Partageons nos savoirs – sur les conceptions initiales

Le troisième colloque du CTREQ (Centre de Transfert pour la Réussite éducative du Québec) restera certainement un moment fort de mon année professionnelle. Non seulement parce qu’il m’a permis de rencontrer une partie de mon réseau sur Twitter, mais aussi parce que l’évènement a lui-même été un moment de transfert et de dialogue entre chercheurs et enseignants.

La présentation sur laquelle je voudrais revenir particulièrement est celle de Patrice Potvin, Directeur du laboratoire de neurodidactique des sciences à l’UQAM. Il nous entretenait sur l’apport de la neurodidactique pour comprendre et gérer les conceptions initiales des élèves. Un sujet qui m’intéresse particulièrement du fait de ma position de conceptrice pédagogique multimedia. En effet, lorsqu’on développe du contenu en ligne, le jeune est pour une bonne partie livré à lui-même pour faire du sens avec ce contenu ; le principal enjeu est alors de venir chercher le jeune (sans le connaître) sur son propre terrain cognitif –ce qui devient possible lorsqu’on a en tête les conceptions initiales des élèves sur le sujet qu’on veut traiter. Partir des conceptions initiales courantes dans la population (si elles ont été repérées par la recherche) est un atout essentiel pour s’assurer que ce qu’on développe fera du sens pour l’utilisateur.

 

Qu’est-ce qu’une conception initiale ?

 

Selon vous, qu’est-ce qui tombe le plus vite : une bille de plomb ou une balle de polystyrène ?
Si vous avez répondu intuitivement « La bille de plomb », vous venez de faire la découverte d’une de vos conceptions initiales erronées.
Si par contre vous avez répondu : « Ca dépend où : dans le vide, les deux tombent à
la même vitesse. Sur terre, des objets de masses différentes tomberont à des
vitesses différentes en raison de la friction avec l’air. », c’est que vous avez particulièrement bien intégré vos cours de physique (ce qui ne veut pas dire que votre conception erronée a disparu -mais on verra ça plus loin).

Lorsque l’enfant arrive à l’école, il a plusieurs années d’expérience derrière lui –années où il s’est créé une compréhension du monde –et pas seulement du monde physique : le monde social aussi a donné naissance chez lui à des stéréotypes en lien avec son expérience et son environnement…
Toute cette connaissance, l’enfant l’a développée à partir d’observations quotidiennes, d’où il a tiré des théories intuitives. Ces théories sont elles-mêmes organisées en réseaux cohérents.
Or, au delà des variations individuelles, beaucoup des erreurs qu’on repère dans ces théories intuitives se révèlent être récurrentes et cohérentes au niveau de la population ; c’est le principe fondateur de la didactique des sciences.

De là, si en tant qu’enseignant, vous voulez vous assurer du bon ancrage des connaissances que vous présentez à vos élèves, il est indispensable que vous teniez compte de leurs conceptions initiales.

Or, cohérentes et viables, élaborées sur une longue période, les conceptions initiales sont par là même résilientes. Comment les contrer ?

 

Comment faire évoluer les conceptions initiales ?

Une première condition pour faire évoluer les conceptions initiales des élèves est d’en avoir conscience.

Patrice Potvin relate cette anecdote : une enseignante du primaire questionne sa classe : « Pourquoi les feuilles des arbres sont vertes ? » Un élève répond :  « Parce qu’elles se nourrissent d’eau et de soleil. » L’enseignante –qui a en tête à la fois la chlorophylle, son programme et l’heure qui tourne- rejette simplement la réponse et passe à un autre élève.
Interrogé à la fin du cours sur les raisons de sa réponse, l’élève avance le raisonnement suivant :

“Les feuilles sont vertes parce que l’eau et bleue et le soleil est jaune. Ca fait donc du vert –on a vu ça en dessin. Et d’ailleurs, si on arrête de donner de l’eau à une plante, elle jaunit puisqu’elle n’a plus le bleu de l’eau.”

Comme on le voit dans cet exemple, le fondement d’une conception initiale est très circonstancié ; il est corroboré par plusieurs observations indépendantes. De là, comprendre ce que sont et d’où viennent les conceptions de ses élèves, et comment celui-ci les justifie, est essentiel pour savoir comment aborder et présenter la « bonne » conception.

Une deuxième condition pour faire évoluer les conceptions initiales des élèves est de les attaquer de front, non en les niant explicitement mais en leur opposant des contrexemples.

Pourquoi ne pas les nier explicitement ?

Attaquer les conceptions des élèves de front est une stratégie dont la didactique fait la promotion -cependant les résultats de neurologiques ne semblent pas confirmer l’efficacité de cette stratégie. Voici une explication simple que je puise chez Georges Lakoff, linguiste cognitiviste : si l’on vous dit «  Ne pensez pas à un éléphant ! », la première chose que fait votre cerveau, c’est d’y penser. Evoquer une conception erronée, c’est la renforcer.
Alors que faire remarquer aux élèves l’existence des pièges pourrait suffire. De même, présenter aux élèves des arguments qui mettent en question leur conception initiale, permet d’effectuer implicitement un travail de sape de cette conception, de façon à initier la construction de la conception correcte chez l’élève. Une méthodologie hautement socioconstructiviste, donc.

Que se passe-t-il dans la tête de l’élève, à ce moment ?

Patrice Potvin utilise une métaphore (que, incidemment, j’utilisais moi-même pour expliquer la mémorisation à mes élèves en grande difficulté scolaire) : la métaphore du chemin dans la forêt.

Lorsque vous tracez pour la première fois un chemin dans la forêt, il est difficile de le maintenir : les plantes on tendance à l’envahir, effaçant rapidement la piste. Mais plus on l’emprunte, plus la piste est facile à suivre. On la bétonne, on la maintient, et l’on se déplace de plus en plus vite en l’empruntant. Donc on l’emprunte de plus en plus. C’est la Loi du moindre effort cognitif (Botvinick, 2007).

La piste est le chemin neuronal ; pensez « Conduire une voiture », par exemple, et comment le processus était exigeant cognitivement, au départ : impossible de parler et conduire en même temps. Mais après quelques centaines d’heures de pratique, le processus s’est automatisé, l’investissement cognitif est devenu minimal : le chemin neuronal a été tracé.

De même, lorsque nous créons une conception initiale, c’est un chemin, corroboré par toute une série d’indices, que nous créons. Une fois tracé, ce chemin est emprunté, et réemprunté –au point qu’il en devient automatique : les conceptions initiales sont pour une bonne part inconscientes, et demandent donc un investissement cognitif minimal.

En abordant conceptions initiales d’un point de vue neuronal, on commence à évaluer l’ampleur du projet de « déconstruction » qui attend un enseignant.

Pour préciser tout cela, Patrice Potvin relate l’expérience de neurodidactique suivante : on présentent différents schémas de circuits électriques à deux groupes : des novices, et des experts dans le sujet.
Certains circuits électriques fonctionnent selon une conception novice erronée, et certains circuits répondent à une conception correcte de l’électricité.

On repère l’activité cérébrale de chaque sujet par neuro-imagerie fonctionnelle. Celle-ci nous révèle deux observations extrêmement intéressantes :

  • Chez les sujets novices : confrontés à des circuits qui vont à l’encontre de leurs conceptions initiales, une aire correspondant à l’effet de surprise s’allume dans le cerveau, rapidement suivie par l’activation d’une autre aire : celle qui indique le désintérêt. En d’autres termes, lorsque nous sommes confrontés à un élément qui va à l’encontre de nos conceptions initiales, la réponse standard de notre cerveau est de s’en désintéresser.
    Je vois ici, personnellement, une analogie avec le biais de confirmation  dans le domaine des stéréotypes : on cherche généralement à confirmer ses hypothèses plutôt qu’à les mettre à l’épreuve.
  • Chez les sujets experts : la première aire qui s’allume est celle de l’inhibition. Ceci démontrerait que la conception initiale, erronée, est toujours présente chez les sujets experts. La conception « correcte » est présente elle aussi, bien sûr, puisque ces sujets donnent la bonne réponse, mais elle cohabite avec la conception initiale.

Changer une conception initiale erronée, ce n’est donc pas l’effacer : c’est créer un chemin aussi fort et mettre un panneau Danger à l’entrée du chemin erroné.

De là, Patrice Potvin donne aux enseignants les recommandations suivantes :

  • Si le cerveau traite les infos discordantes comme des erreurs et s’en désintéressent activement, il est indispensable de développer une culture de l’erreur. Il faut non seulement permettre l’erreur, mais systématiser son exploitation chez les élèves -bref, redonner à l’erreur le statut qu’elle occupe naturellement dans la construction scientifique du savoir.

 

  • Les fonctions automatisées sont toujours celles qui prévalent. Pour automatiser nouvelles bonnes conceptions, il faut la répétition ! J’ajoute personnellement que la répétition n’est pas synonyme d’apprentissage par cœur. Il s’agit plutôt de présenter un même concept de plusieurs façon –exactement comme s’est construite la conception initiale : des observations diverses, qui convergent vers une conception intégrée.

 

Et voici la récente publication de Patrice Potvin, si vous voulez approfondir la question : Manuel d’enseignement des sciences et de la technologie

 

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