L'apprentissage par compétence et la pédagogie des sciences ...

L'apprentissage par compétence et la pédagogie des sciences expérimentales
Pierre Nonnon
Laboratoire de robotique pédagogique
Département de didactique
Université de Montréal Résumé . Avec la réforme des programmes, on semble substituer la pédagogie des
sciences expérimentales par une pédagogie axée sur l'acquisition de
compétences. Nous montrerons ici qu'à part changer de vocabulaire, en ce
qui concerne les sciences et la technologie, nous n'avons rien changé
puisque les deux approches sont identiques, axées essentiellement sur
l'investigation scientifique. C'est à partir de cette constatation que nous
avons construit notre programme de formation initiale des maîtres. Les
simulations par ordinateur, les consultations sur Internet et les manuels
imprimés, malgré leurs mérites respectifs, ne peuvent remplacer un
laboratoire qui permet à l'élève de s'approprier la démarche scientifique
en investiguant des phénomènes réels. Introduction : Nous allons dans ce texte comparer et assimiler l'apprentissage par
compétence à la démarche expérimentale couramment utilisée dans les
laboratoires de sciences. De ce constat, nous avons dégagé les principes
qui nous ont guidés pour réformer nos programmes de formation initiale des
maîtres en sciences et technologie à l'Université de Montréal. L'apprentissage par compétence
La littérature sur le nouveau paradigme de compétence est très abondante
(Barbier1996 ; Le Boterf, 1997 ; Paquay, 1994 ; Perrenoud, P, 1996) nous
nous contenterons ici de citer la définition donnée par le MEQ (2003).
Une compétence transversale comme une compétence disciplinaire,
correspond à un savoir-agir fondé sur la mobilisation et
l'utilisation efficaces d'un ensemble de ressources. Les compétences
sont dites transversales en raison de leur caractère générique et du
fait qu'elles se déploient à travers les divers domaines
d'apprentissage. Les compétences transversales* sont regroupées en
quatre ordres : les compétences d'ordre intellectuel; les
compétences d'ordre méthodologique; les compétences d'ordre
personnel et social; la compétence de l'ordre de la communication. La pédagogie des sciences expérimentales Pour permettre à nos élèves d'agir et de s'investir créativement à la
recherche des connaissances en sciences et technologie, il nous faut les
ressources d'un laboratoire et la démarche privilégiée dans celui-ci est
évidemment la démarche expérimentale. Celle-ci ne doit cependant pas se
limiter à la validation d'une règle ou d'une loi énoncée préalablement par
l'enseignant, mais elle devra privilégier l'initiative, la créativité, la
rigueur pour aller chercher les connaissances issues, autant que possible,
des questions de l'élève. Ces questions se situeront le plus souvent à
l'intersection d'une combinaison des quatres disciplines du programme,
soit : la physique, la chimie, la biologie et la technologie. Nous allons ici montrer que le fil conducteur qui nous a permis d'intéger
ces disciplines tout en développant des savoir-faire méthodologiques et des
connaissances scientifiques est basé essentiellement sur la création
d'activités de laboratoire utilisant la démarche expérimentale comme moyen
pour réaliser des apprentissages par compétence. Tout comme l'approche par
compétence, la méthode expérimentale permet de rejoindre les objectifs du
nouveau programme car :
< Elle est générique puisqu'applicable aussi bien en physique, qu'en
chimie, en biologie et en même en technologie[1].
< Son processus d'acquisition des connaissances visant à décrire et/ou
prédire des phénomènes à l'étude est à la fois méthodologique et
intellectuel.
< La préparation et la réalisation des expériences en binôme ou en
trinôme imposent des discussions pré et post labo, ce qui intègre
ipso facto la compétence d'ordre personnel et social.
< Le rapport de laboratoire et sa présentation orale interpellent
directement la compétence reliée à la communication scientifique. La formation initiale des maîtres à l'Université de Montréal. Toutes les Universités ont du modifier complètement leur programme de
formation initiale des maîtres avant même que le programme officiel ne soit
en vigueur. À l'Université de Montréal[2], nous avons opté pour une
formation unidisciplinaire afin de donner à nos futurs maîtres une
formation solide dans un domaine, soit en physique, en chimie ou en
biologie, convaincus qu'avant d'être multidisciplinaire, il fallait au
moins commencer par être disciplinaire. Ce postulat sur lequel nous nous
sommes appuyés nous assurait que nos étudiants-maîtres possèderaient une
solide connaissance dans un domaine afin de les qualifier pour assumer la
formation disciplinaires de 4ième et 5ième secondaire. Par contre cette approche ne règlait pas le problème de la
multidisciplinarité préconisée par le rapport Inchauspé (1998 ) pour les
cours de secondaire 1, 2 et 3. Nous avons alors prévu un espace pour
permettre à nos étudiants maîtres d'acquérir cette formation
multidisciplinaire. Un espace où ils pourraient, dans une démarche de
projet axée principalement sur une pédagogie des sciences expérimentales,
s'approprier les compétences disciplinaires, les savoir-faire, les savoirs,
voire même les savoir-être propres à chaque discipline et à l'intégration
de ces différentes disciplines. À cette fin, nous avons imaginé 3 activités d'apprentissage intégrant
toutes les disciplines , y compris la technologie(3, 4 et 7crédits, soit
630 heures de laboratoire), ces activités étant axées sur la démarche
expérimentale dans un laboratoire de didactique. Pour permettre à nos étudiants-maîtres d'acquérir en même temps les bases
essentielles et multidisciplinaires du programme et la pratique de
l'enseignement, nous leur avons suggéré de construire des activités de
laboratoire pour leurs futurs élèves du secondaire. Il s'agissait alors
pour ces futurs maîtres de concevoir ces activités d'apprentissage, de les
réaliser, de les décrire dans un rapport de labo, de les mettre à l'essai
et de les présenter oralement. Cette démarche très concrète leur permettant
de réviser, d'améliorer, ou même de rejeter les activités d'apprentissage
qu'ils auront concues tant sur le plan disciplinaire que didactique. Les
étudiants travaillaient, il va de soit, en équipes multidisciplinaires. Un
cours complémentaire pour chaque discipline a été prévu afin de leur
permettre de compléter leur formation disciplinaire dans les matières
autres que leur matière principale (physique, chimie, biologie). La
formation technologique est assurée par deux laboratoires ( totalisant 270
heures), un sur l'Expérimentation Assistés par Ordinateur et un autre sur
la technologie proprement dite incluant le contrôle de procédés, la
technologie des capteurs et des effecteurs, une technologie qui s'applique
directement au contrôle des expériences de laboratoire. Un laboratoire d'expérimentations en sciences et technologie assitées par
ordinateur. Outre la volonté de modifier nos pratiques pédagogiques au secondaire, la
condition sine qua none pour réussir l'intégration des matières et
l'approche par compétence est d'engager nos étudiants à pratiquer
l'investigation scientifique dans un laboratoire d'ExAO. Attendu qu'avec cette réforme des programmes on doive changer radicalement
l'approche magistrale des enseignants par une approche centrée sur
l'activité de l'élève, il sera difficile d'appliquer cette réforme en
sciences et technologie si le matériel didactique autorisé par le ministre
se limite à des manuels scolaires, car, comme on le sait , l'acquisition
d'un savoir en sciences et en technologie se conçoit difficilement en
dehors 1) du contexte dans lequel il existe ou 2) en dehors du contexte
plus restreint dans lequel ce savoir à été mis en évidence, c'est-à-dire
dans un laboratoire qui permette l'investigation contrôlée du phénomène à
l'origine de ce savoir. Le fait de nier aux sciences et à la technologie
ces particularités qui en font des disciplines à part est selon nous le
principal risque de dérapage dans l'implantation de ce nouveau programme.
Les nouveaux micro laboratoires d'Expérimentation Assistée par Ordinateur
(ExAO) respectent l'esprit des nouveaux programmes de science et
technologie en favorisant une pédagogie constructiviste (Beaufils, 1993 ;
Nonnon 1986), une intégration des matières et une approche par compétences.
Ils facilitent la création de nouvelles activités d'apprentissage et
permettent aux élèves de s'investir créativement à la recherche des
connaissances, en augmentant leur contact avec des activités concrètes et
signifiantes en laboratoire. Dans cet environnement l'élève peut observer en même temps le phénomène et
une représentation graphique de celui-ci permettant ainsi un mode
d'apprentissage de l'abstraction où l'élève appréhende simultanément
l'abstrait et le concret. Ce mode d'apprentissage typique de l'ExAO
facilite l'acquisition d'un véritable langage de codage graphique ( Nonnon,
1986 ; Brasel, 1987 ; Girouard et al, 1999) qui est indispensable dans des
activités d'investigations scientifiques : 1) pour rendre signifiante la
représentation graphique des interactions de variables en sciences
expérimentales ; 2) pour illustrer, exprimer et expliciter des relations de
causalité ; 3) pour faciliter la modélisation de ces relations sous forme
algébrique. L'ergonomie de ce micro laboratoire, est pensée pour qu'il puisse être mis
en ?uvre et utilisé par les élèves. Il se présente comme une boite à outils
didactiques, n'est pas plus gros qu'un livre qui pourra être géré à partir
d'une bibliothèque où les élèves pourront l'emprunter et squatter un
ordinateur disponible pour le mettre en fonction, à l'université, à
l'école, au collège, ou même à la maison. Ce laboratoire est