Diagnostic des conceptions préalables sur la nature de la science

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Avancé


Appellation en anglais

Assessment of student’s views on NOS (Nature of Science)

Stratégies apparentées

Évaluation diagnostique des connaissances préalables.

Type de stratégie

Microstratégie

Type de connaissances

Cette microstratégie favorise la construction de connaissances factuelles et conceptuelles concernant la nature de la science et de la démarche scientifique.

Description

Qu’entend-on par « la nature de la science » ? Dans les écrits anglophones, on réfère à l’acronyme NOS (Nature of Science) pour désigner les idées sur la démarche scientifique, ses valeurs et ses produits, y compris les limites inhérentes de la science en tant qu’entreprise humaine (Schwartz et al, 2004). Les idées sur la nature de la science peuvent faire appel à des connaissances d’ordre philosophique, sociologique, historique, méthodologique, etc. Il s’agit principalement des conceptions liées à l’épistémologie telle qu’elle est généralement comprise du côté francophone, soit en tant que l'étude des théories scientifiques de la connaissance. En effet, du côté anglophone, le terme epistemology a une signification plus large et réfère à la théorie de la connaissance en général. Toutefois, comme le souligne Jean-Claude Simard (2011) en citant Pierre Jacob, les deux acceptions sont étymologiquement justifiées, car le mot grec épistèmê (qui s'oppose au mot doxa qui signifie "opinion" peut être tantôt traduit par le mot "science", tantôt par le mot "savoir" ». C’est dans cette acception plus large de l’épistémologie que de nombreux travaux sur les croyances et les conceptions épistémologiques personnelles ont été menées par les chercheurs anglophones (par ex. Hofer, 2004, Bendixen et Rule, 2004). Selon la chercheuse québécoise Geneviève Thériault (Thériault, 2008, Thériault et Harwey, 2011), les recherches consacrées à l’étude des conceptions épistémologiques personnelles s’intéressent aux conceptions élaborées par les individus pour répondre aux questions suivantes : qu’est-ce que la connaissance? Comment est-elle acquise? Comment est-elle construite et évaluée?

Le premier instrument formel intitulé « Science Attitude Questionnaire »; a été développé dans les années 1950. Depuis plusieurs autres instruments utilisant des questionnaires standardisés ont été conçus. Toutefois, la fin des années 1980, les chercheurs ont remis en question l’utilité de tels outils, ceux-ci ne révélant que partiellement les conceptions des apprenants et ne permettant pas d’identifier les conceptions alternatives. De plus, les questions étant rédigées par des experts suscitaient des difficultés d’interprétation ou des inférences faussant les résultats. C’est pourquoi, les outils utilisés pour évaluer les conceptions sur la nature de la science sont depuis lors de nature davantage qualitative : les questionnaires avec des questions semi-ouvertes sont privilégiés et sont parfois complétés par des entrevues. Ils s’articulent pour la plupart autour des postulats énoncés précédemment sur la nature de la science. Quelques chercheurs proposent d’évaluer les conceptions à partir de l’observation des apprenants et des enseignants durant des activités pratiques, mais cette façon de faire démontre des lacunes importantes, notamment en ce qui concerne les biais et les inférences qu’elle suscite. Le plus connu de ces outils est sans doute le VNOS (View of Nature of Science Questionnaire). Celui-ci est basé sur des questions ouvertes; il est recommandé de l’utiliser en combinaison avec des entrevues individuelles pour en augmenter la validité. Il a été ainsi développé pour obtenir des réponses plus détaillées et donner une liberté aux réponses des répondants, ceux-ci devant être informés qu’il n’existe pas de bonne ou de mauvaise réponse. Plusieurs versions de cet outil ont été créées : la version originale VNOS-A a été améliorée avec les versions VNOS –B et VNOS-C. Ces dernières versions étant longues à administrer en classe, elles donné lieu aux versions VNOS-D et VNOS0E créées pour des professeurs de niveau élémentaire et secondaire et leurs étudiants.

Un autre instrument souvent cité est le VOSTS Questionnaire( Views on Science-Technology-Society)(Aikenhead, & Ryan, 1992). Il est constitué de 114 questions à choix multiples qui proposent une série de positions alternatives ayant été générés par des apprenants : des douzaines d’élèves de niveau secondaire (grade 12) ont été invités à écrire de courts paragraphes pour exprimer leurs positions quant à différents aspects de la nature de la science. Ces réponses ont ensuite servi à formuler les choix de réponse du questionnaire, évitant ainsi les réponses construites par des experts dénoncées dans les autres instruments. Les répondants choisissent ainsi la position qui est la plus proche de la leur parmi les choix proposés.

Conditions favorisant l’apprentissage

Cette microstratégie permet d’activer et de structurer les connaissances concernant la nature de la science. Plus précisément,elle vise à modifier des conceptions préalables erronées concernant la nature du savoir et à promouvoir une compréhension des fondements épistémologiques de l’activité scientifique.

En effet, selon une revue de la littérature effectuée par Schwartz et al. (2004), il ne suffit pas de «faire de la science » pour acquérir les concepts liés à la nature de la science : il faut que l’acquisition de ces concepts devienne un objectif d’apprentissage devant être traité de manière explicite et réflexive dans l’environnement d’apprentissage. Sans une attention explicite portée à ces concepts, les conceptions des apprenants relatives à la nature de la science sont susceptibles de rester inchangées. Les conceptions sont des façons personnelles de voir le monde, des représentations de la réalité; elles ont des origines multiples. Le plus sont souvent issues du sens commun ou de l’intuition, elles correspondent au développement général de l’intelligence (par exemple, les enfants du préscolaire ont recours à des explications animistes pour expliquer certains phénomènes) et reflètent le fonctionnement du système cognitif. Elles peuvent provenir de l’environnement social, sont influencées par l’enseignement, la télévision, les pairs, les technologies. Certaines sont liées à la personnalité affective (croyance aux monstres) ou ont une origine historique ou populaire (la croyance en l’astrologie en Occident) (Thouin, 1998, Minder, 1999). C’est dont à partir de leurs propres conceptions que les apprenants construisent leur compréhension de phénomènes scientifiques, aboutissant souvent à de mauvaises interprétations. Si elles ne sont pas modifiées, ces mauvaises conceptions risquent d’être intégrées aux structures cognitives des apprenants et interférer avec leurs futurs apprentissages (Treagust, 2006). Ainsi, certaines conceptions, résultant d’un raisonnement organisé par l’apprenant, sont susceptibles de résister au changement si l’enseignement n’est pas adéquat pour les modifier. Effectivement, « Les représentations s’avèrent fort résistantes, car elles s’enrichissent souvent depuis l’enfance, et certaines survivent parfois jusqu’à l’âge adultes et même chez l’expert. » (Minder, 1999, p. 46). Lorsque les conceptions des apprenants sont exactes, elles servent d’ancrage et deviennent une base pour construire de nouvelles connaissances. Cependant, même si elles sont fausses, elles peuvent néanmoins servir d’explications pour donner du sens à différents phénomènes.

« Les représentations sont à la fois ce qui permet l’apprentissage et ce qui y fait obstacle, puisqu’il faudra les modifier. Détecter les représentations, c’est identifier ces obstacles, et identifier les obstacles, c’est, d’une certaine façon, définir les objectifs à atteindre. L’obstacle est donc le véritable déclencheur de l’apprentissage, et son franchissement en est l’objectif. » (Minder, 1999, p. 48).

Il faut donc que l’enseignement favorise le changement conceptuel lorsque cela est nécessaire : celui-ci peut être défini comme étant le processus d’apprentissage dans lequel la conception d’un apprenant (idée ou croyance à propos d’un phénomène) est modifiée et restructurée, s’éloignant de la conception erronée ou alternative, vers la conception dominante des experts d’un domaine (Tanner et Allen, 2005).

De plus, selon Thouin (1998, p. 49) :

« Un enseignement des sciences de la nature qui ne tient pas compte des conceptions des élèves conduit à des apprentissages superficiels et temporaires, qui se superposent aux croyances initiales sans les modifier, et qui sont vite oubliés. L’enseignement devrait donc constamment s’appuyer sur les modèles explicatifs des élèves et se donner comme buts globaux de favoriser une réflexion à partir des conceptions et une évolution de ces conceptions. Cette évolution a d’autant plus de chance de se produire que la confrontation de l’élève avec certains phénomènes ou certaines informations lui permet de ressentir une insatisfaction à l’égard de ses conceptions habituelles, que les nouvelles conceptions présentées lui paraissent intelligibles et plausibles et, enfin, que les nouvelles conceptions lui paraissent fécondes, c’est-à-dire qu’elles permettent d’expliquer des phénomènes qui paraissent difficilement explicables à l’aide des conceptions habituelles. L’apprentissage des sciences, dont le succès repose sur un certain paradoxe, nécessite une rupture par rapport au monde des conceptions habituelles, mais doit néanmoins prendre racine dans ces mêmes conceptions. »

Or, de nombreuses études, menées depuis plus d’une cinquantaine d’années dans différents pays, démontrent que non seulement les apprenants, du primaire à l’université, ont des conceptions erronées sur la nature de la science, mais c’est aussi le cas des enseignants (Lerderman et al., 2002). Même si les études ne s’entendent pas sur les conséquences exactes d’un tel état de fait sur l’enseignement, on constate que :

« Bon nombre de ces enseignants transmettent à l’élève l’image d’un savoir objectif, figé, linéaire, universel, exempt de croyances philosophiques, idéologiques et sans histoire. Par contre, beaucoup de chercheurs et de praticiens de l’enseignement des sciences s’accordent à dire que l’objectif fondamental de l’enseignement des sciences consiste à transmettre aux élèves une conception critique de l’activité scientifique, en leur donnant des clés essentielles leur permettant de répondre à des questions scientifiques et techniques de la vie quotidienne et en développant chez eux des méthodes de pensée qui s’apparentent à celles des scientifiques mises en œuvre dans leur travail. Dès lors, on ne peut imaginer un enseignement des sciences qui n’intègre pas la nature du savoir scientifique, l’histoire des sciences, les relations STS (Sciences-Technologie-Société ) et les représentations ou conceptions spontanées d’élèves. (Mujawamariya, 2000, p. 151).

Il devient donc tout aussi essentiel, autant pour les enseignants que pour les apprenants, de clarifier leurs conceptions concernant la nature de la science afin de favoriser le processus enseignement-apprentissage.

Niveau d’expertise des apprenants

Cette stratégie s’adresse aux débutants, aux intermédiaires ou aux experts dans un domaine. Elle peut être utilisée avec les apprenants de tous les domaines d’études, jeunes ou adultes.

Par exemple, une étude sur les conceptions sur la science chez des étudiants en médecine français à l’aide d’entretiens a mis en évidence leurs lacunes quant à leurs connaissances en ce qui concerne l’épistémologie et l’histoire des sciences. (Maillard, 2003).

Par ailleurs, une version du questionnaire VNOS décrit plus haut a été développée pour des élèves ne sachant pas encore lire ou écrire, tandis que d’autres versions de ce questionnaire s’adressent à des enseignants, novices ou experts, ou à des étudiants du secondaire ou du primaire.

Cependant, les différents aspects de la nature de la science doivent être abordés à différents niveaux d’approfondissement et de complexité selon le bagage et le niveau académique des répondants (Lederman et al., 2002).

Type de guidage

Cette stratégie peut être guidée par l’outil lorsqu’un questionnaire est utilisé, celui-ci amenant l’apprenant à activer ses connaissances pour répondre aux questions faisant appel à ses conceptions sur la nature de la science.

Le diagnostic des connaissances sur la nature de la science peut aussi être guidé par l’enseignant lorsque celui-ci procède à des entrevues pour clarifier les réponses fournies dans un questionnaire.

Type de regroupement des apprenants

L’administration de questionnaires ou les entrevues se font généralement sur une base individuelle.

Les réponses peuvent ensuite servir de point de départ à des discussions en petits ou grands groupes.

Milieu d’intervention

Cette stratégie a été utilisée à tous les ordres d’enseignement, du primaire à l’université.

Conseils pratiques

Le diagnostic des conceptions sur la nature de la science peut être utilisé au début d’une séquence d’enseignement ou à la fin. Une fois les conceptions erronées ou alternatives identifiées, l’enseignant peut adapter son enseignement pour remédier aux lacunes identifiées, par exemple en clarifiant certains concepts.

L’identification des conceptions erronées peut aussi servir de point de départ à des discussions sur les mythes de la science.

À la fin d’une séquence d’enseignement, cette stratégie de diagnostic peut être utilisée pour constater comment les conceptions ont évolué et savoir si l’enseignement a été efficace.

Il est préférable d’utiliser des outils déjà validés : ceux-ci ont déjà prouvé leur pertinence et sont appuyés par la recherche.

Il est possible d’adapter les instruments de diagnostic selon les besoins : par exemple, dans un questionnaire, on peut choisir un certain nombre d’items en fonction des notions abordées dans le cours.

L’enseignant peut aussi choisir un énoncé dans un questionnaire comme point de départ à une discussion en classe ou à un débat, afin de faire émerger et de confronter les différentes conceptions des élèves.

Ressources informationnelles utilisées dans la fiche

Ici figurent toutes les ressources informationnelles qui ont été lues et utilisées par les contributeurs successifs pour rédiger la fiche. Ces ressources ont être puisées dans celles qui ont été pré-déterminées ci-dessous, dans la section : Ressources informationnelles disponibles. Toutefois, chaque contributeur peut choisir d'utiliser d'autres ressources, du moment qu'elles sont pertinentes pour la thématique traitées, crédibles et présentent un contenu de qualité. Les références utilisées doivent être placées dans la bonne section : soit dans la bibliographie (articles, livres, chapitres) soit dans la webographie (ressources électroniques diverses, cependant les articles des revues électroniques ou des chapitres publiées en ligne doivent être placées dans la bibliographie).

Bibliographie

Aikenhead, G. S., & Ryan, A. (1992). The development of a new instrument: “Views on Science-Technology- Society” (VOSTS). Science Education,76, 477–491.

Bendixen, L. D., & Rule, D. C. (2004). An Integrative Approach to Personal Epistemology: A Guiding Model. Educational Psychologist,39(1,69-80.

Hofer, B. K. (2004). Introduction: Paradigmatic approaches to personal epistemology. Educational Psychologist,39(1), 1-3.

Lederman, N. G., Abd-El-Khalick, F., Bell, R. L., Schwartz, R. S. (2002). Views of Nature of Science Questionnaire : Toward Valid and Meaningful Assessment of Learners’ Conceptions of Nature of Science. Journal of Research in Science Teaching,39(6), 497-521.

Maillard, D., Blanchet, F., Coquide, M. (2003).Conception de la science chez des étudiants en médecine français. Pédagogie médicale, 4 (2), 73-79.

Minder, M. (1999).Didactique fonctionnelle : objectifs, stratégies, évaluation. Bruxelles, Belgique: De Boeck.

Mujawamariya, D. (2000). De la nature du savoir scientifique à l’enseignement des sciences: l’urgence d’une approche constructiviste dans la formation des enseignants de sciences. Éducation et francophonie, XXVIII (2), 148-163.

Schwartz, R.S., Lederman, N.G., Crawford, B. A. (2004). Developing Views of Nature of Science in an Authentic Context: An Explicit Approach to Bridging the Gap Between Nature. Science Teacher Education,88 (4), 610-645.

Simard, J.-C. (2011). Culture scientifique, épistémologie et pédagogie. Revue Numérique de Recherche Lasallienne(3), 9-18.

Thériault, G. (2008).Postures épistémologiques que développent des étudiants des profils sciences et technologies et univers social au cours de leur formation initiale à l'enseignement secondaire: une analyse de leurs croyances et de leurs rapports aux savoirs. Thèse de doctorat en éducation, Université du Québec à Montréal.

Thériault, G., et Harwey, L. (2011). Postures épistémologiques que développent de futurs enseignants de sciences et de sciences humaines lors des cours de formation disciplinaire et pratique : l’apport d’une recherche mixte. Recherches Qualitatives,30(2), 71-95.

Thouin, M. (1998).Que peuvent nous apprendre les conceptions en sciences de la nature?. Québec français,110, 48-50.


Webographie

  • Un exemple de cours sur la nature de la science en biologie (au secondaire), présenté par Larry Flamer. Comporte un questionnaire de diagnostic des conceptions préalables et des activités d'enseignement-apprentissage. Récupéré de http://www.indiana.edu/~ensiweb/lessons/unt.n.s.html
  • Le site Assessment Tools in Informal Science (ATIS), est une banque d'instruments de diagnostic et d'évaluation des conceptions en sciences et technologies. Récupéré de http://www.pearweb.org/atis/dashboard/index


Ressources informationnelles disponibles pour rédiger et améliorer la fiche

Ici figurent les références sélectionnées sur la stratégie dont traite la fiche et, éventuellement, des sujets plus généraux mais liés de près à la thématique de la fiche. Si vous utilisez ces ressources pour rédiger votre contribution, vous devez les citer dans votre texte et, de plus, les déplacer dans la section " Ressources informationnelles utilisées". Vous pouvez aussi, comme tout autre contributeur au Wiki-TEDia, ajouter ici toutes les ressources informationnelles que vous connaissez, que vous avez trouvées sur le web ou en lisant d'autres écrits, même si vous les utilisez pas. Cette section fait donc office de veille sur la thématique couverte par la fiche. Veillez à placer les ressources proposées dans la bonne section : soit dans la bibliographie (articles, livres, chapitres) ou dans la webographie (ressources électroniques diverses, cependant les articles des revues électroniques ou des chapitres publiées en ligne doivent être placées dans la bibliographie).

Bibliographie

Dans cette section figurent les articles des revues (y compris les revues en ligne, les livres ou les chapitres de livres (y compris ceux qui sont disponibles en ligne). L'hyperlien peut être indiqué si possible. Les ressources doivent être citées selon les normes APA. Pour ce faire, utilisez le guide suivant : Couture, M. (2013, mise à jour). Adaptation française des normes bibliographiques de l'APA. Récupéré du site http://benhur.teluq.uquebec.ca/~mcouture/apa/Presentation.htm

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Bêty, M. – N. (2010). Pont théorique entre les principaux modèles de changement conceptuel et l’enseignement des sciences au primaire. Canadian Journal for New Scholars in Eudcation/Revue canadienne des jeunes chercheures et chercheurs en éducation,3 (1).

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Crowther, D., Lederman, N.G. et Lederman, J.S. (2005).Understanding the True Meaning of Nature of Science Teaching suggestions to help you highlight nature of science. Methods&Strategies, Octobre.

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Webographie

Dans cette section figurent des ressources informationnelles complémentaires disponibles sur le web. L'hyperlien doit être indiqué, de même que la date de consultation. Les ressources doivent être citées selon les normes APA. Pour cela, utilisez le guide du professeur Couture, notamment cette section du guide en ligne : Couture, M. (2013, mise à jour). Adaptation française des normes bibliographiques de l'APA. Récupéré du site http://benhur.teluq.uquebec.ca/~mcouture/apa/Presentation.htm

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