Démarche d'investigation

Les démarches d’investigation sont des objets d’étude dans le domaine de la recherche en didactique des disciplines scientifiques. Les problématiques abordées sont, par exemple à mettre en relation avec les idées:

• de « problématisation » (Orange, C.,2005),
• de « référence » aux démarches de chercheurs ou à l’épistémologie de la discipline (Collectif, Colloque RefoRHEST, 2007),
• de diversification et de caractérisation des démarches (Méheut, M. et al. ; Larcher, C. et Peterfalvi, B., 2006 ;

Morge, L. & Boilevin, J.-M., 2007),

• de gestion des interactions langagières et de consctruction des concepts (Calmettes, B. et al., 2008).

Canevas pour une démarche d'investigation

Dans plusieurs pays les textes institutionnels relatifs à l’enseignement proposent, dans l’« introduction commune à l’ensemble des disciplines scientifiques » (mathématiques, SVT, physique et chimie) pour la démarche d’investigation un « canevas » décrit par « sept moments » mais « en fonction des sujets, un aller-retour entre ces moments est tout à fait souhaitable ». Ce canevas, ne définit pas « la méthode d’enseignement [ni ne fige] de façon exhaustive un déroulement imposé. » Si différentes options peuvent être prises quant aux méthodologies utilisées (recherche documentaire, expérimentation par exemple), il est toutefois noté que « dans le domaine des sciences expérimentales, chaque fois qu’elles sont possibles […] l’observation, l’expérimentation ou l’action directe par les élèves sur le réel doivent être privilégiées. » Les modes de regroupements d’élèves « favorisent l’expression sous toutes ses formes et permettent un accès progressif à l’autonomie. » La phase finale de synthèse et de structuration doit mettre en évidence à la fois les apports scientifiques en termes de contenus (axe privilégié) et dégager et expliciter les méthodes de construction des connaissances mises en oeuvre.

Les sept moments identifiés dans la majorité des instructions officielles sont les suivants :

• 1. Le choix d’une situation - problème par le professeur. Il s’agit d’analyser les savoirs visés et objectifs, de repérer les acquis, d’identifier les conceptions et les difficultés, d’élaborer un scénario en fonction de ces éléments

• 2. L’appropriation du problème par les élèves. Le travail est guidé par l’enseignant qui aide à reformuler les questions pour s’assurer de leur sens, de recentrer le questionnement sur le problème à résoudre, de faire émerger des éléments de solutions à partir des conceptions, de confronter les divergences pour faire naître le questionnement

• 3. La formulation de conjectures, d’hypothèses explicatives, de protocoles possibles: par écrit ou par oral, individuellement ou par groupes ; aux fins de communication et pour élaborer des expériences tests

• 4. L’investigation ou la résolution du problème conduite par les élèves : débat interne, contrôle des modalités des expériences (isolement des paramètres, schéma), description des méthodes et exploitation des résultats, recherche de justification & de preuve, confrontation avec les hypothèses

• 5. L’échange argumenté autour des propositions élaborées par communication des résultats, confrontation, débat, recherche d’arguments

• 6. L’acquisition et la structuration des connaissances : mise en évidence avec l’enseignant des nouveaux éléments de savoirs (notion, technique, méthode), confrontation avec le savoir établi (recherche documentaire, manuel), recherche des causes de désaccord, reformulation des connaissances acquises

• 7. L’opérationnalisation des connaissances : exercices et problèmes de réinvestissement, évaluation des connaissances et compétences Morge, L. et Boilevin, J.-M. (2007) définissent à partir d’un ensemble de situations proposées dans la littérature didactique (ingénierie, recherche-action), ou/et en formation d’enseignants en physique et chimie, des critères permettant de repérer une séance d’investigation, en mettant l’accent sur l’activité des élèves… et par conséquent, en retour, sur ce que doit faire – et ne pas faire - l’enseignant. Selon ces auteurs, la séance doit comprendre un enchaînement de tâches dont l’enseignant délègue la réalisation à ses élèves ;
• Les élèves élaborent des productions en réponse aux tâches ;
• Les élèves ont les moyens de participer au contrôle des productions et y participent;
• Le contrôle des productions s’effectue par la recherche de validité, de cohérence, par opposition à la recherche de correspondance entre la production réalisée par les élèves et le savoir scientifique de l’enseignant ;
• Les élèves effectuent un apprentissage par la réalisation des tâches (ce n’est pas que du réinvestissement) ;
• Les tâches d’ordre conceptuel sont à la charge de l’élève qui ne réalise pas que des tâches d’ordre empirique.

Cette approche met fortement l’accent sur les différences entre le travail avec démarche de recherche et le travail avec fiche de travaux pratiques (TP), davantage dans la coutume didactique des pratiques des enseignants… et existant toujours par ailleurs, puisque la démarche d’investigation, selon les textes officiels, ne peut pas être mise en oeuvre systématiquement à propos de tous les contenus de savoir en jeu. Dans le cadre d’un travail avec fiche de TP, les élèves participent peu au contrôle des productions. L’objectif de ces séances est d’investir par l’expérience guidée un apport conceptuel pré-formaté ou une loi physique précédemment explicitée. Dans tous les cas, les tâches de l’élève sont essentiellement alors de l’ordre de l’empirique (Richoux et Beaufils, 2005).

Pour Larcher, C. et Peterfalvi B. (2006), « l’investigation met l’accent sur le questionnement ». L’important est qu’il y ait des constructions de connaissances par l’élève. Le professeur peut être conducteur et proposer des actions, accompagnateur à la suite de propositions d’élève, tuteur ou médiateur suivant les objectifs qu’il a fixés. Méheut, M. et al. (2006) inventorient les démarches de recherche possibles. Leurs points communs sont la nécessité d’autonomie et d’activité cognitive pour les élèves.

Exemples de démarche d'investigation

• Analyse d'un dispositif de formation à l'enseignement en sciences par démarche d'investigation

Références bibliographiques

• MEN (2005). Programmes de l’enseignement des mathématiques, des SVT,de la physique-chimie. Introduction commune à l’ensemble des disciplines scientifiques.BOEN HS5 du 25 08 2005, Annexe 1, p. 6-7.
• MEN (2007). Physique-chimie. Introduction générale pour le Collège. Contribution de la physique-chimie à l’acquisition d’une culture scientifique et technologique. BOEN HS6 du 19 04 2007, Annexe 4, p. 109-110.
• CALMETTES, B. (2007). Formation d’enseignants débutants à la mise en place d’une démarche d’investigation. Actes du colloque AREF. Strasbourg : AECSE et al.
• CALMETTES, B., SAINT-GEORGES, M., FLANDÉ, Y. (2008). Analyses de pratiques de professeurs de physique stagiaire en situation-problème : difficultés repérées, variabilités interindividuelles in TERRISSE, A. ; CARNUS, M.-F. ; GARCIADEBANC, C. (Dir). Analyses de pratiques des enseignants débutants, approche didactique. Grenoble : La pensée sauvage éditions.
• COLLECTIF (2007). Actes des troisièmes journées ReForEHST sur le thème de « la démarche d’investigation ». Caen : IUFM.
• LARCHER, C. et PETERFALVI, B. (2006). Diversification des démarches pédagogiques en classe de sciences. Bulletin de l’Union des Physiciens, 886, p. 825-834
• MÉHEUT, M. ; DE HOSSON, C. ; THAUVIN-ROY, E. (2006). TP top, situation problème, démarche d’investigation. Bulletin de l’Union des Physiciens 886. p. 835-846
• MORGE, L. & BOILEVIN, J.-M. (2007). Séquences d’investigation en physiquechimie, Collège, Lycée. Clermont-Ferrand : CRDP d’Auvergne.
• ORANGE C. (2005). Problème et problématisation. Aster, 40, Paris : INRP. p. 3, 11.
• RICHOUX, H. et BEAUFILS, D. (2005). Conception de travaux pratiques par les enseignants : analyses de quelques exemples de physique en termes de transposition didactique. Didaskalia, 27, 11-39.