Diagnostic des conceptions préalables sur la nature de la science

Appellation en anglais

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

Stratégies apparentées

Évaluation diagnostique

Type de stratégie

Microstratégie.

Domaine d’apprentissage

Cette microstratégie favorise la construction de connaissances factuelles et conceptuelles, spécifiquement en ce qui concerne la nature de la science.

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, 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. Hoffer, 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 - http://www.flaguide.org/tools/diagnostic/views_of_nature_questionnaire.php). 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 - http://www.usask.ca/education/people/aikenhead/vosts.pdf) 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 eneignants (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

Décrire dans quel milieu éducatif la stratégie a été utilisée. Donner des exemples.

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.

Bibliographie

Abell, S. K., Lederman, N. G. (2007). Handbook of Research on Science Education. Routledge.

Aduriz-Bravo, A. (2007). A proposal to teach the nature of science (NOS) to science teachers: The ‘structuring theoretical fields’ of NOS. Review of Science, Mathematics and ICT Education, 1(2), 41-56.

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

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).

Clough, M.P. and J.K. Olson, 2004, “The nature of science always part of the science story,” The Science Teacher, 71 (9), p. 28-31.

Conseil des académies canadiennes (nd). L’importance de la littératie scientifique. En ligne : http://sciencepourlepublic.ca/fr/feature/science-literacy.aspx

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. En ligne : http://edublog.cmich.edu/edu345-cunningham/files/2012/10/Understanding-True-Meaning-of-NOS.pdf

Deng, F., Chen, D.-T., Tsai, C.-C. and Chai, C. S. (2011) . Students' views of the nature of science: A critical review of research. Science Education, 95 (6), 961–999.

Désautels, J. et Larochelle, M. (1992). Autour de l'idée de science. Itinéraires cognitifs d'étudiants et d'étudiantes. Sainte-Foy, Québec: Presses de l'Université Laval.

Désautels J. et Larochelle, M. (1994). À propos de la posture épistémologique d'enseignants et d'enseignantes de sciences. Revue des Sciences de l'Éducation. Montréal : IPCE. Hofer, B. K. (2004). Introduction: Paradigmatic approaches to personal epistemology. Educational Psychologist, 39(1), 1-3.

Hofer, B. K. et Pintrich, P. R. (1997). The development of epistemological theories : Beliefs about knowledge and knowing and their relation to learning. Review of Educational Research, 67(1), 1-34.

Faikhamta, C. (2012). The Development of In-Service Science Teachers’ Understandings of and Orientations to Teaching the Nature of Science within a PCK-Based NOS Course. Research in Science Education, 43, 847–869.

Fouad Abd-El-Khalick, F., Lederman, N.G., Mccomas, W., F. et Matthews, M.R. (2001). The Nature of Science and Science Education: A Bibliography. Science & Education, 10(1-2), 187-204

Giordan, A. (nd). Les conceptions de l’apprenant comme tremplin pour l’apprentissage. En ligne : http://cms.unige.ch/ldes/wp-content/uploads/2012/07/Les-conceptions-de-lapprenant-comme-tremplin-pour-lapprentissage.pdf

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

Lerderman, N. G. (2007). Nature of Science : Past, Present, and Future. Dans Abell, S.K. and Lederman, N. G. (Eds.), Handbook of Research on Science Education, (pp. 831-880). Mahwah, N.J.: Lawrence Erlbaum Associates.

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.

Lederman, N. G., & Lederman, L. S. (2004). Revisiting instruction to teach nature of science. The Science Teacher, 71(9), 36–39.

Maillard, D., Blanchet, F., Coquide, M. (2003). Conception de la science chez des étudiants en médecine français. Pédagogie médicale, 4 (2), 73-79. http://www.pedagogie-medicale.org/index.php?option=com_article&access=doi&doi=10.1051/pmed:2003022&Itemid=129

Mathy, P. (1997). Donner du sens aux cours de sciences. Des outils pour la formation éthique et épistémologique des enseignants. Bruxelles: De Boeck Université.

Minder, M. (1999). Didactique fonctionnelle : objectifs, stratégies, évaluation. De Boek Supérieur.

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. http://www.acelf.ca/c/revue/revuehtml/28-2/08-Mujawamariya.html

National Science Teachers Association (NSTA) (2000). Position Statement: The Nature of Science. http://www.nsta.org/about/positions/natureofscience.aspx

http://www.snuipp.fr/Les-connaissances-naives http://passeurdesciences.blog.lemonde.fr/2012/06/24/le-savoir-scientifique-peine-a-simposer-dans-les-cerveaux/

Riopel, M. (2013). Épistémologie et enseignement des sciences. En ligne : https://sites.google.com/site/epistemologieenseignement/

Rubba, P. A., Schoneweg Bradford, C., & Harkness, W. J. (1996). A new scoring procedure for the Views on Science–Technology–Society instrument. International Journal of Science Education, 18, 387–400.

Ryder, J., Leach, J., & Driver, R. (1999). Undergraduate science students’ images of science. Journal of Research in Science Teaching, 36, 201–219.

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. http://www.recherche-qualitative.qc.ca/revue/edition_reguliere/numero30(2)/RQ_30(2)_Therriault-Harvey.pdf

Scharmann, L. C., Smith, M. U., James, M. J., Jensen, M. (2005). Explicit Reflective Nature of Science Instruction : Evolution, Intelligent Design, an Umbrellaology. Journal of Science Teacher Education, 16, 27-41.

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.

Schwartz,R.S.,&Lederman,N.G.(2002).“It’s the nature of the beast”:The influence of knowledge and intentions on learning and teaching nature of science. Journal of Research in Science Teaching, 39, 205–236.

Simard, J.-C. (2002). Histoire des sciences et pédagogie au niveau collégial Pédagogie collégiale, 16 (2), 4-12. En ligne : http://www.aestq.org/sautquantique/telechargement/Epistemologie.pdf

Simard, J.-C. (2011). Culture scientifique, épistémologie et pédagogie. Revue Numérique de Recherche Lasallienne (3), 9-18. En ligne : http://revista_roma.delasalle.edu.mx/numero_3/jean_simard_fr_3.pdf

Tanner, K., Allen, D. (2005). Approches to Biology Teaching and Learning : Understanding the Wrong Answers – Teaching toward Conceptual Change. Cell Biology Education, Vol. 4 (2), p. 112-117. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1103711/

Thouin, M. (1998). « Que peuvent nous apprendre les conceptions en sciences de la nature? ». Québec français, 110, 48-50. http://www.erudit.org/culture/qf1076656/qf1203783/56311ac.pdf

Solomon, J. (1992). The classroom discussion of science-based social issues presented on television: Knowledge, attitudes and values. International Journal of Science Education, 14, 431–444.

Vazquez-Alonso, A., & Manassero-Mas, M.-A. (1999). Response and scoring models for the “Views on Science– Technology–Society” instrument. International Journal of Science Education, 21, 231–247. Welch, W. W. (1966). Science Process Inventory, Form D. Minneapolis: University of Minnesota.

Treagust, D. F. (2006). Diagnostic assessment in science as a means to improving teaching, learning and retention. UniServe Science Assessment Symposium Proceedings. http://science.uniserve.edu.au/pubs/procs/2006/treagust.pdf

Webographie

Identifier et décrire brièvement des ressources complémentaires disponibles sur le web.