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Université Paris Diderot - Paris 7

Université Sorbonne Paris Cité

École Doctorale " Savoirs scientifiques »

Laboratoire de Didactique André Revuz (LDAR)

Entre classifications fonctionnelle et phylogénétique : le groupe des végétaux Une reconstruction didactique fondée sur l'histoire des sciences dans le cadre de la formation des enseignants de sciences de la vie et de la Terre

Par Robin BOSDEVEIX

DOCTORAT

Spécialité : Didactique des disciplines, sciences de la vie Thèse dirigée par Yann LHOSTE (Directeur) et Stéphane SCHMITT (Co-directeur)

Soutenue le mercredi 15 juin 2016

JURY M. Christian Orange, Université Libre de Bruxelles (Belgique) Président de jury et

Rapporteur

Mme Liliane Dionne, Université d'Ottawa (Canada) Rapporteure Mme Cécile de Hosson, Université Paris Diderot Examinatrice

M. Guillaume Lecointre, MNHN Examinateur

M. Yann Lhoste, Université de Bordeaux Directeur M. Stéphane Schmitt, CNRS & Université Paris Diderot Co-directeur

Remerciements

2 3

Remerciements

À Emmanuelle, Coline et Esteban, à qui je dédie cette thèse, pour votre soutien constant et votre compréhension durant ces cinq années de doctorat très prenantes... Mes remerciements vont en premier lieu à Yann Lhoste et Stéphane Schmitt, qui ont dirigé cette recherche doctorale.

Cette thèse est née de belles rencontres, tant scientifiques qu'humaines. En 2009, la création

de l'association pour la formation des professeurs de SVT (AFPSVT) m'a permis de

rencontrer Yann Lhoste, alors maître de conférence en didactique à l'université de Caen. Nous

avons contribué ensemble à faire naître ce beau collectif réunissant les différentes disciplines

impliquées dans la formation des enseignants. À cette occasion, j'ai été impressionné par

l'expertise de Yann que lui apportait son activité de recherche en didactique des sciences de la vie et de la Terre. Débutant en 2010 mon master recherche en didactique, Yann a accepté d'encadrer mon mémoire de recherche de M2. Je remercie Yann d'avoir accepté de diriger ma

thèse malgré la distance de Paris, depuis Caen puis Bordeaux. Je lui dois également beaucoup

dans mon entrée dans la communauté de recherche en didactique des sciences, à travers

l'ARDiST, le séminaire problématisation du CREN à Nantes et le séminaire de didactique des

sciences de la Terre piloté par Denise Orange Ravachol. Yann a su trouver le difficile

équilibre dans la direction de ma thèse. Il m'a laissé beaucoup d'autonomie, ce que j'ai

particulièrement apprécié, tout en cadrant mes prospections et en m'apportant de précieux

conseils, nourrissant ma réflexion. C'est dans un second temps, en 2011, que j'ai rencontré Stéphane Schmitt, historien de la

biologie à l'UMR SPHERE (CNRS - Paris Diderot), quand s'est précisé mon sujet de thèse à

l'interface entre didactique et histoire de la biologie. Sa très grande culture, sa qualité

d'écoute m'ont marqué dès notre première rencontre. Je lui suis très reconnaissant d'avoir

accepté d'encadrer une thèse dans un domaine interface, attestant de sa grande ouverture

d'esprit et de son profond intérêt pour l'enseignement, remontant à l'agrégation que nous

avons préparé au même endroit à quelques années d'écart. N'ayant pas étudié l'histoire des

sciences avant de m'engager en thèse, Stéphane a su m'accompagner dans ma formation et répondre à mes questions. Je l'en remercie sincèrement.

Remerciements

4 Mes remerciements vont également aux rapporteurs, Christian Orange et Liliane Dionne, venus spécialement de Bruxelles et d'Ottawa, ainsi qu'aux examinateurs, Cécile de Hosson et Guillaume Lecointre. Merci pour leurs lectures attentives du manuscrit, leurs remarques et leurs questions constructives. Je remercie tout particulièrement l'UFR Sciences du Vivant et l'Université Paris Diderot qui m'ont soutenu avec vigueur, en m'accordant une décharge d'enseignement de 192h renouvelée à quatre reprises. Je pense également à tous mes collègues du service d'enseignement qui ont permis que ma décharge ne pèse pas sur les étudiants. Cette recherche doctorale a été une véritable aventure collective. Je tiens à rendre hommage à tous ceux qui ont compté et qui, je l'espère, continueront longtemps de marquer ma vie professionnelle et personnelle.

• Leslie Regad m'a donné le goût des analyses statistiques et de la programmation sous R :

c'est peu dire ! Travailler avec Leslie sur l'analyse quantitative des données a été stimulant et

enthousiasmant. Opiniâtre et perspicace, Leslie n'abandonne jamais tant que qu'elle n'est pas arrivée à ses fins ! Une vraie leçon de méthodologie...

• Vincent Chassany a joué un rôle essentiel dans cette thèse, qui lui doit énormément.

Extrêmement cultivé en biologie et très disponible, nos échanges scientifiques ont été

continus dans notre bureau commun du bâtiment Buffon. Au delà de ces échanges

enrichissants, Vincent a accepté de participer à l'expérimentation didactique et a mis en

oeuvre la séance de débat sur les articles scientifiques à trois reprises. Ses grandes qualités

pédagogiques lui ont permis d'animer la séance avec talent, favorisant la prise de parole des

étudiants et poussant à la reformulation et l'explicitation de la pensée des étudiants. Vincent,

je te suis infiniment reconnaissant.

• Martine Pernodet et Nathalie Octo ont accepté de créer une séance d'anglais basée sur les

articles scientifiques au coeur de la reconstruction didactique et de la mettre en oeuvre à deux reprises. Je vous remercie pour votre dynamisme, votre générosité et votre temps. • Murielle Cauchies m'a apporté une aide technique importante pour le tournage et le montage des vidéos de la séquence. Merci pour ta disponibilité et le partage de tes compétences. 5

• Jean-François Mauffrey et Patrick Laurenti ont relu un chapitre de la thèse. Merci pour vos

remarques pertinentes ayant fait avancé ma réflexion.

• Roland Bosdeveix, mon père, a relu l'intégralité du manuscrit et a apporté de très

nombreuses améliorations orthographiques et stylistiques. Un immense merci pour ces

nombreuses heures que tu as consacrées à cette relecture ! Merci également à ma mère,

Martine Bosdeveix, ainsi que mes beaux-parents, Paquita Rodriguez et Renan Foucré. Vous avez été très présents : mille mercis pour votre présence et votre soutien ! D'autres personnes ont énormément compté dans cette thèse. Il s'agit des membres de mon laboratoire, le LDAR (Laboratoire de Didactique André Revuz). Cela fait chaud au coeur d'appartenir à ce collectif. Mes remerciements vont en premier lieu à Cécile de Hosson. Mon entrée dans la recherche en didactique lui revient pour une très grande part. Nous nous sommes rencontrés

en 2005 grâce à la licence EICS (professorat des écoles et médiation scientifique), dans

laquelle nous avons assuré ensemble les enseignements de didactique des sciences. Travailler

avec Cécile m'a montré ce qu'apporte l'expertise didactique issue d'une activité de recherche.

C'est grâce à elle que j'ai osé me lancer dans le M2 Recherche de didactique ... des sciences

physiques ! Depuis Cécile a soutenu son habilitation des recherches en 2011, qui a inspiré mes propres recherches. Devenue professeure et directrice du laboratoire, elle fait vivre une dynamique de recherche avec un incroyable élan collectif et une attention aux personnes hors du commun. Merci pour ce que tu es et pour ce que tu nous apportes ! Je tiens également à remercier Laurence Viennot, Nicolas Decamp, Isabelle Kermen et Patricia Crépin-Obert, pour tous vos conseils bienveillants durant ces cinq années. Les

échanges durant nos différentes réunions ont été très bénéfiques. Quelle rich esse, quelle

densité et quelle joie partagée durant notre séminaire alpin à La Salle Les Alpes chez

Laurence... Des souvenirs ancrés dans ma mémoire pour toujours ! Merci Laurence pour toutes ces discussions à Condorcet, pour tes conseils, tes suggestions bibliographiques, devant

un café ou ta bouilloire servant de matériel expérimental ou tes playmobiles protégés du grand

froid avec leur couverture chauffante ! Sans toi, je n'aurais jamais été accepté à l'école d'été

d'ESERA en 2012... Merci Nicolas pour ta pe rspicacité, ton analyse critique fine et tes remarques toujours bien ciblées. Merci Isabelle pour ta confiance et tes conseils avisés qui

datent de la première heure (dès mon mémoire de master que tu as évalué). Merci Patricia

pour nos échanges réguliers, notamment sur les liens entre histoire et didactique et sur la

Remerciements

6 problématisation. Notre proximité disciplinaire (SVT) et le travail conjoint en enseignement nous rapprochent beaucoup, au delà de notre amitié. Mes pensées vont également bien évidemment aux doctorants du LDAR, dont beaucoup sont aujourd'hui docteurs ! Valentin Maron et Luz Martinez tout d'abord avec qui j'ai passé plusieurs années dans le bureau des doctorants à Condorcet ! Que de discussions

passionnantes, difficiles à arrêter... Mais aussi de bons moments à se soutenir mutuellement

dans les moments difficiles. Je pense également aux autres doctorants du LDAR, trop nombreux pour tous les citer individuellement, pour les discussions régulières dans les réunions du groupe Jeunes Chercheurs, et en particulier Zoé Mesnil, avec qui j'ai animé le groupe pendant un an. Cette thèse doit également beaucoup aux échanges réguliers avec mes proches amis et collègues : Karim Benzerara, Emmanuelle Porcher, Damien Jaujard, Yann Bassaglia et

Juliette Rochet. Je pense également à Marc-André Selosse pour nos discussions estivales à

Belle-Ile ainsi qu'à Sylvie Meyer et Catherine Reeb : notre aventure commune sur l'ouvrage Botanique n'est pas étrangère au thème de cette thèse. Merci à Guy Rumelhard pour ses propositions de relecture et ses attentions, notamment l'envoi de textes importants. Enfin, je tiens à remercier l'ensemble des formateurs qui ont fait passé le questionnaire

dans 26 masters ainsi que les étudiants qui ont participé à l'enquête, en particulier la

promotion 2014/15 du master MEEF SVT des universités Paris Diderot et Paris-Est Créteil (ESPE de l'académie de Créteil). 7

Table des matières

REMERCIEMENTS3

TABLEDESMATIÈRES7

INTRODUCTION15

CHAPITRE1:LESENJEUXDELARECHERCHE19

3.LEPUBLICÉTUDIÉ49

3.1.Lesraisonsduchoixdupublic49

enseignants51 parcoursd'apprentissage53

Table des matières

8

6.1.Problématiquedelathèse65

3.MÉTHODOLOGIE82

classification90 classification106

4.RÉSULTATSETDISCUSSION110

classification(QR1)110 classification(QR2)138

5.CONCLUSIONDEL'ENQUÊTEDIDACTIQUE151

9

SYSTÉMATIQUEDUVIVANT157

L'ENQUÊTEDIDACTIQUE159

NATUREDUGROUPEDESVÉGÉTAUX163

règnesduvivant163 vivant190

3.1.Lapenséecatégorielle239

3.2.Lemacrocentrisme241

3.3.Legradisme242

3.4.L'essentialisme247

4.CONCLUSIONDEL'ÉTUDEHISTORIQUE261

DESARTICLESSCIENTIFIQUES265

situationforcée?268

2.QUESTIONSDERECHERCHE281

sciencedesétudiants282

Table des matières

10 possiblesdidactiques283 285

3.1.Choixdesarticles285

3.2.Lareconstructiondidactique292

4.MÉTHODOLOGIED'ANALYSE304

(QR3)317

5.RÉSULTATSETDISCUSSION323

etdelaproblématisation(QR3)385 424

CHAPITRE5:DISCUSSIONGÉNÉRALE443

11

CONCLUSION481

1.SYNTHÈSEDESRÉSULTATSMAJEURS481

2.PERSPECTIVESDERECHERCHE483

BIBLIOGRAPHIE487

TABLEDESFIGURESETDESTABLEAUX504

1.TABLEDESFIGURES504

2.TABLEDESTABLEAUX509

ANNEXES515

1.LEQUESTIONNAIRE517

2.LAGRILLEDECODAGE527

Table des matières

12

3.3.Analysedel'articledeBurki(2014)542

phylogénétique)580

7.LESCARTESCONCEPTUELLES592

7.1.CartedugroupeA2(KarimaetAude)592

7.4.CartedugroupeA6(RominaetTiphaine)595

7.5.CartedugroupeA7(ManuellaetHelena)596

7.8.CartedugroupeB3(Marco,MaxetGuy)599

7.10.CartedugroupeB5(AlbaneetJohn)601

7.12.CartedugroupeB7(EricetMatthew)603

7.13.CartedugroupeB8(CarolineetLara)604

CAVALIER-SMITH606

BURKI(2014)608

13

10.2.Débatcollectif(épisode23)613

Burki618

WhittakeretCavalier-Smith619

CONCERNANTL'ÉVOLUTIONDESIDÉES622

CONCEPTUELLE(GROUPEA7)627

Une table des illustrations est proposée en page 504.

Table des matières

14

Introduction

15

Introduction

Le terme " végétal » est l'objet de références quotidiennes que l'on évoque à l'occasion de

discussions diverses sur l'agriculture, les marées vertes bretonnes, ou encore lors d'une promenade en forêt ou durant le jardinage dominical... Ce concept quotidien est fortement imprégné du sens commun, faisant des végétaux des organismes verts et immobiles.

Sur le plan scientifique, le développement de la biologie a engendré une diversité de questions

et a rendu le concept de végétal fortement polysémique. Selon les disciplines biologiques, le

terme " végétal » renvoie à une multiplicité de concepts, c'est-à-dire de constructions

humaines répondant à des problèmes différents. Ainsi, le concept de végétal n'a pas la même

signification selon le positionnement que l'on adopte : le point de vue de la systématique, interrogeant les liens de parenté au sein du vivant (phylogénie), le point de vue fonctionnel (biochimie, physiologie, écologie) ou encore le point de vue structural (biologie cellulaire, anatomie). Il ne réfère pas aux mêmes espèces. Qualifier un être vivant ou un concept de végétal, qu'il s'agisse d'un groupe biologique ou d'un type de cellule, revient à mobiliser une classification du vivant. Or, il existe une grande

diversité de classifications en science et plus particulièrement en biologie. Suivant l'objectif

qui leur est assigné, les classifications biologiques répondent à un problème utilitaire, à un

problème scientifi que de nature fonctionnelle ou phylogénétique. Cette recherche se positionne à contre -pied du mythe de l'existence d'une classification unique du vivant " faisant référence pour tous les usages de la biologie » (Deleporte, 2005/2014, p. 81).

Polysémique et pris dans un réseau problématique, le concept de végétal nous apparaît

particulièrement propice pour travailler en formation sur la diversité des classifications et leurs logiques spécifiques. L'objet de notre recherche consiste en la mise en jeu d'une pensée complexe, pensée qui

n'aplatit pas la diversité sémantique d'un concept scientifique, mais qui, au contraire, articule

les différents registres explicatifs et les contextes problématiques. Nous ne nous attacherons

pas à l'étude de la fonction unificatrice d'un concept scientifique mais à la polysémie du

concept de végétal en relation avec la pluralité de classifications biologiques. Cette ambition

apparaît orthogonale avec la volonté évidente de construire une définition univoque d'un

concept s'appliquant en toute situation.

Introduction

16 Notre travail se positionne dans le champ de la didactique des sciences de la vie et de la Terre (SVT) au niveau universitaire, un champ encore peu exploré en France. Il s'inscrit plus

particulièrement dans le cadre de l'année de master durant laquelle les étudiants préparent le

concours de recrutement de professeur de collège et de lycée. Notre recherche porte sur un

public ayant étudié la biologie, durant quatre ou cinq années de formation universitaire, dans

de nombreuses unités d'enseignement thématiques cloisonnées.

En premier lieu, cette thèse possède une visée compréhensive se situant sur trois plans

complémentaires.

• Compréhension des conceptions des étudiants concernant le groupe des végétaux dans

différentes situations de classification et la caractérisation des types de raisonnement classificatoires mis en jeu.

• Compréhension des raisons de l'évolution des idées concernant le groupe des végétaux

à travers l'histoire de la systématique du XIX e siècle à nos jours. • Compréhension des conditions de possibilité de l'utilisation didactique de l'histoire

des sciences afin de travailler la polysémie du concept de végétal selon les classifications

biologiques. En raison des changements historiques importants qui concernent la systématique du vivant et

de leurs conséquences sur le contour du groupe des végétaux, nous pensons que l'histoire des

sciences pourrait constituer un levier didactique. Pour nous, la diversité des problèmes (Orange, 2000) mis au travail par les systèmes classificatoires successifs et la pluralité de

caractères utilisés en systématique au cours des deux derniers siècles constituent des points

d'appui pour la formation des enseignants.

L'idée que l'histoire et l'enseignement des sciences puissent s'éclairer mutuellement n'est pas

nouvelle. Mais la dialectique épistémologique entre les enquêtes historique et didactique que

nous cherchons à établir s'applique à un objet spécifique, un concept polysémique, et à un

niveau de formation universitaire élevé permettant de questionner l'articulation entre différents registres explicatifs biologiques, les registres fonctionnel et phylogénétique.

La thèse se structure en cinq chapitres.

Le premier entend présenter les enjeux de la recherche. Pour ce faire, il convient tout d'abord de circonscrire notre sujet d'étude biologique, et, ensuite, d'envisager le cadre méthodologique de la reconstruction didactique fondée sur l'histoire des sciences (de Hosson,

2011), cadre qui structure cette thèse et que nous adaptons à nos objectifs. Cela nous

permettra d'esquisser une première formulation de nos questions de recherche.

Introduction

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