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Université de Tunis

UMR STEF, ENS de Cachan

EDIPS, ISEFC de Tunis

Thèse

présentée pour obtenir

Le grade de DOCTEUR EN DIDACTIQUE DES DISCIPLINES

Option Biologie

Par

Sameh HRAIRI

SUJET :

FORMES ET FONCTIONS DES EXPERIENCES DANS

L'ENSEIGNEMENT DE LA BIOLOGIE : CAS DE LA

DIGESTION DANS LE CURRICULUM TUNISIEN

Soutenue le 6 décembre 2004

Devant le jury composé de :

Madame Maryline COQUIDE.

Directeurs de thèse

Monsieur Ahmed CHABCHOUB

Monsieur Khemaïs BEN RHOUMA

Rapporteurs

Monsieur Christian ORANGE

REMERCIEMENTS

Je tiens à exprimer mes plus vifs remerciements à Madame Maryline COQUIDE qui a suivi de très prés mon travail, qui m'a aidée à faire les premiers pas dans cette recherche et à l'amener à maturité. Ma gratitude va également à Monsieur Ahmed CHABCHOUB pour avoir bien voulu diriger ce mémoire. Foisonnant d'idées, ses rendez-vous ont toujours été très enrichissants et efficaces. En acceptant de ''m'adopter'' dans son groupe de recherche, il a permis à ce travail d'aboutir. Cette recherche doit son existence donc à mes directeurs de thèse : Maryline COQUIDE et Ahmed CHABCHOUB dont les efforts ont été inlassables pour assurer sa direction Je remercie également Messieurs Khemais BEN RHOUMA et Christian ORANGE d'avoir accepté d'être les rapporteurs de mon travail malgré leurs innombrables occupations. Ma reconnaissance s'adresse aussi à tous les membres du laboratoire " Education, Didactique et Psychologie» de l'Institut Supérieur de l'Education et de la Formation Continue de Tunis ainsi que ceux de l'UMR STEF de l'Ecole Normale Supérieure de Cachan pour leur aide et leur soutien.

SOMMAIRE

INTRODUCTION GENERALE.......................................................................p.1

Partie 1 : CADRE DE REFERENCE DIDACTIQUE

Chapitre I : Les recherches sur l'enseignement de la digestion...................p6 A.La problématique de la démarche expérimentale dans l'enseignement de la digestion..............................................................p9 B.La problématique des conceptions et des obstacles liés

au phénomène de la digestion.....................................................................p10

C. Du côté de l'épistémologie et l'histoire de la digestion..................................p13

D. Conclusion....................................................................................................p17

Chapitre II : Les recherche sur les pratiques expérimentales scolaires....p20 A. La problématique du raisonnement et de la démarche expérimentale.........p29 B. La problématique de la construction et de la

résolution des problèmes scientifiques........................................................p33

C. Le rapport à l'expérimental et le rapport

expérimental au vivant.................................................................................p34

D. Les finalités pédagogiques de l'expérimental...............................................p38

E. Conclusion...................................................................................................p40

Partie 2 : PROBLEMATIQUE ET METHODOLOGIE

Chapitre I : Problématique.........................................................................p43

Chapitre II : Méthodologie.........................................................................p49

A. Vers l'exploration du champ sémantique de

la notion du " curriculum »......................................................................p49

B. Pourquoi avoir choisi l'approche curriculaire ?........................................p51

C. Outils de collecte de données.................................................................p54

D. Population étudiée..................................................................................p66

E. Traitement des données.........................................................................p69

Partie 3 : ANALYSE DES DONNEES p72 Chapitre I : Analyse des formes et des fonctions des pratiques expérimentales liées à l'enseignement de la digestion en Tunisie........p74 A. Rappel des objectifs de ce chapitre........................................................p74 B. Rappel de l'hypothèse de recherche.......................................................p74

C. Cadre de référence.................................................................................p75

D. Rappel de la méthodologie.....................................................................p85

E. Résultats et discussions..........................................................................p86

F. Conclusion............................................................................................p202

Chapitre II : Analyse des conceptions sur le vivant des apprenants tunisiens et de leurs enseignants dans l'enseignement expérimental de

la digestion...............................................................................................p210

A. Rappel des objectifs de ce chapitre......................................................p210 B. Rappel de l'hypothèse de recherche.....................................................p210

C. Rappel de la méthodologie...................................................................p211

D. L'articulation entre l'In vivo et l'In vitro..................................................p212

E. Les conceptions sur le vivant.................................................................p269

F. conclusion..............................................................................................p285

CONCLUSION GENERALE.......................................................................p288 1

INTRODUCTION GENERALE

2

Introduction générale

Notre recherche s'inscrit dans le champ de la didactique de la biologie. Elle se propose d'analyser les formes et les fonctions des pratiques expérimentales liées à l'enseignement de la digestion au sein du curriculum tunisien. En effet, l'enseignement expérimental constitue, toujours, un sujet d'actualité dans les recherches didactiques et la prolifération des projets de recherche "la main à la pâte", des mémoires de DEA (Vialle, 1998 ; Lika, 1999, etc.), des thèses (Darley,

1992 ; Galiana, 1999), des HDR (Coquidé, 2000), des colloques et des publications

(Revue d'Aster, Journées Internationales de Chamonix) en témoignent.

Par ailleurs, en plus de leur côté attractif pour les élèves, les activités expérimentales

présentent des moments privilégiés permettant, à l'apprenant, de s'exercer à la

démarche expérimentale, à la critique, à l'émission des hypothèses, à la conception

des expériences, à l'interprétation des résultats, etc. Notre travail s'inscrit ainsi dans

le cadre des recherches portant sur le fait que l'expérimentation aide ou engage la construction du savoir scolaire chez les élèves. Dans le présent travail, nous allons, sous une approche curriculaire, analyser les formes et les fonctions de l'enseignement expérimental de la digestion, au sein du curriculum tunisien. Il s'agit de caractériser les formes que ces pratiques expérimentales prennent et les fonctions qu'elles remplissent. Nous allons également essayer de caractériser les conceptions sur le vivant que ces expériences permettent de nourrir chez les apprenants tunisien ainsi que chez leurs enseignants. Il s'agit d'analyser comment l'articulation entre l'In vivo et l'In vitro est traitée dans ces pratiques et de dégager les conceptions des apprenants et de leurs enseignants sur le vivant, dans cet enseignement. Pour notre investigation, nous adoptons l'approche curriculaire comme méthodologie de recherche. Nos analyses touchent ainsi les curriculum prescrits (analyse des programmes officiels), les curriculums potentiels (analyse des guides méthodologiques et des manuels scolaires) et les curriculums réels (observations de 3 séquences d'enseignement expérimental de la digestion, des entretiens et des questionnaires auprès des apprenants tunisiens et de leurs enseignants). Cette recherche porte sur l'enseignement expérimental de la digestion tout au long du cursus scolaire tunisien. Nous retenons, pour notre étude, la 9

ème

année 1 , pour l'enseignement de base la 3

ème

année 2 pour l'enseignement secondaire et la Maîtrise

Sciences de la Vie et de la Terre (SVT4)

3 pour l'enseignement supérieur. En effet, au sein du curriculum tunisien, l'enseignement expérimental de la digestion se trouve administré à ces niveaux scolaires. Le but de cette réflexion didactique sera prioritairement axé sur une meilleure prise en compte des spécificités du vivant dans ces pratiques expérimentales, au sein du curriculum tunisien. Vue sous cette perspective, notre recherche se situe donc, au carrefour des travaux didactiques réalisés dans trois domaines, à savoir : y Les recherches sur les pratiques expérimentales scolaires : puisque nous nous intéressons aux formes et fonctions de l'enseignement expérimental de la digestion. y Les recherches sur l'approche curriculaire : nous adoptons l'approche curriculaire comme méthodologie de recherche. y Les recherches sur l'enseignement-apprentissage de la digestion : Notre objet d'étude biologique s'avère le phénomène de la digestion. Nous nous trouvons ainsi dans la nécessité de répondre à ces questions : y Pourquoi avoir choisi la digestion comme phénomène biologique pour cette recherche ? y Pourquoi s'être intéressé à l'enseignement expérimental de la digestion ? y Et pourquoi avoir choisi d'explorer l'axe des formes et fonctions de cet enseignement ? Les réponses à ces questions sont puisées dans le cadre de référence didactique de cette recherche qui s'articule autour de deux chapitres : 1 L'âge moyen de ces collégiens est de 14 ans. 2 Il s'agit de lycéens d'un âge moyen de 17 ans. 3

Ces étudiants ont un âge moyen de 22 ans.

4 y Le 1 er chapitre reflète un état des lieux relatif aux travaux en didactique de la biologie qui ont traité les problèmes liés à l'enseignement- apprentissage de la digestion. Il s'agit d'analyser ces recherches afin de caractériser leurs problématiques. Dans ce chapitre, nous nous sommes également intéressé à la place de l'enseignement expérimental de la digestion dans le cursus scolaire tunisien. y Le 2

ème

chapitre présente une analyse des recherches didactiques réalisées sur les pratiques expérimentales scolaires. Différents secteurs de recherche tels que la didactique de la physique, la didactique de la biologie et la didactique de la chimie, ont été explorés dans le but de comprendre les problématiques traitées par ces recherches. De telles analyses ont contribué d'une façon significative à la compréhension des problèmes et des difficultés qui accompagnent l'enseignement expérimental des sciences ainsi que l'enseignement de la digestion. Ces analyses ont permis d'enrichir et de nourrir le cadre conceptuel de notre recherche. Elles ont aussi permis de préciser les aspects ainsi que les apports de notre travail qui le différencient par rapport aux recherches analysées. Nous allons ainsi définir le cadre de référence didactique de notre recherche sur lequel nous pourrons nous appuyer pour justifier le choix de notre sujet de travail et caractériser son originalité. 5

PARTIE 1 :

CADRE DE REFERENCE DIDACTIQUE

6

Chapitre I :

Les recherches sur l'enseignement de la digestion

Dans ce chapitre, nous nous proposons d'analyser les recherches didactiques menées sur l'enseignement de la digestion. Et ceci pour comprendre, en premier temps, comment ces travaux ont été menés et pouvoir, en deuxième temps, montrer l'originalité de notre recherche et la situer par rapport à ces études. Les publications en didactique de la biologie témoignent du fait que l'enseignement de la digestion a fait l'objet de plusieurs études. Ces dernières avaient des questionnements et des orientations diversifiés. Parmi ces recherches nous pouvons citer celles menées par Orlandi (1991), Sauvageot (1991), Giordan et

De Vecchi (1987); et Clément (1991)

Pour mieux lire et comprendre ces différents travaux, nous avons construit la grille de lecture suivante :

H But, constat ou problème de la recherche.

H Mots clés.

H Méthodologie de la recherche.

H Résultats trouvés, discussions et propositions. L'application de cette grille aux différents travaux étudiés, nous a fourni le tableau suivant : 7

AuteursBut, constat ou problème de la

recherche

Mots clésMéthodologie de la

recherche. Résultats trouvés, discussions et propositions. (1991)

Identifier les conceptions des

enseignants français de la biologie sur la démarche expérimentale portant sur la digestion artificielle d'un aliment par la salive.

Conceptions,

démarche expérimentale, pratique pédagogique, valeurs

éducatives.

y Interviews semi directives avec cinq enseignants y Analyse du contenu (interviews retranscrites) en se centrant sur trois points essentiels : la logique expérimentale, la pratique pédagogique et les justifications des enseignants. y Deux grandes tendances expérimentales (linéaire et multidirectionnelle) caractérisées chez les professeurs. y La démarche expérimentale des enseignants est liée à leurs valeurs éducatives et leurs conceptions sur les sciences. (1991a, 1991b)

Dégager les obstacles rencontrés

par les élèves dans l'appropriation du phénomène de la digestion.

Obstacles,

rupture

épistémologique

, trame conceptuelle, situations- problèmes.

Elle a utilisé plusieurs

outils faisant appel à des modes d'expression complémentaire. y Différents obstacles identifiés. y La mise en place de situations - problèmes adoptées permet de dépasser ces obstacles. 8 (1987) y Caractériser les conceptions à propos du phénomène de la digestion. y conceptions développées par différents publics : des enfants de 9

à 10 ans n'ayant jamais suivi de

cours concernant la digestion, des

élèves de secondaire, des adultes

ayant fait des études universitaires de physique et de mathématiques, des adultes instituteurs en formation, etc.

Conceptions,

digestion " tu manges. En te servant d'un dessin, essaie d'expliquer où vont et que deviennent une pomme et un jus d'orange quant ils sont entrés dans ton corps » (Giordan et De Vecchi,

1987, p17).

y Différentes conceptions caractérisées y Il n'y a pas une grande différence entre les conceptions d'enfants n'ayant jamais abordé l'appareil digestif et celles des sujets âgés l'ayant traité dans le cadre de l'enseignement qu'ils ont reçu. (1991) dégager les conceptions de différents publics (étudiants de biologie, enseignants de mathématiques, etc.) sur le phénomène de la digestion excrétion.

Conceptions,

Obstacles,

digestion, excrétion • Questionnaire où ces sujets sont invités à schématiser y conception de " tuyauterie continue » y Obstacle épistémologique : paroi du tube digestif imperméable. 9 La lecture de ces travaux, à travers cette grille, montre que ces recherches, bien qu'elles présentent le même point d'intérêt, à savoir les problèmes liés à l'enseignement de la digestion, ont été menées autour de deux principaux axes :

1. la démarche expérimentale dans l'enseignement de la digestion : Orlandi (1991).

2. Les conceptions et les obstacles liés au phénomènes de la digestion : Sauvageot

(1991a, 1991b), Clément (1991) et De Vecchi et Giordan (1987). Ainsi, nous avons choisi de commenter le tableau ci-dessus en regroupant les différentes études selon leur problématique de recherche. A. La problématique de la démarche expérimentale dans l'enseignement de la digestion : ORLANDI (1991) a traité la question de la démarche expérimentale. Elle s'est intéressée aux conceptions des enseignants de la biologie sur la pratique expérimentale, au cours d'une séquence expérimentale portant sur " la digestion artificielle d'un aliment par la salive ", en classe de troisième. Cet auteur est parti de l'hypothèse suivante : un certain nombre de choix pédagogiques sont le reflet des conceptions des enseignants sur les contenus et les méthodes qu'ils enseignent. Autrement dit, ORLANDI a considéré que les pratiques pédagogiques étaient liées aux conceptions des enseignants sur la démarche expérimentale. Pour la collecte d'informations, elle s'est basée sur des interviews avec des enseignants sur leurs pratiques pédagogiques. Dans l'analyse des interviews, cet auteur s'est centré sur les trois points suivants : y La logique expérimentale mise en oeuvre y La pratique pédagogique employée y Les justifications des enseignants. En ce qui concerne la logique expérimentale mise en oeuvre, ORLANDI a identifié deux grandes tendances expérimentales chez les enseignants interviewés : y Une tendance convergente, directive, linéaire, canalisée et monstrative. 10 y Une tendance ouverte, multidirectionnelle (en escargot) et démonstrative. L'analyse des interviews au plan du style pédagogique amène à la conclusion, que dans aucun des cas, les élèves ne sont laissés entièrement autonomes au cours de la séance. Toutefois, le degré de directivité diffère d'un enseignant à un autre. De même ORLANDI a mis en évidence un parallélisme remarquable, entre la pratique pédagogique, l'épistémologie spontanée 4 (les conceptions sur la recherche scientifique) et les valeurs éducatives, c'est-à-dire les aspects de la démarche expérimentale que les enseignants cherchent à développer chez leurs élèves. En d'autres termes, il apparaît que la démarche expérimentale, mise en oeuvre par les professeurs semble être liée à leurs valeurs éducatives et leurs conceptions sur la science. B. La problématique des conceptions et des obstacles liés au phénomène de la digestion : Les problèmes liés à l'enseignement de la digestion ont fait l'objet de plusieurs recherches en didactique de la biologie. Ainsi, différentes conceptions de la digestion ont été caractérisées et une diversité d'obstacles a été détectée. Parmi ces recherches, nous pouvons citer celles menées par SAUVAGEOT (1991a ;

1991 b). En effet, cet auteur a interrogé les problèmes posés par l'enseignement du

phénomène de la digestion au collège. Le but de sa recherche était de dégager les obstacles rencontrés par les élèves dans la compréhension de ce phénomène physiologique. Pour cela, cet auteur a utilisé différents outils, faisant appel à des modes d'expression complémentaire, tels que : des questions ouvertes, des questions à choix multiple, des schémas et des dessins, des expériences historiques à commenter et à interpréter, un questionnaire vrai ou faux, etc. L'analyse des réponses a mis en évidence différents obstacles rencontrés par les élèves dans l'acquisition du concept de la digestion, tels que : 4

Face à cette terminologie, Coquidé (2000) préfère utiliser l'adjectif de " conceptions épistémiques " plutôt que

celui d' " épistémologie spontanée ", car plusieurs recherches ont montré que les conceptions des enseignants

sur la science sont hétérogènes. 11 y La survalorisation de l'estomac : un obstacle au fait que la digestion s'effectue en quatre lieux différents où les aliments se transforment. y L'unicité du lieu de la digestion et l'action d'un seul suc (gastrique) : un obstacle à la notion de spécificité de transformations chimiques y La digestion est un ensemble de phénomènes mécaniques (broyage, découpage...) : un obstacle aux processus chimiques de la digestion. Comme solution, SAUVAGEOT considère que ces problèmes peuvent être pris comme objectif grâce à des situations problèmes adaptées. Ces dernières consistent à transformer ces obstacles en termes d'objectifs-cibles à atteindre par l'enseignement du concept de la digestion. Et à placer, ensuite, les élèves dans des situations problèmes qui puissent provoquer un conflit socio-cognitif amenant ces sujets à construire des conceptions plus élaborées. Par ailleurs, Giordan et De Vecchi (1987) ont travaillé sur les conceptions à propos des concepts scientifiques enseignés. Dans ce cadre, leur intérêt a porté également sur le phénomène de la digestion. Ils ont étudié les conceptions développées par différents publics (des enfants de 9 à 10 ans n'ayant jamais suivi de cours concernant la digestion, des élèves de secondaire, des adultes ayant fait des études universitaires de physique et de mathématiques, des adultes instituteurs en formation, etc.) sur ce phénomène physiologique. Ces sujets étaient invités à répondre à la question suivante : " tu manges. En te servant d'un dessin, essaie d'expliquer où vont et que deviennent une pomme et un jus d'orange quant ils sont entrés dans ton corps » (Giordan et De Vecchi, 1987, p17). L'analyse des productions des différents sujets étudiés révèle une certaine ressemblance entre les différents publics quant aux conceptions sur la digestion. En effet, ces auteurs ont remarqué qu'il n'y a pas une grande différence entre les conceptions d'enfants n'ayant jamais abordé l'appareil digestif et celles des sujets âgés l'ayant traité dans le cadre de l'enseignement qu'ils ont reçu. Clément (1991) s'est intéressé aussi aux conceptions sur le phénomène de la digestion-excrétion. Il a essayé d'identifier ces conceptions chez différents publics : étudiants de biologie, enseignants de mathématiques, enseignants de biologie, etc. Pour cela, il a administré un questionnaire auprès de ces sujets. Ces derniers étaient 12 invités à schématiser le trajet d'un aliment dans le corps humain. L'analyse des productions des différents sujets interrogés a permis à ce chercheur de remarquer la dominance de la conception de "tuyauterie continue». En effet, la majorité de ces sujets schématisent un trajet continu (en forme de tuyau) des aliments ingérés. Clément a distingué également qu'un obstacle de nature épistémologique présente l'origine d'une telle conception. Cet obstacle consiste à considérer que la paroi du tube digestif est imperméable. La recherche menée par Clément semble ainsi être complémentaire à celle de Giordan et De Vecchi (1987).

En résumé :

Loin d'être exhaustive, cette revue des recherches didactiques effectuées sur les problèmes liés à l'enseignement de la digestion a montré que ces travaux ont exploré deux principaux axes : y La démarche expérimentale adoptée dans l'enseignement de la digestion y Les conceptions et les obstacles liés à la compréhension de ce phénomène physiologique. Il s'avère donc que l'axe relatif aux formes et fonctions que l'enseignement expérimental de la digestion peut prendre, n'est pas traité. Or, une étude des programmes scolaires tunisiens montre que la digestion fait l'objet de plusieurs formes d'expériences, et ceci dans différents niveaux scolaires (collège, lycée et

faculté). Il s'agit d'expériences historiques évoquées, des manipulations réalisées en

classes, des observations, etc. Une recherche sur les formes que ces pratiques peuvent prendre et les fonctions qu'elles remplissent, s'avère ainsi importante. Une

telle étude présente une complémentarité avec les travaux didactiques déjà menées

sur la digestion, du fait qu'elle interroge les problèmes liés à l'enseignement de ce phénomène, mais sous un angle différent, celui de l'expérimental. Par ailleurs, l'analyse des travaux effectués sur l'enseignement de la digestion nous a permis de percevoir que ces différentes réflexions ont été nourries par l'épistémologie et l'histoire de la digestion. En effet, nous avons remarqué que les deux axes explorés par ces recherches didactiques (les conceptions et les obstacles liés à la compréhension de la digestion ; et les pratiques expérimentales dans la 13 compréhension de ce phénomène) ont été déjà évoqués et traités par des chercheurs en épistémologie et histoire des sciences. Ce qui, nous mène vers l'étude de ces travaux. C. Du côté de l'épistémologie et de l'histoire de la digestion : Nous rappelons que les obstacles liés à la compréhension de la digestion ainsi que

l'importance de l'expérimental dans la compréhension de ce phénomène ont été déjà

explorés par des chercheurs en épistémologie et en histoire des sciences. Tout ceci a contribué à porter notre intérêt sur une analyse de ces travaux. Cependant, cette analyse ne prétend pas être une revue exhaustive de tous les courants et les écoles épistémologiques portant sur la digestion. En effet, l'épistémologie reste un champ d'analyse de la construction des connaissances dont il est difficile de nier l'intérêt lorsque nous nous intéressons à la didactique de la biologie. C'est pourquoi même si le risque était grand d'être incomplète dans le tour d'horizon et maladroite dans les analyses, il était indispensable, pour analyser l'origine des réflexions didactiques effectuées sur la digestion, d'effectuer cette synthèse bibliographique.

1. Les Obstacles liés à la compréhension de la digestion :

BACHELARD (1938), à travers l'étude de l'épistémologie et l'histoire de la digestion, a montré que ce phénomène physiologique présente une question complexe ayant des racines pré-scientifiques extrêmement fortes et qui a fait l'objet de plusieurs mythes, tel que le mythe de l'assimilation des semblables par la digestion. En effet, pour FABRE, par exemple, l'aliment doit subir diverses altérations et transformations pour se rendre semblable à son alimenté. Puisque, pour lui, le semblable attire le semblable et le semblable a besoin du semblable pour s'accroître (BACHELARD, 1938). Cet auteur a montré, également, que la digestion a présenté des obstacles, qui ont freiné les connaissances scientifiques à un certain moment, tel que l'obstacle animiste. Ce dernier provient de l'analogie entre la digestion et d'autres phénomènes et consiste à expliquer plusieurs phénomènes chimiques ou physiques en imitant le

phénomène de la digestion. Ce genre d'explication a été poussé à l'extrême jusqu'à

14 considérer la terre comme un vaste appareil digestif. En effet, HUNAULT considère que la matière minérale est préparée dans la terre, qui comme un estomac aidé de la chaleur du soleil, la cuit et la digère. BACHELARD (1938) considère aussi que l'obstacle animiste est en relation avec la valorisation de la digestion, au point d'essayer d'expliquer plusieurs phénomènes,

telles que la génération des minéraux et même de la terre entière, par le modèle de

la digestion. Puisque, pour l'esprit pré-scientifique, la digestion était un mystère et une intimité, elle était inconsciemment valorisée et adoptée comme un moyen et un modèle explicatif de plusieurs phénomènes. (SALOMON-BAYET, 1978). Par ailleurs, la doctrine vitaliste, née en réaction aux mécanistes, a constitué également un obstacle à l'avancée des connaissances scientifique sur la digestion. Selon cette théorie l'être vivant est une machine plus une âme, où une force vitale agit toujours sur le fonctionnement mécanique. Les vitalistes ont donc expliqué les phénomènes de l'organisme par une force vitale et non par des facteurs physico- chimiques. Pour eux, le principe vital était la cause qui produisait tous lesquotesdbs_dbs50.pdfusesText_50
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