L’apprentissage par investigation et ses défis pour les professeurs de sciences

Par Geoff MacDonald

La science peut être, et a été, transmise à l’aide de diverses stratégies d’enseignement. Les tendances en enseignement des sciences en Occident continuent d’évoluer au rythme des impératifs de la société. Aujourd’hui, les chercheurs et les organismes à vocation éducative sont nombreux à convenir que le programme d’études en sciences devrait reposer sur l’enseignement fondé sur l’investigation (1-3). Mais c’est quoi au juste, l’enseignement des sciences fondé sur l’investigation »?

De quoi s’agit-il?

L’enseignement des sciences fondé sur l’investigation représente non seulement la façon de faire des scientifiques, mais aussi la méthode d’apprentissage la plus efficace pour les élèves (4). En salle de classe, l’investigation scientifique permet aux élèves de s’attaquer à des problèmes qui leur feront remettre en question leur façon de comprendre le monde qui les entoure. Ces problèmes se présentent lorsque les élèves, piqués par la curiosité, posent des questions sur un sujet ou un phénomène quelconque. Par exemple, lors d’une discussion sur la météo, un élève pourrait demander pourquoi il pleut certains jours. L’enseignant agirait comme animateur et guide : il aiderait les élèves à concevoir une expérience visant à explorer comment, quand ou pourquoi il pleut.

Il arrive que les enseignants moins à l’aise avec les sciences construisent des leçons axées sur la lecture d’un texte, où les élèves doivent lire et ensuite répondre aux questions de l’enseignant ou du manuel de cours. Sans le vouloir, cette démarche traditionnelle présente la méthode scientifique de façon à ce que l’apprentissage des concepts repose sur la mémoire et les connaissances anodines (5). Une introduction plus réaliste à l’apprentissage des sciences permet aux élèves de générer des questions pendant que l’enseignant facilite des avenues de découverte où les élèves ont la possibilité de chercher eux-mêmes les réponses à leurs questions (6).

Les défis

Selon Kuhn et Dean Jr., l’investigation est une activité complexe à multiples facettes (7). Encadrer un groupe d’élèves pour qu’ils acquièrent ces compétences spécialisées risque d’être difficile pour l’enseignant qui est intimidé par le contenu du programme d’études en sciences (8). Ce manque de confiance a été constaté à maintes reprises lors de recherches menées auprès d’enseignants en formation (9-11). Certains enseignants affirment se sentir à l’aise d’enseigner à l’aide du modèle d’investigation, mais les élèves posent trop de questions et inondent une idée de variables (7), ce qui engendre des plans et des méthodes d’évaluation qui sont inefficaces pour répondre à ces questions.

De l’aide pour les enseignants

Selon Flick et Lederman (12), l’enseignement des sciences fondé sur l’investigation est devenu un préalable à tout espoir de réaliser une vision de l’enseignement et de l’apprentissage des sciences. Cette conclusion devient très problématique si les enseignants eux-mêmes ont différentes perceptions de la façon de réaliser des activités d’investigation (13). Les enseignants pourraient avoir besoin de perfectionnement professionnel et de mentorat par les pairs pour les inspirer à adopter de nouvelles techniques d’enseignement (14, 15). Le Projet Gaia encadre les élèves et les enseignants en animant des projets de « viabilité en action » qui permettent aux élèves du secondaire de partout au Nouveau-Brunswick de résoudre des problèmes concrets et significatifs dans leur école et leur collectivité. Le personnel du Projet Gaia fait l’essai de différents modèles d’apprentissage professionnel afin d’offrir aux enseignants néo-brunswickois des outils qu’ils pourront utiliser pour faciliter l’apprentissage par l’investigation dans leurs cours de sciences.

À propos de l’auteur

Geoff MacDonald est titulaire d’une maîtrise spécialisée en enseignement des sciences par l’investigation et en élaboration de programmes d’études. Après avoir enseigné au Nouveau-Brunswick, il a accepté un poste avec le Projet Gaia, où il est responsable de créer le programme d’enseignement néo-brunswickois sur les changements climatiques.

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Références

[1] National Research Council (2012). A framework for K-12 science education: Practices, crosscutting concepts, and core ideas. National Academies Press.

[2] National Research Council (2013). Next generation science standards: For states, by states.

[3] Ministère de l’Éducation du Nouveau-Brunswick, Direction des programmes et services d’éducation (2002). Atlantic Canada Science Curriculum: Grade 5, [en ligne] http://www2.gnb.ca/content/dam/gnb/Departments/ed/pdf/K12/curric/Science/Science-Grade5.pdf

[4] Sheninger, E., et K. Devereaux (2013). What principals need to know about teaching and learning science. Bloomington (Indiana), Solution Tree Press.

[5] Gess-Newsome, J., et N. Lederman (1999). Nature, sources and development of pedagogical content knowledge for science teaching. Dordrecht (Pays-Bas), Kluwer.

[6] Brand, B., et S. Moore (2011). « Enhancing teachers’ application of inquiry-based strategies using a constructivist sociocultural professional development model », International Journal of Science Education, p. 889-913.

[7] Kuhn, D., et D. Dean Jr (2005). « Is developing scientific thinking all about learning to control variables? », Psychological Science, vol. 16, no 11, p. 866-870.

[8] Appleton, K. (2003). « How do beginning primary teachers cope with science? Toward an understanding of science teaching practice », Research in Science Education , p. 1-25.

[9] Abd-El-Khalick, F. (2001). « Embedding Nature of Science Instruction in Preservice Elementary Science Courses: Abandoning Scientism, But… », Journal of Science Teacher Education, p. 215-233.

[10] Sherman, A., et L. MacDonald (2007). « Pre-service teachers’ experiences with a science education module », Journal of Science Teacher Education, vol. 18, p. 525-541.

[11] Gess-Newsome, J. (2002). « The use and impact of explicit instruction about the nature of science and science inquiry in an elementary science methods course », Science & Education, vol. 11, no 1, p. 55-67.

[12] Flick, L., et N. Lederman (2006). Scientific Inquiry and Nature of Science: Implications for Teaching, Learning and Teacher Education, Dordrecht (Pays-Bas) Springer.

[13] Luft, J., R. Bell et J. Gess-Newsome (2008). Science as inquiry in the secondary setting, Arlington (Virginie), NSTA Press.

[14] Fullan, M. (2014). Teacher development and educational change. Routledge.

[15] Huberman, M. (1992) « Teacher development and instructional mastery », dans A. Hargreaves et M. Fullan (dir.), Teacher Development and Educational Change, Basingstoke, Falmer