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Compte rendu d'innovation

Enseigner le concept de milieu : exemple de processus d’aide à la prise en compte des conceptions initiales des élèves

Teaching the concept of environment as exemplified by support consideration of pupils’ initial conceptions process
Jean-François Paba, Jacques Ginestié et Marie Agostini
p. 139-159

Résumés

Pour comprendre l’importance de la prise en compte des conceptions initiales des élèves dans le processus de construction des connaissances par ceux-ci en sciences de la vie et de la Terre, notamment les difficultés qu’elles posent et comment l’enseignant peut organiser son activité pour les amener à les surmonter, nous avons élaboré et testé un processus d’aide à destination des enseignants. Dans un souci de précision, nous exposerons les modalités de ce processus à travers l’exemple du concept-clé de « milieu ». Le but de cet article étant d’apporter une contribution destinée à nourrir la réflexion des enseignants en collège relative à leur activité d’enseignement. Les situations conçues et mises en œuvre permettent d’envisager un certain nombre de stratégies pédagogiques possibles.

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Texte intégral

Nous remercions particulièrement Corinne Cribaillet, Delphine Fregère, Stéphane Delerce, Jean-Baptiste Verneuil, Virginie Voirin, (professeurs expérimentateurs), ainsi que Cécile Paba Rolland, Nelly Remorini, Danielle Rossin (professeurs-formateurs coordonnateurs) pour nous avoir accueillis et contribué activement à la réalisation des expérimentations relatées dans cet article.

Introduction

1Les conceptions initiales connues des élèves qui représentent les connaissances de l’apprenant, interfèrent avec les objectifs fixés a priori par les programmes, qui représentent le savoir enseigné ; comme l’ont montré de nombreuses recherches didactiques, ces relations peuvent être mieux comprises à partir de l’analyse du savoir scientifique et des modalités historiques d’émergence.

2Or, dans l’introduction commune relative à l’enseignement des sciences au collège, il est précisé que, dans le choix d’une situation, il est (entre autres) nécessaire d’« identifier les conceptions ou les représentations des élèves, ainsi que les difficultés persistantes (analyse d’obstacles cognitifs et d’erreurs) ». Dès lors, quel est le rôle des conceptions initiales dans la progression de la construction des savoirs par les élèves ? Et, surtout, comment les intégrer à la construction d’une démarche d’enseignement-apprentissage efficace ?

3La prise en compte des conceptions initiales dans l’élaboration par l’enseignant de ses stratégies didactiques fait partie des évidences et est largement intégrée dans les différents textes institutionnels (Rumelhard, 1995). C’est cette nécessité que nous rappellerons dans un premier temps pour ensuite décrire un exemple de processus d’aide à la prise en compte des conceptions initiales des élèves (12-15 ans) lors de la construction des activités qui leur sont destinées en sciences de la vie et de la Terre, exemple centré sur le concept-clé de milieu.

1. Démarche d’investigation et processus d’apprentissage

  • 1 Notons ici que nous avons choisi des références n’appartenant pas aux travaux francophones, déjà so (...)

4Le rôle des conceptions initiales dans les apprentissages des élèves, à quelque niveau d’enseignement, a largement été étudié par la communauté didactique, notamment dans les disciplines scientifiques (Astor-Jack, McCallie & Balcerzak, 2007 ; Bezzi, 1999 ; Da-Silva et al., 2007 ; Dodick & Orion, 2003 ; Ford, 2005 ; George & Kaplan, 1998)1. Ainsi, la structure même des apprentissages est largement dépendante de l’organisation des savoirs. Dans de nombreux cas, la structuration des connaissances de l’élève se révèle peu compatible avec la structure des savoirs organisés dans l’enseignement des sciences ; pour les élèves, il y a conflit entre leurs modes d’explication spontanée, le « déjà-là », et le savoir enjeu de l’apprentissage (Bachelard, 1938). Cette évolution des conceptions traduit les différents états provisoires de la construction d’un concept (Bricker & Bell, 2008 ; Mbajiorgu, Ezechi & Idocho, 2007 ; Ravanis, Koliopoulis & Boilevin, 2008). Il y a ainsi confrontation entre un vécu initial commun (la situation-problème) et un vécu singulier personnel (celui de chaque élève). C‘est l’organisation de la situation, conçue et proposée par l’enseignant, qui permet de mettre en scène un problème et rend explicite cette confrontation. Pour que ce processus soit susceptible de générer des apprentissages, le problème soumis à l’élève doit rester à sa portée mais ne peut être résolu en faisant appel aux connaissances personnelles ; ainsi l’élève doit surmonter les difficultés de compréhension générées par ses propres conceptions. C’est cette dynamique de déstabilisation et de restructuration des connaissances qui caractérise l’apprentissage, le problème étant relatif à des difficultés identifiées qui s’opposent à cette progression (Venville, Rennie & Walace, 2004). De fait, l’organisation de la situation sous le contrôle de l’enseignant vise à amener les élèves à franchir les obstacles ; il y a un paradoxe à tenter d’organiser le temps de l’apprentissage pour les élèves tout en restant dans le cadre contraint des programmes et du temps scolaire. La prise en compte des conceptions des élèves et l’organisation de situations propices à leur émergence ne sont pas vraiment généralisées (Howes, Lim & Campos, 2009) dans les pratiques pédagogiques des enseignants de sciences dans l’enseignement secondaire.

  • 2 Cette logique définit la matrice disciplinaire en structurant le cadre de référence des concepts en (...)

5Trois éléments nous permettent d’étayer ce constat : tout d’abord, les instructions officielles préconisant une telle approche sont récentes, ensuite la mise en œuvre d’une démarche d’investigation fait « écran » à cette approche et pourtant fonde sa légitimité et enfin les cursus de formation des enseignants, initiale ou continue, ne leur permettent pas toujours de construire des processus d’enseignement intégrant la prise en compte des conceptions des élèves dans les apprentissages tels qu’ils sont programmés. Dans le processus d’enseignement-apprentissage préconisé par les curricula, la progression des savoirs enseignés suppose que l’élève étende progressivement son champ de connaissances en élargissant ses différents schèmes conceptuels pour qu’ils intègrent, d’une part, les nouveaux concepts et, d’autre part, pour développer leurs interrelations. L’enseignement des sciences de la vie et de la Terre relève, comme de nombreux autres enseignements (Ginestié, 2005), de l’articulation de trois logiques : la logique des savoirs, la logique de l’enseignement et la logique de l’apprentissage. La logique des savoirs de la discipline est organisée selon un axe épistémologique (Sensevy et al, 2008)2. La logique de l’enseignement s’organise selon un axe pédagogique (McNeill, 2009) ; elle s’appuie, pour expliquer le réel, sur la démarche d’investigation ou, lorsque c’est possible, la démarche de projet afin de développer en les valorisant l’autonomie, l’initiative, le questionnement, l’esprit critique et de renforcer les cohérences du conceptuel et du méthodologique dans les apprentissages (Arzi & White, 2008). Enfin, la logique de l’apprentissage organise l’axe didactique dès lors que les situations proposées favorisent la construction des savoirs par l’élève en développant l’élaboration de sens (Songer, Lee & McDonald, 2003) : « l’élève sait ce qu’il fait et pourquoi il le fait ». Les instructions officielles préconisent de telles situations qui prennent en compte les acquis dès lors que l’élève est confronté à une nouvelle situation inexplorée par lui mais inscrite dans le cadre de la cohérence verticale telle que les programmes d’enseignement la prévoient. Une telle logique valorise les capacités d’observation, de conduite d’activités expérimentales, d’expérimentation, de modélisation, de synthèse et d’élaboration de démarches scientifiques (Slater, 2008).

6Cette organisation, fondée sur la démarche d’investigation (Harlen & Elstgrest, 1996 ; Harlen & Jelley, 2002) et sur des stratégies de résolution des problèmes, est susceptible de placer l’élève en situation active et doit lui permettre de construire du sens (Bruner, 1960 ; Schwab, 1964, 1969). Une telle dynamique permet à l’élève de donner de la signification à la situation ainsi vécue ; il peut dès lors remettre en question les explications relatives aux objets étudiés et rechercher un nouvel ordre susceptible de lui permettre de comprendre cette nouvelle situation et ainsi se construire un mode d’explication (Apedoe, 2008 ; Shen & Confrey, 2007). C’est sur cela que se fonde la légitimité de la démarche d’investigation (Millar, 1996). Dans le cadre de la résolution de problèmes, la formulation d’hypothèses correspond à une phase de recherche d’un nouveau modèle explicatif par les élèves. Pour rester à la portée des élèves d’un niveau donné, les savoirs à acquérir s’inscrivent dans cette dynamique des savoirs scientifiques incomplets et donc provisoires, leur champ de validité s’élargissant au fil du cursus dans le cadre de la cohérence globale des programmes (Windschitl, Thompson & Braaten, 2008). Nous nous intéressons ici aux conditions d’intégration de la prise en compte des conceptions initiales des élèves dans les situations qui leur sont proposées et de leur influence sur les stratégies qu’ils mettent en œuvre pour résoudre un problème ; cette étude nous permet d’analyser comment ces conceptions et ces stratégies évoluent tout au long du processus d’apprentissage.

2. Outils construits pour l’analyse a priori de quelques conceptions

  • 3 Cette étude est restreinte aux aspects écologiques dans le cadre des programmes ; l’idée de milieu (...)
  • 4 « Le milieu chose » renvoie à l’idée d’habitat, le « milieu contrainte » renvoie à l’ensemble de ci (...)
  • 5 Dans son évolution, l’emploi du mot comporte quatre étapes (Astolfi & Drouin, 1986) conduisant au c (...)

7Pour chacun des concepts-clés qui fondent les apprentissages à conduire dans les parties des programmes, l’équipe de formateurs établit un « cadre d’aide » à l’analyse des conceptions initiales corrélatives. Notre analyse porte sur les représentations du concept de « milieu », mobilisé en classe de sixième, cinquième et quatrième dans les parties « Peuplement d’un milieu », « Caractéristiques de l’environnement proche et répartition des êtres vivants », « Respiration et occupation des milieux », « Reproduction et maintien des espèces dans les milieux3 ». Ce concept est riche de représentations d’élèves, identifiables en classe. En effet, le concept de « milieu » a eu une valeur polémique au sein de la communauté scientifique et conserve une large polymorphie4 ; cette connaissance, confrontée aux représentations que s’en font les élèves, peut être utile à l’identification de paliers d’apprentissages. De plus, la construction de ce concept au cours de l’histoire des sciences est parsemée d’obstacles qui peuvent être utilisés pour rechercher, analyser, voire anticiper d’éventuels obstacles aux apprentissages et donc les situations susceptibles de favoriser leur franchissement5. Enfin, il concentre un réseau de difficultés d’apprentissage du fait de ses interactions possibles avec d’autres concepts (condition, exigence, composante, territoire, temps).

8En accord avec la mise en œuvre d’une démarche d’investigation, l’entrée dans un sujet doit préférentiellement s’ancrer dans des situations qui interpellent les élèves par rapport à leurs « évidences », ne serait-ce que pour qu’ils abordent le sujet avec le désir d’en savoir davantage. L’objectif est de déterminer les conditions de la création d’un environnement pédagogique favorable au dépassement des obstacles éventuellement existants.

9La grille d’analyse de quelques représentations relatives à ce concept qui a été élaborée devait nous permettre d’identifier quatre éléments comme le montre l’exemple présenté dans le tableau ci-dessous.

Tabl. 1 : exemple de grille d’analyse de représentations des élèves sur le concept de milieu (modifié d’après J.P. Astolfi , Recherche ROOSA, Paris, INRP, 1992).

Critères d’analyse Énonciation – explicitation
Nature des représentations Le milieu est un lieu, un territoire ( = milieu lieu) ou un ensemble de composants n’exerçant pas a priori d’action sur les êtres vivants ( = milieu composants). Le milieu est une convenance des êtres vivants ( = milieu harmonie).
Ce qu’elles expliquent La présence constatée des êtres vivants observés.
Ce qu’elles empêchent de comprendre L’existence d’une diversité de composantes en interaction.L’existence de plusieurs milieux en un même lieu. Le milieu concerne les populations d’êtres vivants et non les seuls individus.
Ce qui est à construire Le milieu est un espace de dimensions plus ou moins restreintes, à l’intérieur duquel les conditions de vie sont relativement homogènes. Ainsi les conditions de milieu peuvent être variables localement et influer sur la présence ou non d’espèces rencontrées dans un même environnement (milieu biocentré).
Progrès à accomplir La présence d’un être vivant dans un milieu n’est pas le résultat de sa volonté (passer de l’individu à la population).
Un milieu évolue au cours du temps.
Des espèces qui occupent un même lieu sont inféodées à des milieux différents.
(envisager plusieurs populations d’un même lieu)Quelques exemples de conditions de faisabilité :
  • Comparer deux milieux territorialement voisins ;
  • Cartographier la répartition des êtres vivants et les conditions environnementales ;
  • Envisager plusieurs populations d’un même milieu…
Ainsi favoriserait-on les évolutions : milieu lieu – milieu biocentré ; milieu harmonie – milieu biocentré

10En formulant l’objectif en termes d’obstacle franchissable, c’est le progrès intellectuel attendu au terme de l’apprentissage qui est au centre de ce dernier, l’accent devant aussi être mis sur les conditions qui en permettent le franchissement.

11Certes cet outil se limite aux représentations fréquemment rencontrées, plus ou moins stéréotypées ; en ce sens il permet d’anticiper leur manifestation éventuelle dans la classe en rendant mieux à même d’envisager l’éventail des possibles au plan pédagogique et didactique. Il ne prend pas en compte, l’équilibre quantitatif entre les types de représentations qui se manifesteront réellement dans les classes, ni leur nature éventuellement intermédiaire ou imprévisible. Toutefois, ces types sont suffisamment ouverts pour permettre au professeur de réguler et d’intégrer la ou les idées(s) que se font certains élèves afin qu’ils en éprouvent le pouvoir explicatif. C’est par la conception d’activités graduellement enchaînées, et/ou ventilées à des groupes d’élèves parallèles (travail mosaïque), centrées sur l’élève, que le professeur régule les situations prédéterminées en les ouvrant à la majorité des apprenants de la classe.

3. Méthodologie et cadre de l’étude

  • 6 Recherche n° 39131 intitulée « Activité scientifique dans la classe et apprentissage des capacités (...)
  • 7 L’étude complète couvre d’autres concepts que celui de « milieu » (sur lequel nous avons concentré (...)

12L’étude, conduite dans le cadre d’une recherche6 étalée sur quatre années entre octobre 2005 et juin 2009, s’est appuyée sur le travail d’une équipe de dix formateurs à l’occasion de l’entrée en vigueur des nouveaux programmes de sciences de la vie et de la Terre. Cette étude visait, d’une part, à analyser l’activité des élèves dans le cadre de situations induisant les démarches d’investigation et de résolution de problèmes et susceptibles de les amener à adopter un niveau explicatif plus adapté et plus complet, significatif d’un changement conceptuel durable. D’autre part, il s’agissait, dans la perspective de l’évolution de la formation des enseignants (initiale et continue), d’identifier des indicateurs significatifs de l’opérationnalisation de la prise en compte des représentations des élèves dans les processus mis en œuvre par l’enseignant. Au-delà de ces finalités générales, notre recherche vise à élaborer un cadre pour aider les enseignants à prendre en compte dans leurs enseignements les représentations initiales des élèves relatives au concept de milieu7. Cette aide porte sur l’identification des stratégies d’enseignement, notamment en ce qui concerne la nature des supports utilisés ou l’organisation des situations élaborées. Évidemment, il s’agit de caractériser les conditions d’intégration de telles stratégies en regard de la dynamique d’investigation afin d’éviter stéréotypie et artificialisme des approches.

13S’inscrire dans la perspective d’un apprentissage durable pour l’élève suppose que l’enseignant de sciences de la vie et de la Terre maîtrise un niveau d’informations sur les conceptions initiales des élèves qui lui permette de les analyser a priori afin de mieux cerner les obstacles qu’elles peuvent générer. Il ne s’agit pas d’une connaissance abstraite des conceptions mais d’une capacité à élaborer des stratégies d’enseignement à même de les intégrer et les faire évoluer à partir de situations naturelles d’observation des phénomènes, processus, mécanismes, auxquelles des supports réels, concrets sont empruntés (Bencze, 2000). Globalement il s’agit d’éviter de « faire glisser » un enseignement fondé sur les concepts biologiques ou géologiques vers un enseignement stéréotypé dans lequel les aspects méthodologiques masqueraient les aspects cognitifs. Ce sont ces processus que nous avons mis à l’épreuve dans cette recherche.

14Le recueil de données s’appuie sur la construction d’outils d’analyse des représentations incluant un cadre d’aide relatif à chacun des concepts clés envisagés (explication sommaire des représentations, des références scientifiques et/ou historiques) ainsi que sur des grilles d’exploitation analytique des représentations. L’organisation des situations d’enseignement résulte de la définition d’un cadre opérationnel qui, d’une part, décrit les conditions de faisabilité des différentes approches des contenus, pour chacune des parties des programmes, reposant sur des propositions d’activités innovantes contextualisées afin d’intégrer simultanément «  savoir  » et «  savoir-faire  » et d’une distinction claire entre les connaissances à acquérir et celles qui restent à construire ; et d’autre part, met l’accent sur les approches expérimentales permettant d’apprécier l’acquisition par l’élève des compétences expérimentales qu’il convoque afin de résoudre les problèmes proposés. Le choix des classes retenues pour l’expérimentation vise à rendre compte de la diversité scolaire de l’académie d’Aix-Marseille exprimée au travers des critères d’effectifs d’élèves par classe, de possibilités de travaux en groupes restreints ou pas, de profils scolaires des élèves ou encore des caractéristiques des collèges (urbain, rural, Réseau Ambition Réussite, Zone violence). L’expérimentation a ainsi été conduite dans des classes de six collèges :

  • Collège Versailles (Marseille RAR) : une classe de cinquième (25 élèves), trois classes de cinquième (quatre groupes de 16 élèves), deux classes de quatrième (20 et 23 élèves) ;

  • Collège Edgar-Quinet (Marseille RAR) : trois classes de sixième (71 élèves), deux classes de quatrième (23 et 24 élèves) ;

  • Collège Charles-Rieu (Saint-Martin-de-Crau) : trois classes de sixième (78 élèves) ; quatre classes de cinquième (28 élèves par classe) ; quatre classes de quatrième (effectif moyen de 26 élèves) ;

  • Collège du Roy-d’Espagne (Marseille) : cinq classes de sixième (22 à 23 élèves) ;

  • Collège Lucie-Aubrac (Eyguières) : quatre classes de cinquième (25 à 26 élèves), quatre classes de quatrième (25 à 26 élèves) ;

  • Collège privé Lacordaire (Marseille) : deux classes de sixième (32 et 33 élèves).

15L’organisation du travail de l’équipe d’expérimentation se fait en sous-groupes, comprenant chacun des enseignants de sciences de la vie et de la Terre et un formateur-coordonnateur. Chaque sous-groupe travaille sur une partie du programme identifiée a priori en fonction de la classe concernée ; il élabore un ensemble de situations d’enseignement qui privilégie une démarche d’investigation relative aux concepts prédéfinis et est intégré dans une progression d’enseignement. Les organisations arrêtées pour une année scolaire varient d’un sous-groupe à l’autre, afin de pouvoir prendre en considération les résultats obtenus par chaque sous-groupe ; de la sorte, les stratégies pédagogiques développées peuvent ainsi être améliorées, notamment en étant décontextualisées, et deviennent plus facilement transférables et adaptables. Chaque sous-groupe et chaque enseignant est suivi, aidé et conseillé par un formateur qui participe ainsi à la conception, l’élaboration et la mise en œuvre de chaque situation développée. Pour ce faire, il pose la réflexion à conduire sur l’usage des outils construits pour l’analyse a priori des conceptions ; il élargit le champ des références possibles sur lesquelles s’appuient les supports des activités d’investigation des élèves, en conformité avec les programmes – « la science qui s’enseigne » – et en promouvant la dynamique de « la science qui se fait » ; il suscite la mise en commun et l’analyse critique des travaux et des résultats individuels obtenus, afin qu’une description ouverte mais précise des stratégies puisse s’opérer.

16La conception des situations à expérimenter s’appuie d’une part sur les conditions et modalités, identifiées, de la prise en compte des représentations des élèves – c’est là l’objet de cet article –, et d’autre part sur le travail préalable de clarification des contenus à enseigner (réseaux conceptuels et objectifs cognitifs de référence), leur place dans la science d’aujourd’hui.

4. Le concept de milieu : des situations intégrées aux investigations

4.1. Organisation des situations proposées aux élèves

17Il est possible d’inventorier un certain nombre des obstacles dont le franchissement pourra organiser les séquences d’apprentissage dans le cas d’un passage de la conception milieu « lieu » à celle de « milieu biocentré » puis dans le cas du passage de la conception « milieu harmonie » à celle de « milieu biocentré » (Astolfi & Drouin, 1986).

Tabl. 2 : quelques pistes pour dépasser les obstacles.

Milieu lieu (milieu chose) – Milieu biocentré (milieu offre) Milieu harmonie (milieu contrainte) – Milieu biocentré (milieu offre)
P1 : prendre conscience de la nécessité d’inventorier, dans un ensemble apparemment homogène, un ensemble d’éléments hétérogènes comme la diversité des composants.
P2 : prendre conscience de l’existence de relations entre les éléments constitutifs qu’il ne suffit pas de décrire (idée d’additivité) pour expliquer.
P3 : prendre conscience de la complexité des relations en raisonnant sur les populations et non sur les individus (interdépendance des facteurs).
P4 : abandonner les convictions non réfutables ou la subjectivité comme mode de raisonnement pour passer à la recherche de causalités, à l’existence de contradictions.
P5 : prendre conscience que la présence d’un être vivant dans un milieu n’est pas le résultat de sa « volonté », de sa « liberté » de choix, voire d’un « caprice ».
P6 : prendre conscience que le milieu est relatif à chacun des êtres vivants et donc qu’en un même lieu il peut y avoir plusieurs milieux.

4.1.1. P1 – Partie : « Respiration et occupation des milieux », en cinquième

18La situation est organisée autour d’un canal d’assainissement (canal de la Chapelette dans les Bouches-du-Rhône, traversant la commune de Saint-Martin-de-Crau) qui est soumis à une surveillance de ses paramètres physiques, chimiques et biologiques. Les relevés appréhendés concernent 7 points de ce canal intégrant une station d’épuration. La simple observation du canal révèle des variations notables de son cours :

  • ses eaux sont successivement courantes, stagnantes, agitées puis peu courantes ;

  • ses fonds sont rocheux, sableux, ou caillouteux ;

  • température et oxygénation varient.

19À ces variations se superposent des variations de la population de poissons (ablette, anguille, barbeau, brème, carpe, chevesne, carassin, goujon, truite, etc.) et chacune des stations étudiées regroupe quelques espèces précises qui vivent soit en milieu calme et fonds sableux et vaseux, comme les carpes, brèmes, ablettes, etc., soit en milieu courant voire agité sur fonds rocheux et sableux ou caillouteux comme les barbeaux, chevesne et truites, etc.

20On observe donc une répartition des espèces en fonction de l’agitation de l’eau, elle-même responsable de la qualité du fond du canal d’autant plus vaseux que l’eau est calme et d’autant plus caillouteux que l’eau est agitée. On s’interroge sur la relation entre les caractéristiques physiques du canal et son peuplement. On a précédemment découvert que le milieu, quel qu’il soit, doit répondre aux exigences respiratoires donc à l’approvisionnement correct en dioxygène, des êtres vivants. Les élèves peuvent penser que les variations du cours d’eau (agitation et température) modifient les conditions respiratoires qui ne sont pas tolérées de la même façon par les différentes espèces, celles-ci n’ayant pas toutes les mêmes exigences en dioxygène.

4.1.2. P2 – Partie : « Peuplement d’un milieu », en sixième

21Dans cette situation, on fait apparaître les conditions sur ou à partir d’un plan, d’une carte afin d’identifier le caractère d’indicateurs de pollution des lichens. Le concept de milieu n’est pas l’objet de l’apprentissage, mais interfère dans la suite de situations décrites.

22Deux options ont été testées pour conduire cette étude avec les élèves, celle de l’observation du peuplement en lichens de deux milieux (le collège et un milieu moins urbanisé) sur des supports identiques (arbre, murs, sol), celle de l’observation du peuplement (présence/absence ; position) en lichens sur un seul milieu plus réduit (les troncs d’arbres de bord de route). Dans les deux cas émergent les données de terrain suivantes :

  • le nombre des espèces recensées ainsi que la surface recouverte sont variables ;

  • les milieux explorés se différencient par leur proximité ou non de routes (gaz d’échappement) et/ou d’activités humaines (domestiques, industrielles, agricoles ; etc.) à l’origine d’émission de substances toxiques, c’est-à-dire de sources de pollution atmosphérique.

23On cherche donc à expliquer les différences de diversité biologique d’un peuplement lichénique entre des milieux aux supports identiques mais plus ou moins pollués. Certains composants polluant l’air sont susceptibles d’agir sur la présence et/ou l’absence des espèces de lichens. Toutes les informations utiles relatives à la nature et à l’origine des principaux polluants atmosphériques ayant été obtenues par les élèves par une recherche documentaire guidée, via Internet, c’est l’effet potentiel de ces substances sur la présence et/ou l’absence des lichens qu’il convient de mettre en évidence, sachant qu’elles pénètrent dans ces organismes avec l’eau contenue dans l’air.

24C’est le repérage et ou la transcription, par les élèves, sur une carte fournie, d’une part des sites étudiés ainsi que des données de pollution atmosphérique dans ces sites et, d’autre part des espèces lichéniques rencontrées dans les deux sites ainsi que les valeurs de pollution moyenne et de nombres de pics annuels de pollution, qui conduit à confronter l’ensemble des données en vue de conforter l’hypothèse.

4.1.3. P3 – Partie : « Les caractéristiques de l’environnement proche et répartition des êtres vivants », en sixième

25Dans la situation décrite, on compare des milieux différents afin de construire, l’existence d’une relation entre répartition d’un être vivant (mousse) et conditions du milieu. Sur le terrain, des barbules des murs ont été observées sur la paroi verticale et le sommet d’un mur exposés au nord, peu ensoleillés. La paroi exposée au sud du même mur est peuplée de mousses chétives et très rares. Au pied de la paroi verticale exposée au nord, les coussinets sont nombreux, jointifs comme sur la paroi elle-même ; sur le sommet ils sont plus épars. La comparaison des barbules montre que celle de la paroi orientée au sud est de couleur vert pâle, recroquevillée et parfois sèche alors que celle de la base de la paroi et du sommet du mur orientés au nord est vert vif, épanouie et humide.

26La différence de répartition constatée associée à la différence d’état des organismes, laissent supposer que les exigences sont ou ne sont pas satisfaites par les conditions environnementales. La disponibilité en eau et ses variations peuvent être la cause. Des mesures de l’humidité in situ associées à des mesures saisonnières fournies, permettent de la suspecter comme condition déterminante ; l’existence d’une relation entre la répartition des mousses et la disponibilité en eau peut être étayée par la conduite d’autres observations naturelles de répartition des mousses dans d’autres localisations afin d’établir l’invariance des associations : mousses éparses et sèches – milieu sec, mousses denses et épanouies – milieu humide. Ainsi il est possible de conduire l’élève à minorer le caractère aléatoire de la répartition observée localement. La convergence des observations de la présence, ailleurs, de ce même être vivant dans des conditions similaires fournit un argument qui légitime encore la relation.

27Un ou des échange(s) organisé(s) avec un ou plusieurs collège(s), dont les élèves sont susceptibles d’avoir réalisé des observations apparentées intra muros ou aux abords de l’établissement, conduisent à comparer des milieux différents et les mesures des conditions corrélatives (luminosité, température, humidité). Ce sont, par exemple, deux murets, situés de part et d’autre du bâtiment qui héberge les laboratoires de sciences, dont la répartition différentielle des barbules est confrontée à celle du mur unique du premier collège. Dans ce second cas le muret, selon sa localisation par rapport au bâtiment, présente ou ne présente pas de mousses à sa base. La coïncidence des associations relevées ici par rapport à celles antérieurement identifiées permet d’asseoir l’existence de la relation suspectée.

4.1.4. P4 – Partie : « Le peuplement d’un milieu », en sixième

28Dans la situation décrite, on compare des milieux différents afin de construire la relation qui existe entre comportement migratoire de certaines espèces et occupation des milieux. C’est l’étude du comportement et de l’occupation des milieux de populations de faucons crécerelles et crécerellettes en Provence (été 2003) par comptage, capture, baguage en Camargue et en Crau qui définit le cadre de cette étude.

29On comprend qu’ainsi les déplacements des populations de faucons peuvent être suivis au cours du temps ; on découvre alors que durant l’hiver 2003-2004 certains individus bagués ont été signalés en Afrique (au sud du Sahara) alors que d’autres ont été signalés en Provence. Or, tous avaient initialement été capturés et bagués en Provence. Des documents photographiques, intégrés à la relation de cette étude, permettent aux élèves de découvrir l’aspect des faucons étudiés – faucons crécerelles et faucon crécerellette, mâles et femelles ; ainsi la similitude phénotypique rend difficile la différenciation entre les deux espèces, distinguer les mâles requiert un peu d’habitude mais est plus difficile pour différencier les femelles. On cherche donc à expliquer comment l’on retrouve des faucons initialement en Provence en été, dispersés dans des régions différentes l’hiver suivant : soit en Afrique, soit en Provence.

30Après que les milieux occupés en été et en hiver ont été repérés sur un planisphère, l’hypothèse d’un déplacement de l’un à l’autre de certains faucons, et non d’autres, est envisagée en relation avec l’évolution, dans le milieu d’origine, de certaines conditions respectivement dans un sens défavorable pour les uns et non pour les autres, en hiver. C’est l’identification, en parallèle, de l’évolution de la présence ou de l’absence d’animaux pendant l’été, puis l’hiver, en Provence comme dans le sud du Sahara, et de la nature qualitative et quantitative des régimes alimentaires des faucons sédentaires et migrateurs, qui conduit à déterminer l’existence d’une relation entre disponibilité des proies dans les milieux au cours du temps et régime alimentaire (les faucons sédentaires se nourrissent majoritairement de petits rongeurs, ceux qui migrent vers l’Afrique se nourrissent majoritairement d’insectes). Cette condition déterminante est reportée sur le planisphère portant déjà les milieux ; ainsi l’existence d’une causalité est représentée sur une carte portant les milieux, la condition déterminante et les comportements saisonniers des faucons étudiés.

31Dans la suite, il s’agira de comprendre que des faucons apparemment semblables se caractérisent par un régime alimentaire différent ; ceci permet d’envisager leur appartenance, au-delà de leurs ressemblances morphologiques, à des espèces différentes en valorisant le « critère d’interfécondité ».

4.1.5. P5 – Partie : « Le peuplement d’un milieu », en sixième

32Dans la situation décrite, on prend en compte l’évolution d’un milieu au cours du temps afin d’identifier l’existence d’une alternance de formes chez un végétal qui occupe un milieu. Il s’agit de comprendre d’une part la capacité des bourgeons à donner de nouvelles pousses au printemps, quelle que soit l’espèce et, d’autre part que le bourgeon est une forme de résistance.

33L’étude s’ancre dans le contexte de terrain suivant : à l’automne les feuilles d’arbres ou arbustes fruitiers (pommier, vigne) tombent et le végétal ne subsiste plus dans le milieu que par ses racines, tige et rameaux ; ces derniers portent des bourgeons. À la fin de l’hiver, a lieu la taille qui raccourcit les rameaux ayant poussé l’année précédente et en ne laisse que quelques bourgeons. Ces plantes demeurent dans cet état jusqu’au printemps suivant, moment où de jeunes pousses, d’emblée formées d’un rameau portant des feuilles miniatures, se développent aux seuls emplacements des bourgeons qui ont « éclaté ». L’exploration de bourgeons par la dissection permet d’appréhender l’existence d’une organisation commune se traduisant par la présence d’un rameau feuillé dans ces organes. Le suivi de l’état des bourgeons d’arbres, situés dans l’enceinte du collège, en relation avec les données thermiques locales mesurées conduit à mettre en relation :

  • en hiver (février 2005), la petite taille des bourgeons et l’absence totale de feuilles et la température extérieure moyenne (0 °C) ;

  • au début du printemps (mars 2005), la plus grosse taille des bourgeons, le débourrement de certains conduisant à l’apparition de premières feuilles et la température extérieure moyenne (14 °C) ;

  • un peu plus tard dans le printemps (avril 2005) le débourrement de la quasi-totalité des bourgeons, la présence de feuilles et la température extérieure moyenne (16 °C).

34Si l’on considère que le développement du bourgeon ne s’opère qu’au printemps, mais que, si l’hiver se prolonge, le bourgeon diffère son développement qui ne se fera que lorsque les conditions le permettront et, qu’en cas de gelées tardives survenant au printemps, les jeunes pousses « brûlent » et meurent, la relation entre la survie du rameau feuillé dans le bourgeon et les conditions environnementales reste à clarifier. Il s’agit d’expliquer la résistance au froid du rameau feuillé lorsqu’il est inclus dans le bourgeon, alors qu’il meurt lorsqu’il est exposé au froid après éclatement du bourgeon.

4.1.6. P6 – Partie : « Les caractéristiques de l’environnement proche et répartition des êtres vivants », en sixième

35Dans la situation décrite, des relevés sur le terrain sont réalisés dans l’environnement du collège afin de déterminer l’origine de la répartition des êtres vivants. La découverte de planches, de pierres et de souches d’arbres à même le sol et diversement situées, permet d’observer la différence de répartition des êtres vivants (qui sont listés) au-dessus et au-dessous de ces objets soulevés puis remis en place. Systématiquement un inventaire est établi.

36C’est l’idée d’une relation entre certaines conditions de l’environnement et la répartition des êtres vivants qui émerge ainsi ; on s’attend donc à ce que certaines conditions de l’environnement diffèrent entre les deux milieux explorés dans tous les cas au même lieu. La réalisation de mesures d’humidité, d’éclairement et de température est ainsi possible sur le terrain grâce à l’utilisation d’une console VTT (Visualisation-Traitement-Transfert), qui est une interface d’ExAO (Expérimentation assistée par ordinateur) permettant de travailler connecté ou déconnecté de l’ordinateur. Ces mesures sont réalisées selon les groupes d’élèves au-dessus et au-dessous d’une planche, d’une pierre ou d’une souche.

37En classe des activités de détermination (tri) puis de classification (classement) se succèdent, en réponse à une préoccupation émergeant d’emblée : connaître l’identité exacte des êtres vivants observés en place (et récoltés) afin de les discriminer. La communication des données de terrain débouche sur une phase de mutualisation au cours de laquelle les élèves constatent que les résultats obtenus pour la planche, la pierre et la souche sont convergents. En effet, d’une part un écart du même ordre de grandeur est observé pour chacune des variables entre la face supérieure et la face inférieure et d’autre part corrélativement une répartition comparable des mêmes animaux est constatée.

38La convergence d’observations naturelles relatives à la présence d’une même différence de répartition en relation avec une variation dans le même sens et de même ordre de grandeur des conditions environnementales prises en compte, fournit un argument qui fonde la légitimité de la relation entre la répartition des animaux et les conditions du milieu.

4.1.7. Partie : « Reproduction sexuée et maintien des espèces dans les milieux », en quatrième

39Deux situations – permettant la généralisation du concept de fécondation – ont été mises en œuvre. L’une ancre la réflexion dans la variabilité constatée du succès de la reproduction de l’huître « japonaise » dans le bassin d’Arcachon, depuis son introduction. Cette variabilité a été attribuée à des causes naturelles, résultant des différences interannuelles des conditions présidant aux différentes étapes de la reproduction. La station IFREMER d’Arcachon (en collaboration avec d’autres institutions) a lancé une étude à partir de 1999 pour déterminer la nature possible des facteurs influençant la reproduction. Ainsi, l’intérêt est porté ici sur l’hypothèse selon laquelle la reproduction de l’huître serait conditionnée par la richesse nutritive du milieu (disponibilité en phytoplancton servant de nourriture aux huîtres et à leurs larves) de la fin de l’hiver et du printemps : un déficit de nourriture dans le milieu implique une variation quantitative de la reproduction de l’huître.

40Il s’agit d’établir, d’une part, la relation entre ressource alimentaire et reproduction des huîtres dans le bassin d’Arcachon et, d’autre part, la relation entre les événements sexués qui se déroulent pendant la période hiver-printemps (février-mai) puis au début de l’été (juin). Il est, en effet, plausible d’envisager que la production de cellules sexuelles se prépare pendant la première période et que la fécondation se produirait au début de la seconde ce qui engendrerait l’apparition de nouveaux organismes : les larves. De la sorte, les caractéristiques de la reproduction sexuée de l’huître (période de maturité, existence de cellules reproductrices et d’une fécondation) sont légitimement recherchées.

41L’autre situation ancre la réflexion dans des données concernant la distribution des habitats côtiers et au suivi de leur biodiversité faunistique et floristique, afin de mettre à disposition des scientifiques, des gestionnaires et du public un état des lieux pertinent et cohérent et d’en détecter les évolutions spatio-temporelles. Ces observations sont communes à différents besoins : pollutions accidentelles, espaces remarquables, etc.

42C’est la lecture de cartes quantitatives de la végétation de la zone de balancement des marées (découverte à basse mer) et de cartes d’évolution temporelle du taux de couverture en certaines algues comme le fucus vésiculeux sur les habitats côtiers qui conduit à s’interroger. Les images cartographiques utilisées sont issues de l’imagerie satellitaire SPOT. Le changement de la couverture algale au cours du temps motive la recherche des causes de cette évolution et l’établissement d’une interrelation entre le milieu et les modalités de la reproduction de l’algue qui sont alors recherchées.

4.2. Évolution des conceptions des élèves et adaptation des stratégies des enseignants

43P1 : Dans la situation décrite, on envisage plusieurs populations d’un même milieu dans le but de mettre en évidence, en classe de cinquième, la relation entre les conditions de la respiration dans le milieu et la répartition des êtres vivants. Le concept de milieu n’est pas l’objet de l’apprentissage, mais interfère dans la suite de séquences.

44Cette situation recombine l’idée de milieu-lieu avec l’objectif cognitif relatif à l’occupation d’un milieu en lien avec la respiration de différentes populations d’êtres vivants  ; ainsi elle est propice à prendre conscience que la conception de milieu-lieu a un pouvoir explicatif limité. En effet le canal, milieu de vie des poissons, est peuplé de populations différentes (espèces) qui sont réparties en fonction de leurs exigences. Il y a donc là au sein d’un « espace » (le canal = un lieu) des conditions variables localement qui offrent à des êtres vivants différents ce qui correspond à leurs exigences. Cette situation est donc favorable au passage du palier « milieu lieu » – « milieu biocentré » car elle met l’élève face à un ensemble (le canal) apparemment homogène, mais dont il inventorie des composants hétérogènes (zone d’eau courante, zone d’eau stagnante, zone d’eau agitée ; fond rocheux, fond sableux, fond caillouteux, etc.) pour expliquer la répartition des poissons qui appartiennent à diverses espèces dont les regroupements sont aussi hétérogènes.

45P2 : Quelle que soit l’option choisie, la répartition des lichens est observée puis décrite en fonction de leur localisation, à un ou des endroit(s) : le tronc des arbres du collège et celui d’arbres spontanés, ou seulement le tronc des arbres au bord de la route. C’est donc, là encore, l’idée de « milieu lieu » qui est recombinée à celle de peuplement d’un milieu par un être vivant. Les élèves ont pu établir, à partir d’un repérage sur une carte, l’existence de relations entre la nature du polluant, la quantité de polluant et la diversité des espèces de lichens ; en effet, selon les quantités de substances toxiques présentes, le nombre d’espèces de lichens rencontrées diminue mais certaines espèces restent présentes alors que d’autres disparaissent. Deux paramètres permettent au total de définir le milieu au terme de l’étude, les variations locales de taux de polluants et les exigences biologiques des lichens qui résistent, résistent peu, ne résistent pas du tout, selon les espèces, aux substances toxiques. De la sorte cette situation est favorable au passage du palier « milieu lieu » – « milieu biocentré ».

46P3 : Quel que soit le cadre géographique de l’étude, ce sont les murs, les murets, qui représentent un seul et unique « milieu lieu » ; ils peuvent porter une population homogène de mousses (épanouie ou recroquevillée) ou être le support de populations hétérogènes dans l’espace (épanouies et recroquevillées). C’est la découverte de variations locales du milieu qui justifient le peuplement. C’est donc l’idée de « milieu lieu » qui est recombinée à celle de répartition non aléatoire d’un être vivant. La nature invariante du support combinée à des différences de situation ou d’orientation de celui-ci permet, en étroite interdépendance, d’expliquer la répartition différentielle des mousses. De la sorte cette situation est favorable au passage du palier « milieu lieu » - « milieu biocentré ».

47P4 : La répartition des faucons est observée puis décrite en fonction de leur localisation, à un ou des endroit(s) : en Provence et en Afrique, en lien avec la disponibilité en proies dans le milieu. C’est donc l’idée de « milieu harmonie » qui est recombinée à celle de peuplement d’un milieu par un être vivant. Il a pu être établi par les élèves, à partir du traitement de données relatives aux peuplements faunistiques des deux milieux au cours des saisons et à la nature des proies consommées par les faucons, l’existence d’une relation entre la disponibilité des proies, le régime alimentaire et la différence de comportement des faucons, c’est-à-dire l’occupation des milieux par ceux-ci. Les populations de faucons sont associées à la satisfaction de leurs besoins en nourriture dans les milieux qu’ils occupent – satisfaction pouvant être permanente pour le faucon crécerelle qui reste donc présent en Provence, satisfaction saisonnière pour le faucon crécerellette qui est successivement présent ou absent, selon la disponibilité en proies, en Provence (présent en été ; absent en hiver), puis en Afrique (présent en hiver ; absent en été) les déplacements migratoires ayant lieu en automne (Provence-Afrique) et au printemps (Afrique-Provence). De la sorte cette situation est favorable au passage du palier « milieu harmonie » – « milieu biocentré ».

48P5 : Le constat est fait de l’occupation permanente, d’un même lieu, par différentes formes de la même plante, tout au long de l’année en relation avec le changement de certaines conditions (en particulier thermiques) en ce lieu qui évoluent au cours du temps d’un état favorable vers un état défavorable. C’est donc l’idée de « milieu harmonie » qui est recombinée à celle d’occupation d’un milieu par un être vivant. La plante demeure présente mais change de forme ce qui détermine de nouvelles exigences en accord avec ce que les conditions nouvelles peuvent offrir. Il y a donc interdépendance entre les conditions du milieu et le comportement de la plante qui y est soumise. La plante est contrainte aux variations des conditions du milieu qu’elle occupe sans pouvoir s’y soustraire. De la sorte cette situation est favorable au passage du palier « milieu harmonie – milieu biocentré ».

49P6 : La répartition des êtres vivants inventoriés est dans tous les cas abordée pour un même lieu de l’environnement après avoir modifié la situation d’observation de l’endroit : par-dessus ou par-dessous. La répartition différentielle des êtres vivants observée, en relation avec les conditions différentielles des faces opposées d’un même lieu, renvoie au lien entre la présence ou l’absence d’un organisme et à la coïncidence entre ses exigences et les conditions de vie offertes par l’environnement. C’est tout à la fois l’idée de « milieu lieu » et celle de « milieu harmonie » qui sont recombinées à celle de l’origine de la répartition des êtres vivants dans l’environnement. Des êtres vivants sont présents ou absents en un même lieu en fonction d’une discontinuité cadastrale en ce lieu qui génère des variations locales des conditions au voisinage des êtres vivants.

50Les deux situations relatives à la reproduction sexuée sont appariées dans le cadre d’une approche mosaïque, dans l’optique d’une diversification mais aussi de la généralisation du concept de fécondation aux végétaux chlorophylliens. Ces deux situations ont des objectifs communs. Ainsi elles permettent l’enrichissement de la construction du concept de fécondation sur différents aspects (observation des corollaires de l’entrée du spermatozoïde : membrane de fécondation ; cantonnement d’un grand nombre de spermatozoïdes, perdant leur mobilité, à l’extérieur de l’ovocyte ; observation directe du noyau de la cellule reproductrice femelle ; suivi des pronucléus après plasmogamie et identification de la caryogamie, ce qui permet de construire un attribut de plus au concept). Cette étape nouvelle dans la construction du concept de fécondation est essentielle ; en effet elle offre un élément objectif, et plus convaincant, qui va à l’encontre de l’idée d’un simple mélange des semences et donc des représentations éventuellement « épigénistes », mais aussi des éventuelles conceptions « animalculistes ».

51Parallèlement elles mobilisent la connaissance qu’ont les élèves du concept de milieu ; de la sorte elles enrichissent également la construction de ce dernier. Les données relatives à la richesse nutritive d’une station (lieu) du bassin d’Arcachon mises en coïncidence avec celles relatives à l’efficacité de la reproduction des huîtres, évaluée en nombre de larves produites, dans la même station (même lieu) conduisent à identifier un lien entre l’existence d’une reproduction sexuée efficace et ses exigences en matière d’approvisionnement nutritif (condition du milieu). Le constat de l’évolution de la répartition des algues dans la zone de l’île de Bréhat (lieu) entre 1989 et 1998 (même lieu) débouche sur le problème de la répartition sachant qu’il s’agit d’une algue fixée au rocher ; les hypothèses renvoient tout à la fois aux modalités de la reproduction mais aussi aux évolutions possibles du milieu (topographie, pollution, etc.) et aux conditions de vie qu’il offre. Dans les deux cas c’est tout à la fois l’idée de « milieu lieu » et celle de « milieu harmonie » qui sont recombinées à celle de l’origine par reproduction sexuée de la répartition des êtres vivants dans l’environnement. De la sorte l’ensemble de ces situations est favorable au passage du palier « milieu lieu » - « milieu harmonie » - « milieu biocentré ».

5. Conclusions et discussion

52Les situations présentées, relatives à l’appropriation des composantes du concept choisi en exemple, offrent une diversité intéressante et significative qui permet de déboucher sur une typologie des stratégies propices à l’intégration et l’évolution des représentations des élèves.

53Les situations dans lesquelles interfère le concept de milieu se différencient de toutes les autres par le fait que l’objet d’étude direct n’est pas le milieu. Si la construction de ce concept est un objectif de connaissance, c’est de façon transversale (d’un chapitre à l’autre d’un même niveau) et verticale (au cours du cursus) qu’il sera construit. Ce concept est donc intégré de façon filée à divers moments des progressions. De ce fait, il ne doit pas occulter l’objectif principal de l’apprentissage du moment : relation entre répartition d’un être vivant et conditions du milieu (6e), diversité biologique d’un peuplement sur des milieux au support identique (6e), importance des migrations dans l’occupation des milieux (6e), existence d’une alternance de formes chez les végétaux et occupation d’un/des milieu(s) (6e), relation entre conditions de la respiration dans le milieu et répartition des espèces (5e). Dans ces situations, les caractéristiques du concept de milieu se juxtaposent à celles de la notion centrale à construire. Le recours à une réflexion sur une ou plusieurs de ces dernières, en tant que de besoin, n’est légitimée que parce qu’elle(s) sert (servent) l’appropriation de la notion principale. En effet « milieu » fait partie du cadre conceptuel de référence auquel se rattache la notion centrale et qui lui donne du sens. Ce n’est qu’à la suite de plusieurs approches complémentaires que les caractéristiques construites feront l’objet d’un regroupement et conduiront à un niveau explicatif adapté du concept de milieu.

54Ce type de stratégie, qui allie le dépassement d’obstacles relatifs à plusieurs objets de savoir de façon hiérarchisée, représente une stratégie d’ouverture. Articulée par un apprentissage à court terme (échelle de la séance par exemple), elle ouvre une lucarne sur l’apprentissage à moyen ou long terme qui débouchera sur les éléments d’une construction fondamentale mais complémentaire. Une telle stratégie doit être jalonnée de bilans destinés à mettre clairement en exergue les caractéristiques du concept complémentaire, au moment où elles ont été stabilisées.

55De plus, certaines des situations permettent de réinvestir le concept de milieu, dont la construction a été amorcée, en principe, dans les classes antérieures, et de l’enrichir. En ce sens, elles poursuivent sa construction et sa généralisation aux différents niveaux du cursus. C’est le cas des situations portant sur la partie « Reproduction sexuée et maintien des espèces dans les milieux ». Elles ont en effet des caractéristiques « hybrides » puisqu’elles allient, au caractère d’ouverture qui les spécifie, une étape relative supplémentaire dans la construction du savoir, en permettant de s’assurer du dépassement des obstacles antérieurement repérés ; en ce sens, elles permettent de faire une « pause » dans les apprentissages pour le bilan des acquis ; elles introduisent de plus un palier nécessaire à l’abstraction via la généralisation. Ceci est vrai tout autant pour le concept de milieu que pour le concept de reproduction sexuée. Ce sont des stratégies d’addition. Elles s’appuient sur des supports différents mais ont des objectifs proches et complémentaires ; elles peuvent donner lieu à une organisation mosaïque dans la classe, c’est-à-dire se dérouler en parallèle en mobilisant deux groupes d’élèves simultanément dans la classe, en ménageant un temps pour la mutualisation. Dans une telle configuration les caractéristiques d’addition et d’ouverture des deux stratégies cumulées s’en trouvent potentialisées. En effet les apports intrinsèques de chacune à la généralisation sont prolongés par une phase de confrontation de deux contributions ce qui optimise l’accès à l’abstraction d’une part, et à une meilleure formation du second concept d’autre part. Le seuil de difficulté d’atteinte de l’objectif s’en trouve donc abaissé pour les élèves.

56Après avoir posé la nécessité théorique de prendre en compte les conceptions initiales des élèves afin d’identifier les obstacles éventuels à la construction des connaissances en sciences de la vie et de la Terre, nous avons illustré notre propos à travers l’exposition et l’analyse d’un processus d’aide à destination des enseignants visant à prendre en compte les représentations initiales des élèves d’un concept-clé, celui de milieu. Après une identification des différentes conceptions initiales dont il pouvait faire l’objet, nous avons construit des situations didactiques propices à la construction progressive du concept.

57La mission de l’enseignant ne réside pas dans la transmission de savoirs par une démonstration magistrale mais dans la création des conditions propices à la construction des connaissances par les élèves eux-mêmes (Reid-Griffin & Carter, 2004). De la sorte se dessine une organisation des savoirs en réseau. C’est à la faveur des activités effectuées par les élèves et autour desquelles est construit l’enseignement que les conditions de franchissement des obstacles peuvent donc être intégrées. L’enseignement des sciences, et donc des sciences de la vie et de la Terre, ayant pour but la construction par l’élève d’une réalité, les obstacles en lien avec les conceptions et les spécificités du savoir sont nombreux et particulièrement dans la phase d’insertion de cette réalité dans un réseau de concepts pour parvenir à un modèle explicatif fonctionnel (Jungck, 2007).

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Notes

1 Notons ici que nous avons choisi des références n’appartenant pas aux travaux francophones, déjà souvent convoqués dans de nombreux articles, pour proposer une approche différente et soucieuse de rendre compte de l’état de la recherche d’un point de vue international.

2 Cette logique définit la matrice disciplinaire en structurant le cadre de référence des concepts enseignés en les organisant pour le collège et le lycée.

3 Cette étude est restreinte aux aspects écologiques dans le cadre des programmes ; l’idée de milieu intérieur a été laissée de côté, car elle ne serait sous-jacente qu’en classe de quatrième à l’occasion de l’étude de la communication hormonale dans le cadre de la transmission de la vie chez l’Homme.

4 « Le milieu chose » renvoie à l’idée d’habitat, le « milieu contrainte » renvoie à l’ensemble de circonstances extérieures nécessaires à chaque organisme, le « milieu offre » rappelle que le milieu n’existe pas en soi mais toujours relativement à des êtres vivants, le « milieu lieu » renvoie au territoire, le « milieu composants » renvoie à l’ensemble de composants n’exerçant a priori pas d’action sur les êtres vivants, le « milieu harmonie » est assimilé à une convenance de l’être vivant ; enfin, le « milieu biocentré » renvoie à l’idée que le milieu est centré sur les êtres vivants dont il permet la couverture de tous les besoins.

5 Dans son évolution, l’emploi du mot comporte quatre étapes (Astolfi & Drouin, 1986) conduisant au concept tel qu’il est actuellement défini (Canguilhem, 1965) en biologie : le milieu est ce qui relie (Newton), le milieu est ce qui soutient (Lamarck), le milieu est ce qui met en rapport un vivant et des facteurs (Comte), le milieu est aussi ce qui met en rapport les vivants entre eux (Darwin).

6 Recherche n° 39131 intitulée « Activité scientifique dans la classe et apprentissage des capacités expérimentales en SVT au collège ».

7 L’étude complète couvre d’autres concepts que celui de « milieu » (sur lequel nous avons concentré cet article) : « fossile », « cellule », « digestion », « reproduction », « respiration-circulation », etc.

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Pour citer cet article

Référence papier

Jean-François Paba, Jacques Ginestié et Marie Agostini, « Enseigner le concept de milieu : exemple de processus d’aide à la prise en compte des conceptions initiales des élèves »RDST, 8 | 2013, 139-159.

Référence électronique

Jean-François Paba, Jacques Ginestié et Marie Agostini, « Enseigner le concept de milieu : exemple de processus d’aide à la prise en compte des conceptions initiales des élèves »RDST [En ligne], 8 | 2013, mis en ligne le 17 février 2016, consulté le 28 mars 2024. URL : http://journals.openedition.org/rdst/804 ; DOI : https://doi.org/10.4000/rdst.804

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Auteurs

Jean-François Paba

Aix-Marseille université, laboratoire Apprentissage, didactique, évaluation, formation (ADEF), ENS de Lyon

Jacques Ginestié

Aix-Marseille université, laboratoire Apprentissage, didactique, évaluation, formation (ADEF), ENS de Lyon

Articles du même auteur

Marie Agostini

Aix-Marseille université, laboratoire Apprentissage, didactique, évaluation, formation (ADEF), ENS de Lyon

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Droits d’auteur

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