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La démarche scientifique au LSTPK

LA DEMARCHE SCIENTIFIQUE AU LST PAUL KOUYA

L'enseignement des sciences au LST PAU LKOUYA est d'abord conçu pour faire aimer la science aux Lycéens, en leur faisant comprendre la démarche intellectuelle, l'évolution des idées, la construction progressive du corpus de connaissances scientifiques. L'enseignement conduira donc à faire acquérir au Lycéen une culture scientifique élémentaire. Il incitera certains Lycéens à s'orienter vers les filières à dominante scientifique et à choisir plus tard des métiers liés aux sciences et aux technologies. Mais pour ceux qui choisiront une autre voie, cet enseignement devra les amener à continuer à s'intéresser aux sciences, à ne pas en avoir peur, à pouvoir aborder ultérieurement la lecture des revues scientifiques de vulgarisation sans appréhension, enfin, à participer à des choix citoyens sur des problèmes où la science est impliquée.

Cet enseignement des sciences au lycée est construit, comme un tout et non comme une simple juxtaposition de disciplines contiguës. L'idée première est :
o que l'on ne peut évidemment pas faire de géologie sans biologie, chimie et physique,
o que l'on ne peut pas comprendre la biologie sans chimie et un peu de physique,
o que l'on ne peut faire de chimie sans physique.
Il y a donc un degré de dépendance. En même temps chaque discipline à des raisonnements, des approches, des apports qui sont indépendants, originaux et spécifiques. De plus, les programmes des disciplines expérimentales ne sont tributaires des mathématiques ni dans leur libellé, ni dans l'évaluation notamment terminale des Lycéens. Les programmes de mathématiques prennent en compte ceux des autres sciences tout en gardant leur logique interne et leurs objectifs propres.

Au souci d'intégration des diverses disciplines dans une conception globale de la science, fait écho un autre souci : celui de situer les développements scientifiques dans le contexte historique. Ainsi un certain nombre de développements scientifiques emblématiques seront examinés à la fois dans les cours de sciences et dans les cours d'histoire dont les programmes engloberont cette dimension. De la même manière, les questions traitant de l'environnement seront abordées sous des angles complémentaires en sciences naturelles, en physique et chimie, en géographie.

Ces exemples montrent que les enseignements seront coordonnés afin de chercher à offrir un enseignement global plus intégré marquant clairement les liens entre sciences et non pas une approche parcellisée. Ce travail difficile à faire mais indispensable, reste l’originalité de notre établissement. Le travail d'intégration est facilité d'une part par le libellé des programmes proprement dits, d'autre part par l'existence nouvelle d'enseignements thématiques et de travaux personnels encadrés faisant appel à plusieurs disciplines.

Le choix des sujets et l'organisation de l'enseignement thématique sont faits par l'enseignant en toute liberté. Cet enseignement ne doit introduire aucune notion nouvelle, il peut concerner l'approfondissement d'un chapitre du cours ou un sujet transversal rapprochant quelques notions apparemment éloignées. Son contenu pourra faire l'objet d'un travail entre disciplines, qu'elles soient scientifiques, historiques ou même littéraires, et pousse donc à une intégration des enseignements. La meilleure manière de faire comprendre aux Lycéens les liens profonds entre les disciplines scientifiques est de leur faire acquérir, à partir d'approches pluridisciplinaires, des repères fondamentaux. Ces approches seront développées par l'équipe enseignante en utilisant en particulier les enseignements thématiques et les travaux personnels encadrés.

Les problèmes d'environnement offrent un exemple typique. L'approche des systèmes complexes, qui est celle des Sciences de la Vie et de la Terre par excellence, est reprise dans toute son ampleur à leur sujet. Le Lycéen prend conscience que pour comprendre ces problèmes d'environnement il devra, dans sa démarche, faire appel au-delà des sciences de la vie et de la Terre, aux sciences physiques, aux mathématiques, à la géographie voire à d'autres disciplines.

La logique pédagogique que sous-tendent ces nouvelles approches est que le développement des sciences se fait par un va-et-vient entre l'observation et l'expérience d'un côté, la conceptualisation et la modélisation de l'autre, et que l'exposé axiomatique de la science déjà faite ne correspond pas au mouvement de la science en train de se faire.

L'exercice de modélisation du réel est sans doute la démarche la plus importante et aussi la plus difficile dans la démarche scientifique. Passer du concret à l'abstrait, de l'observation à sa traduction formalisée demande que l'on soit capable d'extraire du monde réel une représentation simplifiée, le degré de simplification dépendant du niveau où l'on se situe. La modélisation fait appel à des langages symboliques qui, suivant les cas, peuvent être des diagrammes, des schémas ou des expressions mathématiques. Le professeur doit s'efforcer sur des exemples simples de montrer comment se fait la modélisation, ceci dans toutes les sciences.

L'expérimentation est une démarche essentielle des sciences. Elle consiste à imaginer, à inventer des situations reproductibles permettant d'établir la réalité d'un phénomène ou d'en mesurer les paramètres. Cette démarche qui appartient à toutes les sciences envahit aujourd'hui du fait de l'ordinateur, les mathématiques. Il faut enseigner à le Lycéen cette démarche, en acceptant les tâtonnements, les erreurs, les approximations. Pour ce faire, il vaut mieux faire réaliser quelques expériences, en petit nombre mais bien choisies et bien comprises, plutôt que de multiplier les expériences rapides. C’est dans cet esprit que notre Lycée consacre une plage horaire importante aux travaux en ateliers et sur ordinateurs. La science n'est pas faite de certitudes, elle est faite de questionnements et de réponses qui évoluent et se modifient avec le temps. Tout ceci montre qu'il faut privilégier avant tout l'enseignement de la démarche scientifique incluant l'apprentissage de l'observation et de l'expérience.

Au LST PAUL Kouya, nous en sommes convaincus, il faut également éliminer l'idée que la difficulté doit croître de la seconde à la terminale. Au contraire, un esprit de quinze ans est stimulé par une réflexion sur un sujet difficile autant qu'un esprit de dix-huit ans. Mais le mot difficulté n'est pas synonyme de degré de mathématisation. La structure de l'ADN est difficile à bien comprendre, la notion d'inertie en physique est subtile à assimiler.

Enfin, et ce n'est pas la moindre difficulté de l'enseignement scientifique, il faut pousser le Lycéen à se poser des questions et éviter de donner des réponses avant qu'il ait formulé les questions. Le Lycéen bien sûr ne va pas poser à lui seul les "bonnes questions" - il ne faut pas être naïf - mais on peut petit à petit amener la classe dans son ensemble si ce n'est à toujours énoncer les questions pertinentes tout aumoins à comprendre le mécanisme du questionnement.

Dans bien des cas, rien ne peut remplacer l'exposé historique. Celui-ci a un côté culturel irremplaçable, qui situe la découverte scientifique dans son contexte temporel mais aussi montre comment les découvertes scientifiques ont influencé le cours de l'histoire. L'exposé historique permet de mesurer la difficulté que l'humanité a rencontrée pour résoudre des problèmes qui peuvent aujourd'hui sembler élémentaires (2000 ans pour que l'on comprenne que la chute des corps dans le vide est identique pour tous les corps, quels que soient leur volume ou leur masse).

Les mathématiques sont aujourd'hui dans une situation particulière. Science des formes et des nombres, la mathématique est amenée à sortir de son style et de ses pratiques traditionnelles grâce au développement et à la généralisation de l'ordinateur. Elle se rapproche des sciences expérimentales, grâce à l'expérimentation numérique, à la simulation, et à ce que l'on peut appeler la démonstration empirique. En même temps, libérées du poids des calculs, notamment en analyse, les mathématiques peuvent mieux se concentrer sur la manipulation de nouveaux concepts, sur le développement de nouvelles applications comme celles requises justement par l'informatique. Ici encore le récit des développements et des débats historiques, des approches variées de l'efficacité nouvelle des mathématiques appliquées doivent faire partie intégrante de l'enseignement. La notion de fonction est centrale au lycée et son étude donne l'occasion d'aborder des phénomènes non linéaires dans diverses disciplines.

La démarche scientifique est donc un outil d'investigation pour décrire et comprendre le réel. Elle repose sur le questionnement.

Ses objectifs :
o Ouverture d’esprit sur le monde scientifique en abordant les matières scientifiques autrement.
o Faire acquérir aux élèves une culture et des méthodes scientifiques.
o Faciliter l’autonomie des élèves et le travail en groupe favorisant une ambiance sympathique mais aussi des contraintes vis à vis du groupe.
o Évaluer par compétences.
o Participer à une orientation positive vers les filières scientifiques, en particulier les filles.
o Développer la prise d’initiative et la créativité des élèves en les mettant en situation de recherche et d’expérimentation. Préparation d’un exposé et présentation orale du travail.

Ses modalités :
o Décloisonnement des matières. SVT, Sciences physiques et Mathématiques, sont des matières qui ne sont pas cloisonnées. Tout au long de l’année de seconde, les enseignants à travers une approche basée sur l’observation, l’expérimentation, la documentation et la modélisation, montrer l’interconnexion et la nécessité de les maitriser toutes.
o L’élève et l’enseignant feront usage des TICE.
L'activité de recherche peut se faire de quatre façons différentes. La voie choisie caractérise la démarche scientifique ; par exemple, lorsque la voie choisie est l'expérimentation, la démarche est dite expérimentale. L'une ou l'autre de ces démarches peut être plus ou moins pertinente pour résoudre un problème scientifique donné. En fait il est souvent utile d'avoir recours à plusieurs d'entre elles. Toutes ces démarches ont des limites dans leur utilisation pédagogique.
1. Démarche d'observation : très utilisée en biologie. C'est une démarche d'analyse.
2. Démarche expérimentale : très utilisée en physique
3. Démarche documentaire : adaptée à toutes les disciplines
4. Démarche de modélisation : modéliser consiste à remplacer le réel trop complexe par un schéma, une maquette, un organigramme pour répondre au problème posé.

Plusieurs incidences sur les pratiques pédagogiques sont attendues :
o Meilleures connaissances des pratiques des autres matières
o L'élève est vu autrement, surtout ceux que l'on a en cours " classique"
o Évaluation au delà des notes, valorisation poussée
o On mesure mieux les acquis globaux d'un élève

D’autres lycées en France et au Canada qui entrepris cette approche ont mis en exergue des indicateurs mesurant l’impact de l’action sur les élèves. Parmi ceux-ci ils ont constatés des améliorations notables :
o Taux de passage en 1re, taux de passage en 1reS
o Confirmation par l’élève de son choix d’orientation
o Notes de TPE en 1re
o Obtention du bac

Cette option nous semble très positive pour les élèves et pour les professeurs. C'est une bonne option pour l'orientation et l'ouverture au monde des élèves. Les résultats positifs constatés sont nombreux :
o Curiosité,
o Autonomie,
o Interdisciplinarité,
o vision globale d'un problème scientifique.
o Découverte de l'outil d'une prestation informatique et amélioration orale
o Découverte des critères d'évaluation

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