3. En quoi la réflexion épistémologique
concerne - t - elle les enseignants ?
L'étude des programmes de sciences physiques de l'enseignement secondaire montre que celui-ci a des prétentions multiples, dont certaines ne peuvent faire l'économie d'une réflexion sur la nature de la pratique scientifique. Par ailleurs, mais c'est là une position personnelle, l'enseignement scientifique, éclairé de la réflexion sur la science, peut être facteur d'émancipation et formateur d'individus libres et responsables, capables de faire des choix raisonnés, prêts à se poser des questions plutôt que d'accepter des réponses toutes faites. Bien que la science soit un bel exemple de domaine où il n'y a jamais de vérité définitive et où il faut se poser des questions, l'enseignement scientifique est qualifié de "dogmatique" par I. Stenghers (Stenghers I., 1984, p. 148) parce qu'il "enferme ceux qui y entrent dans une affolante discipline du nécessaire" (Roqueplo P., 1984, p. 194). P.-G. de Gennes ajoute : "Dans notre pays, l'éducation est largement dominée par la théorie, et l'enseignement scientifique est plutôt dogmatique. Il laisse souvent croire aux élèves que la connaissance de quelques théorèmes et de quelques grands principes permet d'expliquer tous les phénomènes." (de Gennes P.-G. & Badoz J., 1994, p. 54).
L'analyse des pratiques d'enseignement faite par I. Stenghers et P.-G. de Gennes concerne un enseignement traditionnel. Cette critique, à laquelle je souscris en grande partie, peut paraître extrême parce qu'elle ne prend pas en compte les conditions dans lesquelles est fait cet enseignement (conditions matérielles et humaines, caractère des acquisitions que sanctionnent les examens, bachotage plus efficace qu'une réflexion critique,...). Je suis consciente de la difficulté qu'il y a à concilier des objectifs aussi variés, et je ne peux revendiquer une pratique radicalement différente; mais j'ose espérer que l'enseignement scientifique peut évoluer et qu'une réflexion du type de celle que je propose ici peut aider à modifier sa pratique.
3.1. Les programmes de l'enseignement secondaire.
Les objectifs que les programmes (toutes les citations sont extraites du Bulletin Officiel de l'Éducation Nationale, Hors-Série du 24 09 92) assignent à l'enseignement des sciences physiques sont de deux ordres :
- transmission d'un contenu conceptuel,
- formation des esprits "à la rigueur, à la méthode scientifique, à la critique et à l'honnêteté intellectuelle" (p. 74).
Le second point implique une réflexion sur la science. Par ailleurs, "il est aussi important pour des non-scientifiques d'avoir une conception non biaisée des disciplines scientifiques que pour les scientifiques eux-mêmes" (p. 82) et il faut apprendre aux élèves "à prendre leurs distances par rapport aux informations qu'ils reçoivent (en particulier, démystifier les fausses sciences)" (p. 81).
La démarche modélisante et simplificatrice des sciences (pour paraphraser G. Bachelard, il n'y a pas de simple dans l'univers, il n'y a que du simplifié) est évoquée à plusieurs reprises : "L'enseignement doit faire ressortir" que les lois physiques "constituent une représentation cohérente de l'univers. Dans cet esprit, il doit faire appel à la dimension historique de l'évolution des idées en physique quelle que soit la classe" (p. 75), et que "toute la rigueur d'une discipline expérimentale est dans la bonne utilisation des modèles qu'elle utilise pour décrire une réalité souvent complexe" (p. 78). "La physique contribue (...) à rendre notre monde intelligible" en formulant des lois qui " permettent de prévoir ou d'imaginer des phénomènes nouveaux ou des objets nouveaux" (p. 81) et l'on souligne que "l'enseignement de chimie peut être l'occasion idéale de développer l'utilisation d'un modèle, d'en montrer les limites, de le perfectionner en fonction des besoins" (p. 77).
Il s'agit de construire un savoir adulte : "Plus concernés, les élèves sont responsables de la construction de leur propre savoir" (p. 76).
Ainsi, les concepteurs des programmes considèrent comme pertinente une réflexion sur la nature du savoir scientifique et envisagent la formation à la démarche scientifique dans une optique constructiviste. Ce qui justifie pleinement que les enseignants s'y intéressent.
3.2. Deux positions extrêmes : le scientisme et le rejet de la science.
Chacune de ces deux attitudes me semble avoir un nombre de représentants non négligeable dans la société. L'emprise des sciences et des techniques sur notre société moderne est indéniable, celles-ci entretiennent un rapport dialectique complexe dans un "jeu de renvoi permanent" (Roqueplo P., 1984, p. 194). Il en résulte une certaine exaltation de celles-ci, dont témoigne un certain courant littéraire, de science- ou techno- fiction, veine déjà en vogue au dix-neuvième siècle avec les romans de Jules Vernes. Face à l'exaltation, deux attitudes extrêmes sont concevables; on peut soit participer à cette exaltation scientiste, soit s'y opposer et dénigrer la science. Paradoxalement, ces deux attitudes mènent souvent à des comportements similaires : dogmatisme, déresponsabilisation, pratiques magiques, ...
Le scientisme est une croyance au pouvoir absolu de la science, en tant que seule démarche de connaissance et d'action légitime. Il se base sur le postulat selon lequel la science décrit la réalité ontologique, qu'elle procède des seuls modes valables d'élaboration des connaissances2 : la rationalité et le recours à l'évidence empirique. La science possède donc une valeur de vérité, dont la conséquence est qu'elle est la seule pratique fondée pour résoudre les problèmes. Pernicieusement, l'idéologie scientiste se met à l'abri de la critique en survalorisant la méthode scientifique, seule recevable. Ainsi, toute critique de cette idéologie n'est reconnue que si elle procède elle-même de la science. La proposition scientiste est un exemple de proposition irréfutable au sens de K. Popper, et relève ainsi d'un dogmatisme à l'opposé des pratiques réelles de la science.
La définition que donne P. Thuilliers du scientisme comme "attitude pratique fondée sur les trois articles de Foi suivants : primo, la "science" est le seul savoir authentique (et donc le meilleur des savoirs); secundo, la science est capable de répondre à toutes les questions théoriques et de résoudre tous les problèmes pratiques (du moins si ces questions et ces problèmes sont formulés correctement, c'est-à-dire de façon "positive" et "rationnelle"); tertio, il est donc légitime et souhaitable de confier aux experts scientifiques le soin de diriger toute les affaires humaines (qu'il s'agisse de morale, de politique, d'économie, etc.)" (cité par Désautels J. et Larochelle M., 1989, p. 13) met en évidence les dangers du scientisme.
Inversement, on constate de la part de certaines personnes un rejet de la science. Celle-ci serait froide, dure, rigide, le fait d'esprits bornés et sans imaginaire, dont l'activité se résumerait à une gymnastique mécanique de l'esprit. En bref, la science serait inhumaine. Inhumaine dans sa pratique, inhumaine dans ses conséquences (bombes, destruction de l'environnement, de l'argent qui serait "mieux dépensé ailleurs"31 ,...).
Dans une telle perspective, l'individu ne s'approprie pas les objets et les méthodes de la connaissance scientifique, donc les moyens de faire certains choix sociaux. Cette tâche est confiée à "ceux qui savent" d'où une déresponsabilisation et le risque pour l'individu "d'habiter dans un monde où il sera de plus en plus un quasi-étranger (...), un monde fabriqué par les autres" (Roqueplo P., 1984). À l'extrême, l'individu tombe dans la croyance au surnaturel et l'occultisme (où l'on retrouve les pratiques magiques).
3.3. Il est question de donner du sens à un apprentissage scientifique.
L'image de la science que propose - implicitement - l'enseignement traditionnel évacue le sujet connaissant. Sujets connaissants que furent les scientifiques qui ont construit le concept étudié, à moins qu'ils ne soient glorifiés en tant que "génies". Souvent, ils n'existent plus que par le nom qu'ils ont laissé à "leur" loi, "leur" théorème. Sujets connaissants que sont les élèves, dont on attend qu'ils acquièrent des connaissances, des savoir-faire "tout élaborés".
En éliminant le scientifique, on annule son rôle et la construction des objets scientifiques. La science apparaît alors comme structurée d'emblée, reflet de la réalité intrinsèque, s'appuyant sur l'évidence des phénomènes. La question de ce que dit la science du monde réel n'est jamais posée, les notions de modèle, de construction d'une re-présentation du réel ne sont jamais abordées, sauf dans des expressions toutes faites, par exemple "le modèle de Lewis", dont les subtilités n'apparaissent pas aux élèves si on ne prend pas la peine de les souligner.
La consultation des manuels de physique-chimie est sur ce point intéressante. La science y est présentée comme un processus linéaire et cumulatif vers la connaissance du réel. La démarche de tâtonnements, d'erreurs, de remises en cause qui caractérise l'activité scientifique est gommée. S'il est fait référence à l'histoire des sciences , on y sélectionne soigneusement les éléments et les "il savait déjà que" qui vont dans le sens de la théorie dont il est propos. Dès lors, l'élève "tendra à penser que, depuis toujours, la connaissance que nous avons de ce type de problèmes approxime quelque chose dont lui va, finalement, se voir offrir la meilleure approximation sur le marché" (Stenghers I., 1984, p. 138).
La science ne dirait rien que le monde ne dirait, elle se contenterait de formaliser dans un langage quelque peu rebutant, très technique, dans lequel l'élève a du mal à retrouver ses propres explications aux phénomènes du monde dont il fait l'expérience quotidienne. Avouons le, cette science n'est guère attrayante. Aussi, il n'est pas étonnant que l'élève se sente peu concerné par ces élucubrations auxquelles il ne donne pas de sens. Seuls les élèves qui auront développé un goût pour l'abstraction y trouveront de quoi alimenter un certain attrait. Quant aux autres, ils risquent fort de se désintéresser de la science. J. M. Lévy-Leblond rappelle que "tant que nous n'arriverons pas à faire partager des questions, il sera absurde de vouloir faire partager des réponses" (Lévy-Leblond J. M., 1984, p. 33).
3.4. Ou comment faciliter l'acquisition des concepts scientifiques.
L'enseignement scientifique du secondaire comme du supérieur est centré autour de l'apprentissage de lois et de la mise en œuvre de celles-ci dans des exercices d'application, plus ou moins complexes, le plus souvent décontextualisés par rapport au réel.
On constate que les élèves deviennent capables d'utiliser un algorithme de résolution de problèmes, sans avoir rien compris aux concepts physiques. Ainsi, A. Tiberghein et al. écrivent : "La modélisation est une activité fondamentale (en particulier en physique), qui nécessite la mise en relation de deux <<mondes>> de connaissances, l'un relatif à la théorie et ses modèles et l'autre au monde réel. Cette activité pose des difficultés spécifiques pour les apprenants car, bien qu'ils possèdent des connaissances au sein de chaque <<monde>>, ils peuvent difficilement établir des relations 41 entre les deux. Du coté du <<monde>> de la théorie modèle, les recherches en didactique de la physique et en psychologie cognitive ont montré que les apprenants qui sont capables de résoudre des problèmes <<quantitatifs>> peuvent souvent atteindre le niveau universitaire sans avoir réellement compris la nature des relations entre la théorie, le modèle et le champ expériemental de référence" (A. Tiberghein & al., 1995, p.174).
Par ailleurs, l'activité de modélisation de la science, généralement passée sous silence, n'apparaît pas à l'élève. Aussi s'aperçoit-il chaque année que le professeur de l'année précédente lui a menti, puisqu'on lui propose de nouvelles explications au même phénomène. Un élève conscient du caractère construit de la connaissance scientifique, ainsi que de la sophistication progressive des modèles serait plus apte à s'approprier ces nouvelles idées.
Quant aux travaux pratiques, qui pourraient être conçus comme activité de construction des concepts, ils reposent le plus souvent sur un a priori d'évidence. Utilisés à des fins démonstratives ou inductives, il s'agit de "mettre en évidence" un phénomène. Pour cela, ils sont d'une part soigneusement purifiés de toutes les manifestations risquant de gêner l'illustration du phénomène physique relatif au chapitre en cours, d'autre part structurés par un protocole extrêmement directif et fermé. Ceci afin d'éviter que les élèves ne s'égarent dans des manipulations "stériles", au sens où elles ne mènent pas droit au but. Il fait de plus parfois appel à des systèmes expérimentaux complexes que les élèves ne maîtrisent pas et sur lesquels ils se focalisent plutôt que sur le concept étudié.
Trop souvent, le professeur est le seul à savoir où il veut en venir, et il impose sa stratégie, guidant les élèves pas à pas. "Aider" devient "faire à la place de". Les élèves n'ont aucune maîtrise de ce qu'ils font, ou pire, pas la moindre idée. La construction du concept est oubliée au profit de l'obtention des résultats expérimentaux. On fait apparaître comme des évidences des choses qui n'en sont pas. Finalement, l'élève est incapable de refaire par lui même le cheminement qui mène à cette pseudo-évidence. D'où :
- découragement de l'élève qui ne sait pas voir les choses évidentes,
- disqualification du savoir produit, qualifié de "théorique" au mauvais sens du terme,
- perte de sens : dissociation des phénomènes observés en cours avec ceux de la vie quotidienne.
La psychologie cognitive montre que tout apprentissage nécessite une construction et une appropriation du concept. Si cette phase est court-circuitée, l'élève acquiert une connaissance formelle et superficielle (donc vite oubliée).
J. Désautels et M. Larochelle (Désautels J. & Larochelle M., 1989) insistent par ailleurs sur l'intérêt de l'histoire des sciences pour les enseignants. Celle-ci est riche d'informations concernant les difficultés conceptuelles qui ont du être surmontées dans l'élaboration des méthodes et des contenus scientifiques. On peut rapprocher ces difficultés de celles que rencontrent les élèves en cours de sciences.
Un tel enseignement n'est pas apte à modifier les conceptions a priori que les élèves ont du monde physique, parce que l'on ne parle pas des mêmes objets. L'apprentissage scientifique n'est alors opératoire qu'en contexte scolaire (on répond à ce qu'attend le professeur, article premier du "contrat didactique"), ce qui fait dire à I. Stenghers que "le concept comme tel n'a pas été compris. Ce n'est pas qu'il n'ait pas été accepté, c'est qu'il n'a pas été vu comme concept" ( Stenghers I., 1984, p. 139). Et elle invite à "se souvenir que la science, ce sont des questions, bien plus que des vérités à acquérir le plus vite possible" ( Stenghers I., 1984, p. 145).
3.5. Contribuer à fonder une image juste de la démarche scientifique.
Une réflexion sur la science intègre nécessairement un questionnement sur le statut de l'observation et de l'expérimentation dans la genèse des connaissances scientifiques. Une telle réflexion est propice à modifier le rôle traditionnellement dévolu aux travaux pratiques de façon à le rendre plus proche d'une véritable pratique scientifique. Dans sa thèse publiée récemment, B. Darley a étudié quels étaient les objectifs assignés aux travaux pratiques de physiologie animale en seconde année de DEUG B (Darley B., 1994, p. 101-142). Il montre que pour l'ensemble des enseignants, les travaux pratiques ont pour principale fonction l'illustration de notions théoriques étudiées en cours (premier objectif déclaré dans dix cas sur douze), doublé d'un apprentissage de savoir-faire expérimentaux (maîtrise du matériel, interprétation des résultats, apprentissage de la rigueur, de l'observation). Ainsi, les travaux pratiques proposés "sont essentiellement centrés sur l'observation d'un phénomène soit comme préalable et comme fondement de la démarche, soit comme support d'illustration d'un cours ou d'un TD. Ils se caractérisent par une absence de problématique, les étudiants n'ayant aucune hypothèse préalablement posée à vérifier mais simplement une tâche à accomplir avant de s'interroger sur la signification des résultats à obtenir" (Darley B., 1994, p. 121). Après analyse du comportement des étudiants pendant des séances de travaux pratiques, il conclut que :
- la prise en main du matériel mobilise l'essentiel de l'attention des étudiants (76 % des questions qu'ils posent sont d'ordre technique),
- l'acquisition technique se fait au détriment de la compréhension du concept (il s'agit d'obtenir les "bons" réglages),
- le but recherché est l'obtention des résultats conformes à ceux que prévoit le cours (ce qui entraîne des "corrections autoritaires" des mesures non conformes).
En bref, l'attitude des étudiants en travaux pratiques est "peu représentative de l'apprentissage d'une méthodologie de résolution de problèmes" (Darley B., 1994, p. 142) et j'ajouterai, peu conforme à la pratique scientifique.
Ce que B. Darley dit des travaux pratiques à l'université me parait s'appliquer a fortiori dans l'enseignement secondaire (Désautels J., 1987, p. 35). Il se pratique assez couramment dans cet enseignement une "pédagogie de la redécouverte", selon laquelle les élèves devraient inventer (ou "découvrir" ?) à nouveau les lois et les concepts de la physique. Qui n'a pas essayé de laisser les élèves observer, sans consigne particulière, dans l'attente que les élèves trouvent ce qu'il y a à trouver, constatent ce qu'il y a à constater. Quelle désillusion devant le manque de pertinence de leurs observations ! Et on laisse implicitement croire aux élèves qu'ils sont responsables de ce "défaut d'observation" et que la connaissance scientifique dérive de l'observation.
3.6. Une réflexion pertinente.
J'ai exposé un certains nombre de raisons de s'intéresser en tant qu'enseignants à la nature du savoir scientifique et aux conditions de sa production.
Non seulement, une réflexion de la part des enseignants sur la nature du savoir scientifique et l'histoire des sciences51 permet de "comprendre pourquoi nos élèves ne comprennent pas" (Désautels J. & Larochelle M., 1989, p. 42), mais il s'agit surtout de problèmatiser l'idée de science avec les élèves. Démarche qui serait féconde pour la "formation de l'esprit scientifique".
Une telle problématique est susceptible de favoriser l'engagement des élèves dans une démarche de connaissance. Prenons le modèle du fonctionnement cognitif développé par J. Piaget : au cœur de sa thèse, on trouve le "déséquilibre cognitif" résultant du décalage entre les conceptions de l'apprenant et les informations qu'il reçoit, déséquilibre qui serait le moteur de l'appropriation de la connaissance par l'apprenant. L'existence de ce déséquilibre cognitif tient, d'une part à la possibilité pour l'élève de rentrer dans le jeu de la connaissance (d'où le problème de préserver le sens de l'activité scientifique dans son enseignement), d'autre part aux propositions de situations ouvertes qui lui seront offertes.
Il parait ainsi formateur d'inclure dans l'enseignement une initiation à la démarche de modélisation, une réflexion sur la distinction "entre faits d'observation et interprétation, entre description phénoménologique et description modélisante" (Goffard M., 1994, p. 132).
En tant qu'acte d'éducation, l'enseignement scientifique doit favoriser la "pensée imaginative" en apprenant à formuler des hypothèses, former l'esprit critique "face aux fausses évidences de l'habitude" (Wolff B., 1991, p. 454).