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1. Newton du monde organique Buffon le Newton de l lectricit Amp re le Newton du monde psychique Hume le chiffonnier des faits Magendie l instaurateur de la religion de Newton Saint Simon On nage en pleine newtonmania Les hypoth ses tombent alors en disgr ce au d but des ann es 1700 et il n y aura pas pour elles de plaidoyer influent avant les ann es 1830 Dans cette longue nuit des hypoth ses Hartley 1749 Boscovich 1758 et Le Sage 1758 bravent courageusement l interdit Diderot 1753 tient galement un flambeau Condillac volue entre 1749 et 1775 nous serons donc oblig s de conjecturer dans une voie o d Alembert ne le suit gu re au contraire de Lavoisier qui veut mettre le raisonnement continuellement l preuve de l exp rience 1777 Au si cle suivant l hypoth se trouve des d fenseurs parmi ceux qui rel vent sa pr sence dans l histoire des sciences comme dans la science de leur temps Elle est clairement trac e au milieu du XIX si cle par J Herschel 1830 Whewell 1840 Chevreul 1850 ce dernier inspirant CI Bernard 1865 avant d tre consacr e au XX si cle par Popper 1934 et les scientifiques modernes qui le soutiennent Medawar Eccles Jacob Monod Feynman Einstein La voie purement d ductive n ayant plus gu re d adeptes seules les deux autres subsistent la voie inductive qui conn2. sur les questions non trait es au cours de l ann e de 21 27 soit 6 ce qui peut traduire un gain en circonspection mais l cart demeure trop faible pour ne pas demeurer nous m mes justement dans la circonspection Nous avons vu pr c demment les l ves progresser dans la remise en cause des opinions des autres tests n 1 et n 2 le travail semble bien plus difficile vis vis de leurs propres certitudes m me lorsqu elles sont infond es tant qu elles ne font pas l objet d un examen sp cifique 9 Comme l a relev A Giordan Pour toutes sortes de raisons l apprenant ne se laisse pas facilement d poss der de ses opinions et de ses croyances 1998 m me lorsqu elles sont sp cifiquement mises en question Le fait d avoir au cours de l enseignement suivi avanc des propositions inexactes et d avoir d reconna tre en les suivant leur caract re erron para t avoir peu d emprise sur les autres id es fausses qui n ont subi aucun assaut en cours d ann e et poursuivent leur r gne sans effet de contagion apparent Le test n 6 r v le une nette modification de la posture pist mologique des l ves la vision de ce qui se passe dans la recherche scientifique volue vers la consid ration d un probl me r soudre et le passage par des hypoth ses plut t que la r alisation imm diate d observations et d exp riences Les r sultats de ces t
3. un m me auteur des commentateurs minents puissent aboutir des interpr tations diff rentes voire oppos es par exemple l volutionniste Ernst Mayr 1982 consid re que la m thode hypoth tico d ductive tait d j implicite dans la m thode aristot licienne tandis que pour Mirko Grmek 1997 Aristote condamne implicitement la m thode hypoth tico d ductive On peut tout de m me rep rer la pr sence du d bat pist mologique chez les m decins grecs antiques o s affrontent les Empiriques et les Dogmatiques et o commence se dessiner du fait m me de cet affrontement une troisi me voie sorte d interm diaire ou de compromis entre les deux pr c dentes celle du contr le des possibles voie passant par l hypoth se Nous sommes l dans le m me temps l origine de la m thode exp rimentale notamment avec le tr pied des Empirique autopsia historia epilogismos et les id es et pratiques de Galien qui voit la m decine avancer sur les deux Jambes de l exp rience et de la sp culation et proc de selon Grmek 1997 une exp rimentation hypoth tico d ductive qualitative Quelques ph m res lueurs m di vales sont ensuite saluer Philopon Alexandrie v 500 puis l arabe Alhazen v 1000 pr c dent les investigateurs franciscains du XIII si cle Robert Grosseteste et Roger Bacon Grosseteste propo
4. ves en les passionnant De m me la controverse haute en couleurs entre Pasteur et Berthelot ou encore les hypoth ses erron es successives de Watson et Crick s effondrant sous le regard doux mais inflexible de Rosalind Franklin proc dant de son c t une accumulation inductive des r sultats de diffraction aux rayons X sans vouloir conna tre l avance la fin du film Des regards peuvent m me tre port s par les l ves sur des recherches contemporaines en cours comme nous l avons fait avec avec l article Un mutant d fie Mendel paru dans La Recherche en janvier 2006 o les 10 scientifiques avancent huit hypoth ses en cartent deux et n ont encore fait que trois tests sur les autres Un des int r ts et non des moindres d un tel regard sur la science en marche est que le cheminement qu il r v le carte au moins partiellement le risque d une reconstruction a posteriori de la d marche On peut d ailleurs si l on suit avec les l ves le r sum qui sera un jour fait de ce travail une fois l nigme r solue ou si on leur en soumet d autres exemples leur faire d couvrir l cart entre une recherche en cours et une telle reconstruction L exercice social de l esprit scientifique est aussi une approche privil gier par des travaux de mise l preuve et d enqu te que des classes pourraient mener sur par exemple l astrologie les vertus pr t es
5. aux eaux thermales ou aux cr mes amincissantes les publicit s mensong res l instar de ces deux lyc ennes n o z landaises de 14 ans qui en 2004 avaient d cid de v rifier en cours de chimie le slogan d une firme de boisson la mode quatre fois plus de vitamine C que dans le jus d orange firme qui s est retrouv e lourdement condamn e face leurs r sultats CONCLUSION Au terme de cette tude de ces consid rations de ce parcours remontant aux sources historiques entendant les d bats pist mologiques b n ficiant des clairages didactiques et revenant dans la classe de sciences o s affairent les l ves il appara t que nous pouvons d gager les grandes lignes de ce qui peut favoriser la formation de leur esprit scientifique Ainsi que le disait G Gohau La n cessit de faire acqu rir une m thodologie scientifique s impose tous les esprits 2002 Notre tude renforce notre conviction que les enseignants ont besoin pour oser affronter les difficult s r elles ou imaginaires inh rentes la conduite d authentiques s quences d investigation la fois de discours th oriques forts et d l ments pratiques concrets Comme le dit Kant de la raison il faut avancer tenant d une main des principes et de l autre l exp rimentation imagin e d apr s ces principes Car la critique de la raison pure c est bien mais il semble n cessaire d y adjoindre une c
6. exp rimental en gui 12 15 ans Cinqui me Seconde Mise en cause des certitudes spontan es Se disent certains en se trompant R ponses je ne sais pas Id es sur les tapes d une recherche scientifique Partent d un probl me D marche empirique Test d hypoth ses Les r sultats du test n 1 r v lent une forte augmentation la fois du nombre total d hypoth ses mises mais aussi de leur pertinence et de la facult de concevoir des tests qui les mettent bien l preuve Le test n 2 montre lui un net accroissement du nombre d l ves qui pr f rent le recours l exp rience aux arguments avanc s dans les autres choix propos s et justifient leur suffrage Le test n 3 dans un secteur aussi loign des sciences que celui des probl mes de la circulation automobile montre que les l ves sont bien plus nombreux ne pas admettre telle quelle l affirmation du maire et ne se contentent pas non plus comme cela est souvent propos en pr test de sugg rer un sondage d opinion pour trancher Les tests n 4 et 4bis fournissent des r sultats similaires il n y a pas de variation significative ce qui refl te la grande difficult contester un mod le pr sent en classe en sciences ou en dehors Cette limite ayant t d tect e jusqu en classe de seconde nous avons tent de d terminer ce qu il en tait avec quatre classes de 1 S Les r sultats en pr te
7. le Les analyses historiques et pist mologiques pr c dentes permettent de critiquer et de d construire le mod le OHERIC tout en proposant le regard pos sur l architecture de cette arche p dagogique un autre mod le nomm D1PHTeRIC pour conserver la facilit d un sigle assorti de son mode d emploi l association des deux constituant l outil p dagogique DiPHTeRIC L o les pratiques de type OHERIC ou OPAC n gligent ou ignorent le r le des hypoth ses nous souhaitons au contraire leur restituer leur place centrale Sans elles non seulement l enseignant ne permet gu re la cr ativit des l ves de s exprimer mais l esprit de contr le ne peut non plus s exercer s il n y a rien contr ler sans mission d id es pr alables m me fausses Nous souhaitons ainsi en favorisant l expression des conceptions des l ves les habituer les discuter et les mettre l preuve pour leur permettre ainsi de vivre une progression par rectification de leurs erreurs premi res telle que Bachelard la pr conisait C est dans cette optique qu notre mod le nous associons un mode d emploi qui vise l exercice de ces aspects de l esprit scientifique et qui rev t une importance plus grande encore que le mod le lui m me Ce dernier sert alors de rep re pour son mode d emploi et non de mod le canonique de d marche auquel tout se r duirait une vision plus authentique de ce qu est
8. sans doute a trait aux s quelles de la grande bataille id ologique qui s est jou e dans l histoire des sciences Car c est analyse Duhem en 1906 la m thode newtonienne qui est pr conis e grande illusion m thodologique r sultat du triomphe du syst me du monde de Newton sur celui de Descartes D s lors les eaux du torrent de l adh sion aux faits sorties de la plume newtonienne avan ant en rejetant les hypoth ses et les cr ations imaginaires de l esprit se r pandent dans le domaine de l enseignement et vont s y gonfler d affluents successifs qui sont autant de conjonctions qui vont leur assurer une place pr dominante L Empire puis le Royaume restreignent l enseignement des sciences leur c t pratique concret ne souhaitant pas favoriser la sp culation dans les classes populaires L empirisme de Cuvier puis de J B Dumas en charge successivement de l Instruction publique convient ces vues Durant tout ce temps s impose dans la continuit du bl me newtonien sur la m thode des hypoth ses la t trade p dagogique du Second Empire concret observation induction et activit que les r publicains transf rent sous la forme de la le on de choses de la salle d asile au primaire et qui gagnera ensuite le secondaire avec une place plus grande pour l exp rience dernier des cinq piliers du mod le standard de la p dagogie des sciences qui r gne sa
9. type R obtenus Qu en pensez vous des autres les autres les autres Le r le du professeur est alors la fois celui d un t moin d sireux d avoir la suite d un logicien rigoureux exigeant des justifications d un logisticien sourcilleux ne fournissant documents et mat riel que sur demande expresse argument e Ce mode d emploi privil gie l initiative des l ves qui est primordiale lors de deux phases essentielles que sont l laboration d hypoth ses et la conception de tests L enseignant rappelle si besoin est la n cessit de d battre de la recevabilit de toute hypoth se propos e et la pertinence des tests con us Un pi ge viter concerne la r ception des hypoth ses les l ves observent le professeur chez qui souvent l attitude trahit l exactitude ou non d une proposition Les l ves doivent ressentir que seules importent ce stade la logique et la coh rence de ce qui est propos S il est int ressant et logique pour les l ves de disposer de telle information ou de faire telle observation ou exp rience au point o ils en sont arriv s dans leur r flexion alors ils en font la demande l enseignant qui peut ventuellement y substituer un analogue dont 1l fait reconna tre l quivalence ce qui est demand aucun document n a besoin d tre parachut ni aucune activit L enseignant peut pr voir pour se do
10. a t toujours des partisans et la voie de l hypoth se finalement reconnue Du c t de l enseignement Pour les grands p dagogues les choses sont claires il faut lutter contre le verbalisme et la passivit somm s de c der la place l activit de l l ve qui vise la formation de son esprit Des t tes bien faites plut t que bien pleines Ils demandent pour cela de laisser l l ve trotter devant Montaigne Rousseau en disposant d une part d initiative suffisante Dewey Clapar de Piaget La R volution fran aise jette le premier pont entre philosophie des sciences et enseignement Citoyens s exclame Lakanal la tribune de la Convention pour les coles normales que vous venez de cr er il faut imprimer aux frais du gouvernement une bonne traduction de Bacon La marche inductive entre pour longtemps dans les salles de classe il faudra attendre l influence de Claude Bernard qui ne se fera sentir qu au milieu du XX si cle pour que des hypoth ses s insinuent timidement dans les programmes Aujourd hui de plan de r novation en canevas mettre en uvre elles y tiennent une bonne place Mais sur le terrain l induction r siste derri re la porte et les enqu tes internationales ne cessent de d peindre le d calage entre ce qui pourrait tre et ce qui est Pourquoi une telle r sistance Les raisons sont multiples mais l une la premi re
11. e est alors pos e aux l ves Mets to1 la place de Mr Charcot quelle demande ferais tu au maire afin de montrer si tu as raison ou non L objectif de ce test est de conna tre la proportion d l ves ayant tendance demander le contr le d une affirmation par le recours l exp rience lorsque c est possible Le test n 4 permet d appr cier la plus ou moins grande r ceptivit des l ves accepter un mod le en guise de preuve Il porte sur une activit classique la mod lisation d ruptions volcaniques l aide de pur e volcan explosif ou de ketchup volcan effusif Un explorateur pense que les deux sortes d ruption sont dues la nature de la lave Les mod lisations sont alors d crites introduites par la phrase Pour savoir si c est bien ce qui se passe dans les volcans 1l r alise les exp riences suivantes Les l ves doivent dire ce qu ils pensent de la conclusion de l exp rimentateur qui d clare Gr ce ces exp riences je sais d sormais ce qui se passe dans les deux sortes de volcans les rouges ont une lave fluide comme du ketchup qui s coule ais ment tandis que les gris ont une lave bien plus visqueuse qui s accumule fait bouchon et tout finit par exploser Pour des l ves habitu s aux mises en vidence parfois accompagn es de mod les dont l enseignant se sert sans en discuter les limites 1l
12. e mes lettres envoy e au secr taire de la Royal Society Oldenburg l poque pour qu il la transmette Huygens en 1673 Et puisqu il en est ainsi je ne publie pas le troisi me livre de mon ouvrage le plus important Halley le cajole le flatte Westfall 1980 lui dit que la Royal Society est de son c t que Hooke ne peut s en prendre qu lui m me s il n a pas publi et les Principia paraissent au complet I Bernard Cohen professeur m rite d histoire des sciences Harvard sp cialiste et traducteur de Newton commente 1960 L analyse de Hooke contient la cl du probl me des mouvements c lestes Elle fut un l ment capital pour l laboration de la m canique c leste tel que Newton l exposa dans ses Principia Westfall 1980 p 390 parle de sa profonde conversion de 1679 80 Elle est m me plus tardive pour Guicciadrini 2003 qui la situe dans les ann es 1680 Bien plus tard on trouvera en effet la lettre dans les archives de Huygens mais sans le paragraphe en question L historienne des sciences Ellen T Drake 1996 estime la copie de la Royal Society donc doit avoir t soign e doctored pour produire l effet d sir Newton pourrait en effet avoir en 1686 remplac dans les archives la lettre originale de 1673 par une autre enrichie du fameux passage Hooke r clamait une simple citation pour la reconnaissance de
13. er des documents sur des savants ayant impliqu des classes dans une recherche exp rimentale comme celui qui rejetant l hypoth se des ponts continentaux de Forbes et Lyell mettait des classes contribution pour r colter divers ufs et graines et tester leur flottaison et leur r sistance au s jour dans l eau un certain Charles Darwin en 1855 1856 Ce qui rejoint l axe 3 celui de l tude de l historique des d couvertes telle que la pr nait Koyr 1973 On doit tudier les erreurs et les checs avec autant de soin que les r ussites Les erreurs d un Descartes et d un Galil e les checs d un Boyle et d un Hooke ne sont pas seulement instructifs ils sont r v lateurs des difficult s qu il a fallu vaincre des obstacles qu il a fallu surmonter Il en appelait un enseignement qui leur serait consacr sous le titre de l Histoire de la pens e scientifique Les l ves y retrouveront de plus certaines de leurs propres conceptions Mais il est galement souhaitable de faire de l pist mologie en classe les l ves peuvent analyser avec profit des documents portant directement sur la m thode et m me sur les controverses m thodologiques Nul doute que l opposition entre Newton et Hooke la mise en doute de l histoire de la pomme la rocambolesque histoire de la lettre myst rieuse Huygens irr solue ont de quoi instruire les l
14. es Toutefois quel que soit l itin raire suivi pour saisir une id e celle ci ne saurait en sciences tre exon r e d un contr le Canguilhem notait ce sujet L pist mologie contemporaine ne conna t n1 les sciences inductives n1 les sciences d ductives Elle ne conna t que des sciences hypoth tico d ductives en ramenant l induction son pouvoir d invention d hypoth ses et r sumant en une formule marquante Il faut la raison pour faire une exp rience et il faut l exp rience pour se faire une raison 1941 42 Le mode d emploi Quo vadis Nous avons propos l quipe d enseignants impliqu e dans notre recherche d adopter un mode d emploi de cet outil qui peut se r sumer une attitude Quo vadis o vas tu ainsi nomm e parce que l enseignant demande aux l ves d indiquer partir d un probl me r soudre quelles directions ils sugg rent de prendre L enseignant donne des impulsions non des solutions plus ou moins directes afin de laisser les l ves r soudre les probl mes par leurs propres forces intellectuelles l enseignant les assistant mais ne les entra nant pas sa suite Le cheminement de la classe est bas sur les opinions et propositions exploratoires venant des l ves eux m mes Lorsque c est n cessaire le professeur aiguillonne sans aiguiller par des questions de stimulation de type Quo vadis du
15. ests ont t confort s par des questionnaires soumis aux l ves en d but et en fin d ann e afin d appr cier leur propre perception des changements dans la mani re de faire classe Une corroboration d ensemble Ces tests et questionnaires ont permis de constater chez les l ves apr s une ann e scolaire de mise en uvre de l enseignement pr conis l aide de l outil DIPHTeRIC un accroissement significatif de l esprit cr atif et de l esprit de contr le des l ves l ments constituant leur esprit scientifique conform ment notre hypoth se Notre outil para t cependant impuissant jusqu au niveau de la classe de seconde compris contrer l id e que l on puisse parvenir une conclusion en confrontant une hypoth se avec un mod le exp rimental qui n est pas la r alit quand celui ci est pr sent dans le cadre de l enseignement Mais si dans leur scolarit les l ves ont souvent vu para tre de tels mod les pr sent s par des professeurs insistant plus sur ce qu ils montrent que sur leur distance la r alit on comprend qu il en soit ainsi Notre outil para t galement impuissant vaincre la tendance qu ont trop souvent les l ves affirmer sans savoir et ne para t pas engendrer un esprit de doute sup rieur pour leurs conceptions erron es dans des domaines non explor s Enfin si les l ves signalent qu ils craignent moins d avancer des id e
16. haitent de m me une transformation de l pist mologie scolaire La contestation des d marches rigides et lin aires men es en classe caricatur es par le sigle OHERIC qu ils forgent par d rision consiste pour eux prendre appui sur l histoire des d couvertes scientifiques pour montrer leur cart avec la rigidit d une d marche st r otyp e tat actuel de l enseignement Mais aujourd hui aucun renversement pist mologique ne s est op r comme l tablissent la fois les constats de ces m mes auteurs comme ceux de nombreuses autres tudes didactiques en France et l tranger ainsi que des rapports nationaux officiels et des enqu tes internationales Les causes de cet chec d j identifi es il y a trente ans sont toujours l uvre une p dagogie reposant sur une approche empiriste et inductiviste qui transmet une image d form e de la science et repose sur une m connaissance des donn es de l pist mologie et de l histoire des sciences Les travaux pratiques sont dogmatiques avec des exp riences parachut es et il n y a pas de place pour la libre mission d hypoth ses Voir pour comprendre et faire pour apprendre rien n a vraiment chang depuis l trange p dagogie d nonc e par Bachelard 1932 pesez mesurez comptez attachez les jeunes esprits au concret au fait Voir pour comprendre tel est l id al de cette trange p dag
17. i on ne les laisse pas imaginer Parce que seuls les faits rectifient on voudrait que les faits seuls difient Les historiens les pist mologues des scientifiques eux m mes le disent le chercheur avance avec ses id es pr con ues parfois ses id es fixes Au laboratoire elles s expriment prennent l tendard d hypoth ses qui s affrontent r sistent succombent l argument plient devant l exp rience Les psychologues les didacticiens le disent les l ves avancent avec leurs conceptions pr tablies Les hypoth ses sont l dans les esprits de pied en cap 1l n est qu les laisser s chapper les cervelles se frotter Mais en classe les faits que le ma tre sait vainqueurs de longue date sont d j l s ils n y sont pas il les convoque promptement et tout est dit remballez lances et oriflammes Les trompettes des instructions officielles proclament pourtant autre chose depuis longtemps et plus vivement encore ces derniers temps serait ce un signe Notre outil a pu tre utile dans des classes o des enseignants ont laiss se d rouler quelques escarmouches et pourra servir encore ou tre remplac par de meilleurs le jour o enfin dans l univers scolaire et parmi d autres approches didactiques la guerre des mondes possibles aura lieu
18. l R SUM DE LA THESE Former l esprit scientifique en privil giant l initiative des l ves dans une d marche s appuyant sur l pist mologie et l histoire des sciences Jean Yves CARIOU Directeurs de th se Andr GIORDAN et Jack GUICHARD 1 TAT DE LA QUESTION ESPRIT SCIENTIFIQUE D MARCHES SCIENTIFIQUES ET TRADITIONS PIST MOLOGIQUES Il y a trente ans une quipe de didacticiens critiquait dans un livre intitul Quelle ducation scientifique pour quelle soci t 1978 un enseignement des sciences dogmatique et poussi reux au nom d une image de la science plus conforme aux donn es de l pist mologie et de l histoire des sciences C est l poque o La logique de la d couverte scientifique de Karl Popper vient enfin d tre traduite en fran ais et pr fac e par Jacques Monod 1973 o Mirko D Grmek 1973 montre chez Claude Bernard l cart entre les termes de son Introduction l tude de la m decine exp rimentale et les notes de son cahier de laboratoire o Alfred Kastler 1974 d crit comment la recherche scientifique proc de sans lin arit L ouvrage de Grmek se rappelle Astolfi 1990 fut un v ritable r v lateur Rapprochant Popper de Bachelard se r f rant galement Canguilhem ces didacticiens constatent que leur poque est celle d un r examen pist mologique de la nature de l activit scientifique et d s lors sou
19. la recherche scientifique pouvant tre acquise en classe l occasion de l tude de textes historiques Le mod le DiIPHTeRIC L impossibilit d une observation neutre servant de point de d part sans id e pr con ue l importance du sens du probl me Dewey Bachelard Popper de l mission d hypoth ses vari es de la conception de tests pour les contr ler a permis d laborer un mod le tr s simplifi de cheminement scientifique non lin aire certes loign des itin raires complexes du monde de la recherche mais suffisant pour l initiation d l ves dans lequel Di d signe les donn es initiales id es et faits dont des observations et Te les tests con us par les l ves L esprit cr atif s exprime notamment au moment H hypoth ses l esprit de contr le au moment Te conception des tests Ce mod le qui correspond globalement aux vues communes de Popper Medawar Jacob et Monod est dans son ensemble conforme aux mod les didactiques de d marches scientifiques pr sent s par Develay 1989 Gil Perez 1993 Robardet et Guillaud 1997 Giordan 1999 et De Vecchi 2006 Ni lin arit ni unicit des d marches Consid rer ce mod le ne revient nullement pr tendre qu il n y aurait qu une d marche unique en sciences hypoth tico d ductive l induction ou encore la rencontre fortuite peuvent tre elles aussi fructueus
20. la valeur de ses hypoth ses Mais non Newton repousse celles ci et pr tend tout d duire des faits d ailleurs il expliquera plus tard quel fait lui en a dit bien plus que ne pouvaient le faire les id es de Hooke la chute d un fruit Des hypoth ses Je n en fais pas je n en veux pas je ne sais pas ce que c est elles n ont pas leur place dans la science Ce sera d sormais sine fictis hypothesibus sans hypoth ses fictives 1706 Le grand Newton a parl Il ajoute bient t le c l bre Hypotheses non fingo 1713 Et son syst me triomphe Il d truit le syst me de Descartes qui avait substitu aux erreurs antiques les siennes plus s duisantes Le nouveau syst me explique tout son tour para t 1l pour ceux qui comprennent ses forces invisibles et ses calculs infinis mais en plus il marche Les mar es la com te de Halley tout lui ob it Et c est le coup d arr t newtonien il bannit les hypoth ses de la science disperse jamais celles de Descartes escamote celles de Hooke dans la foul e et ne veut plus entendre parler que d induction La claque de Newton aux hypoth ses barre durablement la troisi me voie et la d marche inductive r gne alors sans partage le monde scientifique mettra pr s de deux si cles s en remettre le monde de l enseignement lui ne s en est toujours pas remis 4 Nombreux sont ceux qui y firent all geance m thodologique le
21. les tenants d une voie inductive partant des faits et s levant jusqu aux id es et les adeptes d une voie d ductive initi e dans l esprit et descendant vers les faits expliquer Aristote d finit ces concepts et distinguant leurs vertus leur assigne des r les diff rents En parcourant diverses uvres antiques et m di vales on rencontre diff rents endroits la mise en uvre effective de d marches que l on qualifierait aujourd hui certaines d inductives d autres de d ductives d autres d hypoth tico d ductives ou encore d exp rimentales Mais le fait de rep rer ponctuellement un auteur sur une voie plut t que sur une autre ne signifie pas qu il s y trouve parce qu il l estime plus s re et qu il en ait fait d lib r ment le choix Toute autre est l attitude de ceux qui discourent sur leur m thode argumentent la recommandent l enseignent s apitoient sur le sort des gar s qui se sont aventur s dans d autres chemins Qu un auteur relate ses exp riences ne suffit pas pour dire qu il suit une d marche exp rimentale et moins encore qu il s inscrit dans une m thode exp rimentale Pour reconna tre chez un exp rimentateur une d marche il faut qu il nous en dise les pas successifs telle l id e pr alable qu il contr le pour y voir une m thode il faut qu il s en soit fait une r gle de conduite C est ce qui explique que suivant la lecture qu ils font d
22. ng 6 Les grains de sable d une plage faisaient partie ensemble autrefois de roches dures 7 De l estomac part un tuyau pour les liquides et un tuyau pour les solides 8 Le c ur bat tout seul m me s il n y a plus de nerfs qui y parviennent 9 En observant de l eau pure tr s fort grossissement on verrait des cellules 10 Les deux extr mit s d un muscle long sont attach es des os diff rents L objectif est d valuer la plus ou moins grande circonspection et distanciation des l ves quant leurs propres conceptions spontan es et de voir s ils acqui rent une habitude de mise en doute qui l emporte sur la pers v rance assez courante chez les l ves affirmer sans savoir Le test n 6 demande aux l ves les tapes suivies selon eux dans la recherche scientifique afin d appr cier l volution en fonction des investigations conduites en classe de leur repr sentation de ce qui se d roule dans le monde scientifique votre avis comment se passe la recherche scientifique quelles sont les tapes dans le travail d un chercheur dans quel ordre proc de t 1l 4 R SULTATS ET INTERPR TATIONS Pre Post ES 1 Formation d hypoth ses et conception de tests appropri s Nombre total d hypoth ses mises pour 100 l ves Hypoth ses appropri es Choix ou proposition d un contr le exp rimental R sistance la pr sentation d un mod le
23. nner plus d aisance une s quence tal e sur deux s ances la premi re s achevant sur des propositions de tests en classe enti re par exemple afin de pouvoir r unir les documents et ou le mat riel demand s pour la fois suivante Cette suspension ce temps mort constitue aussi un moment utile pour chercher les donn es relatives une hypoth se impr vue mais logique et si l on ne trouve rien pour r fl chir la mani re d y revenir avec les l ves si la tester n appara t pas possible manque de donn es ou pas souhaitable 1l faut tout en en reconnaissant la logique expliquer ce choix aux l ves Une progression saltatoire est alors suivie suspension de la s quence entre deux s ances Il importe galement de ne pas limiter dans un premier temps les propositions de tests par leur caract re r alisable ou non Ces donn es peuvent tre pr cis es dans un second temps des quivalents propos s Suivre le trajet d une mol cule faire fondre une roche Qui sait si le professeur ne dispose pas de moyens insoup onn s r pondant ces attentes Une s rie d exemples concrets et d taill s de progressions conformes ces principes et pr sentant les conceptions et propositions courantes des l ves a t fournie aux professeurs au cours de cette recherche non titre de mod les mais bien d exemples adapter ou dont s inspirer moins que le profes
24. nomm e hypoth tico d ductive et d j emprunt e par quelques originaux qui n en font pas tout un syst me Kepler et Galil e en physique Harvey en biologie Elle est conceptualis e par Rohault 1671 cart sien dissident et surtout Hooke baconien d froqu 1687 Pascal Boyle et Huygens y prennent aussi part Entre la th se d ductiviste et l antith se inductiviste la synth se hypoth tico d ductiviste semble devoir s tendre sur les sciences et par cons quent sur leur enseignement Mais c est Descartes qui exerce une influence sociale profonde la premi re explication du monde depuis Aristote globale coh rente compr hensible Un dieu Il d truisit les chim res absurdes dont on infatuait la jeunesse depuis deux mille ans dit Voltaire pourtant newtonien Descartes explique construit des ch teaux merveilleux de raison Les Femmes savantes 1672 se p ment dans ses tourbillons C est alors que para t Newton math maticien qui pense pouvoir porter dans les sciences de la nature une certitude gale celle de son domaine d origine C est le cas propos de la nature de la lumi re 1672 Mais on le bouscule On lui demande de rendre compte de ses hypoth ses lui qui se voit n avancer que des v rit s On lui oppose d autres hypoth ses On lui en propose Plus tard Hooke lui demande son avis sur les siennes sur la gravitation qu il a publi es en 1674 les lui envoya
25. ns partage jusqu au milieu du XX si cle Les m thodes actives vont tre enr l es leur tour dans cette marche et les mises en garde et protestations de leurs promoteurs n y changeront rien Enfin les proclamations de l poque contemporaine sur la valeur de la d marche hypoth tico d ductive qui depuis les ann es 1970 sont entr es dans une partie du discours officiel tentent de se faire entendre mais se r v lent peu efficaces se heurtant l inertie d un difice empiriste et inductiviste constitu et longtemps institu On d sire rendre l l ve actif pour qu il puisse en faisant ce qu on lui demande se rendre compte par lui m me non pour qu il prenne l initiative On veut que l l ve se rende compte de ce qu il met en vidence pour obtenir en fin de compte qu il se rende l vidence L engouement excessif pour l imagination cart sienne a conduit apr s sa chute l aversion pour l imaginaire et l engouement contraire pour l exp rience L histoire des si cles ne peut se refaire Mais celle de la classe se refait tous les jours 2 PROBL MATIQUE c t de l Arche de la connaissance par laquelle D Oldroyd caract rise l histoire de la m thodologie des sciences nous proposons l dification d une arche p dagogique s en inspirant form e des deux piliers de l esprit scientifique que sont l esprit cr atif et l esprit de contr
26. nt par courrier lors de l hiver 1679 1680 et ajoutant m me la loi de l inverse du carr de la distance pour faire bonne mesure Or ces hypoth ses sont incroyablement f condes la doctrine de la gravitation universelle et les lois g n rales du mouvement des plan tes y sont clairement exprim es diront les historiens modernes tels Koyr 1968 Westfall 1980 I B Cohen 1980 ou Gal 2002 Mais Newton pr tend ne pas conna tre ces hypoth ses il n a rien lu en 1674 n en a pas entendu parler D ailleurs il a fait ses adieux la philosophie naturelle Hooke se tourne alors vers Halley en partant de l hypoth se de l inverse du carr de la distance aboutit on bien des orbites elliptiques pour les astres En janvier 1684 Wren en fait la question 40 shillings r compense promise qui des trois parviendra dans les deux mois r soudre le probl me Mais ils chouent Halley va soumettre la question Newton qui lui d tient la solution Halley le pousse la publier ce seront en 1687 ses Principia Mais il ne voudra jamais admettre qu il s est servi des hypoth ses fournies par Hooke lorsque celui ci estime devoir tre cit pour son ant riorit sans nier l admirable d monstration math matique faite par Newton son refus est cat gorique Je le savais d j dit il en substance en 1686 je ne m en suis pas servi cette loi se trouve dans le paragraphe de l une d
27. ogie Tant pis si la pens e va ensuite du ph nom ne mal vu l exp rience mal faite Les instructions insistent cependant d sormais sur un enseignement par probl mes pr nent une d marche d investigation la mise en uvre de la m thode exp rimentale Mais le sens pist mologique de ces termes est d vi la moindre question banale est un probl me scientifique toute activit est qualifi e d investigation et ainsi que le d plorait tr s lucidement Chevreul d s 1850 pour peu qu on fasse des exp riences sur quoi que ce soit on est cens aupr s de beaucoup de gens pratiquer la M thode exp rimentale mais c est une erreur grave notre sens Astolfi Giordan Gohau Host Martinand Rumelhard et Zadouna sky Observation Hypoth se Exp rience R sultats Interpr tation Conclusion 2 Diverses tudes tablissent la peur des cheminements aventureux les professeurs ayant une aversion spontan e pour l erreur et le vertige l id e de plonger dans ce qui se passe dans la t te des l ves s ils expriment leurs id es ils nous tirent vers les mar cages quand nous aspirons l air des cimes Astolfi 1997 L l ve doit alors approuver les id es qu il re oit plut t qu prouver les siennes L hypoth se inqui te l exp rience rassure pour les professeurs l exp rience ou l activit pratique repr sente le c
28. onnu le ma tris la base stable et incontestable qui lui permet de montrer son savoir faire et donne l l ve le plaisir de faire et le change des cours des autres disciplines Davantage encore qu une succession OHERIC les s quences de sciences sont souvent devenues de type OPAC Observation Probl me ne servant que de titre Activit impos e Conclusion dict e Une longue tradition a valoris l activit pratique le concret le visible contre l hypoth se le rejet historique des cr ations de l esprit engendrant une formidable d fiance vis vis de la sp culation semble bien tre en grande partie responsable de l pist mologie spontan e de nombre de savants eux m mes et dans leur sillage des enseignants scientifiques Analyses historiques et pist mologiques des d marches scientifiques On trouve exprim e depuis longtemps et souvent r p t e l id e que l enseignement des sciences doit se faire selon le ou les parcours des scientifiques eux m mes dans leur acc s la connaissance Bacon disait en 1605 Le savoir qui serait donn comme un fil d vider encore il faudrait le transmettre et le faire comprendre si possible de la mani re m me dont il a t d couvert Si cette recommandation est s culaire le d bat sur les chemins de la connaissance est lui mill naire d s 1 Antiquit un d bat pist mologique oppose
29. ritique de la raison pratique De ce point de vue sont souhaitables les propositions de s quences critiquer reprendre ainsi que la mise disposition des enseignants d un arsenal de stratag mes s curisants pour les encourager s engager dans les cheminements des l ves L usage de notre outil et les diff rentes approches voqu es en partie 5 peuvent y concourir et sont autant de champs que des recherches ult rieures pourront explorer plus avant Ce sont aussi autant de propositions pour la formation des enseignants les moments de m tacognition ou encore l analyse de textes historiques conduisant d gager quelques concepts pist mologiques peuvent tre entrepris avec des stagiaires afin que ceux ci en mesurent l int r t avant d en faire autant avec leurs l ves Mais vaincre l inertie dans les classes para t encore une t che redoutable Tout y concourt on n y parle que de contenus et d activit s Les revues et les sites internet destin s aux enseignants scientifiques du secondaire pr sentent la derni re manip d monstrative le nouveau mat riel de tel constructeur mais ils ne listent pas des conceptions et des hypoth ses d l ves ou des id es pour suivre leur d marche On craint l imaginaire des l ves en sciences on sait l amoindrir le juguler Sans lui la classe avance quand m me Mais comment pr tendre les faire chercher construire s
30. s agit d un indicateur de pens e critique lev e Le post test n 4bis double le post test n 4 sur une autre mod lisation celle de l atmosph re par des plaques de verre Du papier sensible aux UV est d autant moins impressionn par les UV qu il est pos sous de nombreuses lames de verre cens es repr senter l atmosph re Comme pour les volcans les l ves doivent dire s ils adh rent une conclusion provenant d une mod lisation ici celle de l atmosph re par des lames de verre Mais cette fois le texte de pr sentation et le questionnement associ ne sont pr sent s n1 comme un test n1 en s ance de SVT mais en Histoire G ographie dans un document neutre intitul Protection solaire et indiquant attention au soleil Le piveau ds EKRE de cg fut en ors plus AY AE AE AA MSs ROE E AHE g ar Ou MOIS au BR ges LEON fi ERENS de RRYSAGUS pr Re EhM eH AS AU HRERPAS des PLOPI SC AIS SL HP qbl me plus familier d exposition de la peau au Soleil 3 SAEN S la dumi 1 Dans le ventre de sa m re le b b avale du lait 2 Ce qu on dig re se retrouve en partie dans le sang 3 Les couches de roches strates que l on voit parfois la montagne ou dans les falaises se sont d pos es autrefois au fond de la mer 4 Dans le cycle d une femme les r gles correspondent l vacuation de l ovule 5 Certains caract res h r ditaires se transmettent par le sa
31. s not es A E les l ves doivent indiquer la ou les r action s qui leur convien nen t et celle s qu ils rejettent et pour quelles raisons A Oui c est vrai la graine aura germ un mois apr s ce sera de nouveau la pleine lune et sa lumi re favorisera la croissance de la jeune plante B C est s rement faux comme bon nombre de croyances sur la lune C C est vrai on sait que la lune agit aussi sur les mar es D Il faudrait planter du bl avec et sans pleine lune pour comparer E La germination est une naissance comme pour nous elle d pend de la lune et des autres astres Ce test est destin estimer la plus ou moins grande facilit des l ves recourir un contr le pour une affirmation incertaine et leur plus ou moins grande adh sion des affirmations incontr l es Le test n 3 portant sur le stationnement payant se situe en dehors de tout contexte scientifique afin d valuer l exercice de l esprit scientifique hors des sciences Un change vif oppose le maire d une grande ville qui vient de rendre payant le stationnement au pr sident d une association qui proteste et s ach ve ainsi Le maire Les gens resteront moins longtemps lib reront des places pour les autres et cela circulera mieux Mr Charcot Je conteste que cela ait cet effet sur la circulation ce n est qu un pr texte Le maire Nous ne sommes pas du m me avis La question suivant
32. s fausses ce que confirment leurs professeurs ils ne vont pas autre limite plus loin que le fait de consid rer que leurs erreurs ne sont pas graves ils n en sont pas r aliser que leurs erreurs puissent tre f condes 5 PROLONGEMENTS ET PERSPECTIVES Nous consid rons que trois axes majeurs devraient concourir la formation de l esprit scientifique une initiation axe 1 par des investigations men es en classe dans un esprit de type Quo Vadis une immersion axe 2 en les engageant dans une authentique recherche scientifique l mentaire une approche historique axe 3 permettant avec l axe 2 de donner aux l ves une image de la recherche scientifique plus juste que celle qui peut tre engendr e par l axe 1 Pour l axe 1 nous avons mis en place un projet d approche interdisciplinaire Sciences Fran ais tudiant l impact de l tude du roman policier sur la compr hension des d marches scientifiques selon un lien d j signal par Einstein se r f rant Conan Doyle 1936 et une proposition de Gabriel Gohau sur la formation de l esprit scientifique par la lecture d Edgar Poe ou d Umberto Eco 1977 Dans cet axe la m tacognition par laquelle les l ves r fl chissent apr s coup sur leur propre cheminement et leurs errances est galement fructueuse L axe 2 d pend de d cisions institutionnelles et n a pas de place actuellement en France On peut n anmoins tudi
33. se un mod le observation induction supposition preuve exp rimentale en conditions contr l es conclusion valeur g n rale mais non absolue qui donn titre de principe universel d exp rimentation a quelque allure Il faut cependant attendre l aube du XVII si cle pour que s clairent d une lumi re nouvelle au moment o l on discourt sur la m thode les lignes directrices de la voie inductive avec Bacon et de la voie d ductive avec Descartes Leurs uvres marquent la philosophie naturelle jusqu nos jours Tous deux veulent d abord purifier l esprit des scories scolastiques qui l encombrent L un prescrit alors de s lever en partant d une base solide d observations et d exp riences gangue d o extraire m thodiquement le tr sor de la connaissance L autre se livre au doute le plus radical pour ne se fier qu ce qui subsiste clairement et distinctement un tel traitement Et de ce bastion r duit mais lev son esprit pensant tend le territoire de la connaissance par des cha nes d ductives du plus pur m tal rationnel 3 Leur opposition n est cependant pas irr ductible ils se rejoignent m me lorsque Descartes souhaite jauger ses d ductions l aune d exp riences et lorsque Bacon se permet des sp culations n cessaires sa progression Certains de leurs successeurs convergent davantage encore vers la troisi me voie plus tard
34. seur estime que sa propre progression les respecte tout autant 3 M THODOLOGIE L tude pr liminaire a port sur seize classes sept classes de cinqui me cinq de troisi me et quatre de seconde dans des tablissements de la r gion parisienne d partements 75 77 91 92 93 La recherche s est ensuite concentr e sur six de ces classes deux par niveau suffisamment repr sentatives de cet ensemble elle a t ponctuellement tendue en direction de quatre classes de 1 scientifique des d partements 75 et 93 afin de contr ler certaines conclusions partielles n es en cours de recherche Les l ves ont pass six pr et post tests encadrant l enseignement pr conise Le test n 1 demande aux l ves de proposer des hypoth ses et des tests possibles concernant l indication on ne trouve pas les m mes esp ces v g tales en bord de mer que plus loin en post test en montagne et plus bas Ce test vise estimer la plus ou moins grande spontan it des l ves proposer des hypoth ses diverses et leur aisance sugg rer des tests appropri s Dans chaque question une remarque particuli re leur demande d aller au del d une simple mention et d entrer dans une r flexion Le test n 2 propose l affirmation On obtient une bien meilleure r colte de bl quand il est sem en p riode de pleine lune et 5 r actions diff rente
35. st sont sensiblement diff rents de ceux obtenus jusqu au niveau seconde une proportion deux fois sup rieure d l ves repoussent d une mani re justifi e la conclusion formul e et la diff rence en post test est encore plus sensible puisqu il y a un doublement de la proportion des l ves qui contestent la l gitimit de la conclusion Cela sugg re un d passement en 1 S de la limite atteinte en seconde concernant le scepticisme face une affirmation m me appuy e par une exp rience tendances que seuls des travaux ult rieurs pourraient ou non corroborer Dans le test n 5 nous n avons consid r que les positions prises par les l ves sur des sujets non trait s dans l ann e leur niveau de classe afin de chercher savoir si les fausses certitudes des l ves exprim es dans le pr test n 5 pouvaient tre corn es alors m me qu elles n taient pas cibl es par ricochet en quelque sorte Voir en classe plusieurs reprises ses propres opinions ou celles des autres m me d apparence solide ne pas survivre aux tests pouvait il engendrer un regard suspicieux sur les autres certitudes exprim es en d but d ann e Les affirmations aussi certaines que fausses r gressent en effet dans la plupart des classes cependant les volutions sont peu sensibles jusqu 7 dans le meilleur cas Le Je ne sais pas est aussi dans l ensemble plus souvent choisi et passe
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