Pour concevoir les enseignements scientifiques, les professeurs des écoles s’appuient sur deux textes : le socle commun, qui décrit les compétences à acquérir au terme de la scolarité obligatoire, et les programmes qui précisent les contenus disciplinaires à aborder. Un ouvrage publié à l’initiative de la Main à la pâte propose une troisième approche des apprentissages scientifiques : 10 notions-clés pour enseigner les sciences – de la maternelle à la 3e, sous la direction de Wynne Harlen (Le Pommier et Belin, 2011). Il nous semblerait bien utile que cette approche inspire le travail des membres du futur Conseil supérieur des programmes.

Ce livre s’adresse à tous les enseignants qui ont en charge un enseignement scientifique à l’école ou au collège. Il a pour ambition de poser les fondamentaux d’un apprentissage scientifique en s’appuyant sur la démarche d’investigation et sur le lien entre monde réel et contenus scientifiques à l’école. Les auteurs privilégient le principe d’une entrée par des notions-clés (en anglais Big idea) plutôt que par des contenus.

Le tableau ci-dessous donne quelques exemples des liens entre les notions clés et les contenus du socle commun (les numéros correspondent à l’ordre d’écriture des notions dans chacun des ouvrages).

W.Harlen, « 10 notions clés », 2011 Education nationale, Socle commun, 2006
1-toute la matière du monde est constituée de particules minuscules 1- savoir que l’Univers est structuré du niveau microscopique au niveau macroscopique ;
3- savoir que la matière se présente sous une multitude de formes de l’inerte au vivant ;
4-l’énergie est transformée lors de certains changements ou évènements, mais la quantité d’énergie présente dans l’univers reste toujours la même 6- savoir que l’énergie peut revêtir des formes différentes et se transformer de l’une à l’autre
7- savoir que la maitrise progressive de la matière et de l’énergie permet à l’Homme d’élaborer une extrême diversité d’objets techniques
A propos de la planète Terre
5-la composition de la Terre et de son atmosphère détermine sa surface et son climat
6-le système solaire représente une minuscule partie d’un univers formé de milliards de galaxies
2- savoir que la planète Terre est un des objets du système solaire, gouverné par la gravitation et qu’elle présente une structure et des phénomènes dynamiques internes et externes ;
A propos du vivant
7-les organismes vivants sont tous organisés à partir de cellules 3- savoir que la matière se présente sous une multitude de formes de l’inerte au vivant ;
8-pour subsister, les organismes vivants ont besoin d’énergie et de matière, pour lesquels ils sont souvent en compétition avec ou en dépendance d’autres organismes 4- connaitre les caractéristiques du vivant

Une première lecture montre que des contenus du socle commun sont répétés plusieurs fois dans cette association avec les notions clés. Le cas le plus typique est la connaissance de la planète Terre et du système solaire, un autre est l’étude du vivant. Cette vision de l’éducation à la science conduit à construire ces notions clés tout au long de la scolarité, à l’instar du socle commun. Mais ce qui l’en détache est le lien avec la recherche actuelle et une progression fortement ancrée sur des sujets qui intéressent les élèves et qui ont un lien avec leur vie.
Quels changements pour les enseignants ?

On peut se poser la question : quel intérêt l’enseignant aurait-il à composer avec un énième texte sur les apprentissages scientifiques à l’école ?

Trois pistes de réponses :

  • Développer la curiosité scientifique

Chaque enseignant est invité à ancrer les apprentissages dans le quotidien de l’élève, à partir d’objets et d’évènements proches. Un bras cassé, l’attente d’un frère ou une sœur, un tsunami ou une éruption volcanique, le passage d’un astéroïde proche de la Terre, la construction d’une éolienne sont autant de points d’accroche pour engager les élèves dans l’élaboration d’un lexique, la construction d’un modèle, une rencontre avec un expert, la découverte d‘un champ de recherche. Les élèves observent, questionnent, raisonnent, autant d’étapes nécessaires à la résolution d’un problème scientifique.

  • Assumer sa liberté didactique

Il est nécessaire de distinguer entre un programme national qui définit des contenus à enseigner et les activités effectivement pratiquées par les élèves. En construisant son enseignement à partir de sujets choisis tout au long de l’année, l’enseignant définit la progression de l’étude des concepts. Ainsi, une naissance dans la famille d’un élève donne l’occasion d’une étude plus ou moins consolidée de la procréation et de la croissance sans attendre le CM2, comme prévu actuellement par les programmes. C’est bien l’enseignant qui est à même de définir si les élèves de la classe ont la maturité nécessaire pour construire tel ou tel concept.

De même, l’étude de l’énergie éolienne (fabrication d’une éolienne) peut être envisagée en fonction de la réalité économique d’une région ou d’une autre. Les concepts associés tel que le mouvement de rotation, de centrale électrique et de transformation d’énergie sont nécessaires pour la compréhension de l’outil technologique. L’étude conjointe de ces concepts garantit une cohérence aux savoirs scientifiques.

  • Garantir la progressivité des apprentissages

À l’échelle d’un groupe scolaire, les enseignants peuvent se répartir des modalités particulières de l’investigation : la manipulation et l’expérimentation peuvent être conduites par les enseignants de maternelle, l’utilisation de documentaire ou d’albums de jeunesse par des enseignants qui en ont fait un objet d’expertise, la coopération avec des membres de la communauté scientifique est introduite par ceux dont le cursus scolaire et universitaire facilite l’utilisation d’un lexique particulier.

Cette démarche permet d’éviter l’appauvrissement du sens et du raisonnement scientifique, ainsi qu’une mise en système trop conceptuelle des savoirs, peu accessible aux enseignants souvent insuffisamment formés dans ce domaine. La formation initiale et continue se doit cependant de proposer un travail disciplinaire et didactique pour permettre l’analyse des concepts évoquée ci-dessus.

La loi d’orientation votée en juin 2013 annonce une refonte des programmes ainsi qu’une meilleure formation des maitres. Il me parait essentiel que cette idée de « grandes notions » liées aux progrès scientifiques de notre siècle soit reprise dans les programmes de l’enseignement des sciences. Il est également indispensable de laisser une liberté aux enseignants dans le choix des concepts scientifiques à travailler dans le cadre de ces grandes notions et de les orienter sur l’évaluation des capacités et attitudes associées à la démarche d’investigation. Ceci est un vrai pari sur l’avenir des apprentissages scientifiques à l’école.

Thierry Chevallier
Formateur en didactique des sciences à l’Institut de l’Oratoire (Lyon)


Références

Le socle commun – décret du 11 juillet 2006

Les programmes – arrêté du 9 juin 2008, BO n°3 du 19 juin 2008

Les compléments aux programmes – arrêté du 21 novembre 2011, BO n°1 du 5 janvier 2012