Problématisation, activités langagières et apprentissage dans les sciences de la vie. Étude de

513 Pages·2017·9.56 MB·French

by  Yann Lhoste

UNIVERSITÉ DE NANTES
UFR Lettres et langages
École doctorale Cognition, éducation, interaction
Centre de recherches en éducation de Nantes - CREN

Année 2008

THÈSE

Pour obtenir le grade de

DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DE NANTES

Discipline : Sciences de l'éducation

présentée et soutenue publiquement

par

Yann Lhoste

le jeudi 4 décembre 2008

Problématisation, activités langagières
et apprentissages dans les sciences de
la vie
Étude de débats scientifiques dans la classe dans deux domaines
biologiques : nutrition et évolution

Directeur de thèse : Christian ORANGE
Co-directrice : Martine JAUBERT

Jury

Jean-Pierre Astolfi, professeur, université de Rouen, rapporteur
Michel Fabre, professeur, université de Nantes, président du jury
Martine Jaubert, professeur, IUFM d’Aquitaine, codirectrice de thèse
Christian Orange, professeur, IUFM des Pays de la Loire, directeur de thèse
Dominique Rojat, inspecteur général de l’Éducation nationale (SVT), examinateur
Patricia Schneeberger, maître de conférences, HDR, IUFM d’Aquitaine, rapporteur
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« Dans le règne de la pensée, l’imprudence est une méthode »
Gaston Bachelard
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Remerciements

Je veux dire, ici et en premier lieu, ma gratitude à Christian Orange pour avoir accompagné
mes premiers pas de chercheur avec bienveillance et rigueur. Sa confiance et son regard
critique m’ont aidé tout au long de ce travail qui lui doit beaucoup.
Merci à Martine Jaubert d’avoir accepté de suivre mon mémoire et de m’avoir facilité
l’entrée dans le monde des sciences du langage. J’espère ne pas avoir trop maltraité les
concepts et les outils développés par l’équipe de Bordeaux.
Un immense merci à Brigitte Peterfalvi pour sa disponibilité et son grand intérêt pour mes
recherches. Les moments forts de réflexion au café Zimmer à Paris ont facilité la mise en
forme de mes idées et les ont enrichies de toute son expérience. Ce travail ne serait pas ce
qu’il est sans Brigitte.
Je dois également beaucoup à mes différentes familles professionnelles :
- à l’équipe de Saint-Lô qui m’ont permis d’entrer en didactique. Je pense en tout premier
lieu à Françoise Beorchia et à Paulette Ducrocq qui m’ont donné la chance de travailler
avec elles. Et puis il y a les collègues et amis de la didactique de l’EPS et de la didactique
professionnelle emmenés par Alain Le Bas qui ont enrichi ma réflexion par leurs outils,
leurs concepts et leurs préoccupations ;
- à l’équipe du séminaire problématisation du CREN, en particulier à Michel Fabre qui a
toujours suivi mon travail avec intérêt ;
- à l’équipe d’Aster qui m’a si bien accueilli et qui me témoigne une grande confiance ;
- à l’équipe de l’IUFM de Bordeaux pour leur soutien et leur aide précieuse : merci donc à
Maryse Rebière, Véronique Boiron et Patricia Schneeberger ;
- à mes collègues, professeurs du second degré de l’académie de Caen, qui se sont
retrouvés embarqués dans cette aventure alors qu’ils s’inscrivaient simplement à un stage
de formation continue. Je n’ai pas la place de tous les citer (certains le seront au fil de ce
mémoire), mais qu’ils sachent que ce travail n’aurait pas été possible sans eux.
Tous mes remerciements à Jean-Pierre Astolfi, Michel Fabre, Dominique Rojat et Patricia
Schneeberger, pour avoir accepté de lire de mon travail.
Pour terminer sur une note plus personnelle, je remercie mes proches pour qui je n’ai pas
été très disponible ces derniers temps, tout particulièrement Margaux et Sergio, ils ont
« supporté » cette thèse tout autant que moi.
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Sommaire

Sommaire ________________________________________________________ 7
Introduction générale____________________________________________ 11
Chapitre 1. EXPLICATION, PROBLÉMATISATION ET SAVOIRS EN
SCIENCES DE LA VIE _____________________________________________ 17
Introduction_________________________________________________________18
1. Science et explication _____________________________________________20
2. Expliquer en sciences______________________________________________23
3. La justification des explications____________________________________27
3.1. Explication et tradition de recherche : style de pensée, paradigme, épistémè___________27
3.2. Explication et test empirique ________________________________________________34
3.2.1. Spécificités de l’expérimentation en biologie fonctionnaliste ____________________35
3.2.2. Fondements logiques de la démarche expérimentale en biologie fonctionnaliste_____38
3.3. Conclusion ______________________________________________________________40
4. Une épistémologie de la découverte : problème et explication_____41
4.1. Le problème de la découverte _______________________________________________41
4.2. La problématologie ou la possibilité d’une épistémologie de la découverte scientifique___43
4.2.1. Les faits, quels faits ?____________________________________________________44
4.2.2. La logique de la découverte : causalité et relevance ___________________________45
4.2.3. Expérience et nécessité : articulation entre découverte et justification____________47
4.3. Conclusion : l’explication entre expliquer et comprendre__________________________48
5. Explication et problématisation : positionnement épistémologique 50
6. Conséquences : les apprentissages scolaires en sciences de la vie___54
6.1. Le propositionnalisme du savoir scolaire : savoir et problème ______________________54
6.2. Une conception épistémique classique des enseignants de SVT : le problème réduit à sa
fonction de motivation et la primauté de la justification sur la recherche dans la construction
des explications ______________________________________________________________56
6.3. Apprendre les sciences de la vie : explication et problématisation ___________________59
6.4. La problématisation : processus et produit _____________________________________61
6.4.1. La dynamique de la problématisation : les deux dédoublements__________________62
6.4.2. Le produit de la problématisation d’un problème explicatif : une modélisation______69
6.4.3. Conséquences méthodologiques de la distinction processus/produit pour rendre ___73
compte de l’activité de problématisation des élèves________________________________73
7. Conclusions et première formulation de la question de recherche _85
Chapitre 2. PROBLÉMATISATION EN SCIENCES ET ACTIVITÉ
LANGAGIÈRE____________________________________________________ 87
Introduction_________________________________________________________88
1. Explication et mise en texte du savoir : le langage au laboratoire __92
1.1. Place et fonction de l’activité langagière dans l’activité scientifique___________________92
1.2. Communication informelle et recherche d’explication ____________________________97
1.3. Communication formelle et justification de l’explication : la mise en texte du savoir_____99
1.4. Conclusion _____________________________________________________________102
2. Quelle conception du langage pour rendre compte du versant
langagier de l’activité scientifique ? _________________________________104
2.1. Les pratiques langagières de la communauté scientifique sont constitutives des savoirs
scientifiques ________________________________________________________________105
2.2. Une conception dialogique du langage________________________________________107
2.3. Les pratiques langagières s’inscrivent dans des genres de discours différents__________111
8
2.4. Conclusion _____________________________________________________________113
3. Conséquence : langage et apprentissages scientifiques____________ 121
3.1. Langage et activités scientifiques dans une séquence de classe ordinaire _____________122
3.2. Langage et apprentissages scientifiques à la lumière de la théorie vygotskienne des
apprentissages scolaires_______________________________________________________125
3.2.1. Une conception constructiviste des apprentissages __________________________125
3.2.2. Apprentissages scolaires versus apprentissages non scolaires___________________126
3.2.3. Concepts scientifiques et concepts quotidiens ______________________________128
3.2.4. Les apprentissages des concepts scientifiques se font en collaboration avec autrui puis
sont reconstruits pour soi-même_____________________________________________135
3.3. Conclusion : la question de la transposition didactique___________________________136
4. Des outils langagiers pour analyser le processus de problématisation
____________________________________________________________________ 141
4.1. Des outils pour analyser le travail langagier de construction d’une explication au cours des
débats scientifiques en classe___________________________________________________142
4.2. Des outils pour analyser l’articulation des argumentations produites par les élèves et la
construction des raisons______________________________________________________143
4.3. Des outils pour analyser les arguments produits par les élèves ____________________145
5. Conclusion et nouvelle formulation des questions de recherche __ 147
Chapitre 3. QUESTIONS DE RECHERCHE, DOMAINE D’ÉTUDE ET
MÉTHODOLOGIE DE TRAVAIL___________________________________ 149
Introduction _______________________________________________________ 150
1. Explicitation des questions de recherche _________________________ 151
1.1. Fonctionnalité des « espaces contraintes et nécessités » sur des cas particuliers (approche
épistémologique préalable) ____________________________________________________151
1.2. Analyse des problématisations scolaires : une analyse du processus de problématisation
dans le cas de problèmes explicatifs _____________________________________________152
2. Objets d’étude, niveaux de classe et situations retenues__________ 154
2.1. Les objets d’étude : biologie fonctionnaliste et biologie historique__________________154
2.2. Les niveaux d’étude retenus________________________________________________155
2.3. Deux situations ouvertes et une situation plus contrainte ________________________157
2.4. Conclusion : comparaison des trois études menées _____________________________158
3. Méthodologie de travail__________________________________________ 159
3.1. Une analyse préalable de nature épistémologique de l’objet d’étude abordé __________159
3.2. Méthodologie d’analyse des débats scientifiques ________________________________160
3.2.1. Premier temps : analyse macroscopique___________________________________161
3.2.2. Deuxième temps : une analyse microscopique à l’échelle d’un épisode mobilisant deux
outils différents ___________________________________________________________163
3.2.3. Conclusion__________________________________________________________164
Chapitre 4. PREMIÈRE ÉTUDE DE CAS : LES FONCTIONS DE
NUTRITION ____________________________________________________ 167
Introduction : la nutrition au cœur de la biologie fonctionnaliste____ 168
1. Les fonctions de nutrition : analyse préalable dans le cadre de la
problématisation___________________________________________________ 171
1.1. La nutrition : plusieurs familles de problèmes __________________________________171
1.2. Une étude cas : la nécessité de transformation dans les différentes familles de problème 173
1.2.1. La nécessité de transformation dans un débat en cycle 3______________________173
1.2.2. La nécessité de transformation dans des problèmes de distribution _____________176
1.2.3. La nécessité de transformation dans des problèmes d’assimilation ______________179
1.3. Conclusion _____________________________________________________________189
2. La nutrition chez l’homme en classe de 3e : une problématisation
scolaire_____________________________________________________________ 190
2.1. Le dispositif d’enseignement-apprentissage ____________________________________190
9
2.1.1. La nutrition dans le programme de 3e_____________________________________190
2.1.2. Premier temps : la situation d’évaluation diagnostique ________________________191
2.1.3. Deuxième temps : un travail de groupe____________________________________191
2.1.4. Troisième temps : un débat scientifique dans la classe ________________________191
2.2. Analyse du processus de problématisation_____________________________________192
2.2.1. Analyse macroscopique du débat_________________________________________192
2.2.2. Analyse épistémologico-langagière________________________________________199
2.2.3. Conclusion : l’« espace contraintes et nécessités » en jeu dans le débat de 3e______237
3. Discussion________________________________________________________243
3.1. La structure des explications produites _______________________________________243
3.1.1. Caractérisation des énoncés produits_____________________________________243
3.1.2. Les genres d’énoncés produits par les élèves confrontés à l’explication de la nutrition
chez l’homme_____________________________________________________________246
3.2. La dynamique de construction de l’explication__________________________________250
3.2.1. L’exigence de précision sur les solutions possibles___________________________250
3.2.2. La mise en cohérence langagière et épistémique_____________________________250
3.2.3. Conclusion__________________________________________________________254
3.3. Les raisonnements et argumentations des élèves________________________________255
3.3.1. Le fonctionnement des épisodes fortement argumentatifs : rôle dans la
problématisation __________________________________________________________255
3.3.2. Implicite / explicite dans les arguments et les raisonnements des élèves __________257
3.3.3. Conclusion et problèmes didactiques _____________________________________262
4. Conclusion _______________________________________________________263
Chapitre 5. ÉVOLUTION DES ÊTRES VIVANTS ET ANCÊTRE COMMUN
HYPOTHÉTIQUE _______________________________________________ 265
Introduction : spécificité des explications évolutionnistes en biologie,
une compréhension narrative_______________________________________266
1. Évolution et ancêtre commun : une analyse épistémologique _____269
1.1. Le concept d’évolution : analyse épistémologique _______________________________269
1.1.1. Présentation du concept _______________________________________________269
1.1.2. Conditions de possibilité du concept de sélection naturelle et limites_____________276
1.1.3. Ce que l’on sait et ne sait pas de l’évolution actuellement _____________________278
1.1.4. Conclusion__________________________________________________________281
1.2. L’ancêtre hypothétique commun : une analyse épistémologique_282
1.2.1. L’ancêtre commun dans la systématique phylogénétique : apport de Hennig_________282
1.2.2. Le concept d’ancêtre commun___________________________________________284
1.2.3. Conditions de possibilité du concept d’ancêtre hypothétique commun____________286
1.2.4. Conclusion__________________________________________________________288
1.3. L’évolution dans les programmes scolaires______________________288
2. L’évolution en classe de première ES _____________________________291
2.1. Le dispositif d’enseignement-apprentissage ____________________________________291
2.1.1. Premier temps de travail : la situation d’évaluation diagnostique ________________291
2.1.2. Deuxième temps de travail : une production écrite collective__________________292
2.1.3. Troisième temps de travail : le débat scientifique____________________________292
2.2. Analyse du processus de problématisation_____________________________________293
2.2.1. Analyse macroscopique du débat_________________________________________293
2.2.2. Analyse épistémologico-langagière________________________________________297
2.2.2.5. Présentation du groupe 2______________________________________________310
2.2.3. Conclusion : l’espace « contraintes et nécessités » en jeu dans ce débat sur les
mécanismes de l’évolution dans une classe de première ES_________________________324
2.3. Discussion______________________________________________________________326
2.3.1. La forme narrative des explications produites : outil / obstacle _________________326
2.3.2. La dynamique de construction de l’explication______________________________329
2.4. Conclusion _____________________________________________________________336
10
3. Le concept d’ancêtre commun avec un groupe d’étudiants préparant
le concours de professeur des écoles________________________________ 338
3.1. Intérêt pour la recherche, intérêt didactique___________________________________338
3.2. Le dispositif d’enseignement et le corpus de données____________________________339
3.2.1. Le dispositif de formation ______________________________________________340
3.2.2. Les données recueillies ________________________________________________344
3.3. Analyse des productions des étudiants _______________________________________344
3.3.1. Les productions individuelles de la phase 1_________________________________344
3.3.2. Les productions individuelles de la phase 3_________________________________347
3.3.3. Les productions de groupe (phase 4) _____________________________________352
3.4. Analyse épistémologico-langagière et discussion des résultats _____________________355
3.4.1. La présentation de la première affiche et la discussion à son propos_____________356
3.4.2. La présentation de la seconde affiche _____________________________________362
3.5. Conclusion _____________________________________________________________367
4. Conclusion du chapitre 5_____________________________________________ 369
Chapitre 6. DISCUSSION GÉNÉRALE______________________________ 373
Introduction _______________________________________________________ 374
1. Le développement du cadre théorique de la problématisation____ 375
1.1. Problématisation et explication _____________________________________________375
1.1.1. Logique formelle et logique de la découverte pour comprendre les relations entre
problématisation et explication_______________________________________________375
1.1.2. Explications et problématisations scolaires dans les cas étudiés_________________376
1.2. Le développement de quelques points critiques dans le cadre de la problématisation___380
1.2.1. La nouvelle catégorie des « empiriques nécessaires » ________________________381
1.2.2. Enchaînements problématiques et perspective curriculaire ____________________382
2. Les apports des analyses langagières dans la compréhension du
processus de problématisation _____________________________________ 386
2.1. Des chroniques aux récits : un point de départ pour la problématisation ____________387
2.2. Secondarisation des chroniques et processus de problématisation__________________388
2.2.1. Les mécanismes de prise en charge énonciative_____________________________388
2.2.2. Réduction de la dissonance entre des énoncés ou entre des voix dans un énoncé et
problématisation __________________________________________________________391
2.2.3. Argumentation de preuve et problématisation_______________________________393
2.2.4. Raisonnements mobilisés par les élèves et problématisation ___________________395
2.2.5. Complémentarité des analyses épistémologico-langagières pour comprendre le
processus de problématisation _______________________________________________402
3. Problématisation et obstacles : les apports d’une analyse
épistémologico-langagière__________________________________________ 407
3.1. L’obstacle fondamental____________________________________________________407
3.2. Les obstacles qui jouent sur les outils cognitivo-langagiers mobilisés par les élèves pour
produire une explication scientifique ____________________________________________409
3.2.1. Mise en récit et obstacles à la construction de savoirs scientifiques _____________409
3.2.2. L’analogie comme preuve dans les raisonnements des élèves___________________413
3.2.3. Conclusion__________________________________________________________413
3.3. Les obstacles liés aux contraintes théoriques mobilisées dans certains raisonnements __414
3.4. Conclusion _____________________________________________________________415
Conclusion générale _____________________________________________ 419
Bibliographie ___________________________________________________ 425
Table des annexes_______________________________________________ 443