Le schéma ci-dessous est une synthèse d’une conférence réalisée par D. Rojat, I.G.E.N. le 24 Avril 2004 au lycée E. faure à Bordeaux. Il a servi de base au travail du GTTP.
Les données brutes sont les observations, spontanées ou non :
- observations d’animaux, de végétaux, de roches, de zones d’ombre …
- tableau de mesures (comptage d’arbres, de cellules, ..)
- observations à l’œil nu, à la loupe, au microscope
- constatations de tous les jours : on mange, on respire, on grandit, un volcan se réveille
Les données organisées sont des données dans lesquelles on demande à l’élève de repérer
- des variations,
- des constantes (structure du membre de différents animaux, structure des organes de différents végétaux, …)
- des oppositions (cellules avec noyau ou sans noyau, planètes telluriques ou gazeuses, animal aquatique ou aérien…)
DU MONDE DES FAITS AU MONDE DES IDÉES
L’élève accède au concept à partir des observations réalisées lors d’activités pratiques.
| Activité | Niveau de formulation atteint |
| Observation d’une cellule animale | Une cellule est
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| Observation de cellules animales et de cellules végétales au microscope optique | Toute cellule est
Les cellules végétales possèdent en plus, à l’extérieur de la membrane, une paroi rigide commune à deux cellules |
| Observation d’électronographies | Toute cellule possède :
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DU MONDE DES IDÉES AU MONDE DES FAITS
Les idées permettent de questionner le réel et l’activité permet à son tour d’enrichir l’idée.
| Formulation de départ | Activité | Nouvelle formulation |
| La cellule animale est composée d’un cytoplasme et d’un noyau et est limitée par une membrane | Observation de plusieurs cellules animales et végétales | La cellule est composée d’un cytoplasme et d’un noyau et est limitée par une membrane. Deux éléments supplémentaires sont spécifiques des cellules végétales :
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| La cellule est composée d’un cytoplasme et d’un noyau et est limitée par une membrane. | Observation de cellules animales, végétales et de bactéries | Il existe des cellules eucaryotes et procaryotes (qui ne possèdent pas de noyau) |
| formulation de départ | Activité | nouvelle formulation |
| La membrane est la limite de la cellule | Observation des échanges (seconde) | La membrane est une barrière qui contrôle les échanges entre intérieur et extérieur de la cellule |
| La membrane est ce qui limite le cytoplasme de la cellule | Observation d’électronographies de synapse (1èreES, 1èreS) | La membrane est une interface possédant des récepteurs |
| Formulation de départ | Activité | Nouvelle formulation |
| Le volcan est une montagne qui rejette de la lave et des gaz au niveau d’un cratère | Observation de volcans de type effusif et explosif | Le volcan est un cône formé par les produits solides (blocs, cendres), liquides (lave) qu’il rejette. Les gaz sont un troisième produit rejeté. |
| Le volcan est un cône formé par les produits solides (blocs, cendres) et liquides (lave) rejetés. | Observation de la dorsale | Le volcan est une fissure au niveau de laquelle du magma arrive ou est arrivé à la surface de la Terre |
CONCEPTIONS : MODE OU OUTIL ?
ou comment utiliser les conceptions comme point de départ des TP ?
DES CONCEPTIONS …
Les conceptions sont des explications plus ou moins éloignées des connaissances scientifiques. On les retrouve à propos de tous les concepts. A titre d’exemple, citons :
- à propos de la croissance : la croissance c’est naturel, elle se fait avec l’âge [donc pas besoin d’en chercher une explication], la croissance n’est qu’une augmentation de longueur [donc pas besoin de parler de matière] …) ;
- à propos de la maladie : toute maladie est due à un microbe ;
- à propos de la structure de la Terre : le manteau est un immense lac de lave (Dimitri ou Michel par exemple) …
Ce ne sont pas de simples erreurs car :
- elles sont fonctionnelles : elles servent à décoder le monde qui nous entoure ;
- elles sont confortées par notre environnement sensitif ou social ;
- elles interviennent de façon cohérente : elles font appel à un raisonnement qui suit un principe d’économie ;
- elles sont tenaces : les mêmes conceptions peuvent persister jusqu’à l’Université et même plus tard
…AUX OBSTACLES …
L’obstacle présente un caractère plus général et plus transversal que la représentation. Il est ce qui, en profondeur, l’explique et la stabilise. La photosynthèse, par exemple, est vue comme une respiration à l’envers (représentation) ; pour l’élève, les gaz ne sont pas de la matière (obstacle) donc les plantes ne peuvent l’utiliser pour construire leur matière. De même, le CO2 rejeté lors de la respiration ne provient de la dégradation de molécules organiques. La représentation est donc la manifestation visible de l’obstacle.
Diverses représentations, qui portent sur des notions sans lien apparent, peuvent apparaître, à l’analyse, comme les points d’émergence d’un même obstacle. La difficulté de penser la matière comme constituée de molécules ou les organismes, de cellules, relève du même obstacle : considérer la matière comme discontinue. L’inverse peut également être vrai. Les représentations relatives à un même champ peuvent s’expliquer par la conjonction de plusieurs obstacles.
…AUX NŒUDS D’OBSTACLES
Dans le cas de l’idée de maladie plusieurs obstacles interagissent :
- raisonnement linéaire causal : une cause, un effet direct
- conception pasteurienne de la maladie « tout est exclusivement dans le microbe » : l’organisme ne semble pas avoir de rôle propre : il n’est que le champ de bataille ( ce qui est accentué par le vocabulaire utilisé : les microbes attaquent, l’organisme se défend : première ligne de défense : peau et muqueuse, deuxième ligne : les phagocytes … ) et tout devient microbe (même l’allèle morbide !)
- survalorisation du rôle des anticorps qui ont souvent une fonction de destruction, quand ils ne sont pas confondus avec des cellules.
- …
Ces explications fonctionnent très bien dans ce cadre. De nombreuses maladies sont dues à des microbes et les méthodes d’asepsie et d’antisepsie vont dans ce sens. Elles sont également confortées par ce que l’on dit à propos de la transmission des maladies, de l’importance de certaines épidémies…
Mais elles empêchent de concevoir la maladie comme la conséquence d’autres facteurs : état général, interaction entre l’Homme et son environnement, stress qui induit une dépression du système immunitaire…
D’autres exemples en géologie :
- le manteau est liquide,
- la lave provient du noyau
- la formation de la roche volcanique est une simple prise en masse
- un volcan c’est naturel
Ces représentations reposent sur des obstacles plus profonds. Par exemple :
- le terme utilisé est lui-même une explication. Puisque le volcan est un « phénomène » naturel il n’a pas à être expliqué. On peut l’admirer mais on n’entre pas dans une réelle démarche scientifique. La lave remonte parce que c’est un volcan.
- prise en compte de la seule perception : la lave est chaude, la terre est chaude et ce qui est chaud est liquide ; la solidification de la lave ressemble au durcissement de la boue (la lave sèche).
- problème d’échelle : mauvaise appréhension de l’épaisseur du manteau et donc des forces nécessaires à la traversée du manteau; une maquette de volcan ne résout rien puisque le conduit existe et qu’il « est fait pour ».
ACQUIS SCOLAIRES
Ce sont les acquis résultant d’apprentissages préalables. Les formulations du concept traduisent une assimilation plus ou moins importante
- la photosynthèse
- est une respiration à l’envers
- est un dégagment de dioxygène
- élimine le dioxyde de carbone
- correspond à une absorption de dioxyde de carbone et un rejet de dioxygène …
- la lave
- provient de l’intérieur de la Terre
- provient d’une réserve liquide souterraine…
- la croissance est
- une augmentation de longueur
- une augmentation de volume