L'enseignement de la Biologie et de la Géologie - Aix - Marseille

L'enseignement des Sciences de la Vie et de la Terre,
un enseignement des systèmes dynamiques complexes « Mettre sur toute chose l'accent circomplexe ! »
Paul VALERY « Le principe de simplicité impose de disjoindre et de réduire.
Le principe de complexité enjoint de relier, tout en distinguant. »
Edgar MORIN - Sommaire - I- Quels sont les objets complexes présents dans l'enseignement secondaire
des Sciences de la Vie et de la Terre ? (page 2) II- Les objets complexes de l'enseignement des Sciences de la Vie et de la
Terre, démarches mises en ?uvre (page 38)
a- Regard sur les pratiques professionnelles
b- Déterminisme et causalités dans les Sciences de la Vie
c- L'explication en Biologie
d- La place de la démarche systémique
Les objets, les phénomènes nombreux, qu'aujourd'hui l'enseignement des
Sciences de la Vie et de la Terre met sur la scène pédagogique aussi bien
au collège qu'au lycée s'inscrivent dans des échelles de taille (de la
molécule au système planétaire) et de temps (de la milliseconde au milliard
d'années) tellement vastes, que leur investigation est rendue
particulièrement malaisée et déroutante. De plus, leur multitude n'est
rien, ne vaut rien si ces objets et phénomènes sont appréhendés isolément
les uns des autres selon une approche seulement descriptive, donc sans un
cadre structurant et cohérent qui permette de les penser et de donner à
penser. Et ce cadre structurant mobilise un mode de pensée particulièrement
opérant : le mode de pensée systémique qui fait des interrelations entre
les éléments, le moteur de l'investigation. Jacques Ricard, de l'Académie des Sciences, section Biologie intégrative,
Professeur émérite de l'université Paris VII - Denis Diderot, dans un
article de 2003 consultable sur internet, précise les caractéristiques des
systèmes biologiques complexes :
« - Les systèmes dynamiques complexes renferment une certaine
information et sont capables de moduler cette information en fonction
de signaux émanant du milieu extérieur.
- Le comportement dynamique du système peut être décrit par ses
propriétés dynamiques locales, qui expriment le comportement
dynamique de ses éléments, et par ses propriétés collectives,
caractéristiques du système pris dans sa globalité.
- Le système possède, en général, une organisation floue ; il n'est
ni strictement organisé, ni totalement désorganisé.
- D'un point de vue thermodynamique, un système complexe est, en
général, un système ouvert ; il échange de la matière et de l'énergie
avec le milieu environnant et n'est donc pas à l'état d'équilibre.
- Un système complexe possède une histoire. Son état actuel dépend de
ses états antérieurs (flèche du temps).
- Un système complexe présente, en général, des effets non-
linéaires. Ces effets non- linéaires doivent se traduire par des
phénomènes d'émergence et de seuil. » Joël de Rosnay, promoteur et diffuseur en France de la pensée systémique
avec son ouvrage de référence « Le Macroscope »(1975) fait intervenir, dans
un ouvrage récent : « 2020 Les scénarios du futur », cinq facteurs pour
définir un système complexe :
« - Premièrement, il est constitué d'éléments ou agents en
interaction.
- Deuxièmement, un système complexe se caractérise par les très
nombreuses relations qui s'établissent entre ces éléments et ces
agents.
- Troisièmement, un système complexe se compose de plusieurs niveaux
hiérarchiques (de complexité croissante ou décroissante selon
l'approche retenue pour les étudier : approche analytique, approche
globale ou systémique). Ces niveaux hiérarchiques (ou ces relations)
peuvent former des réseaux interdépendants (ou intercommunicants),
comprenant, aux n?uds de chaque réseau, des éléments ou des agents
qui vont interagir.
- Quatrièmement, un système complexe adopte un comportement dynamique
dans le temps, un comportement non linéaire. Celui-ci peut évoluer
car bon nombre de systèmes complexes sont des structures
dissipatives. Une structure dissipative est une structure traversée
par un flux d'énergie (auquel s'ajoute un flux d'information dans les
systèmes complexes). En dissipant l'énergie, la structure parvient à
se maintenir dans le temps.
- Cinquièmement, un système complexe possède une capacité d'évolution
dans le temps, et éventuellement, d'évolution vers une complexité
croissante, en particulier lorsqu'il a des capacités de reproduction
qui permettent à une amélioration de se généraliser. » ( Comment l'enseignement des Sciences de la Vie et de la Terre, tel qu'il
est construit aujourd'hui contribue-t-il à faire des objets qu'il traite
des objets complexes composés d'éléments en interaction, organisés en
réseaux hiérarchiques interdépendants, présentant un comportement dynamique
et évolutif ? I- Quels sont les objets complexes présents dans l'enseignement secondaire
des Sciences de la Vie et de la Terre ? |OBJETS COMPLEXES |NIVEAUX |COMMENTAIRES |
| |où ils sont traités | | |Ecosystème |Sixième |L'écosystème apparaît en Sixième |
| |On distingue dans |comme |
| |l'environnement des |une entité spatiale (le milieu) |
| |composantes minérales, |définie par ses caractéristiques |
| |divers organismes vivants |climatiques (température, |
| |qui ne sont pas répartis |hygrométrie, éclairement); |
| |au hasard et des |une entité spatiale caractérisée |
| |manifestations de |par des êtres vivants qui occupent|
| |l'activité humaine. Des |le milieu en fonction de leurs |
| |interactions entre les |besoins ; |
| |organismes vivants et les |une entité spatiale de transfert |
| |caractéristiques du milieu|de matières entre les producteurs |
| |structurent |primaires, les producteurs |
| |l'environnement. |secondaires et les décomposeurs et|
| |Tout organisme vivant |de recyclage de la matière grâce |
| |produit sa propre matière |aux décomposeurs du sol qui |
| |à partir de celle qu'il |opèrent la minéralisation de la |
| |prélève dans le milieu. |matière organique. |
| |Les végétaux |Une entité spatiale caractérisée |
| |chlorophylliens n'ont |par une dynamique de ses |
| |besoin pour se nourrir que|populations végétales et animales.|
| |de matière minérale, à | |
| |condition de recevoir de |L'écosystème apparaît en Sixième |
| |la lumière. Tous les |comme une entité dynamique, |
| |autres organismes vivants |définie par des caractéristiques |
| |se nourrissent toujours de|climatiques, des populations |
| |matière minérale et de |végétales et animales capables d'y|
| |matière provenant d'autres|satisfaire leurs besoins et |
| |organismes vivants. |organisés en un réseau alimentaire|
| |Le sol abrite des êtres |complexe de transfert et de |
| |vivants qui transforment |recyclage de la matière. |
| |les restes d'organismes | |
| |vivants en matière | |
| |minérale. |En Cinquième, l'occupation d'un |
| | |espace, d'un territoire (comme une|
| |Cinquième |rivière) par les êtres vivants est|
| |Les caractéristiques du |expliquée par la relation entre |
| |milieu déterminent les |les caractéristiques |
| |conditions de la |physico-chimiques des milieux qui |
| |respiration et influent |le composent d'une part et les |
| |ainsi sur la répartition |dispositifs anatomiques présents |
| |des organismes vivants. |chez les êtres vivants d'autre |
| |La répartition des |part. |
| |organismes vivants | |
| |aquatiques dépend de la |En Sixième comme en Cinquième, |
| |teneur en dioxygène de |l'Homme est montré comme |
| |l'eau. |interagissant directement avec son|
| |La diversité des appareils|milieu, qu'il modifie, perturbe, |
| |et des comportements |exploite, aménage. L'écosystème |
| |respiratoires permet aux |peut être dès lors être considéré |
| |animaux d'occuper |comme un socio-agro-écosystème. |
| |différents milieux. | |
| | |En Seconde, on opère un changement|
| |Seconde |d'échelle. De local, l'écosystème |
| |La biosphère constitue |devient planétaire et constitue |
| |l'ensemble de l