation synoptique des informations recueillies et illustrant l’objectif travaillé (voir l’exemple de diagramme proposé en figure 1). C’est là encore un trait original de nos propositions : elles se distinguent des activités historiques proposées par ailleurs aux élèves qui consistent majoritairement à répondre à des questions ou en la rédaction de textes écrits.

  • 24 Légende : des flèches différentes pour différentes « interactions »Double flèche continue : interac (...)

Figure 1. Exemple de diagramme « interactions entre scientifiques »24

Figure 1. Exemple de diagramme « interactions entre scientifiques »24

44Le choix de produire un diagramme lors de la synthèse correspond à l’idée que ce type de représentation synoptique est adapté aux objectifs fixés. S’agissant de la caractéristique-objectif « interaction entre scientifiques », il s’agit bien de lutter contre l’image du savant unique ayant eu l’idée géniale véhiculée par de nombreux ouvrages et sites Internet, et de faire en sorte de donner l’image d’une interaction complexe et étendue dans le temps. De même, s’il s’agit de la caractéristique-objectif « interaction sciences et technique » visant à lutter contre le fait que les découvertes scientifiques aient pu être faites sans difficultés, et contre l’idée que la technique n’est qu’une « conséquence » de l’avancée de la science, il s’agira de montrer les interrelations entre des avancées techniques et l’évolution des idées et des connaissances. Cette vision synoptique est essentielle car elle permet de mettre en évidence que la découverte d’une loi, l’invention d’un instrument, la naissance d’une branche de la physique n’est pas un événement ponctuel. Il s’agit d’un épisode historique étendu dans le temps et mettant en scène différents acteurs. Nous donnons en annexe 3 deux autres exemples de diagrammes (figures 2 et 3) dans le cas des interrelations entre des avancées techniques et l’évolution des idées et des connaissances.

5. Retours des enseignants

45Nous donnons à titre indicatif quelques éléments des retours obtenus auprès des enseignants à propos des deux premiers dossiers que nous avons élaborés en réponse au questionnaire fourni avec les dossiers (voir annexe 5). Ils montrent la variété des points de vue et la multiplicité des éléments pouvant entrer en jeu dans le positionnement des enseignants (positionnement « épistémologique » implicite, représentation de ce que doit être l’enseignement des sciences, connaissance des élèves, habitudes ou traditions, etc.). Ils permettent de mettre en évidence l’écart entre leur motivation et leurs pratiques et rejoignent les résultats des recherches portant sur les enseignants.

  • 25 Bon nombre des 31 personnes contactées suite à leur réponse positive de participer à l’enquête sur (...)

46Soulignons tout d’abord un point qui peut apparaître un peu paradoxal : la mise en place des nouveaux programmes de lycée justifie que l’on mette l’accent sur la dimension historique, mais dans le même temps, occupe (et préoccupe) trop pour que les enseignants, intéressés par l’histoire des sciences, puissent se pencher sur des propositions d’enseignement et a fortiori les expérimenter. Cela explique les difficultés importantes que nous avons rencontrées pour cette première phase de consultation et de test de nos séquences innovantes25.

  • 26 Le questionnaire a été envoyé par courriel avec le dossier et retourné.

47Le dossier sur le thème de la spectroscopie et l’objectif « interactions sciences-techniques » était initialement prévu pour les classes de seconde et de terminale S. La majorité des sept enseignants26 jugent l’objectif choisi important mais considèrent le dossier trop long et complexe pour la classe de seconde et inapplicable en classe de terminale S, les activités ne préparant pas au baccalauréat étant perçues comme une perte de temps. Cela nous a conduits à scinder le dossier initial en deux dossiers indépendants portant sur le même objectif épistémologique mais sur deux thèmes différents (naissance de la spectroscopie, naissance de l’astrophysique) et à reprendre les textes afin de les rendre plus accessibles aux élèves de seconde.

48Le dossier sur l’interprétation de la loi de la réfraction et l’objectif « interactions entre scientifiques » a été élaboré pour la classe de seconde.

  • 27 12 ont renseigné le questionnaire lors d’un stage de formation continue en janvier 2009, 4 l’ont re (...)
  • 28 Les enseignants semblent juger différemment les objectifs épistémologiques choisis comme objectif p (...)

49Pour une grande majorité des douze enseignants27, cet objectif est intéressant car il convient de montrer l’évolution de la science, sa complexité, sa dimension sociale28. Mais certains enseignants soulignent que si c’est effectivement intéressant, cela n’est pas important au regard des connaissances notionnelles au programme.

50La plupart des enseignants soulignent que des activités fondées sur l’analyse de documents sont à encourager, celles conduites en sciences de la vie et de la Terre étant données en exemple, ou bien celles menées dans le cas d’un travail interdisciplinaire (ou pluridisciplinaire) notamment en lien avec l’histoire et les lettres. Mais certains enseignants précisent que c’est dans ce dernier cadre qu’ils envisagent de les tester.

51Tous les enseignants répondent que le thème retenu est adapté au niveau d’enseignement, l’accent étant mis à la fois sur l’adéquation au programme et sur le fait que cette classe laisse plus de liberté (et donc plus de temps). La réticence qui apparaît chez certains collègues porte sur le niveau des élèves pour qui des activités documentaires imposant une lecture critique seraient hors de portée. Des propositions d’utilisation en première L ont été faites.

52Quant à la question sur la nature de l’activité proposée aux élèves et le déroulement pédagogique, elle a obtenu des réponses plus disparates.

53Certains enseignants émettent un avis positif, jugeant l’activité simple et pouvant être intégrée à l’ensemble des activités que les élèves rencontrent. D’autres enseignants émettent des avis négatifs et arguent de textes trop difficiles, d’un travail de synthèse abstrait (le diagramme), trop compliqué (d’autant plus si le diagramme n’est pas chronologique ou linéaire comme dans le deuxième exemple de l’annexe 3), d’une dimension uniquement culturelle (indépendant d’apprentissages notionnels) et nécessitant des élèves bien disciplinés.

54Ces deux dossiers ont donné lieu à une première mise en œuvre en classe. Les deux comptes rendus renvoyés font apparaître des « résistances » par rapport au partage de l’information historique sur la classe (un enseignant a demandé à chaque élève d’analyser tous les documents d’un corpus) et à la forme diagramme (l’autre précise qu’il n’aurait pas fait la séance si nous n’avions proposé qu’un diagramme non linéaire). Les difficultés de mise en œuvre rencontrées par le premier enseignant l’ont conduit à adopter nos propositions telles quelles lors d’un essai avec une autre classe, essai qu’il a alors mené sans problème. Dans les deux cas, les enseignants mentionnent que les élèves étaient intéressés et s’impliquaient dans l’activité.

6. Conclusion et perspective

55Les éléments, que nous venons de présenter, indiquent qu’il est possible de construire des séquences d’enseignement à caractère historique donnant accès à une autre représentation des sciences et que celles-ci sont réalisables en classe. Compte tenu de l’innovation sur la forme et le fond, on peut comprendre les résistances qui se dégagent des retours des enseignants.

56À l’heure où nous écrivons cet article, nous sommes au début d’une nouvelle phase de notre travail comportant :

  1. une expérimentation par des enseignants volontaires de différents dossiers (voir les thèmes en annexe 4) ;

  2. une extension à d’autres niveaux d’enseignement (collège) et d’autres domaines de la physique (l’astronomie, la mécanique, les gaz) ;

    • 29 Nous espérons arriver à constituer un groupe de travail réunissant des enseignants du second degré (...)

    le montage de formations centrées sur les questions didactiques liées à l’introduction de l’histoire des sciences dans l’enseignement, y compris dans sa dimension épistémologique « nature des sciences », reposant sur nos travaux actuels, et ce, tant au niveau de la formation initiale (dans le cadre d’un master enseignement de physique et chimie), qu’au niveau de la formation continue (stage académique). Ces formations, reposant sur une partie active des étudiants ou des professeurs, seront autant de sources d’éléments venant enrichir notre projet29.

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Annexe

Annexe 1 : quelques documents élèves du dossier sur le thème « interprétation de la loi de la réfraction »

Annexe 3 : deux autres exemples de diagrammes

Figure 2 : Objectifs épistémologiques : les liens entre l’avancée des idées et des techniques

Figure 3 : thème scientifique : la naissance de la spectroscopie

Annexe 4 : liste et caractéristiques des dossiers élaborés pour la mise en place de situations d’investigation documentaire

Thème

Classe

Objectif

Ressources

la loi des sinus pour la réfraction1

seconde

diversité des lieux, diversité des enjeux et des démarches

documents préparés

interprétation de la réfraction

seconde

interaction entre scientifiques

documents préparés

naissance de la spectroscopie

seconde

interaction science-techniques

documents préparés

naissance de l’astrophysique

seconde

interaction science-techniques

documents préparés

invention de la lunette

première S

multiplicité des acteurs, extension géographique et temporelle

recherche sur la toile

naissance de l’astronomie

première S

multiplicité des acteurs, extension géographique et temporelle

recherche sur la toile

développement de la lunette

première S et terminale S

interaction science-techniques

documents préparés

émergence du modèle ondulatoire

terminale S

montrer les difficultés d’acceptation d’une nouvelle théorie

documents préparés

la célérité de la lumière

terminale S

montrer les enjeux d’une physique expérimentale (test de théories) et les difficultés techniques

documents préparés

1 Mohamed Moncef SLAIMIA. L’image de la physique au travers de l’histoire de la dioptrique. Élaboration et validation d’une séquence d’enseignement pour la classe de seconde de l’enseignement secondaire tunisien. Thèse en cours, dir. Laurence Maurines.

Annexe 5 : Questionnaire proposé aux enseignants pour recueillir leur avis sur nos propositions d’enseignement innovant

Pour guider les commentaires des enseignants, un fichier informatique était joint aux dossiers. Ce guide se présentait sous la forme d’une suite de questions, à propos des documents ou plus généralement de l’activité, avec un espace réservé pour les réponses. Ci-dessous, le titre et la liste des questions.

Votre point de vue sur l’activité historique :

L’objectif retenu est-il, selon vous, important ? intéressant ? Précisez pourquoi.

Le thème retenu pour cette activité est-il adapté au niveau des élèves ? Préciser votre réponse.

La nature de l’activité proposée aux élèves et le déroulement pédagogique sont-ils réalistes dans le cadre de l’enseignement au niveau spécifié ? Précisez pourquoi.

La forme des documents appelle-t-elle des remarques particulières ? Si oui, lesquelles.

Le document professeur est-il adapté, suffisant, ou doit-il être modifié, complété ?

Pensez-vous que des activités de ce type, c’est-à-dire fondées sur l’analyse de documents, doivent être réalisées en cours de physique-chimie ?

Autres commentaires sur les documents, sur l’activité, ou plus généralement sur la place de l’histoire des sciences dans la réalité de l’enseignement de physique-chimie ?

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Notes

1 L’enquête a été réalisée en ligne suite à un appel diffusé sur la liste Physchim de Educnet. La population ainsi touchée n’est pas a priori un échantillon représentatif de l’ensemble des enseignants de physique-chimie. On ne peut pas exclure l’hypothèse que les enseignants, qui ont spontanément répondu à l’appel à enquête, sont d’abord ceux intéressés par l’histoire des sciences.

2 Ancien programme de la classe de seconde.

3 Programme actuel du collège.

4 D’autres pistes pour travailler l’idée de science sont suggérées dans Maurines (2010).

5 Connaître les dates des découvertes scientifiques est présenté comme une compétence relative à la culture humaniste, et associée uniquement à l’enseignement d’histoire-géographie, alors qu’il est attendu de toutes les disciplines qu’elles participent à l’acquisition d’une compétence donnée.

6 Dans la première publication des actuels programmes des classes de cinquième et de quatrième (MEN, 2007), étaient mentionnés pour chaque domaine scientifique des thèmes pouvant donner lieu à une approche historique. Dans la publication qui sert actuellement de référence (MEN, 2008a), ils n’apparaissent plus dans les programmes mais dans des documents annexes qui proposent aussi quelques exemples d’activités de nature documentaire.

7 Voir l’exemple de la loi de la réfraction : Beaufils et Maurines (2008).

8 Ou NoSE : nature of scientific enterprise, (Dass, 2005). Ou encore NoSI ; nature of scientific inquiry (Schwartz et al, 2006). Chez certains auteurs, NoS renvoie uniquement à la nature des savoirs scientifiques et au processus d’élaboration de ces savoirs. Chez d’autres, l’acronyme renvoie aussi à la dimension humaine et sociale des sciences. Nous adopterons ici ce deuxième point de vue.

9 Ce projet a un caractère incitatif et n’a pas de caractère de contrainte nationale. Le livre publié en 1989 destiné aux enseignants et présentant ce qui doit faire partie de la culture scientifique, mathématique et technologique de tous les américains ‑ Science for all Americans ‑ contient un chapitre consacré à la nature de la science et un autre présentant l’histoire de dix thèmes importants pour le développement des sciences. Les publications récentes explicitent les objectifs d’enseignement à poursuivre à chaque niveau d’enseignement, de l’école primaire à la fin du lycée.

10 <http://hipst.eled.auth.gr/>.

11 En outre il faut noter que parfois ces controverses sont inscrites dans un temps mythique et ainsi transformées en « histoire » car la seule référence historique consiste en des noms, les dates étant absentes.

12 Nous rejoignons sur ce point Mathy (1997) et Gagné (1994).

13 Voir par exemple : Solbes & Vilches, 1997.

14 Depuis la période moderne.

15 Démarche adoptée dans un travail antérieur sur l’utilisation de l’ordinateur outil de laboratoire, en référence avec un modèle épistémologique du physicien (Beaufils, 1993).

16 Précisons si besoin : notre objectif est de repérer s’il y a d’éventuels obstacles à prendre en compte pour l’expérimentation, et in fine, une généralisation, et pour une formation d’enseignants.

17 IUFM de Créteil, centre de Saint-Denis, janvier 2009.

18 Dans cette perspective, les différents courants de recherche correspondent à différents modes d’étude de ces objets à multiples facettes que sont les sciences.

19 Pour reprendre l’expression de Larochelle et Désautels (1992)

20 Nous ne citons ici que quelques-unes des publications consultées, les plus récentes, qui visent à dépasser l’opposition histoire interne-histoire externe.

21 C’est le cas de l’analyse réalisée sur le thème de la naissance de la spectroscopie en réponse à l’objectif « interactions sciences-techniques ».

22 On lit ainsi p. 5 : « Dans le domaine des sciences expérimentales et de la technologie, chaque fois qu’elles sont possibles, matériellement et déontologiquement, l’observation, l’expérimentation ou l’action directe par les élèves sur le réel doivent être privilégiées. » ; « confrontation avec le savoir établi (comme autre forme de recours à la recherche documentaire) ».

23 Il est ainsi à noter le décalage entre les objectifs annoncés et les connaissances institutionnalisées dans le descriptif de la séance publiée en 2007 quelques années après la première publication (2003). Les objectifs épistémologiques choisis comme objectifs d’apprentissage n’apparaissent pas dans la phase d’institutionnalisation de la publication de 2007. C’est à rapprocher de ce que nous avons signalé plus haut : dans la plupart des travaux français s’intéressant à l’introduction de l’histoire des sciences, l’institutionnalisation ne porte pas sur la nature de la science ; dans les manuels d’enseignement, les textes historiques donnent le plus souvent lieu à des questions portant uniquement sur les concepts scientifiques.

24 Légende : des flèches différentes pour différentes « interactions »Double flèche continue : interaction « directe »Double flèche en tiretés : échanges épistolairesSimple flèche en pointillés : connaissance des travauxDouble flèche gras : interaction polémique (Fermat-Descartes et Newton-Huygens)Flèche en ligne brisée : opposition de point de vue

25 Bon nombre des 31 personnes contactées suite à leur réponse positive de participer à l’enquête sur les dossiers, n’ont fait aucun écho à notre premier message qui leur demandait quel dossier elles souhaitaient recevoir (voir liste des dossiers proposés en annexe 4). Seules 19 d’entre elles ont reçu un ou des dossiers et seules 10 nous ont donné leur avis sur le dossier reçu en renseignant le questionnaire associé et en nous le retournant. Seuls trois enseignants ont testé un dossier.

26 Le questionnaire a été envoyé par courriel avec le dossier et retourné.

27 12 ont renseigné le questionnaire lors d’un stage de formation continue en janvier 2009, 4 l’ont reçu et renvoyé par courriel.

28 Les enseignants semblent juger différemment les objectifs épistémologiques choisis comme objectif pédagogique pour ces deux dossiers puisque dans un cas il est jugé important et dans l’autre intéressant. Cela n’était pas le cas lors de l’enquête sur leur rapport à l’histoire des sciences dans l’enseignement (Beaufils et al, 2010), La question de savoir pourquoi cette différence se manifeste ici mériterait d’être explorée plus avant ainsi que celle de savoir s’il y a des objectifs épistémologiques que les enseignants préféreraient travailler dans leurs cours et d’autres en interdisciplinarité.

29 Nous espérons arriver à constituer un groupe de travail réunissant des enseignants du second degré et des chercheurs afin de poursuivre l’élaboration des séquences innovantes, en prenant davantage en compte les contraintes du terrain dès le départ, et de former les enseignants qui les mettront en place selon une démarche qualifiée de « symbiotique » par Höttecke et al (2010).

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Pour citer cet article

Référence papier

Laurence Maurines et Daniel Beaufils, « Un enjeu de l’histoire des sciences dans l’enseignement : l’image de la nature des sciences et de l’activité scientifique »RDST, 3 | 2011, 271-305.

Référence électronique

Laurence Maurines et Daniel Beaufils, « Un enjeu de l’histoire des sciences dans l’enseignement : l’image de la nature des sciences et de l’activité scientifique »RDST [En ligne], 3 | 2011, mis en ligne le 15 octobre 2013, consulté le 18 avril 2024. URL : http://journals.openedition.org/rdst/444 ; DOI : https://doi.org/10.4000/rdst.444

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Auteurs

Laurence Maurines

laurence.maurines@u-psud.fr
Université Paris-Sud 11, DidaScO

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Daniel Beaufils

daniel.beaufils@u-psud.fr
Université Paris-Sud 11, DidaScO

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Droits d’auteur

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