Dossier : Lecture et culture scientifique

Écrire pour comprendre... pour apprendre les sciences

Myriam Bouridah, directrice d'école d'application, Livry-Gargan

L'enseignement rénové des sciences à l'école accorde une place déterminante au " cahier d'expériences " et les programmes situent les apprentissages langagiers dans l'ensemble des champs disciplinaires. Le rôle des écrits au cours d'une démarche scientifique.

Les écrits en sciences ont fait l'objet, pour moi en tant qu'enseignante, d'un large intérêt depuis quelques années et j'ai mis en place ce " cahier d'expériences " dans mes classes. Son exploitation m'a incitée à réfléchir sur la manière de développer, de diversifier et d'utiliser les écrits scientifiques, dans le but de construire des savoirs, savoir faire et savoir-être, en sciences mais aussi en maîtrise de la langue. L'analyse proposée vise à mettre en évidence la synergie que j'ai pu repérer entre démarche scientifique d'investigation, production d'écrits et apprentissages, construction de connaissances scientifiques.

L'enseignement scientifique est bien souvent pensé comme mise en oeuvre d'un travail de recherche et d'expérimentation, en obérant le rôle fondamental que joue la production d'écrits dans l'acquisition des connaissances scientifiques. C'est en relation aux différentes étapes d'une démarche scientifique d'investigation que le rôle des écrits sera explicité. J'entendrai par " écrit " tout mot, phrase, texte, dessin, graphique, tableau, schéma, légende...

Étape de questionnement

" Pour un esprit scientifique, toute connaissance est une réponse à une question. S'il n'y a pas eu de question, il ne peut y avoir connaissance scientifique. "

G. Bachelard, 1938, La formation de l'esprit scientifique, Vrin, 1977 pour la 10e édition

" L'absence d'un véritable questionnement traduit un arrêt dans la construction de la pensée. "

A. Giordan, G. de Vecchi, 1987, Les origines du savoir, Delachaux et Niestlé

Le questionnement traduit une motivation ; c'est un moteur du savoir. Ainsi, confrontés à un problème, les élèves vont s'investir dans la recherche d'une solution.

Étape de formulation d'hypothèses, émergence des conceptions initiales

Cette étape et la suivante - étape d'investigation) -sont pour moi celles où les traces écrites revêtent une importance cruciale. Le recours à l'écriture lors de la phase de formulation d'hypothèses permet à l'enfant d'identifier sa propre pensée, de se positionner en tant que personne afin de préparer les débats ultérieurs qui consisteront à confronter des arguments plutôt qu'à se laisser persuader.

Face à une situation, l'enfant va mobiliser tout ce qu'il connaît et élaborer un système explicatif du phénomène observé. Il est primordial pour le maître de savoir à partir de quelles connaissances les élèves bâtissent leurs raisonnements. Le maître part de ce que l'enfant pense pour l'emmener vers un savoir plus valide. L'enfant se trouve alors acteur de ses apprentissages. G. de Vecchi et A. Giordan suggèrent : " Il faut faire avec pour aller contre. C'est-à-dire qu'il faut les [les conceptions des élèves] confronter tout en s'appuyant sur elles pour les transformer. "

Ces conceptions, les élèves les ont construites à partir de leur vécu. Il existe plusieurs façons de les faire s'exprimer - dessins, questionnaires auxquels les élèves répondent par écrit, échanges oraux, schémas à compléter, etc. - qui varieront selon les thèmes. Si les conceptions peuvent être exprimées dans une phase orale, l'écrit demeure, à mes yeux, le plus intéressant pour les raisons suivantes :

  • Un temps est donné aux élèves, ce qui incite chacun à réfléchir et mobiliser tout ce qu'il connaît en essayant d'élaborer des explications, des mises en relations.
  • Chaque élève a le choix de s'exprimer de la manière qui lui convient le mieux : phrases, dessins, schémas illustrés.
  • Les représentations produites sont individuelles et ne sont pas influencées par celles des autres élèves.
  • Cela permet de recueillir les représentations initiales de tous les élèves.

Tous ces écrits, dans leurs formes les plus diverses, contribuent à la construction des connaissances : ils sont le support essentiel de la phase de confrontation des représentations initiales, moment riche en échanges et en construction de sens. Le rôle du maître consiste à prendre en compte " l'état de savoir " initial des élèves avec ce qu'il comporte de ressources, de lacunes, de connaissances partielles ou erronées pour en favoriser l'évolution ou, dans certains cas, en permettre le rejet.

Étape d'investigation

Lors de cette étape, les écrits assurent diverses fonctions.

Les écrits d'investigation ou écrits instrumentaux pour soi

Pour les écrits de travail, la question du " vrai " et du " faux " est provisoirement suspendue, pour laisser place à celle du " possible " et de " l'impossible ". Ils sont de l'ordre du " problématique ". La mise en place de ces écrits, indispensables à la démarche d'investigation, a été plus difficile que je ne l'avais envisagé. Les élèves avaient été habitués à produire des écrits rédigés au terme d'un travail mené avec l'enseignant, dont le sujet était relativement déjà maîtrisé et répondant à des normes précises. Ils demeuraient dans le registre du vrai et du faux et écrire sur " ce qu'ils ne connaissaient pas " les effrayait. À ce moment-là est apparue la nécessité d'instaurer un autre rapport à l'erreur et, petit à petit, les élèves ont compris que, dans ce qu'ils écrivaient, la question ne pouvait pas être d'emblée " est-ce que c'est vrai ? ", mais devait être " est-ce que cela peut fonctionner ainsi ? " ou " est-ce que c'est possible avec ce qu'on sait ? ".

Ces écrits permettent aux élèves de chercher, d'accepter de se tromper, de recommencer. Ils leur permettent également d'essayer de répondre aux problèmes qu'ils se posent pour le plaisir de comprendre, d'apprendre... Grâce à eux, ils peuvent soumettre leurs hypothèses au test de la réalité, mettre en doute leurs premières impressions, rechercher la preuve de ce qu'ils avancent, relativiser.

Les écrits pour retenir

Il s'agit d'écrits secondaires tels que notes d'observation - appareil respiratoire du mouton -, relevés de résultats expérimentaux, notes de lecture - recherche sur documents. Ces écrits servent à mémoriser, pour que l'esprit soit libre de se consacrer efficacement à la poursuite de l'activité. Ils permettent de garder des traces ; ils aident à la recherche d'exactitude.

Les écrits pour retenir sont une sorte de " mémoire papier " et ont deux fonctions complémentaires :

  • Mémoire de travail au cours de l'activité investigatrice, ils constituent un point d'appui pour ne pas perdre d'informations.
  • Mémoire à long terme, ils rendent possible un retour sur des traces des activités antérieures ; ils contribuent à éviter chez les élèves le sentiment que chaque thème d'étude chasse le précédent et à leur faire reconsidérer leur perception trop linéaire et séquentielle des apprentissages.

Les écrits pour comprendre, pour s'expliquer

Ces écrits mobilisent la pensée de l'élève. Ils servent souvent de support aux débats dans la classe. Ils sont soumis à la critique des pairs et/ou de leurs auteurs. Ils permettent :

  • de prendre un temps de réflexion personnelle (notes sur ses idées, ses questions, ses interprétations) ;
  • de trier, ordonner, classer, mettre en relation pour structurer (les mots du corps humain, les états de l'eau, les catégories de déchets) ;
  • de faciliter la discussion et la critique collective (écrits individuels ou en groupes proposant une organisation, une explication : schéma + texte sur l'appareil digestif, par exemple).

Dans une classe de CE2/CM1, j'avais demandé aux élèves de produire un écrit initial dans lequel ils étaient invités à écrire, dessiner, tout ce qu'ils pensaient savoir sur le corps humain. Après avoir recensé tous les mots écrits sur tous les cahiers, j'ai établi une liste que j'ai donnée à chacun des élèves en leur demandant de trier puis de classer ces mots selon qu'ils les faisaient penser à la même idée (écrit personnel non validé, avant confrontation).

Exemples :
  • dent, estomac, manger, tuyau, ventre, digérer...
    Titre proposé : la nutrition.
  • air, oxygène, poumon, coeur (l'oxygène va dans le coeur, sans oxygène, le coeur s'arrête), respirer, poitrine...
    Titre proposé : la respiration.
  • bouger, muscle, os, squelette, genou, articulation, sang (car il permet de bouger), coeur (si le coeur s'arrête, on ne peut plus bouger)...
    Titre proposé : bouger.

Cette manipulation de la liste a conduit les enfants à construire des catégories qui témoignent d'un travail de mise en relation (ébauche des différentes fonctions du corps humain). De cette catégorisation, nous avons pu amorcer le travail suivant qui consistait à les étudier.

Les écrits permettent la mise en évidence de contradictions et peuvent être source de conflits cognitifs, moteurs dans l'apprentissage. Il y a donc un lien fort entre les écrits de travail et les débats scientifiques dans la classe pour répondre à la " problématique ". Ces écrits sont nécessaires pour que le champ des possibles soit exploré, c'est-à-dire parcouru et balisé.

Pour tous ces écrits, ce sont les exigences fonctionnelles qui priment et il n'est pas important que les phrases soient bien construites. Ils jouent un rôle crucial dans l'apprentissage comme outil au service de la production d'explications. Ils permettent à l'élève d'explorer sa pensée personnelle et de la clarifier en matérialisant sur le papier les relations entre ses connaissances. L'élève écrit souvent à la première personne, puisque c'est sa propre pensée qui est en jeu et non des connaissances scientifiques déjà établies.

Étapes de confrontation

Des écrits, supports de débats scientifiques

Lors de la mise en oeuvre de la démarche d'investigation, les étapes de confrontation sont nombreuses :

  • confrontation des représentations initiales lors des travaux de groupes ;
  • confrontation des travaux de groupes en groupe classe ;
  • confrontation des résultats suite à des expérimentations, des recherches, des observations.

J'ai essayé d'analyser les relations qu'entretiennent les divers écrits - textes et schémas - avec le débat afin d'en mesurer l'impact sur la construction des apprentissages.

Exemple relatif à l'annexe 11: cet exemple est extrait d'une séquence sur les os et le squelette. Les élèves ont produit, par groupes de quatre, des affiches sur lesquelles ils avaient noté leurs réponses à la question : " Quels sont tous les os que vous connaissez dans le corps humain ? ". Les affiches comportaient un schéma (silhouette) accompagné de textes - légende, questions, phrases explicatives - plus ou moins riches.

J'ai pu constater - et vérifier dans toutes les situations similaires - que les textes étaient souvent lus à voix haute par un ou plusieurs membres du groupe pour présenter l'affiche, mais que, pour la discussion proprement dite, les débats, les conflits cognitifs constructeurs de sens, la référence aux schémas était beaucoup plus fréquente que la référence aux textes : les élèves peuvent expliquer et débattre en pointant du doigt telle ou telle partie du schéma. Ils associent souvent à l'oral des gestes accompagnant les explications. Une autre différence entre texte et schéma est que les textes font apparaître des expressions du doute, telles que : " on croit que ", " peut-être ", " je pense que ", qui n'apparaissent pas dans les schémas !

Ainsi, l'importance donnée aux débats, nourris par les différentes formes d'écrits, montre bien que l'activité scientifique ne se réduit pas au travail expérimental et ne se construit véritablement que dans le conflit cognitif.

Étape de synthèse des connaissances

Le passage des écrits d'investigation aux écrits formalisés permet le saut décisif vers la formulation communicable.

Il s'agit, pour les élèves, de bâtir des écrits explicatifs cohérents, où tous les éléments du raisonnement sont explicités et convaincants pour un destinataire. Il s'agit en général de textes où, contrairement aux précédents, les exigences formelles de type linguistique sont importantes. Les élèves choisissent généralement de les accompagner de tableaux ou schémas afin de les rendre plus explicites.

Lors de l'élaboration de ces écrits, le travail de reformulation, de réécriture, revêt une importance capitale. Les élèves, seuls ou par groupes selon les activités, sont incités à reprendre leurs textes autant de fois que nécessaire pour aboutir à une version satisfaisante ; ces phases d'activité peuvent être considérées comme des séquences " décrochées " de français. Ce travail de réécriture contribue à la mise au clair des idées que l'on cherche à exprimer.

Mon expérience, au travers de cette analyse, m'a permis de comprendre qu'il est impossible d'envisager des activités scientifiques sans productions écrites réalisées par les élèves. Plus généralement, je pense être convaincue aujourd'hui qu'il n'est pas de science véritable sans traces écrites ou graphiques qui permettent de stabiliser les observations, les expérimentations, les mesures.

(1) Les annexes explicatives avec les extraits de cahier sont consultables à partir de ce lien : http://www.ac-creteil.fr/ecoles/77/compayre2meaux/2003%202004/cm1cm2a/sciences/osetsquelette/sequence1.htm

Argos, n°45, page 40 (05/2009)
Argos - Écrire pour comprendre... pour apprendre les sciences