Innovation Pédagogique et transition

Débat : Pour transmettre le goût des sciences, si l'on repensait la formation des enseignants ?

2021-03-22T15:59:05Z

En matière de sciences, il est important de mettre en place une pédagogie active dès l'école primaire. Shutterstock

Cet article est publié dans le cadre du Forum national « Activons les sciences en classe ! » organisé en ligne par la Fondation La main à la pâte le 27 mars 2021, dont The Conversation France est partenaire. Retrouvez toutes les informations sur cet événement sur le site activons-les-sciences.fr.

Faire découvrir, comprendre, apprendre l'immensité de la science, quelle ambition pour l'école, le collège et le lycée ! La curiosité de l'enfant, puis de l'adolescent, pour le monde qui l'entoure et l'étonne, leurs émerveillements et leurs « pourquoi ? » sont les piliers sur lesquels construire un apprentissage, fondé sur une pédagogie qui s'appuie sur l'observation et bâtisse au fil des ans la difficile capacité de raisonner juste.

Nous savons depuis longtemps qu'une telle pédagogie ne peut être qu'active, mettant le jeune en situation de recherche et de projet, de formulation langagière. Il entre alors, très progressivement, dans cette abstraction sur laquelle se construit la science.

Comment installer cette ambition au cours de la douzaine d'années de la scolarité obligatoire ? Les programmes scolaires s'attachent à construire une progression en spirale : ainsi le bambin connaît déjà le mot énergie, présent dans les conversations familiales, mais l'ampleur des savoirs que recouvre ce terme ne se dévoilera que progressivement, au fil des années d'études.

Mais, au-delà des manuels scolaires, ce partage de connaissances repose surtout sur la pédagogie mise en œuvre, donc sur le talent de l'enseignant, sa préparation, les soutiens qui lui ont été apportés au fil de sa carrière, enfin son goût pour la saveur d'une science vivante.

Des enjeux de formation

Régulièrement, le ministère de l'Éducation nationale (enquête CEDRE) ainsi que des enquêtes comparatives internationales (Talis, TIMMS, PISA) nous informent, avec des critères variables et parfois discutables, sur les pratiques des professeurs et sur les acquis de nos élèves en science : mathématiques, sciences d'observation et d'expérimentation, technologies.

Récemment, nous avons ainsi appris que parvenus en classe de 4^e, nos élèves ont constamment vu diminuer depuis 1995 leurs capacités en mathématiques comme en sciences. Seules deux bonnes nouvelles ressortent de cette étude internationale TIMSS publiée fin décembre 2020 : l'écart de résultats entre filles et garçons a disparu, les élèves savent plutôt mieux raisonner et aiment expérimenter. Les comparaisons avec des pays de même niveau de développement que la France ne sont pas flatteuses.

Peut-on comprendre cette évolution ? Déjà en 1995, le lauréat Nobel Georges Charpak avait sonné l'alarme, en soulignant l'importance critique des premières années de contact avec la science. En ce temps-là, si l'enseignement des mathématiques à l'école primaire se portait plutôt bien, celui des sciences expérimentales était quasi abandonné. Depuis un quart de siècle, l'Académie des sciences ne cesse d'en rappeler le rôle et de proposer la mise en œuvre d'un enseignement actif, débutant dès l'école primaire, d'une pédagogie d'investigation, d'une formation adéquate et d'un accompagnement des professeurs.

C'est indiscutablement sur ce dernier point que les évolutions de notre pays sont préoccupantes. Elles sont abordées de façon générale, pour toutes les disciplines donc, par Nathalie Mons, dans un riche rapport, comparatif, du Centre national d'étude des systèmes scolaires. Il diagnostique ainsi que « plus que la quantité, c'est la qualité de la formation continue des personnels scolaires qui interroge », tandis que « l'effet de la formation sur les pratiques pédagogiques demeure limité ». Ces thèmes sont repris dans le rapport du Grenelle de l'éducation Quels professeurs au XXI^e siècle ?

S'agissant spécifiquement de la science, la plus mal en point sans doute, un rapport récent de deux Académies (sciences, technologies) fait une analyse détaillée des graves insuffisances de la formation initiale comme du développement professionnel au fil de la carrière, et multiplie les propositions.

Une quinzaine de sociétés savantes « conjure (le ministre de l'Éducation nationale) de ne pas laisser les INSPE renoncer à la formation scientifique des futurs enseignants et enseignantes du primaire ».

Une science vivante et partagée

Au-delà de l'indispensable prise de conscience de la situation par le politique et des actions d'ensemble qui devront en résulter rapidement, nous voudrions souligner ici, à nouveau, combien nous, communauté scientifique des chercheurs et des ingénieurs, pouvons continuer d'œuvrer sur le terrain local, en rapprochant d'une science vivante et partagée les professeurs de primaire et de collège, et en donner un exemple, celui du réseau de douze Maisons pour la science au service des professeurs, né en 2012 sous l'impulsion de l'Académie des sciences grâce aux fonds des Investissements d'avenir et dont la Fondation La main à la pâte assure une coordination nationale.

Implantées dans des universités, associant en permanence des scientifiques à des professionnels de l'éducation, ces Maisons offrent chaque année des moments de science à plus d'une dizaine de milliers d'enseignants (primaire et collège). La Maison pour la science en Lorraine, associée à celles d'Alsace et de Champagne-Ardenne, ouvre ainsi les portes des laboratoires et des entreprises de la région, afin que les professeurs connaissent mieux la pluralité de leurs acteurs, leur travail d'équipe et leurs confrontations d'idées, leurs échanges et leurs régulations, leurs renoncements et leurs réussites.

Les professeurs de SVT de collège réalisent toutes les étapes expérimentales qui permettent d'amplifier in vitro une séquence d'ADN et de l'interpréter comme le fait la police scientifique. Ils bénéficient des conditions techniques du laboratoire de génétique de la Faculté des sciences et de technologie de Vandœuvre-lès-Nancy, ciblant une séquence d'ADN d'un génome puis réfléchissant avec une généticienne, Nathalie Leblond-Bourget, à un protocole permettant d'amplifier cette séquence d'ADN choisie. Ils utilisent la technique de PCR (Polymerase Chain Reaction) que les tests de la Covid ont fait connaître à tous.

L'ADN, évolution des techniques d'étude (Fondation La main à la pâte).

Des professeurs des écoles rencontrent la question : « la chimie est-elle verte ? » auprès de la société industrielle Biolie. Devant trouver le protocole le plus efficace pour extraire un colorant de betteraves, de poivrons, carottes, choux rouges, feuilles de blette… Ils découpent, écrasent, mélangent à l'eau, l'huile, l'alcool, filtrent, chauffent, testent, puis communiquent leurs résultats à l'ensemble du groupe. Un éclairage scientifique, alors donné, leur permet d'entrevoir une chimie plus écoresponsable et de concevoir des activités expérimentales simples avec leurs élèves.

La France, pour satisfaire aux orientations préconisées par les Nations unies dans les objectifs du développement durable, s'engage aujourd'hui dans une évolution de ses programmes scolaires de primaire et de collège. Applaudissant, que souhaiter sinon que ces immenses questions sociétales, qui entrecroisent tous les aspects de l'activité humaine, ne fassent pas disparaître, par un traitement aussi sympathique que superficiel dans les classes, les acquis indispensables de savoirs scientifiques et de rigueur de raisonnement, dont nos élèves auront besoin demain.

Espérons la prise des mesures politiques qui s'imposent pour améliorer le cadre et la pratique des professeurs ! Elles permettront mieux qu'hier l'entrée de nos professeurs et de nos élèves dans le Grand Récit que raconte aujourd'hui la science, ce grand et passionnant Récit dont Michel Serres souhaitait la narration à tous, du bambin au savant spécialisé.

Pierre Léna. J'ai des liens constants avec la Fondation La main à la pâte et avec l'Office for Climate Education, deux fondations que j'ai contribué à créer et dont je soutiens l'action, notamment en tant que membre de l'Académie des sciences. L'une et l'autre sont financées sur fonds publics et privés.

Je travaille à l'Université de Lorraine à l'INSPE de Lorraine et pour la Fondation La main à la pâte, qui propose une offre de formation continue pour les professeurs du 1er et 2nd degré en science, technologie et mathématiques. La Maison pour la science en Lorraine est soutenue par des fonds publics (Université de Lorraine, Fondation La main à la pâte, collectivités et rectorat de Nancy-Metz).

Y a-t-il une éducation au climat digne de ce nom en France ?

2019-10-08T10:07:00Z

La préoccupation climatique aura particulièrement occupé l'actualité du mois de septembre : un sommet des Nations unies à New York, les grèves et marches des jeunes pour le climat dans de nombreux pays, le rapport spécial Océans et Cryosphère publié par le Groupe intergouvernemental pour l'étude du climat, ouragans et incendies…

Mais quelle place exacte nos lycées, collèges et écoles, qui ont récemment fait leur rentrée, font-ils à l'enseignement du changement climatique ?

L'article 12 de l'Accord de Paris, ratifié à la suite de la COP21 (2015), fait obligation aux signataires de se préoccuper d'une telle éducation pour tous les élèves. Au printemps dernier, une pétition signée d'éminents climatologues interrogeait vigoureusement la situation en France. Le premier rapport du Haut-Conseil pour le climat souligne qu'« il faut intégrer systématiquement les connaissances sur le changement climatique, les émissions de GES et les actions bas carbone dans les systèmes d'éducation ».

Sans doute sensible à la mobilisation de la jeunesse comme à celle des scientifiques, le ministère de l'Éducation nationale a tardivement pris conscience de la nécessité d'agir, nécessité d'autant plus impérieuse que tout changement au sein du système éducatif prend du temps.

En juin dernier, le ministre a saisi le Conseil supérieur des programmes – où siègent notamment des députés et sénateurs – pour lui demander d'étudier, au collège et à l'école primaire, « des enseignements plus explicites, plus précis et plus complets… ayant trait au changement climatique, à la biodiversité et au développement durable, intégrés dans toutes les disciplines… avec une base scientifique progressivement consolidée ».

Vaste programme, dont il faut espérer la cristallisation opérationnelle et concrète dès la rentrée 2020.

Ignorance des faits et du consensus scientifique

De fait, il est déjà bien tard. Nombre de témoignages, de parents comme de professeurs, attestent du désarroi, voire de l'angoisse ressentie par de jeunes enfants ou adolescents, démunis ou crédules en entendant que la planète est en perdition, une nouvelle extinction en marche, l'humanité entière menacée de collapse, voire de disparition.

Et les adolescents, s'interrogeant sur leurs choix professionnels à venir, ne sont pas en reste. L'éco-anxiété, charriée par les réseaux sociaux, serait-elle le nouveau mal du siècle ? En Europe, aux États-Unis, en Australie, des chercheurs ont analysé en profondeur, chez des jeunes de 12 à 25 ans, le rôle des connaissances, des valeurs et des engagements autour des questions climatiques.

Il en ressort une grande ignorance des faits et du consensus scientifique sur ceux-ci, de sérieuses confusions entre adaptation et atténuation, mais aussi une place de choix donnée à certains « messagers » que ces jeunes estiment fiables, au premier rang desquels figurent leurs professeurs.

Aujourd'hui, si tous nos élèves savent que « la Terre se réchauffe », très rares sont ceux auxquels ont été expliqués les phénomènes en jeu et les ordres de grandeur associés.

Une analyse soignée des actuels programmes de l'école et du collège en France, lesquels sont communs à tous les élèves, montre qu'à une ou deux rares exceptions en primaire, les connaissances climatiques n'y apparaissent que timidement à partir de la classe de 6^e. Dans les trois années qui suivent, elles figurent de-ci de-là, évoquées en géographie et en sciences de la vie et de la Terre (SVT) sous forme quelque peu désordonnée et impressionniste.

On comprend que le chantier qui s'ouvre sera difficile. Il devrait donner aux élèves un cadre structuré de pensée, leur permettant d'avoir une vision globale, quoiqu'ici élémentaire, du système Terre (continents, océan, atmosphère, glaces, biosphère et leurs couplages mutuels), de son évolution rapide sous l'influence humaine, des risques encourus, et des solutions encore accessibles, tant pour l'adaptation que pour l'atténuation. Il devrait aussi pointer l'indispensable solidarité globale et l'exigence de justice climatique. Il devrait enfin souligner que la science analyse des faits et des stratégies, évalue des probabilités, dessine des scénarios pour l'avenir, mais qu'elle ne dicte pas des choix qui relèvent de valeurs et du libre débat démocratique.

Une indispensable vision systémique

Au collège, la fragmentation disciplinaire des professeurs joue contre cette indispensable vision systémique. Seul un travail collectif, un narratif obligé par le programme et commun à tous, permettrait de restituer aux élèves la cohérence de la science climatique et le paysage des actions possibles. À l'école primaire, avec son unique professeur traitant de toutes les disciplines, la tâche sera plus aisée.

Pour tous ces jeunes entre 6 et 16 ans, l'essentiel est de structurer leur pensée de façon rationnelle et de leur offrir, par des projets et une pédagogie active du type « La main à la pâte », des activités qui, pour modestes qu'elles soient dans leur voisinage immédiat, fassent sens – telle l'estimation du bilan carbone de chacun, de la famille, de l'école, du quartier. Dans le sillage de « La main à la pâte », la création en 2018 de l'Office for Climate Education à Paris vise à accompagner les enseignants par des outils adaptés et de qualité scientifique indiscutable, en écho aux rapports successifs du GIEC.

Au lycée, la maturité des élèves permettrait de construire des connaissances plus approfondies, ouvrant à l'exercice prochain de leur citoyenneté. La réforme du lycée général est entrée en vigueur tout récemment. La classe de 2nde demeure indifférenciée, et le climat de la Terre en est pratiquement absent. Puis en 1^re et terminale (pour 2020), les anciennes sections S, ES et L sont supprimées, remplacées par un tronc commun à tous les élèves (soit près de 350 000 par niveau) accompagné d'un menu « à la carte » de spécialités, choisies par chaque élève.

Dans le tronc commun, le mot « climat » ne figure ni en géographie, ni en enseignement moral et civique (EMC), ni en philosophie. « L'environnement », notion très générale, parfois fourre-tout, aux multiples facteurs, est mentionné une à deux fois en EMC et en géographie. L'innovation, réelle, se trouve dans un enseignement scientifique interdisciplinaire, de deux heures hebdomadaires. Le climat terrestre, le réchauffement actuel et ses impacts, la consommation énergétique et la transition écologique y trouvent une place explicite, quoique modeste (à peine 20 % en 1^re, environ 50 % en terminale).

Ici une vision systémique est bien proposée, éclairée par chacune des sciences : physique, chimie, sciences du vivant et de la planète, mathématiques. L'expérience dira si les professeurs de science savent collectivement mettre en valeur cette vision, en associant économistes, géographes et philosophes à leur enseignement. Elle dira aussi si place est faite, par un dédoublement de classes souvent pléthoriques, à une pédagogie active comprenant des projets et des expériences.

Seule la petite fraction d'élèves (de l'ordre d'un quart au plus), choisissant en 2020 la spécialité « Sciences de la vie et de la Terre » en terminale, recevra une exposition bien plus solide, quoique coupée de la physique-chimie qui se limite à conseiller « d'évoquer » le climat à propos de l'énergie. Enfin, la spécialité « économie » fait une modeste place aux conséquences du changement climatique.

La réforme du lycée professionnel, en cours, ne comprend pour le moment aucune exposition structurée aux questions climatiques, non plus que les sections technologiques du lycée général. N'y aurait-il pas une profonde injustice à ce que, face à cet enjeu planétaire, un bon tiers des jeunes de chaque classe d'âge, de surcroît souvent plus démunis que les élèves du lycée général, ne soient pas dotés d'un minimum d'outils de compréhension ?

En conclusion, une action vigoureuse est nécessaire à l'école et au collège. Au lycée général, les nouveaux programmes pourraient suffire à donner des bases solides à une partie de la jeunesse, à condition qu'au sein de l'établissement un travail collectif des professeurs, élargi à la plupart des disciplines, assure la cohérence des connaissances. Dans les voies technologiques et surtout professionnelles, tout est à faire. Partout, la généralisation récente des éco-délégués ouvre peut-être une piste ?

Les 5 missions de l'éco-délégué. (Éducation France, 2019).

Sans doute certains argumenteront-ils que les programmes scolaires ne peuvent se saisir à tout moment de toutes les questions sociétales brûlantes, et doivent conserver une certaine distance dans la transmission des savoirs. Certes, mais ici, serait-il vraiment légitime de se contenter d'une school as usual, à l'image des scénarios les plus catastrophiques du GIEC que l'on intitule business as usual ? Entendons la voix de la jeunesse qui est aussi, ici, celle de la sagesse.

L'Office for Climate Education (OCE), dont Pierre Léna est le président du Conseil stratégique, reçoit des financements de nombreux organismes publics (ministères, MétéoFrance…) et privés (Fondation Luciole de l'Institut de France, Fondation Siemens…).