Thèse. L’enseignement des sciences fondé sur l’investigation (ESFI), par Muriel Blat, Rennes, 2022 (étude menée à l’école élémentaire notamment en éducation prioritaire)

Etude didactique des dynamiques intentionnelles de professeurs des écoles expérimentés : cas de l’enseignement des sciences fondé sur l’investigation
Auteur(s) : BLAT Muriel
Date de soutenance : 2022
Thèse délivrée par : Université de Bretagne occidentale
405 pages

Résumé

Notre recherche vise à mieux comprendre l’organisation des pratiques enseignantes expérimentées en situation d’enseignement des sciences fondé sur l’investigation (ESFI). L’étude, menée à l’école élémentaire, repose sur plusieurs cas et prend en compte l’activité enseignante, à la fois en situation de classe et hors de la classe. Nous articulons didactique des sciences et des technologies et didactique professionnelle, afin de proposer un modèle théorique apte à analyser l’activité réelle de l’enseignant en situation d’ESFI. La méthodologie élaborée associe chercheur et enseignant, afin de saisir les écarts entre la préparation et la mise en œuvre des enseignements, ainsi que la signification que les enseignants leur donnent. À partir de ces écarts, nous identifions des incidents critiques et mettons à l’épreuve le modèle théorique proposé pour reconstruire les dynamiques intentionnelles des enseignants à ces moments précis. Par la caractérisation de différentes instances intentionnelles, et de la dynamique qui les relie, nous montrons comment s’organise l’activité de guidage des apprentissages en situation d’ESFI dans le cadre de notre panel. Nous identifions également le rôle joué par chaque instance intentionnelle dans l’organisation des pratiques enseignantes en situation d’ESFI. La discussion de ces résultats nous amène à envisager l’intérêt du modèle théorique proposé, comme outil de réflexivité pour favoriser le développement professionnel des professeurs des écoles en situation d’ESFI.

SOMMAIRE

Introduction .................................................................................................. 13

Partie 1 PROBLEMATIQUE ............................................................................. 17

Chapitre 1 ..................................................................................................... 19
CONTEXTE INSTITUTIONNEL ET SCIENTIFIQUE ............................................... 19
1.1 Enseignement scientifique et investigation ................................................................... 19
1.1.1 Enjeux de l’enseignement des sciences et des technologies ............................. 20
1.1.2 Place de l’investigation dans les curricula .......................................................... 21
1.2 Fondements épistémologiques ...................................................................................... 23
1.2.1 De quel constructivisme parle-t-on ? ...................................................................... 23
1.2.2 Le questionnement en situation d’ESFI ................................................................... 27
1.2.3 Les conceptions initiales en situation d’ESFI ........................................................... 28
1.3 Mises en oeuvre de situations d’ESFI ............................................................................. 29
1.3.1 Du point de vue de l’enseignement ........................................................................ 29
1.3.2 Du point de vue des apprentissages ....................................................................... 31
1.3.3 Du point de vue institutionnel ................................................................................ 32
1.4 Conclusion du chapitre ................................................................................................... 33

Chapitre 2 ..................................................................................................... 35
PRATIQUES DES PROFESSEURS DES ECOLES EN SITUATION D’ESFI ................. 35
2.1 Pratique, activité, tâche, de quoi parle-t-on ? ............................................................... 36
2.1.1 Se positionner dans un contexte polysémique ....................................................... 36
2.1.2 Agir enseignant en situation d’ESFI ......................................................................... 38
2.2 Réguler l’immédiat ......................................................................................................... 40
2.2.1 Réguler, adapter ou ajuster ? .................................................................................. 40
2.2.2 La question du guidage ........................................................................................... 42
2.3 De l’intention didactique ................................................................................................ 44
2.3.1 La question des intentions en didactique ............................................................... 45
2.3.2 Un détour par la philosophie .................................................................................. 46
2.3.3 Un retour au didactique .......................................................................................... 47
2.4 Conclusion du chapitre et questions initiales ................................................................ 48

Chapitre 3 ..................................................................................................... 51
VERS UNE ARTICULATION DP – DST ............................................................... 51
3.1 Une évolution parallèle .................................................................................................. 51
4
3.1.1 Évolution de la DST .................................................................................................. 51
3.1.2 Evolution de la DP ................................................................................................... 52
3.2 Divergences et convergences ......................................................................................... 53
3.2.1 Une question d’objectif ........................................................................................... 53
3.2.2 Du concept de situation .......................................................................................... 54
3.3 Perspectives et écueils ................................................................................................... 56

Chapitre 4 ..................................................................................................... 59
DU CONCEPT DE SCHEME .............................................................................. 59
4.1 À l’origine du concept .................................................................................................... 59
4.1.1 Un point de départ .................................................................................................. 59
4.1.2 Deux points de discussion ....................................................................................... 60
4.2 La description du schème par Vergnaud ........................................................................ 61
4.2.1 Buts, sous-buts et anticipations .............................................................................. 61
4.2.2 Règles d’action, prise d’information et contrôle .................................................... 62
4.2.3 Invariants opératoires ............................................................................................. 62
4.2.4 Possibilités d’inférence............................................................................................ 63
4.3 La re-description du schème par Jameau ...................................................................... 64
4.3.1 Six composantes au lieu de quatre ......................................................................... 64
4.3.2 Intérêt et limites ...................................................................................................... 66

Chapitre 5 ..................................................................................................... 69
DE L’INTENTION EN DIDACTIQUE................................................................... 69
5.1 De l’Intentio .................................................................................................................... 69
5.1.1 Io moteur de la transposition didactique ................................................................ 70
5.1.2 Caractéristiques épistémologiques ......................................................................... 71
5.1.3 Un projet social contraint par de multiples institutions ......................................... 73
5.1.4 Conditions de fonctionnement ............................................................................... 76
5.2 De l’Intentionnalité ........................................................................................................ 76
5.2.1 Caractéristiques de l’Intentionnalité ....................................................................... 76
5.2.2 Dynamiques intentionnelles ................................................................................... 77
5.3 Des intentions didactiques (i) ......................................................................................... 79
5.3.1 Intentions didactiques ou intentions pédagogiques ? ............................................ 79
5.3.2 Différentes échelles d’analyse ................................................................................ 79
5.3.3 Un espace des possibles .......................................................................................... 81

Chapitre 6 ..................................................................................................... 85
ARTICULATION DES MODELES ....................................................................... 85
5
6.1 Un changement de paradigme ....................................................................................... 85
6.2 Présentation du modèle InDIS ....................................................................................... 86

Chapitre 7 ..................................................................................................... 91
OBJECTIFS ET QUESTIONS DE RECHERCHE ..................................................... 91
7.1 Objectifs de cette recherche .......................................................................................... 91
7.2 Questions de recherche et présupposés ........................................................................ 92

Partie 2 METHODOLOGIE ........................................................................................... 95

Chapitre 8 ..................................................................................................... 97
PROTOCOLE DE RECHERCHE .......................................................................... 97
8.1 Méthodologie qualitative de type ascendant ................................................................ 97
8.2 Une approche ergonomique .......................................................................................... 98
8.3 Des situations de classe ordinaires ................................................................................ 99
8.4 Un espace de cas .......................................................................................................... 100
8.4.1 De l’étude de cas… ................................................................................................ 100
8.4.2 …à l’espace de cas ................................................................................................. 101
8.5 Constitution de l’espace de cas .................................................................................... 103
8.5.1 Aspects pratiques .................................................................................................. 103
8.5.2 Contractualisation ................................................................................................. 104
8.5.3 Préoccupations légales et éthiques ...................................................................... 106

Chapitre 9 ................................................................................................... 109
RECUEIL DE DONNEES ................................................................................. 109
9.1 Données primaires ....................................................................................................... 109
9.1.1 La séance filmée .................................................................................................... 109
9.1.2 Les fiches de préparation de séance ..................................................................... 112
9.2 Données primaires associées ....................................................................................... 113
9.2.1 De l’entretien ante-vidéo ...................................................................................... 114
9.2.2 De l’entretien-post vidéo ...................................................................................... 115
9.2.3 Des prescriptions institutionnelles ........................................................................ 119
9.3 Organisation des données ............................................................................................ 120

Chapitre 10 ................................................................................................. 123
TRAITEMENT DES DONNEES ........................................................................ 123
10.1 Premier niveau d’analyse ........................................................................................... 124
6
10.1.1 Analyse des programmes d’enseignement ......................................................... 124
10.1.2 Traitement des fiches de préparation ................................................................. 126
10.1.3 Montage de la vidéo de la séance ....................................................................... 131
10.1.4 Traitement des entretiens avec le logiciel Sonal ................................................ 135
10.1.5 Réduire, condenser et présenter les données .................................................... 142
10.1.6 Repérage des incidents critiques ........................................................................ 148
10.2 Second niveau d’analyse ............................................................................................ 150
10.2.1 Reconstruction des invariants opératoires ......................................................... 150
10.2.2 Dynamiques intentionnelles ............................................................................... 152
10.2.3 Retour à l’espace de cas ...................................................................................... 157

Chapitre 11 ................................................................................................. 159
SYNTHESE .................................................................................................... 159
Partie 3 ....................................................................................................... 163
Résultats ..................................................................................................... 163

Chapitre 12 ................................................................................................. 165
Caractéristiques de l’espace de cas ............................................................. 165
12.1 De la constitution de l’espace de cas ......................................................................... 165
12.2 Instaurer une relation de confiance ........................................................................... 167
12.3 Présentation des enseignants impliqués ................................................................... 168
12.4 Tableau d’organisation des données ......................................................................... 170

Chapitre 13 ................................................................................................. 171
De l’Intentio ................................................................................................ 171
13.1 Intentio et transposition didactique........................................................................... 171
13.1.1 Le concept de matière ......................................................................................... 171
13.1.2 Des savoirs à enseigner sur la matière non vivante ............................................ 172
13.1.3 Des savoirs à enseigner au cycle 2 ...................................................................... 173
13.1.4 Des savoirs à enseigner au cycle 3 ...................................................................... 176
13.2 Caractéristiques épistémologiques de l’Intentio ....................................................... 178
13.2.1 Du constructivisme .............................................................................................. 179
13.2.2 Du socioconstructivisme ..................................................................................... 179
13.2.3 De l’observation et de l’expérimentation ........................................................... 182
13.3 Enseigner-apprendre les sciences à l’école élémentaire ........................................... 184
13.3.1 Qu’est-ce qu’apprendre les sciences ? ................................................................ 184
7
13.3.2 Comment les élèves apprennent-ils les sciences ? ............................................. 185
13.3.3 Comment enseigner les sciences ? ..................................................................... 186
13.4 Injonctions sociales de diverses institutions .............................................................. 192
13.4.1 Des finalités des programmes du cycle 2 ............................................................ 193
13.4.2 Des finalités des programmes du cycle 3 ............................................................ 194
13.4.3 Dimension locale de l’Intentio ............................................................................. 194
13.5 Synthèse ..................................................................................................................... 200

Chapitre 14 ................................................................................................. 203
DE L’INTENTIONNALITE ............................................................................... 203
14.1 Sonder le prévu .......................................................................................................... 203
14.1.1 Des fiches de préparation ................................................................................... 203
14.1.2 Des buts visés ...................................................................................................... 207
14.1.3 Modifications des tâches prescrites .................................................................... 209
14.1.4 Anticipations ........................................................................................................ 214
14.2 Reconstruction des Intentionnalités .......................................................................... 216
14.2.1 Catégorisation des Intentionnalités .................................................................... 216
14.2.2 Réseaux intentionnels ......................................................................................... 220
14.3 Synthèse ..................................................................................................................... 224

Chapitre 15 ................................................................................................. 227
Dynamiques intentionnelles ........................................................................ 227
15.1 Po et la course aux glaçons ........................................................................................ 227
15.1.1 Contexte .............................................................................................................. 228
15.1.2 Synopsis du réalisé .............................................................................................. 229
15.1.3 Actualisation de IEXPL ............................................................................................ 231
15.1.4 Dynamiques intentionnelles ............................................................................... 234
15.1.5 Repérage d’un incident critique .......................................................................... 236
15.1.6 Analyse de l’incident critique .............................................................................. 239
15.1.7 Mise au travail du modèle InDIS ......................................................................... 242
15.1.8 Le glaçon à l’eau chaude ..................................................................................... 247
15.1.9 Conclusion ........................................................................................................... 249
15.2 P1 et les propriétés physiques de la matière ............................................................. 250
15.2.1 Contexte .............................................................................................................. 250
15.2.2 Synopsis du réalisé .............................................................................................. 252
15.2.3 Reconstruction d’intentions didactiques ............................................................ 256
15.2.4 Repérage d’incidents critiques ............................................................................ 260
8
15.2.5 De l’élasticité ....................................................................................................... 261
15.2.6 De la vaporisation ................................................................................................ 270
15.2.7 Conclusion ........................................................................................................... 278
15.3 P2 et les propriétés des solides et des liquides ......................................................... 281
15.3.1 Contexte .............................................................................................................. 281
15.3.2 Synopsis du réalisé .............................................................................................. 282
15.3.3 Repérage d’incidents critiques ............................................................................ 286
15.3.4 Les liquides et « les durs »................................................................................... 287
15.3.5 Du concept de solide ........................................................................................... 290
15.3.6 Reconstruction des dynamiques intentionnelles ................................................ 293
15.3.7 Conclusion ........................................................................................................... 300

Chapitre 16 ................................................................................................. 303
Retour à l’espace de cas .............................................................................. 303
16.1 Structure conceptuelle d’une situation d’ESFI ........................................................... 304
16.1.1 Questionnement ................................................................................................. 304
16.1.2 Expérimentation, manipulation .......................................................................... 308
16.1.3 Des conceptions initiales ..................................................................................... 310
16.2 Deux micro situations ................................................................................................. 313
16.2.1 Description des micro situations ......................................................................... 313
16.2.2 Analyse de la micro situation 1 ........................................................................... 314
16.2.3 Analyse de la micro situation 2 ........................................................................... 318

Chapitre 17 ................................................................................................. 321
SYNTHESE .................................................................................................... 321
Partie 4 ....................................................................................................... 325
DISCUSSION ................................................................................................ 325

Chapitre 18 ................................................................................................. 327
DISCUSSION THEORIQUE ............................................................................. 327
18.1 De notre proposition théorique ................................................................................. 327
18.1.1 Pertinence du modèle InDIS ................................................................................ 327
18.1.2 Anticipations versus conditions de satisfaction .................................................. 329
18.2 Reconstructions des éléments de schèmes ............................................................... 330
18.3 Du système (Io, I, i)...................................................................................................... 333
18.3.1 Des instances intentionnelles ............................................................................. 333
9
18.3.2 Des catégories d’intentions ................................................................................. 334
18.3.3 Du réseau intentionnel ........................................................................................ 336

Chapitre 19 ................................................................................................. 337
DISCUSSION EMPIRIQUE ............................................................................. 337
19.1 Des différentes formes de guidage ...................................................................... 337
19.1.1 Guider les apprentissages « méthodologiques » ................................................ 337
19.1.2 Guider les apprentissages langagiers .................................................................. 338
19.1.3 Guider les apprentissages conceptuels ............................................................... 339
19.2 Du guidage conceptuel ............................................................................................... 340
19.3 Du patchwork épistémologique ................................................................................. 343
19.4 Des savoirs d’expérience ............................................................................................ 345

Chapitre 20 ................................................................................................. 347
CONSIDERATIONS DEONTOLOGIQUES ......................................................... 347
20.1 Pratique ordinaire ...................................................................................................... 347
20.2 Prise en compte de l’enseignant ................................................................................ 348
20.2.1 Familiariser les acteurs au matériel .................................................................... 348
20.2.2 Accorder de la valeur aux témoignages .............................................................. 349
20.2.3 Impliquer les enseignants dans l’analyse ............................................................ 350
20.3 Référents interprétatifs .............................................................................................. 351

Chapitre 21 ................................................................................................. 355
SYNTHESE CONCLUSIVE ............................................................................... 355
21.1 Bilan ............................................................................................................................ 355
21.1.1 Du dialogue DST/DP ............................................................................................ 355
21.1.2 Retour sur les objectifs de la recherche .............................................................. 356
21.2 Prolongements ........................................................................................................... 358
21.2.1 De l’expérience à l’expertise ............................................................................... 359
21.2.2 De l’intention à la stratégie ................................................................................. 360
21.2.3 Interpréter les intentions des manuels scolaires ................................................ 361

Pour conclure .............................................................................................. 363

Références bibliographiques ....................................................................... 365
Table des figures ......................................................................................... 399
Table des tableaux ...................................................................................... 401
Table des annexes (TOME 2) ....................................................................... 403

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