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

Ouverture du symposium : mot de bienvenue, allocution d'ouverture

• 09 h 00
  Mot de bienvenue
• 09 h 10
  Allocution d'ouverture : bénéfices et défis liés à la dissémination de pratiques gagnantes en sciences et technologies aux enseignants francophones du Canada
  Christine COUTURE (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi), Liliane Dionne (Université d’Ottawa)

Table-ronde : Qu'est-ce qu'une pratique gagnante en enseignement des sciences et technologie?

• 10 h 40
  Pause

Développer l'esprit scientifique

• 11 h 00
  Des pratiques gagnantes en Ontario orientées vers l'enseignement des sciences fondé sur l'investigation (ESFI)
  Liliane Dionne (Université d’Ottawa)

  Les compétences d'investigation sont les plus en demande au niveau des sciences (National Research Council, 2012). Pour former la future génération de scientifiques et de citoyens éclairés, Chin et Kayalvizhi (2002) affirment que les élèves des classes élémentaires devraient développer les compétences d'investigation suivantes: formuler des questions, faire des prédictions, interpréter des données, synthétiser des informations et tirer des conclusions. Pour pouvoir enseigner ces compétences, les enseignants sont encouragés à utiliser l'enseignement des sciences fondé sur l'investigation (ESFI) (Worth et al., 2009). Une étude menée avec huit enseignants ontariens de 4^e à 6^e année, experts en sciences et technologies (ST) nous permet globalement d'identifier et de caractériser leurs pratiques gagnantes. Dans la documentation scientifique, il existe différents modèles d'ESFI (e.g. exploration, observation, modélisation, expérimentation, investigation) qui intègrent l'échange, la confrontation d'idées, les discussions correspondant à des processus de développement des connaissances (Couture et al., 2015; Orange, 2012). La présente communication mettra en évidence divers modèles d'ESFI (e.g. Boilevin, 2013; Hackling et Prain, 2005; LAMAP, 2009; NSW, 2014), et analysera des exemples de pratiques pédagogiques, provenant des enseignants experts du groupe ontarien, qui ont recours spécifiquement à l'approche par investigation.

• 11 h 30
  Les Apprenants-Stratèges, un cadre théorique pour les pratiques visant la formation du double esprit scientifique
  Jean-Yves Cariou (Université des Antilles et de la Guyane)

  Les analyses historiques et épistémologiques font apparaître l'esprit scientifique comme assemblant deux formes d'esprit complémentaires : l'une où s'exprime la création, l'autre où s'exercent la logique et la rigueur. Cet aspect double est reconnu par des psychologues, des éducateurs et des scientifiques : Piaget parle d'esprit d'invention et d'esprit de contrôle, Bruner utilise la métaphore de la main gauche intuitive et de la main droite rigoureuse, Jacob distingue la « science de nuit » instinctive et la « science de jour » des raisonnements. Les dernières avancées en neurosciences rendent compte de cette dualité : pour Dehaene et Changeux, l'apprentissage fonctionne par prédictions et corrections.

  Ces perspectives épistémologiques et psychologiques invitent l'enseignement des sciences à porter attention au développement et à l'articulation de ces deux formes d'esprit. Diverses études montrent cependant que les pratiques habituelles y sont peu favorables, les élèves étant surtout simples exécutants ou la démarche étant fortement guidée. Le cadre théorique présenté propose des principes et des critères d'analyse des rôles et des interactions en classe qui favorisent l'initiative des apprenants lors de phases de création et de contrôle, les plaçant ainsi en situation de stratèges de leurs apprentissages.

• 12 h 00
  Problématiser pour construire des savoirs scientifiques, une pratique gagnante pour l'enseignement des sciences?
  Marco Barroca-Paccard (UQO - Université du Québec en Outaouais), Denise Orange Ravachol (Université Lille 3)

  L'un des principaux objectifs qui est assigné à l'enseignement scientifique est de permettre à l'élève de comprendre et d'analyser le monde qui nous entoure et ses transformations. Ceci se traduit dans les curricula par l'importance donnée aux problèmes et à leur travail avec la classe. Cette approche problématisée dans l'enseignement scientifique a été particulièrement mise en avant par Orange et Fabre et leur équipe au sein du CREN de Nantes. La problématisation comme mode de construction de savoirs semble donc pouvoir constituer une pratique gagnante de l'enseignement scientifique.

  Cependant, les nombreux travaux menés dans ce cadre tendent à montrer que la problématisation n'est pas une activité aisée. Tous les problèmes ne se valent pas et si certains s'avèrent féconds de ce point de vue, d'autres lui donnent peu de prise et ne modifient que très peu l'enseignement.Cette communication s'interrogera donc, à partir d'exemples de constructions de problèmes scientifiques pris dans le domaine des sciences de la Vie et de la Terre, sur les éléments à prendre en compte pour faire de la problématisation une pratique gagnante.

Déjeuner

Pratiques gagnates et compétences du 21e siècle

• 14 h 00
  Étude des pratiques exemplaires en enseignement des sciences et des technologies dans les écoles primaires francophones du Nouveau-Brunswick
  Michel Léger (Université de Moncton)

  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.

• 14 h 30
  Pause
• 15 h 00
  Le Stand de Sciences : une expérience qui apporte la communication scientifique aux projets scolaires
  Luís Paulo De Carvalho Piassi (USP - Université de São Paulo)

  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.

• 15 h 30
  L'enrichissement de l'enseignement des sciences au primaire à l'aide de l'éducation informelle : contribution des animations scientifiques à la motivation en sciences des élèves
  Geneviève BOISCLAIR CHÂTEAUVERT (Université Laval), Viviane Desbiens (Université Laval), Simon LAROSE (Université Laval)

  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.

• 16 h 00
  Synthèse
• 16 h 45
  Mot de clôture

Conférence d'?ouverture par Jean-Marie Boilevin, Université de Bretagne occidentale, France

• 09 h 00
  Mot de bienvenue
• 09 h 05
  Conférence d'ouverture (13 avril) : Enseignement des sciences fondé sur l'investigation scientifique : vers des pratiques gagnantes?
  Jean-Marie Boilevin (UBO - Université de Bretagne Occidentale)

  À partir d'exemples tirés de la littérature didactique et d'exemples de pratiques d'enseignement de physique-chimie dans le primaire et le secondaire inférieur français, cette contribution propose de discuter de l'efficacité en termes d'enseignement et d'apprentissage de ce mode sous utilisé d'enseignement des sciences fondé sur l'investigation scientifique. En particulier, les réussites et les limites seront évoquées pour envisager des démarches d'accompagnement des enseignants.

• 10 h 00
  Période de questions
• 10 h 30
  Pause

Cadres de référence pour l'étude de pratiques gagnantes et inclusives

• 11 h 00
  Exemples de pratique en sciences chez des élèves en situation de handicap
  Liliane DIONNE (Université d’Ottawa), Anatole Emate (Université d’Ottawa)

  Selon le Centre pour la recherche et l'innovation des enseignements (CERI), l'intégration des enfants ayant des besoins particuliers dans les écoles ordinaires constitue, depuis bien des années, un sujet de préoccupation au sein des systèmes éducatifs. Ceci est d'autant plus vrai quand il s'agit de l'apprentissage des sciences et technologies (ST). Notre communication a pour but de mettre en exergue des exemples de pratique d'enseignement et d'apprentissage en ST chez des EHDAA. Grâce à une revue de la littérature, l'analyse met en exergue des méthodes dynamiques d'enseignement et d'apprentissage en ST qui encouragent la réussite de l'apprenant en situation de handicap. Différentes stratégies ont démontré leur succès à ce jour : des stratégies de lecture, l'adaptation des guides d'apprentissage, des stratégies mnémoniques, des activités de révision, du tutorat, le travail en petits groupes et l'apprentissage par manipulation et par activités. Le travail en petit groupe a fait l'objet d'étude qui ont démontré son succès avec des élèves déficients intellectuels. Le mentorat peut être une autre stratégie qui a fait ses preuves avec l'apprentissage STEM. Le team-teaching entre une enseignante titulaire et une enseignante en adaptation scolaire peut donner d'impressionnants résultats au niveau du développement conceptuel des élèves en difficultés. Ces stratégies feront l'objet de discussions sur l'étendue de leur succès et sur leur faisabilité.

• 11 h 30
  Développement de la créativité en enseignement des sciences et technologies par la méthode de résolution de problèmes par la créativité (CPS)
  Natacha Louis (Université d’Ottawa)

  Bien que la créativité et l'innovation soient des compétences prévues dans les programmes d'enseignement des sciences et technologies (ST) au Canada (Pruneau, Kerry, Langis et Léger, 2013), peu d'enseignants parviennent à les intégrer à leur pratique d'enseignement. Lesprogrammesmentionnent la créativité et l'innovation, toutefois on n'y retrouve aucune méthode concrète et pistes d'apprentissages pour développer ces compétences chez les élèves. Le développement de la créativité pourrait contribuer à accroître la motivation des enseignants et des jeunes envers les sciences.Cette recherche s'intéresse audéveloppement de la créativité en tant que stratégie à intégrer à l'enseignement des ST au primaire (Cronin, 1989;Sternberg, 1999; Cardoso de Sousa, 2007; Eyster, 2010;Newton et Newton 2010). Par le biais de la méthode de résolution de problèmes par la créativité (CPS) (Isaksen, Dorval et Treffinger, 2003), concept clé qui nous permet de cadrer notre recherche, un dispositif de formation sera élaboré afin de permettre à de futurs enseignants en fin de formation, de développer une pratique d'enseignement des ST selon une perspective nouvelle ou non conventionnelle et de stimuler davantage leur esprit innovateur. Adoptant une posture épistémologique interprétative, ce projet doctoral s'intéresse à la compréhension du sens que de futurs enseignants donnent à leur expérience de développement du processus créatif dans leur pratique d'enseignement des ST.

Déjeuner

Pratiques gagnantes au secondaire et en éducation relative à l'environnement (ERE)

• 13 h 30
  La pensée design et Facebook comme outils de résolution de problèmes environnementaux ou technologiques
  Sara BENBRAHIM (École Nationale Forestière d’Ingénieurs), Boutaina ELJAI MÉE (Université de Moncton), Abdellatif Khattabi (Ecole Nationale Forestière d'Ingénieurs), Joanne LANGIS MÉE (Université de Moncton), Diane PRUNEAU (Université de Moncton), Diane Pruneau (Université de Moncton)

  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.

• 14 h 00
  La musique rock dans l'enseignement et la diffusion de la science et de la technologie : une expérience du Brésil
  Emerson Gomes (Universidade de São Paulo), Piassi LUÍS PAULO (USP - Université de São Paulo)

  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.

• 14 h 00
  Exemples de pratiques gagnantes en sciences et technologies dans une communauté d'apprentissage québécoise : selon quels critères?
  Emmanuelle Aurousseau (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi), Christine Couture (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi), Liliane DIONNE (Université d’Ottawa), Lorraine Savoie-Zajc (UQO - Université du Québec en Outaouais)

  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.

• 14 h 30
  Pause
• 15 h 00
  Acquisition de compétences professionnelles dans une intervention éducative: cas d'un enseignement de physique au secondaire inférieur français.
  , Alain Jameau (ESPE BRETAGNE)

  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.

• 15 h 30
  Étude de pratiques d'enseignement relatives à la modélisation en sciences et technologies avec des enseignants du secondaire
  Emmanuelle Aurousseau (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi), Christine COUTURE (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi)

  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.

Synthèse et discussion : pistes de développement pour des pratiques gagnantes et développement professionnel

• 16 h 55
  Mot de clôture

Cocktail de clôture pour les conférenciers invités