I - Introduction

1 Qui sommes-nous ?

Depuis deux ans, notre groupe travaille sur la construction et la validation de situations – problème, relatives à l’enseignement de l’énergie au lycée et au collège. Ce travail se place dans la continuité des recherches théoriques et des expérimentations qui ont pu être conduites au LIRDHIST sous la direction de Jean Gréa. Il prend appui, en particulier, sur les résultats théoriques et pratiques consignés dans l’ouvrage «Et si la physique était symbolique ? » (G.Bissuel, P.U.F.C, 2001) où onze situations d’apprentissage de l’énergie, dans les domaines de la chimie et de la physique au collège et au lycée, sont proposées au lecteur.

Ces situations de classe sont construites, en particulier, pour permettre l’autonomie de l’élève dans les activités de modélisation, de symbolisation et de validation, incontournables dans la construction des connaissances en physique. Elles permettent donc de relier apprentissage et autonomie de l’élève dans le contexte des cours et travaux pratiques habituels. Elles ont un aspect transdisciplinaire par le concept en jeu (l’énergie) et un aspect interdisciplinaire par la place donnée au symbole. Le symbole idéographique est utilisé comme articulation entre théorie et pratique dans l’apprentissage de l’élève.

2 Quelle logique de questionnement justifie notre présence au P.N.I 3 ?

L’insistance des directives ministérielles sur l’autonomie de l’élève dans les T.P.E, sans que cette autonomie soit vraiment définie et sans qu’elle soit explicitement reliée à l’apprentissage d’un contenu d’enseignement (une des finalités de la présence de l’élève au lycée), nous a conduits tout naturellement à une réflexion sur l’autonomie de l’élève en relation avec son apprentissage des sciences dans cette nouvelle situation que sont les T.P.E. Nos travaux relatifs à l’autonomie de l’élève dans la modélisation, en particulier celle d’un système énergétique, nous avaient armés pour aborder cet aspect de l’enseignement

C’est donc tout naturellement que, de façon globale (quel que soit le contenu physique à apprendre), nous placerons notre réflexion dans le cadre de la situation –problème et de façon ponctuelle, nous nous placerons dans le cadre de l’apprentissage de l’énergie.

3 Coté élève ou coté enseignant ?

C’est du coté de l’élève que nous nous placerons, puisque notre objectif prioritaire consiste à lier autonomie et apprentissage. Après une réflexion sur l’autonomie de l’élève dans le cadre de la situation-problème en physique, c’est le comportement des élèves que nous étudierons en relation avec les consignes des professeurs et les éléments matériels mis à leur disposition dans la situation de T.P.E.

4 Quelles sont les limites de la mise en œuvre de notre réflexion ?

La monodisciplinarité des professeurs du groupe RIVAL (trois professeurs de physique et de chimie, engagés dans des lycées et des équipes T.P.E pluridisciplinaires) et le peu de temps de réflexion accordé à notre groupe (un an) dans le P.N.I 3 ont limité l’importance de notre travail. En effet, d’une part, nous n’avons pas toujours eu le temps de nous mettre tout à fait d’accord sur la forme des documents à donner aux élèves et d’autre part les membres du groupe RIVAL ont dû prendre en compte les éléments de réflexion des autres collègues de l’équipe pluridisciplinaire des T.P.E dans leur lycée et les contraintes matérielles de leur établissement. Leur pratique ne correspond donc pas toujours strictement avec les hypothèses élaborées dans le groupe RIVAL.

II  - Autonomie de l’élève

1 Autonomie de l’élève. Un sujet de réflexion dans la formation des enseignants ?

Dans le contexte des quatre journées de formation des enseignants aux T.P.E, l’autonomie fut  un sujet envisagé non pas comme un élément de réflexion en lui-même dans le cadre d’une démarche disciplinaire, puis pluridisciplinaire, mais comme «une harmonisation de points de vue des professeurs sur la gestion de l’autonomie ». La réflexion relative à l’autonomie était donc vue implicitement comme un préalable opérationnel par les professeurs pour une mise en œuvre en équipe pluridisciplinaire.

Du coté de l’élève, elle a été envisagée comme une fin en soi : «démarche d’apprentissage à l’autonomie » et non dans sa relation avec l’apprentissage. Deux éléments matériels ont été présentés comme des outils permettant l’effectivité de l’autonomie : l’échéancier pour la gestion autonome du temps T.P.E par l’élève et le carnet de bord, souhaité hors du contrôle des professeurs, pour la gestion des documents et l’organisation du travail personnel de l’élève. Le rôle des professeurs dans les différentes phases du T.P.E (questionnement initial de l’élève, construction de la problématique, expérimentation), pour que l’autonomie de l’élève soit effective, n’a été qu’effleuré, voire non évoqué pour cette période d’expérimentation.

2 Autonomie. Un sujet de réflexion et d’observation pour les professeurs ?

Nous disposons des nombreuses réflexions et observations des collègues enseignants scientifiques sur le NET (Dix - sept sites visités). Nous résumons leurs affirmations relatives à la place de l’autonomie dans l’innovation que représente les T.P.E en distinguant une approche globale d’une approche plus contextuelle :

·        Une approche globale et souvent implicite de l’autonomie :

·        C’est un objectif méthodologique, une «éducation à l’autonomie », sans relation avec un contenu à apprendre : «Apprendre aux élèves à gérer leur temps, à faire une recherche d’informations (il faudrait croiser les sources pour valider l’information), à réinvestir leurs connaissances, à faire preuve d’initiative, à réaliser un document construit, à présenter leur travail à l’oral ».

·        L’autonomie est aussi décrite en termes de nouvelle relation au savoir quel qu’il soit avec le droit à l’erreur et au tâtonnement de l’élève : «en privilégiant la (re)construction autonome des savoirs par les élèves. Les T.P.E entendent rompre avec la pédagogie frontale de la transmission et de l’inculcation dans laquelle le professeur, qui dirige la situation pédagogique, valorise la restitution fidèle du savoir disciplinaire inculqué. Tâtonnement, droit à l’erreur ne constituent plus des pertes de temps répréhensibles mais des passages presque obligés dans la recherche d’une problématique et la conduite d’une stratégie pour la résoudre ».

·        Liberté et autonomie sont implicitement reliées, peut-être même parfois confondues : « Les lycéens peuvent très bien réaliser leur dossier sans nous ». «Nous avons encadré, c’est à dire que nous avons marqué une limite à l’intérieur de laquelle les élèves étaient libres ». « Apprentissage de la liberté de choix ». «Le T.P.E, un espace de liberté pour l’élève dans un cadre scolaire rigide ». Les élèves ressentent «plus de liberté que d’habitude ».

·        Contrainte et autonomie sont exceptionnellement liées : « Nous avons préféré donner le maximum d’indications au départ pour laisser, par la suite, plus de chance d’autonomie ».

·        Une approche contextuelle «dans le choix du sujet ».

·        C’est un fonctionnement de l’autonomie qui est à nouveau décrit : «l’apprentissage de l’autonomie commence par la prise de responsabilité dans le choix du sujet ». Cette période du choix du sujet a souvent été difficile à gérer par les professeurs parce «de nombreux élèves profitaient des T.P.E pour ne rien faire », ou «choisissaient n’importe quel document » ou encore «faisaient des coupé-collé ».

·        Liberté et autonomie sont aussi reliées : «Quel doit être le degré réel de liberté laissé aux élèves dans leur choix de T.P.E ? ». 

·        L’autonomie est décrite en référence à la situation de «T.P normal » ou à celle de l’option dans l’ancien programme de 1^ère S. Elle est caractérisée par une recherche des élèves à l’aide du cours, du livre, de logiciels adaptés, avec «perte de temps en T.P.E ». Le «centre d’intérêt est choisi » par un professeur.

On constate que l’autonomie et la liberté de l’élève sont ambiguës pour les professeurs. Peut-on tenter de définir un peu plus l’autonomie de l’élève, en particulier dans l’apprentissage de la physique ? Quels liens peut-on établir entre autonomie et liberté ? Quels rôles peut-on attendre des professeurs ?

3 Peut-on définir l’autonomie ?

Le concept d’autonomie, essentiel dans les discours sur l’éducation depuis les années 1968, n’est pas un concept «moderne » puisque le terme vient du mot grec «autonomos » (droit pour un Etat ou une personne de se régir suivant ses propres lois).

Appliquée à l’élève, la notion d’autonomie renvoie à la personne, d’une part en ce qui concerne sa conscience et à sa capacité de jugement, d’autre part en référence à l’exercice de sa volonté. L’autonomie est associée à la personne-élève, à sa conscience des différents aspects des connaissances qu’il investit, aux implications qu’imposent ses valeurs morales et sa capacité de choisir ce qui lui permettra de réaliser son projet (ce qui suppose que des choix lui soient offerts).

Les textes relatifs aux T.P.E introduisent des changements radicaux dans les valeurs en jeu dans l’apprentissage  : Ils visent au développement de la personnalité par l’exercice de l’aptitude de l’individu à réaliser des choix dans une double perspective individuelle et sociale. L’intelligence devient ici une faculté d’adaptation et non simplement une faculté d’enregistrement (comme c’est habituellement le cas en classe). En ce qui concerne la physique, les T.P.E visent à rompre la dichotomie apprentissage - activité scientifique puisqu’ils visent à reconstituer, dans les limites de la situation de l’élève, en classe, la construction individuelle et collective des connaissances. C’est cet aspect des T.P.E qui nous a conduits à choisir, comme cadre théorique d’analyse des observations réalisées, la situation problème développée en didactique.

Dans le contexte de l’apprentissage de la physique, la prise de conscience de l’élève, comme individu, passe par l’explicitation et la confrontation de son système explicatif et prédictif de l’événement. Si nous gardons la métaphore de la communauté scientifique, c’est la prise de conscience de l’aspect collectif des connaissances qui devrait être en jeu. Ceci justifie la mise en place par le professeur de groupes d’élèves qui partagent un même questionnement initial plutôt que des relations affectives. Ils seront susceptibles de collaborer par la suite.

4 La question initiale. Autonomie ou liberté ?

Si l’on s’intéresse à l’Histoire des Sciences, la construction d’une connaissance en physique, relève souvent d’une interrogation qui fait suite à l’observation d’un événement intriguant dont la compréhension et la maîtrise sont envisageables. Ces événements ou phénomènes de l’environnement matériel sont alors problématisés dans un cadre théorique. La maîtrise se manifeste par une explication et une prédiction des événements (ou des phénomènes), dans un cadre théorique construit. C’est le projet de maîtrise, dans ses manifestations d’explicitations et de prédictions individuelles et collectives, qui est le moteur de l’activité scientifique.

Si nous acceptons comme heuristique de travail une similitude entre l’attitude de l’élève et celle du chercheur avec les restrictions liées à leurs positions (l’élève sait que la connaissance a déjà été construite, mais il accepte de se prêter au jeu), alors la phase du questionnement initial de l’élève sera une phase déterminante de son travail puisqu’elle relève de son désir de maîtrise qui sera source de motivation pour le travail ultérieur.

Or, la mise en œuvre des T.P.E s’est faite à partir de thèmes imposés par les directives ministérielles et de sous-thèmes proposés par les professeurs. Comment rendre compatible ce fait et la mise en œuvre d’un cadre de travail qui donne son autonomie à l’élève ?

Un thème fait référence à un corps de connaissances construit et reconnu collectivement. Il renvoie à une structure théorique, à une cohérence ; le sous - thème renvoie à une cohérence locale. Or, un événement implique une question relativement spécifique mais non encore thématisée. Donner des thèmes et des sous - thèmes à l’élève, c’est le priver de sa liberté de questionnement sur le monde, donc, dans la mesure où les T.P.E ne sont pas valorisés par une note en classe de première, c’est prendre le risque de «gripper le moteur » du travail volontaire de l’élève.

Ce sont en effet les compétences des professeurs qui ressortent dans les sous - thèmes proposés (par exemple : mouillabilité- eaux minérales.) et non les questions «personnelles » que pourraient se poser les élèves, c’est à dire celles qui ont du sens pour lui. Par exemple, pour des élèves qui suivent un régime alimentaire, la première question a été «Quels sont les cotés néfastes du régime sur l’équilibre nutritionnel ? » ; pour les élèves qui aiment la bière : « La bière c’est bon. Est-ce que ses effets néfastes sont liés à la fermentation de l’alcool ? ». Dans les T.P.E, il doit y avoir une rupture de contrat très forte avec le professeur, car dans l’enseignement habituel, c’est le professeur qui pose les questions. C’est pour cette raison que les travaux pratiques et l’ancienne option expérimentale en 1°S, où le professeur pose «la bonne question », ne peuvent être identifiés aux T.P.E. Il devrait y avoir une possibilité pour l’élève de déranger son professeur en choisissant une question à laquelle, à priori, le professeur ne sait pas forcément répondre, ou qu’il ne juge pas intéressante.

L’autonomie et la liberté ne relèvent pas, pour nous, d’une dialectique mais d’une complémentarité. La liberté du choix du sujet est un préalable à l’autonomie.

Nous indiquons ci-après, une procédure que nous avons mise en œuvre dans une de nos classes.

Pour que cette interrogation émerge nous suggérons une consigne écrite à donner aux élèves qui ne part pas des thèmes et des sous-thèmes proposés par le ministère :

Consigne : Les lignes que vous allez écrire ne figent en aucun cas votre sujet. Elles sont juste le début d’une réflexion qui vous permettra de définir beaucoup plus tard votre sujet.

Un événement ou un phénomène intrigant ?

Prenez le temps de réfléchir sur un événement ou un phénomène de l’environnement matériel qui vous interpelle et que vous aimeriez expliquer.

Nous suggérons ensuite une mise en commun des interrogations et la formation de groupe de deux, trois, voire quatre élèves pour une question commune et la prise en charge de cette question. C’est la liberté d’intérêt de l’élève qui en jeu. Dans une première étape, l’élève doit pouvoir reconnaître qu’il choisit une question en toute liberté, même si elle semble choquante pour le professeur.

Si nous associons la liberté à l’absence de souveraineté, celle du professeur ou d’un leader de groupe, cette première étape relève de la liberté de l’élève.

5 Autonomie. Quelles sont les contraintes et les outils dans un T.P.E ?

Si nous associons l’autonomie de l’élève à sa faculté de jugement qui se traduit par des choix réalisables, nous devons la relier d’une part à des contraintes explicitées, d’autre part à la présentation des outils disponibles. Un des rôles du professeur est de rendre explicite ce cadre de l’autonomie en formulant avec clarté les contraintes  et en mettant des outils à la disposition de l’élève :

·        Certaines contraintes et certains outils ont été repérés et analysés pendant les journées de formation :

·        La contrainte temporelle : Elle est rendue explicite par l’échéancier, cadre donné par le professeur en début d’année afin de permettre l’organisation temporelle des activités (dont la durée est généralement difficilement estimable et contrôlable !).

·        La contrainte formelle du mémoire écrit et de la soutenance orale : Elle est liée à l’évaluation du travail de l’élève pendant et à la fin du T.P.E. Le professeur devrait expliciter, dès le début, si le travail était noté ou apprécié. Il devrait expliciter les critères de la note ou de l’appréciation (document écrit donné par le professeur en début d’année) et la place de cette note dans le bilan.

·        Les contraintes matérielles : L’accès aux sources documentaires de l’établissement, à Internet, l’organisation des sorties pour la recherche de documentations externes au lycée.

·        Certaines contraintes et certains outils n’ont été qu’évoqués pendant les journées de formation :

·        Le cadre théorique : Il doit relever des contenus de programmes déjà appris ou qui vont être appris pendant l’année. C’est le professeur qui suggérera ce cadre théorique et qui pourra indiquer des documents ou des personnes ressources si les élèves ne placent pas leur réflexion d’emblée dans un cadre déjà connu d’eux.

·        L’expérimentation : matériel disponible, lieux disponibles, disponibilité des techniciens et des aides de laboratoire (qui peuvent fournir une aide au même titre que les documentalistes alors que leur nouveau rôle n’a pas été étudié).

III - Situation - problème et autonomie

1 Situation – problème. Cours et T.P versus T.P.E ?

En cours de physique, la situation - problème doit permettre à l’élève de mettre en œuvre des  processus de même nature que ceux mis en œuvre par la communauté scientifique dans ses pratiques de recherche (questions, modélisation, formulation, hypothèse, expérimentation, validation, nouvelles questions etc.). Avant la séquence, le professeur doit mettre en place les éléments matériels qui permettront aux processus d’avoir lieu. En particulier, pour la question initiale, il utilise un événement pour lequel l’élève est amené à prendre conscience que son explication est insuffisante ou trop limitée ou erronée. Pendant la séquence, le professeur oriente l’activité des élèves par de nouvelles questions, des suggestions sans apporter la connaissance en jeu. Après la séance il institutionnalise la connaissance.

Dans les T.P.E, nous avons estimé que la question initiale de l’élève relevait de sa liberté. Le professeur doit donc être prêt à entendre ce questionnement.

2 Peut-on repérer des phases d’autonomie ?

A priori, l’élève, dans le démarrage de l’étude de sa question ne peut pas savoir dans quel cadre théorique il doit se placer ni quels instruments de mesure et dispositifs pourraient lui permettre d’expérimenter. C’est dans ces deux phases : la problématisation de la question et l’expérimentation que l’autonomie de l’élève est repérable.

Pour la problématisation de la question, c’est au professeur d’accompagner le groupe en  traduisant la question en termes de connaissances rationnelles : est-ce que c’est plutôt la physique qui peut contribuer à donner une explication de la question ? Le professeur va préciser le cadre dans lequel l’autonomie va se réaliser en suggérant les cadres théoriques où la question de l’élève pourra prendre du sens. Par exemple, pour des élèves s’intéressant à l’effet de serre ou à l’équilibre nutritionnel, il pourra suggérer le cadre théorique de l’énergie.

Ce sont donc des formules et des propositions explicitant ces formules qui pourront aussi être mises à la disposition de l’élève pour lui permettre la modélisation et la validation théorique. Or, nous avons montré qu’il est difficile à l’élève de donner du sens aux formalismes symboliques de la physique. Le symbole idéographique inséré dans un formalisme peut alors jouer le rôle d’articulation dans la construction des connaissances. «Il peut établir un pont entre une explication qui se manifeste par un formalisme qui porte sur des éléments mathématiques (formules habituelles de la physique) et l’explication de l’élève. Il manifeste des relations intuitives accessibles à l’élève à ce stade de son apprentissage » (G. Bissuel, 1998, 2001). Nous donnons un exemple de son utilisation pour traduire la conservation de l’énergie pour le phénomène de combustion en classe de troisième (Annexe 7).

La construction des connaissances implique une étape de validation théorique mais aussi une étape de validation expérimentale liée à la construction d’un dispositif et à la mise en œuvre d’instruments de mesures. Cette deuxième étape est souvent présente dans la problématisation chez le physicien qui connaît les instruments disponibles et leurs contraintes matérielles. L’élève qui n’a pas cette connaissance, ne la prendra pas en compte. On risque donc une rupture entre la problématisation autonome de l’élève et la mise en place de l'expérimentation.

Cette étape d’expérimentation (Recherche des éléments matériels, élaboration d’un protocole, expérience, validation ou invalidation, retour sur les conditions de l’expérience, nouvelle expérimentation, nouvelle problématisation) devrait être longue. Elle peut impliquer des bricolages, achats de matériel ou de produits, recherche d’un laboratoire où l’expérience est réalisée, prise de rendez-vous. Elle implique la disponibilité du personnel de laboratoire disciplinaire qui peut jouer un rôle important dans l’orientation du travail des élèves.

IV - Notre pratique

1 Les équipes pluridisciplinaires

Les trois professeurs de lycée du groupe RIVAL se sont trouvés engagés dans trois équipes pluridisciplinaires différentes dans deux lycées. Une équipe au lycée Lumière, Lyon 8 et deux équipes au lycée du Val de Saône, Trévoux :

Un professeur de physique-chimie du groupe RIVAL et un professeur des sciences de la vie et de la Terre, extérieur au groupe. Nous désignerons cette équipe par le sigle PCSVT1.

Un second professeur de physique-chimie du groupe RIVAL et un professeur des sciences de la vie et de la Terre, extérieur au groupe (PCSVT2).

Un troisième professeur de physique-chimie du groupe RIVAL et un professeur de mathématiques, extérieur au groupe (PCM).

Ces trois équipes pluridisciplinaires pratiquaient les T.P.E pour la première fois.

2 Cadre donné aux élèves au début des T.P.E

Les T.P.E ont commencé au mois de novembre pour l’équipe PCM, à la fin du mois de décembre pour l’équipe PCSVT1 et au début du mois de janvier pour l’équipe PCSVT2.

Des documents écrits qui fixaient les contraintes temporelles, les contraintes formelles, les critères d’évaluation écrits et oraux, les «rubriques incontournables du carnet de bord », ont été distribués dans la classe de l’équipe PCSVT1 à la première séance (voir Annexes 1,2,3, Echéancier, Rubriques incontournables de l’évaluation, Critères d’évaluation).

L’équipe PCSVT2 a écrit l’échéancier au tableau. Elle a expliqué oralement le déroulement des T.P.E, le travail attendu, l’évaluation des T.P.E, le rôle du carnet de bord. 

Les élèves de l’équipe PCM ont construit l’échéancier, à partir de quelques-unes des «balises » données par les professeurs. Les critères de «mise en commun des résultats » ont été donnés deux mois avant la remise du mémoire écrit, les professeurs jugeant l’évaluation comme secondaire dans le T.P.E (Voir Annexe 5 (PCM) - Élaboration et délimitation du sujet - Mise en commun des résultats)

Nous résumons ces données dans le tableau 1 ci-dessous :  «Contraintes fixant le cadre des T.P.E aux élèves».

3 Le questionnement initial et la formation des groupes d’élèves

Les équipes PCSVT1 et PCSVT2 ont laissé les groupes se former «par affinité »puis ont demandé aux élèves de se mettre d’accord sur une question initiale dans le cadre d’un certain nombre de sous-thèmes.

 L’équipe PCSVT1 a donné une consigne écrite, lors de la première séance (Annexe 4 -Consigne).

L’équipe PCSVT2 a dicté une consigne «Intitulé du sujet, motivation, questions posées par le sujet, mots-clé. Comment ils ont l’intention de faire leur travail et ce qu’ils feront à la prochaine séance ». Les élèves avaient la liste des sous-thèmes. Ils devaient revenir avec une réponse à chaque rubrique à la séance suivante.

L’équipe PCM a distribué une consigne écrite à chaque élève (Annexe 5- Élaboration et délimitation du sujet). Elle leur a demandé de venir à la séance suivante avec un titre. Or un titre c’est déjà un sujet. Il n’y a donc pas eu de question initiale explicitée par les élèves.

Ces données sont résumées dans le tableau 2 ci-dessous «Questionnement initial de l’élève et formation des groupes»

4 Démarche scientifique. Construction de la problématique

L’équipe PCSVT1 a exigé la formulation d’une question («avec un point d’interrogation ») relativement à un événement ou un phénomène. Par la suite elle a négocié des cadres théoriques avec les élèves (nous verrons dans les observations, qu’ils les ont parfois esquivés).

L’équipe PCSVT2 a parfois réduit autoritairement le sujet. Par exemple, pour le sujet «la radioactivité », elle a donné «l’effet de la radioactivité sur la reproduction ».

L’équipe PCM a demandé aux élèves de préciser leur sujet quand celui-ci était trop large. Les élèves qui «nageaient  au milieu d’informations trop abondantes » étaient encouragés à cibler en parlant d’exemples.

Les élèves ont parfois sollicité l’accord de leur professeur pour le choix de leur cadre théorique. Par exemple, les élèves qui s’interrogeaient sur l’équilibre nutritionnel ont suggéré de répondre à leur question dans le cadre de l’énergie parce que «Toutes les valeurs nutritionnelles sont écrites en Joule et on sait que le joule est une unité d’énergie ».

Pour l’ensemble des cadres théoriques, les professeurs ont renvoyé les élèves aux manuels scolaires ou aux cours.

En ce qui concerne les élèves utilisant l’énergie, il a été possible de mettre à leur disposition des symboles idéographiques qui leur ont permis de donner du sens au concept de «valeur énergétique d’un aliment ». Nous donnons en exemple l’échange suivant entre une élève du groupe et le professeur :

Elève : Regardez dans le livre, il y a les valeurs énergétiques des nutriments et ça (l’élève montre un dispositif utilisant une bombe calorimétrique). C’est en joule, c’est donc de l’énergie. La chaleur… Ca vient d’où ?

Professeur : En classe, nous avons appris le principe de la conservation de l’énergie et nous avons appris à construire et à décrire un système énergiquement isolé en utilisant des petits symboles. J’aimerai que vous construisiez et décriviez le système isolé qui correspond au dispositif du livre en utilisant ces symboles.

Le travail est alors effectué par les élèves. Ils ont introduit une «Énergie chimique » pour décrire les états de leur système énergétique (Annexe 7). L’explication et la justification de cette description symbolique sont données dans l’ouvrage «Et si la physique était symbolique »(G. Bissuel, 2001).

Nouvel appel du professeur …

E : On ne sait pas ce qu’il faut mettre à gauche du transformateur et dans le rectangle système. On n’a pas les petits symboles.

Dans la mesure où les élèves ont correctement construit le système, le professeur donne les symboles idéographiques de l’énergie de liaison et des variations de l’énergie de liaison.

Les élèves manifestent une réelle satisfaction quand elles comprennent que la variation d’énergie sous forme de chaleur est reliée à une transformation de la variation d’énergie de liaison du sous-système chimique.

C’est ensuite sans difficulté qu’elles acceptent le formalisme symbolique habituel en chimie. Elles le mettent en œuvre pour construire leur expérimentation. Leur travail ultérieur en devoir surveillé ou leurs réponses au questionnement oral des professeurs lors de la présentation de leur T.P.E montrent qu’elles savent modéliser une situation matérielle à propos du phénomène de combustion et que les formes d’énergie qui décrivent la conservation et la transformation sont bien maîtrisées.

5 Démarche scientifique. Expérimentation

Le temps de réflexion des élèves, relatif à l’expérimentation, a été trop court pour les classes PCSVT1 et PCSVT2.

Les professeurs ont mis à la disposition des élèves les dispositifs présents au lycée qui leur permettaient de faire des observations en relation avec leur sujet (par exemple la machine de Whimshurt pour la formation des éclairs, le CRAB pour la radioactivité).

Ils ont mis à leur disposition du matériel et des instruments de mesure pour leur permettre la validation d’une modélisation (par exemple, le matériel de calorimétrie, un thermomètre pour la valeur énergétique des aliments). Les élèves ont construit, seuls, le protocole et discuter de la valeur de leurs résultats. Ils ont été amenés à demander des instruments de mesure supplémentaires (balance, éprouvette graduée).

Les professeurs ont parfois fait des propositions autoritaires lorsque les élèves se montraient passifs : matériel pour le développement de photographies, dispositif pour la mesure de la dureté de l’eau (exemples).

La démarche scientifique qui consiste à problématiser une question, puis à valider expérimentalement une hypothèse a été explicitement formulée par les professeurs des équipes PCSVT1 et PCM pendant tous les T.P.E.

En respectant les règles relatives aux sorties à l’extérieur de leur établissement, les élèves ont eu la possibilité d’accéder aux informations susceptibles de les intéresser, soit dans des bibliothèques, soit auprès de personnes ressources. Ils ont parfois pu expérimenter (fabrication de pain, enregistrement des mouvements d’un cheval).

Résultats

Le nombre des sorties des élèves PCSVT2 et PCM est beaucoup plus faible que celui des élèves de PCSVT2.  Cela peut s’expliquer par l’éloignement du lycée des élèves PCSVT1 et PCM de la bibliothèque municipale et des centres universitaires (18km).

6 Carnet de bord

Pour les trois groupes, les carnets de bord étaient exigés à chaque séance. Les élèves étaient incités à l’utiliser s’il était laissé de coté.

Ils étaient ramassés de temps en temps pour une lecture, sans évaluation notée, pour se tenir au courant des travaux des élèves, pour les orienter si c’était nécessaire.

7 Séances de mise en commun

D’une part l’aspect collectif de la construction des connaissances, d’autre part la difficulté prévue des élèves à faire une présentation orale a conduit les professeurs des classes PCSVT1 et PCM à mettre en place des séances de mise en commun.

Dans la classe PCSVT1, il y a eu deux séances dont les objectifs étaient différents :

Pour la première séance (qui s’est déroulée deux semaines après le début des T.P.E), les élèves présentaient en 10 minutes, leur thème et leur sous-thème, leur questionnement initial,  la bibliographie et les sorties envisagées à ce moment là. Les professeurs étaient assis parmi les élèves. Les tables étaient placées en forme de U face aux présentateurs. Un professeur animait la réunion et donnait la parole aux élèves en les encourageant à intervenir. Il posait des questions ainsi que son collègue. Cette séance a été jugée «très brutale » par des élèves. La deuxième séance a eu lieu huit jours avant le début des présentations orales pour un entraînement à l’oral. Trois groupes d’élèves volontaires ont exposé leur mémoire. Un professeur animait. Les professeurs et les élèves faisaient des remarques sur la présentation.

Dans la classe PCM, trois séances de présentation du travail des élèves ont eu lieu. L’aspect évaluation a été complètement gommé au profit de l’aspect «construction du sujet ». Les professeurs se sont placés au fond de la classe et ont laissé le plus possible la parole aux élèves.

8 Évaluation des T.P.E

Dans le groupe PCSVT1, l’appréciation écrite demandée par le ministère a été accompagnée d’une note chiffrée. La note a été prise en compte au même titre qu’un devoir surveillé dans la moyenne du troisième trimestre des élèves. Le contrat avec les élèves a donc été modifié.

Dans l’équipe PCSVT2, une appréciation écrite a été notée sur le livret scolaire. Les critères d’évaluation ont été donnés à l’oral

Dans l’équipe PCM, une appréciation écrite a été notée sur le livret scolaire. Les critères d’évaluation ont été donnés par écrit deux mois avant les exposés oraux.

Dans les trois classes, lors de l’exposé oral, les élèves ont été questionnés, sur le sens des concepts utilisés dans le mémoire écrit.

V - Observations

Nos observations portent sur les réponses, en classe, des élèves au questionnaire «T.P.E et autonomie des élèves » (Annexe 9) et sur leur comportement pendant les T.P.E.

Le questionnaire a été construit pour évaluer l’apprentissage des élèves et leur autonomie aux différentes étapes du déroulement du T.P.E (questionnement initial, recherche documentaire, problématique, expérimentation, rédaction, présentation du travail à la classe).

Nous analyserons à priori chaque question du questionnaire adressé aux élèves en relation avec les contraintes et les outils dans les T.P.E des trois classes. Nous prendrons comme critère d’apprentissage la faculté de l’élève à mettre spontanément en œuvre le cadre théorique de son T.P.E pour expliquer et prédire un événement lors de son exposé oral du T.P.E.  Par exemple, une question d’un professeur a été : «Vous nous avez expliqué le rôle de la ceinture de sécurité et celui de l’airbag. Pouvez-vous nous expliquer celui de l’appui-tête ? ». Les élèves répondent qu’il empêche la tête d’aller en arrière quand la voiture est heurtée à l’arrière. La question peut alors être : «Pourquoi la tête du conducteur va-t-elle en arrière lors d’un choc arrière ? ».

Nous résumons chaque fois les réponses des élèves à une question dans un tableau.

Les pourcentages que nous serons amenés à calculer n’ont pas de valeur statistique, mais une valeur de comparaison entre les nombres de réponses entre les trois classes à une même question.

1 Apprentissage

Avez-vous appris un contenu scientifique pendant ces T.P.E ?

Nous rappelons que ce sont les élèves PCM qui ont choisi leur sujet indépendamment des thèmes et des sous-thèmes imposés. Compte tenu de notre réflexion qui met en relation la liberté du choix de la question initiale et la motivation pour apprendre, nous présumons qu’ils ont du apprendre d’avantage.

Dans le contexte de ce questionnaire, nous acceptons comme preuve minimale d’apprentissage la restitution par l’élève du nom du cadre théorique où s’est développée sa problématique ou le nom du phénomène (qui porte implicitement le nom de la théorie).

Résultats

La proportion des élèves affirmant avoir appris est sensiblement la même dans les trois groupes (69% PCSVT1, 66% PCSVT2, 69% PCM).

En suivant nos critères, 21% PCSVT1, 19%PCSVT2, 38% PCM ont appris. Comme nous l’avions prévu, ce sont les élèves PCM qui semblent avoir le plus appris.

Observations des professeurs : Dans un même groupe des élèves affirment avoir appris et d’autres pas. Il semble que ce soit le rôle d’un élève- leader dans les groupes d’élèves qui soit à mettre en cause.

Des élèves sont volontairement restés au niveau du fonctionnement d’un dispositif. Par exemple, le groupe «sécurité automobile » a simplement évoqué le principe de l’inertie. Il ne l’a pas mobilisé pour expliquer et prédire les mouvements du corps de l’automobiliste lorsqu’il heurte un obstacle. L’exposé oral et un devoir surveillé de fin d’année montrent qu’aucun des trois élèves n’a compris le principe. Ces élèves avaient manifesté auprès de leur professeur leur intention de construire leur problématique dans le cadre du principe de l’inertie. Or, celui-ci ayant déjà été vu en cours au moment des T.P.E, le professeur a laissé ce groupe travailler seul, pendant la construction de la problématique.

Nous vérifions le rôle important, joué le professeur pendant la construction de la problématique. Les élèves ne doivent pas rester seuls, mais être questionnés, encouragés à aller vers de nouvelles pistes de réflexion, dotés de nouveaux outils. Ceci demande une présence importante du professeur qui ne lui est pas accordée par l’institution.

Lorsque les élèves pensent qu’ils n’ont rien appris, ils affirment parfois «qu’ils connaissaient déjà le contenu scientifique mobilisé ». Ainsi, les élèves, à contrario, attendent donc bien un apprentissage au cours des T.P.E.

Certains affirment alors avoir «vraiment compris » un contenu de leur cours qu’il n’avait pas compris auparavant.

Avez-vous appris une démarche scientifique pendant ces T.P.E ?

Nous attendons que les élèves des classes PCSVT1 et PCM argumentent leur affirmation positive en termes de construction de la problématique et d’expérimentation (validation ou invalidation d’une hypothèse). Quant aux élèves PCSVT2, nous ne savons pas à priori si cette démarche scientifique a été perçue puisque leurs professeurs ne l’ont pas explicitée.

Ces termes de l’explicitation seront nos critères d’apprentissage.

Résultats

45% PCSVT1, 30%, PCSVT2, 65% PCM affirment avoir appris une démarche scientifique.

En réalité, suivant nos critères : 34% PCSVT1, 0% PCSVT2, 58% PCM ont appris une démarche scientifique. Ce qui correspond à notre analyse à priori.

L’explicitation de la démarche scientifique par le professeur et l’exigence de la mise en œuvre de cette démarche semble être un outil et une contrainte à mettre à la disposition des élèves.

Avez-vous appris à travailler en groupe ?

Nous savons que les élèves ont, pour la plupart, travaillé en groupe dans d’autres disciplines, mais nous attendons une prise de conscience de la spécificité de la démarche scientifique (aspect collectif et aspect individuel).

Nos critères d’apprentissage reposeront sur des termes en relation avec la problématisation de la question ou avec l’expérimentation.

Résultats

Nous vérifions en effet que la plupart des élèves avaient déjà appris à travailler en groupe. La conscience de la spécificité de la construction des connaissances en physique (aspect individuel et collectif de la construction des connaissances) apparaît dans les trois classes.

Avez-vous appris autre chose ?

C’est une question ouverte où nous attendons des réponses relatives à des difficultés que nous aurions pu oublier.

Résultats

Ces réponses contiennent un élément nouveau  par rapport aux réponses précédentes : le temps pour mettre en forme un projet («Temps trop court pour mettre en forme un sujet »). Ceci traduit la prise de conscience des élèves de la difficulté à mettre en œuvre une démarche scientifique et du long temps nécessaire.

Des élèves ont appris à travailler de façon autonome («On a appris à chercher par soi-même des connaissances et non attendre des connaissances comme en situation de cours »).

Pensez-vous que le T.P.E est (ou pourrait être) plus propice à l’apprentissage qu’une situation de classe ? Expliquez pourquoi.

Nous attendons des réponses négatives qui traduisent le rejet des T.P.E parce que l’élève n’a pas appris de contenu ou de démarche scientifique.

Résultats

27/82 des élèves trouvent la situation moins propice, 27/82 la trouvent plus propice, 20/82 ont un avis mitigé, 8/82 ne donnent pas d’avis.

Pour les appréciations positives, c’est la motivation qui vient en tête. Il faut mettre ce résultat en relation avec le questionnement personnel des élèves au départ («Sujet qui plaît ») et le «Travail autonome » des élèves. Il en résulte une meilleure compréhension («En classe, on peut écrire les paroles du prof sans comprendre »).

L’aspect social de la construction des connaissances («Confronter les avis et le savoir de chacun ») est bien perçu par les élèves.

Pour les appréciations négatives, c’est le problème de la perte de temps et de la lourdeur des programmes qui sont exprimés. Nous relions cela à l’absence d’évaluation notée des T.P.E et l’inclusion de cette note dans la moyenne générale de l’année. Ce travail est gratuit pour le salarié –élève, payé en notes, et pour le sujet-social –élève reconnu par ses bonnes notes.

Un autre problème qui mérite une grande attention dans le cadre de la liaison «autonomie de l’élève et apprentissage » est celui de la valeur scientifique des connaissances mobilisées par les élèves auprès des différentes sources d’information. Le rôle du professeur est alors fondamental pour assurer une vigilance et rassurer l’élève. On retrouve le problème du temps trop court imparti aux professeurs dans les T.P.E. On le retrouve lorsque les élèves déplorent le manque d’explication.

Dans l’objectif d’une institutionnalisation des connaissances, les connaissances mobilisées en  T.P.E pourraient être reprises en cours. Ceci a été vécu, entre autres, pour l’enseignement de l’énergie nucléaire  où le professeur reprenait sans cesse les résultats des travaux du groupe (Énergie nucléaire et cancer de la thyroïde) ou demandait aux élèves de les restituer à la classe et de les intégrer dans le cours. Le professeur a noté un intérêt plus important des élèves. Il semblait que le discours du professeur «était vrai ».

2 Autonomie. Questionnement initial

Est-ce que vous avez été gêné par le fait qu’on vous ait imposé des thèmes et des sous-thèmes ? Si oui, quel autre sujet (question) auriez-vous aimé traiter ?

Puisque nous avons analysé la motivation de l’élève en terme de liberté du questionnement initial, nous attendons que les élèves PCSVT1 et PCSVT2 se plaignent que des thèmes et des sous-thèmes leur aient été imposés.

Résultats

Dans les classes PCSVT1 et PCSVT2, 22/56 élèves (39%) se plaignent d’une gêne. Les élèves de PCSVT1 se sont aussi plaints (oralement) du «coté catastrophique » de la plupart des sous-thèmes proposés (risques anthropiques etc.). En effet les sous-thèmes qu’ils proposent sont plutôt sereins !

Dans les deux classes, des élèves ont tordu les sous-thèmes, pour traiter celui qui les intéressait.

Le professeur de la classe PCM (qui ne disposaient pas des thèmes) a noté que ses élèves s’étaient sentis marginalisés par rapport aux élèves des autres classes et des autres lycées. Ils n’ont pas apprécié d’être marginalisés. Nous verrons qu’ils attribuent, sans explication, toutes leurs difficultés à cette absence de cadre.

Comment vous êtes-vous regroupés (Par affinité ? Par intérêt commun ? Autre ?)

Nous attendons une confirmation de l’objectif des professeurs. C’est à dire que la majorité des élèves PCSVT1 et PCSVT2 se soient regroupés par affinité et que les élèves PCM se soient regroupés, en majorité, par intérêt commun.

Résultats

Comme nous l’attendions, seulement 16% des élèves PCSVT1 et PCSVT2 se sont regroupés par intérêt commun alors que 62% d’élèves PCM se sont regroupés pour cette même raison.

Nous associons la formation des groupes «à intérêt commun » à leurs performances dans l’apprentissage (tableau 4 et tableau 5).

Est-ce que le questionnement initial a été imposé par un leader du groupe ?

C’est pour nous une question sans analyse à priori car nous ne nous sommes pas donnés les moyens pour analyser le comportement d’un leader des élèves pendant le déroulement des T.P.E.

Résultats

Ce sont les élèves PCSVT1 qui ont le plus ressenti le rôle d’un leader. Nous relions ce résultat au «regroupement par hasard » de plusieurs élèves de cette classe (Tableau 10). En effet, ces élèves, n’ayant pas au départ d’intérêt commun, ont du trouvé une difficulté à se mettre d’accord sur une question commune. Comme ils n’étaient pas groupés par affinité, le désir de réussir ensemble a aussi pu être absent. On comprend alors qu’un leader a pu prendre le pouvoir face à la passivité des autres membres.

3 Autonomie. Recherche documentaire

Vous êtes-vous sentis perdus pendant la recherche documentaire ?

Nous nous attendons à ce que l’orientation à la construction de la problématique (outils et contraintes) par les professeurs soit jugée insuffisante par les élèves, compte tenu du faible temps de présence des professeurs auprès d’eux.

Résultats

Les élèves expriment la difficulté à donner du sens à des formalismes ou à des concepts inconnus («dans mon mémoire je ne comprends pas tout », «documents trop compliqués »). Nous avons pu à nouveau vérifier, pour l’énergie, que le symbole idéographique joue le rôle d’articulation dans l’apprentissage, en même temps qu’il permet l’autonomie de l’élève dans la construction du sens de l’événement matériel.

Auriez-vous souhaité une aide ? Si oui laquelle

Pour que l’autonomie de l’élève soit effective, le professeur doit jouer le rôle de tuteur en assurant une présence active auprès des élèves (questions, apport d’outils sans apport de solutions à l’élève). Or le temps de présence des professeurs prévu par l’institution est très court, nous nous attendons donc à une demande de plus grande présence des professeurs pour orienter le travail des élèves.

Résultats

Comme nous l’attendions, c’est un manque de présence active des professeurs qui est déploré. Compte tenu du rôle de tuteurs joué par les professeurs du groupe RIVAL auprès des élèves, c’est le manque de temps accordé par l’institution que nous mettons en cause dans les faiblesses de «l’aide » apportée par les professeurs.

Toujours dans le cadre de l’autonomie, il semble que les contraintes dans la classe PCM2 n’aient pas toujours été assez explicites. Nous devons relier cette observation au cadre des T.P.E (tableau 1).

Avez-vous une autre attente ?

C’est pour nous une question ouverte. Nous attendons, qu’éventuellement les élèves expriment des difficultés non envisagées par nous à priori.

Résultats

Les élèves réaffirment les conditions de l’autonomie : une plus grande présence des professeurs (dont nous décrivons le rôle en terme de tuteur), des contraintes explicitées dès le début des T.P.E.

4 Autonomie. Élaboration du sujet ou de la problématique

Avez-vous changé de sujet ? A quelle date ? Pourquoi ?

C’est pour nous le moyen d’évaluer les difficultés des élèves dans l’élaboration de la problématique en relation avec leur autonomie.

Résultats

28% des élèves PCSVT1, 37% PCSVT2, 46% PCM affirment avoir changé de sujet. La principale difficulté a été de cerner le sujet. Certains élèves ont mis très longtemps à le cerner. L’autonomie a certainement bien fonctionné pour ces élèves. Les contraintes qu’ils évoquent sont la transdisciplinarité, l’intérêt des membres du groupe. La transdisciplinarité n’a pas été une contrainte dans le groupe PCSVT1, car les professeurs ont accepté des problématiques monodisciplinaires. La transdisciplinatité des sujets mériterait une étude particulière où les démarches scientifiques des différentes sciences en jeu (Math-SVT-Physique-Chimie) seraient analysées. Confrontés à cette difficulté, sans avoir le temps de l’étudier, les professeurs de l’équipe PCSVT1 ont accepté la monodisciplinarité des sujets.

Une réflexion sur les difficultés liées à la transdiciplinarité et l’interdisciplinarité en T.P.E est nécessaire.

Quelle aide les professeurs vous ont-ils apportée ? Rubriques de colonne (paroles d’élèves)

Cette question avait pour objectif de faire reconnaître aux élèves le rôle positif des professeurs (il en va de leur autorité dans leur classe) en leur faisant prendre conscience des aides qu’ils avaient reçues. Les réponses devraient aussi nous permettre de mieux cerner les outils apportés par les professeurs pour que l’autonomie des élèves soit effective.

Résultats

Les élèves reconnaissent l’apport d’outils par leurs professeurs. Pour l’expérimentation, ces derniers ont mis à leur disposition le matériel disponible, des conseils. Pour la construction de la problématique,  ils ont orienté la recherche des documents. Ils ont fourni des documents en termes de liberté de choix pour les élèves. Ils «ont obligé à réfléchir ». Ils ont donné des explications lorsque les formalismes ou les concepts n’avaient pas de sens pour les élèves. Ils ont donné des éléments pour la rédaction du mémoire écrit (biblio, sommaire). Pour l’exposé oral, ils ont précisé des attitudes, suggéré des moyens de présentation.

5 Autonomie. L’expérimentation

Y a-t-il eu expérience au laboratoire ? Est-ce que l’expérimentation vous semble nécessaire ? Si oui pourquoi ? Si non pourquoi ? (Explicitation des élèves des différentes équipes regroupées).

Nous voulons évaluer le rôle de l’expérience dans la démarche scientifique des élèves. Nous voulons vérifier la prise de conscience par les élèves du rôle de l’expérience dans la construction des connaissances (valider l’explication scientifique en jeu).

Tableau 17. Expérimentation. Réponses des élèves.

Résultats

69% PCSVT1, 70% PCSVT2, 88% PCM ont expérimenté. Nous sommes donc loin de T.P.E qui se soient réduits à des copié- collé comme nous le lisons parfois sur le NET.

26% des élèves relient l’expérience à l’explication. 28% sont conscients du rôle de preuve de l’expérimentation. Le statut hypothétique de l’explication est perçu par une élève («Elle peut permettre de découvrir un nouveau facteur auquel nous n’avions pas pensé »).

Le rôle du dispositif dans l’expérimentation n’a pas été toujours perçu («Les conditions expérimentales étaient trop simplifiées par rapport à la vie réelle » ou «Les quantités étaient infimes »).

Le statut de l’expérience suivant les disciplines scientifiques (Math-SVT-Physique-Chimie) est implicitement présent dans 15% des réponses («Dépend du sujet. Le sujet que nous avons choisi n’avait pas besoin d’être expérimenté »).

Une réflexion plus profonde serait nécessaire sur le statut de l’expérimentation dans un T.P.E scientifique pluridisciplinaire.

6 Utilité du carnet de bord

Quelle a été l’utilité du carnet de bord pour organiser votre travail ? (Rubriques de colonne : paroles d’élèves)

Nous voulons mettre en relation l’autonomie de l’élève avec son apprentissage à travers l’analyse de l’utilisation du carnet de bord.

Un critère d’autonomie pour la rédaction des carnets de bord est la présence de parties barrées d’un trait, de lignes fléchées joignant une partie écrite à une autre, de notes dans la marge, de parties entourées, d’annotations dans la marge. Ces signes sont la manifestation de la prise en charge par l’élève d’une réflexion, d’une organisation de la pensée.

Un critère de l’apprentissage est la faculté de mettre en œuvre le contenu scientifique appris  en réponse aux questions posées par les professeurs, lors de la présentation orale du travail

Résultats

Tous les carnets de bord contenaient un agenda. Or, on constate que c’est lorsque les élèves ont construit cet agenda (groupe PCM) qu’ils sont les plus conscients de ce rôle. Nous interprétons cette prise de conscience en terme de prise en charge du déroulement de leur T.P.E.

Il a servi de recueils d’information pour 26% des élèves.

Il a servi à trouver une cohérence dans le travail pour 20% des élèves.

Il n’a pas servi à pas grand chose pour 6% des élèves et n’a été d’aucune utilité pour 44% d’entre eux (quelques carnets de bord sont restés vierges). Nous n’avons pas mis en place d’observations qui nous permettent d’analyser les raisons pour lesquelles ces carnets de bord ont été inutiles. Nous voulons simplement attirer l’attention sur la réflexion qui serait nécessaire à propos du rôle du carnet de bord dans le T.P.E.

En effet, nous avons pu relier les meilleurs travaux T.P.E des élèves (écrit-oral) à la tenue de leur carnet de bord : Flèches entre parties entourées de leurs notes écrites, annotations dans la marge.

Face au carnet de bord, les élèves sont souvent dans une situation paradoxale : «Le carnet de bord est personnel » mais «il est regardé par les professeurs ». Qu’est-ce qui peut lui donner son aspect personnel ? Nous pensons que c’est cette liberté de rayer, de dessiner, de schématiser, d’annoter de faire des flèches etc. qui devrait être donnée aux élèves en début d’année. Il suffirait de montrer une page de travaux écrits (non destinés à la publication) de physiciens célèbres pour que l’élève soit déculpabilisé devant les difficultés de son apprentissage. Nous faisons remarquer que ce sont souvent seulement les aspects de propreté, de repérage de temps, de lieux, de personnes, de documents qui sont exigés par les professeurs.

S’il y a eu des séances de mise en commun. Combien ? Quel profit en avez-vous tiré ?

Un aspect de la construction de la connaissance est son aspect collectif. Nous avons voulu vérifier si les séances de mise en commun dans les classes PCSVT2 et PCM, où elles ont eu lieu, avaient permis aux élèves de se poser de nouvelles questions et les avaient ainsi aidés dans la construction de leur sujet.

Résultats

VI - Conclusion et nouvelles pistes de réflexion

Autonomie et apprentissage scientifique de l’élève en T.P.E  ne relèvent pas de la chimère. Nous avons observé qu’autonomie et apprentissage ne sont pas antinomiques mais sont étroitement liés. Nous avons analysé l’autonomie de l’élève dans le T.P.E comme subordonné à sa liberté du choix de sa question initiale.

Cette analyse nous permet de lever l’ambiguïté (aussi bien dans les directives officielles que dans les propos des élèves et des professeurs) dans l’utilisation du terme «sujet » :

La question initiale  relève d’une interrogation (sans cadre théorique à priori ou un cadre théorique insuffisant) d’un événement intriguant pour la personne-élève.

La construction du sujet ou la problématisation de la question initiale se fait dans un cadre théorique. Elle relève de l’autonomie de l’élève. L’autonomie suppose que des contraintes soient explicitées au bon moment par les professeurs et que des outils soient mis à la disposition de l’élève. Le choix relève alors de la liberté de ce dernier.

Les T.P.E se distinguent radicalement des cours ou des T.P par le questionnement intial de l’élève qui relève de son interrogation sur le monde. Pour que cette question initiale relève vraiment de la personne-élève, nous suggérons l’absence de thème et de sous-thème lors de ce questionnement initial. Dans une perspective de maîtrise de l’environnement matériel par l’élève, nous suggérons une consigne où l’élève est amené à exprimer une de ses interrogations principales qui jouera un rôle moteur, par la suite, pour son apprentissage.

Une formation des groupes de travail d’élèves par projet commun et non par affinité est plus favorable à l’apprentissage.

L’ensemble des élèves ne demande pas la construction de leur sujet par les professeurs. Au contraire, ils réclament l’autonomie et l’apprécient quand elle est effective. Le professeur a un rôle de tuteur en explicitant les contraintes et en donnant les outils. Nous avons exposé plusieurs situations où le professeur joue ce rôle. Nous soulignons à nouveau le rôle important que peut jouer le symbole idéographique dans la construction du sens. 

Le temps imparti aux professeurs d’une équipe (une heure par semaine et par professeur) est insuffisant pour que l’autonomie de l’élève soit effective.

Pour que l’autonomie et l’apprentissage soient effectifs, de nouvelles pistes de réflexion ont été ouvertes :

L’étude des démarches scientifiques des différentes sciences (Mathématiques-Sciences de la Vie et de la Terre-Physique-Chimie) lors de la construction des connaissances.

Le rôle du personnel des laboratoires lors de la mise en place de l’expérimentation.

L’organisation et la gestion des séances de mise en commun dans les T.P.E.

L’évaluation des T.P.E.

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TSOUMPELIS, L. (1993) . Contribution théorique à  la didactique des sciences physiques, Thèse de doctorat. Université Claude Bernard, Lyon I. Juillet 1993.

Liste des membres de l'équipe innovantes :

G. Bissuel, professeur de sciences physiques au Lycée Lumière (Lyon 8°), chercheur associé au LIRDHIST, formatrice associée à l’I.U.F.M de Villeurbanne.
J Gréa, professeur émérite des universités Lyon I et I.U.F.M.
P. Lagrange – Valette, professeur de sciences physiques au collège Michelet (Vénissieux). 
M.A. Leclerc professeur de sciences physiques au lycée du Val de Saône (Trévoux).
D. Mellon, professeur de sciences physiques au collège Aragon (Vénissieux).
G. Paccoud, professeur de sciences physiques au lycée du Val de Saône (Trévoux).

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