541 - Des compétences du 21e siècle aux meilleures pratiques en enseignement des sciences et technologies (ST) : perspectives didactiques et de développement professionnel

Dans un monde où les sciences et technologies (ST) occupent une place de premier rang sur le plan sociétal, l'enseignement de qualité de ces matières, notamment à l'école primaire, représente un élément essentiel à la formation de nos futurs leaders. Or, comme c'est le cas dans plusieurs provinces du Canada, les enseignants du Nouveau-Brunswick disent qu'ils manquent de connaissances en ST et, par conséquent, choisissent souvent d'y consacrer moins de temps d'enseignement en salle de classe. De plus, le contexte linguistique francominoritaire du Nouveau-Brunswick vient ajouter aux défis d'enseigner les sciences et les technologies en français dans cette province. Malgré ces défis, certains enseignants réussissent à faire vivre à leurs élèves des scénarios pédagogiques en ST de grande qualité. L'objectif principal de cette recherche consiste à identifier des cas de pratique exemplaire en enseignement des ST au Nouveau-Brunswick francophone. Nous cherchons aussi à mieux comprendre ce qui sous-tend une pratique exemplaire en enseignement des ST dans ce même contexte. Comment les bons enseignants de ST s'y prennent-ils? Comment se caractérise leur pratique professionnelle? Pour répondre ces questions, on se tourne vers des enseignants identifiés par leurs directions d'école comme étant exceptionnels en enseignement des sciences et technologies. Dix « enseignants experts » ont été interviewés au sujet de leur pratique et une analyse thématique de leurs propos a été menée.

Le « Stand de Science » est un projet de communication scientifique dans les écoles publiques, basée sur 3 principes (1) emploi de matériau à faible coût; (2) connexion de la science à des événements culturels et des questions sociales; (3) l'aspect « plaisir » de la science, par l'utilisation de divertissement. Dans deux écoles partenaires, les enseignants s'engagent dans le développement de projets scolaires avec leurs élèves selon deux modalités: JOANINHA (Coccinelle), pour les 4-7 ans en maternelle, et ALICE pour les 11-14 ans, anciens élèves du secondaire. Dans JOANINHA, des activités avec marionnettes, jeux, chansons touchant des thèmes comme les femmes en sciences, l'espace, les robots, les droits des animaux, sont présentées. Dans ALICE, des sujets similaires sont adaptés aux adolescents, avec des séries télé, du pop-rock, des robots, des sketchs, la science-fiction etc. La méthodologie est en 3 étapes: (1) analyse des ressources (2) formulation didactique et (3) intervention. La 3^e étape est suivie d'une collecte de données avec enregistrements vidéos, prise de notes et photographies au cours des manifestations des élèves. Ces données ont fait l'objet d'une analyse sémiotique et discursive pour évaluer le succès éducatif des deux interventions. Ces analyses ont mis en évidence les valeurs développées par les élèves suite aux activités présentées, comme une prise de conscience de la Nature, le déséquilibre dans la représentation des genres en sciences, etc. 

Les activités d'éducation scientifique informelle sont utilisées par les enseignants du primaire pour leur cours de science et technologie (ST) et ont une portée éducative appréciable (Behrendt et Franklin, 2014). Pour l'élève, elles permettent notamment de lui fournir des contextes éducatifs différents et de contribuer à sa motivation envers la ST, ce qui contribue à son apprentissage. Pour l'enseignant qui se sent peu compétent à enseigner cette matière (Appleton, 2007), elles permettent d'enrichir son enseignement, voire de contribuer à son développement professionnel en modifiant la façon dont il perçoit la ST et son enseignement (Samson et Dionne, 2014). Nous avons souhaité vérifier si ces assertions peuvent se mesurer empiriquement en évaluant un programme d'animations scientifiques utilisé dans les écoles primaires du Québec : les Débrouillards. 28 classes de 3^e cycle ont été assignées aléatoirement à participer aux animations ou au groupe contrôle. Les élèves ont rempli un questionnaire pré et posttest afin de mesurer notamment leur motivation envers la ST (autoefficacité (Bandura, 2007), valeur accordée à la ST et perception d'utilité (Eccles et Wigfiled, 2002)). Nous partageons les premiers résultats de cette vaste étude, soit la contribution de ces animations à la motivation en ST des élèves selon certains modérateurs (âge, genre, contexte familial), et extrapolons sur ceux à venir concernant la contribution à l'autoefficacité de l'enseignant à enseigner la ST.

Les problèmes environnementaux, complexes et malicieux,nécessitent, pour leur résolution, qu'on définisse et redéfinisse ceux-ci de façons détaillée et systémique. Comment accompagne-t-on des apprenants dans la résolution de ces problèmes? Deux nouvelles approches ont été étudiées : la pensée design (à la fois une compétence du 21^e siècle et une démarche résolutive) et l'emploi des TIC en résolution de problèmes. En pensée design, le prototypage rapide, la pensée abductive et les besoins des consommateurs sont mis de l'avant. En TIC, il existe des outils numériques pour partager, développer et critiquer des informations et des solutions.La pensée design et Facebook ont été employés pour accompagner dix femmes marocaines dans la résolution d'un problème d'inondation. Avec des vidéos et photos, les femmes ont partagé leur expérience des inondations puis choisi de résoudre le problème de la qualité de leur eau potable. L'analyse thématique des échanges Facebook et des entrevues indique que la pensée design et Facebook ont permis aux femmes d'étudier plusieurs dimensions du problème et de prototyper divers moyens de purifier l'eau. Facebook a servi d'outil de communication et de remue-méninges pendant les essais des prototypes. La pensée design et Facebook, ayant produit des solutions originales, réalisables et amélioré auto-efficacité et collaboration, peuvent être employées en classe pour accompagner des élèves dans la résolution de problèmes environnementaux ou technologiques.

La présence de la science et de la technologie comme thème culturel et artistique a été discutée dans quelques travaux dans le domaine de l'enseignement des sciences et de la technologie (ZANETIC, 2006; FRAKNOI, 2007). L'utilisation du rock est justifiée parce que les thèmes de l'exploration spatiale apparaissent dans le travail de plusieurs artistes de ce genre musical, ce qui permet la réflexion au niveau conceptuel, épistémologique et sociopolitique sur la science, la technologie et leur relation avec la société et l'environnement. Nous nous appuyons sur les études de Snyders (1986), qui, dans son livre "La Joie à L'école", défend l'intégration des éléments de la première culture des l'élèves dans l'éducation formelle. Les artistes et les groupes qui ont motivé notre initiative et dont les chansons ont teintées les activités d'enseignement sont David Bowie; Mutantes; Black Sabbath; Pink Floyd; Queen, Genesis et Rush. Dans cette étude, nous analysons l'utilisation de la musique rock en enseignement des sciences et réfléchissons à la présence de la technologie dans la société et l'environnement, dans le contexte d'un enseignement par projet. Dans ce projet interdisciplinaire, appelé R.I.T.A. (Rock n' Roll dans la recherche des technosciences pour les adolescents), nous avons analysé les réponses des élèves d'une école élémentaire municipale de São Paulo concernant l'exploration de l'espace et son contexte dans la science et la technologie. Ces résultats seront présentés.

Dans le cadre d'un projet de recherche (CRSH 2013-2017) visant à caractériser et diffuser des pratiques d'enseignement de science et technologie, une communauté d'apprentissage regroupant dix enseignants québécois, un conseiller pédagogique, une chercheuse et une doctorante, a travaillé à développer des exemples de pratiques jugées gagnantes. Quelques exemples issus de ce travail collectif sont analysés selon des critères retenus d'une synthèse de travaux de recherche en didactique et de programmes d'enseignement de sciences et technologies de différents pays (Couture, Dionne, Savoie-Zajc, Aurousseau, 2015). À ces critères s'ajoutent ceux mis de l'avant par les enseignants auteurs de ces exemples de pratique. Cette analyse permet de réfléchir aux diverses sources d'influence permettant de reconnaître une pratique « gagnante » dans une intention de diffusion au profit du développement professionnel mais aussi de la recherche. La question des fondements sous-jacents au développement d'exemples de pratiques dites « gagnantes » est donc au cœur de cette réflexion.   

Cette communication présente un modèle d'acquisition de compétences professionnelles des enseignants de sciences construit en prenant appui sur les cadres théoriques de la didactique professionnelle et de la didactique des sciences. Ce modèle met en évidence une relation entre des connaissances professionnelles nouvellement construites et la régulation rétroactive de l'activité qui permet à l'enseignant d'ajuster sa préparation. Nous illustrons l'intérêt de ce modèle à partir d'une étude empirique menée dans le contexte d'un enseignement de physique par démarche d'investigation avec des élèves français de 14 ans. En effet, ce type d'intervention éducative amène les enseignants à évoluer dans leurs pratiques pour faire face aux nouvelles prescriptions de l'institution, considérées comme des pratiques gagnantes.

Notre méthodologie s'appuie essentiellement sur deux principes : un suivi des enseignants, pendant deux années consécutives, qui englobe leur activité hors classe ; une étude conjointe entre le chercheur et chaque enseignant de l'écart entre le prévu et le réalisé.

Nous montrons ainsi commentles compétences professionnelles se construisent lors du repérage d'un imprévu par le professeur. Nous discutons aussi des mécanismes qui pourraient modéliser, en partie,l'acquisition d'expérience professionnelle enseignante. Ces résultats interrogent sur la formation professionnelle des enseignants de sciences vers des pratiques d'enseignement plus efficaces.

Les modèles sont largement utilisés dans les sciences et les technologies (S&T) afin de représenter et d'expliquer un phénomène difficilement accessible voir abstrait. Par ailleurs, la démarche de modélisation est présentée dans le programme de formation de l'école québécoise (PFEQ) (Québec. Ministère de l'Éducation du Loisir et du Sport, 2007) parmi sept démarches auxquelles élèves et enseignants sont censés recourir. Cette communication présente les premiers résultats d'une recherche visant à comprendre comment modèles et démarches de modélisation peuvent faciliter l'articulation du concret et de l'abstrait dans l'enseignement de S&T au secondaire. Pour répondre à cette question, nous avons travaillé avec quatre enseignants, dans une perspective collaborative, afin d'examiner les pratiques d'enseignement mises en œuvre centrées sur des modèles et des démarches de modélisation. L'analyse des pratiques d'enseignement et des ajustements que les enseignants envisagent dans leur pratique nous permet de dégager des connaissances à la fois pour la recherche et pour la pratique des enseignants, au regard de l'utilisation des modèles et de la démarche de modélisation en S&T au secondaire.