Comment enseigner les sciences aux élèves de cycle 3 ?

L'enseignement des sciences aujourd'hui : un héritage du siècle passé

L'enseignement des sciences est le fruit d'une évolution des principes et des fondements épistémologiques, pédagogiques et didactiques, influencés par des contextes historiques. En effet, les enjeux de société ont eu une incidence considérable sur les grandes orientations en matière d'enseignement des sciences. Des modes de vie, essentiellement ruraux au début du siècle dernier, aux questions environnementales qui ont jalonné la fin du XX^e siècle et le début du XXI^e siècle, en passant par les deux guerres mondiales, le développement des technologies avec la conquête spatiale, le développement des médias (télévision, ordinateurs, internet) et l'explosion des connaissances scientifiques, ces différents contextes sont en train de transformer radicalement l'enseignement des sciences.

Parallèlement, le début du XX^e siècle a été marqué par l'apparition des sciences de l'éducation avec la création de différents centres de recherche et d'instituts ayant pour objet les sciences de l'apprentissage. Depuis maintenant plus d'un siècle, différentes figures marquantes, comme Binet, Claparède, Ferrière, Dewey, Freinet ou Piaget, ont permis de mieux connaître les processus d'apprentissage et de développer des théories de l'apprentissage qui ont servi de bases à la didactique des sciences et de cadre théorique aux dispositions institutionnelles touchant l'enseignement des sciences.

L'enseignement des sciences se décline en quatre grands mouvements distincts qui, dans une logique chronologique, se sont succédé dans les directives et les programmes, mais qui, dans les faits, ont coexisté et coexistent encore :

• la leçon de choses ;
• la pédagogie de l'éveil ;
• la démarche expérimentale ;
• la démarche d'investigation.

Ces orientations sont très différentes, car elles poursuivent des objectifs différents et parce qu'elles recourent à des méthodes pédagogiques distinctes.

Or, ces différentes approches se retrouvent dans les pratiques actuelles et ne sont pas toujours mobilisées à bon escient.

Dès lors, il semble prometteur dans l'enseignement des sciences de clarifier les objectifs d'apprentissage qui sous-tendent les différentes méthodes d'enseignement qui ont jalonné le siècle dernier. Il apparaît par ailleurs pertinent de requestionner les orientations actuelles et la place des démarches scientifiques au cycle 3.

Qu'elles soient inductives, hypothético-déductives ou par investigation, les démarches pédagogiques, si elles ont leur intérêt, sont très éloignées des pratiques scientifiques de références, puisqu'ayant subi des adaptations aux contraintes du milieu scolaire. Ainsi, toutes ces démarches ne sont, comme l'affirme André Giordan (Giordan, 1999), que des reconstructions a posteriori où l'enjeu consiste, comme le signalent Coquidé, Fortin et Rumelhard (Coquidé, Fortin, & Rumelhard, 2009), à faire découvrir aux élèves des notions et des concepts scientifiques identifiés par le maître, et donc où toute la démarche est canalisée et conditionnée par l'atteinte de ces connaissances scientifiques. Ces démarches pédagogiques ont donc été détournées de leur mission première consistant à faire découvrir aux élèves les différentes méthodes régissant les approches scientifiques.

À l'heure actuelle, l'enseignement des sciences consiste donc non pas à mettre de côté ces méthodes pédagogiques, mais plutôt à mieux comprendre leurs intentions et à proposer aux élèves des démarches diversifiées, en adéquation avec leurs différents fondements théoriques, pédagogiques et épistémologiques.

C'est ce nouveau modèle de l'enseignement des sciences que nous allons présenter ci-dessous.

Vers un enseignement des sciences diversifié

Ce modèle vise ainsi à poursuivre différents objectifs d'apprentissage de sciences de la nature :

1. Construire des notions scientifiques et des connaissances conceptuelles ;
2. Comprendre ce que sont les sciences en développant une attitude scientifique et en s'appropriant différentes démarches scientifiques ;
3. Construire des outils propres aux sciences (outils de pensée et de représentation) ;
4. S'approprier une culture générale en sciences (prendre conscience de la place des sciences dans notre société, apprendre à rechercher et à traiter des informations, développer l'esprit critique) ;
5. S'initier à l'éducation à l'environnement et au développement durable (comprendre les enjeux de notre société ; développer une pe nsée systémique,…).

1.     Construire des notions scientifiques et des connaissances conceptuelles

En travaillant à partir de et sur les conceptions des élèves. En leur faisant élaborer des modèles et en étudiant des modèles (par exemple en demandant aux élèves de représenter les os à l'intérieur des membres et d'élaborer différentes maquettes en carton pour expliquer les mouvements possibles et impossibles – en étudiant un squelette, en regardant des vidéos, en comparant avec des schémas,…).

2.     Comprendre ce que sont les sciences en développant une attitude scientifique et en s'appropriant différentes démarches scientifiques

En proposant aux élèves des situations problèmes dont on ne connait pas forcément l'aboutissement, en leur lançant des défis, en partant d'observations ou de manipulations qui permettent d'identifier des problématiques et d'engendrer des questions, en vérifiant leurs modèles par la mise en place d'expérimentations.

Une démarche scientifique est une démarche qui permet de répondre aux questions que l'on se pose sur les phénomènes naturels et techniques et sur le monde du vivant.

Ce questionnement doit permettre d'acquérir des compétences scientifiques faisant suite à une investigation menée par les élèves. Le rôle de l'enseignant-e est ici primordial car il guide les élèves dans les différentes démarches possibles :

• l'expérimentation directe
• l'observation
• la recherche documentaire
• la réalisation technologique
• le reportage (enquête, interview, visite)

3.     Construire des outils propres aux sciences (outils de pensée et de représentation)

En faisant réaliser différentes représentations à propos d'un phénomène : des schémas, des graphiques, des tableaux de données,… En recourant à divers instruments de mesure (thermomètres, règles graduées, chronomètre,…). En mettant en place des activités de tri, de rangement, de classification, de comparaison (par exemple, pour la distinction vivant/non-vivant ou pour la classification animale en demandant aux élèves d'organiser des images en fonction de différents critères et de justifier leur organisation).

4.     S'approprier une culture générale en sciences (prendre conscience de la place des sciences dans notre société, apprendre à rechercher et à traiter des informations, développer l'esprit critique)

En organisant régulièrement des sorties, des visites, des projets à caractère scientifique, en visionnant des films, en consultant des ouvrages scientifiques (tout en développant une éducation aux médias et en discutant du statut de chaque document, écrit ou audiovisuel).

Enseigner les sciences à l'école, c'est avant tout stimuler des attitudes propices aux activités scientifiques : l'ouverture sur le monde, la curiosité, l'envie de chercher, la confiance en soi, l'esprit critique, l'envie de communiquer, l'imagination créatrice, la persévérance et la rigueur.

5.     S'initier à l'éducation à l'environnement et au développement durable (comprendre les enjeux de notre société ; développer une pensée systémique,…)

Faire des sciences à l'école c'est aussi et surtout appréhender l'enseignement dans une perspective globale et systémique. Chaque activité de science doit ainsi établir des liens avec les activités précédentes et avec d'autres disciplines, et permettre de confronter les élèves aux différents enjeux de notre planète.