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Prise de tête

À vous de jouer! Bachelard et l’enseignement des sciences

Ces chroniques appelées À vous de jouer! illustrent une question et un problème, mais sans que ses auteurs prennent position afin d’ouvrir une discussion, avec l’espoir que, tous ensemble, nous les comprendrons mieux.

Dans ce type de billet, pour amorcer la discussion espérée, je publie toujours, en même temps que mon texte, deux réactions sollicitées.

Cette fois, ce sont celles de Michel Laforge, enseignant de sciences au secondaire, et de Rachel Bégin, didacticienne des sciences.

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L’enseignement des sciences (on exclura ici les mathématiques) est un sujet incontournable. Les sciences sont d’abord une composante de la culture, et chacun devrait avoir pu goûter au type de connaissance qu’on y apprend. C’est aussi un sujet socialement et politiquement important, puisqu’il est bien entendu souhaitable, dans une société comme la nôtre, que le plus de gens possible aient les connaissances nécessaires pour débattre des nombreux enjeux qui engagent la science et la technologie.

Mais, on le sait aussi, les sciences sont (réputées?) difficiles et on cherche inlassablement à rendre leur enseignement plus efficace.

C’est ici qu’intervient le philosophe dont je veux vous parler cette fois, Gaston Bachelard (1884-1962), un homme qui a eu un parcours singulier et une carrière tout aussi peu commune.

Un singulier parcours

Bachelard est d’abord employé des postes et poursuit pendant ce temps, tout en travaillant 60 heures par semaine comme on le demande alors aux fonctionnaires, des études en sciences et en mathématiques, jusqu’à l’obtention d’une licence – ce qui correspond au baccalauréat, au Québec –, laquelle lui permet d’enseigner la physique et la chimie au lycée (ce qui correspond au secondaire et au cégep, au Québec).

Parallèlement à ce travail d’enseignant, Bachelard poursuit encore des études (interrompues par la guerre), mais cette fois en philosophie. Il réussit en 1922 le concours d’agrégation puis soutient, selon l’usage, deux thèses de doctorat en 1927. Il devient alors professeur – à l’Université de Dijon, d’abord, puis à la Sorbonne à Paris, où il restera jusqu’à sa retraite en 1954.

Durant ses années universitaires, Bachelard publiera énormément, non seulement sur la philosophie des sciences, mais aussi, ce qui est remarquable, sur la littérature, sur l’imaginaire et tout particulièrement sur la poésie, dont il était un fin connaisseur.

En philosophie des sciences, Bachelard médite sur ces profonds bouleversements que la science a connus à partir du tournant du siècle: nouvelles mathématiques, nouvelles géométries, nouvelle physique et nouvelle chimie définissent selon lui un «nouvel esprit scientifique» qu’il s’agit de cerner philosophiquement.

Le concept d’obstacle épistémologique

Une des idées importantes qu’il déploie sans doute le premier, même si elle a ensuite été répandue, est que la connaissance scientifique s’établit d’abord contre une connaissance antérieure commune, immédiate et issue de l’expérience courante, et qu’il lui arrive même, une fois cette connaissance scientifique établie, de devoir se réformer et se construire de nouveau, cette fois contre une connaissance scientifique dont elle découvre peu à peu les limites et les insuffisances.

C’est justement le cas de ces bouleversements dont il est témoin. Prenez la nouvelle physique (quantique et relativiste): pour la comprendre, il faut, pour les scientifiques formés à la mécanique classique, repenser des concepts qu’ils ont acquis, comme ceux d’espace et de temps newtoniens.

D’où cette notion d’obstacle épistémologique, que Bachelard définit ainsi: «Quand on cherche les conditions psychologiques des progrès de la science, on arrive bientôt à cette conviction que c’est en termes d’obstacles qu’il faut poser le problème de la connaissance scientifique. Et il ne s’agit pas de considérer des obstacles externes, comme la complexité et la fugacité des phénomènes, ni d’incriminer la faiblesse des sens et de l’esprit humain: c’est dans l’acte même de connaître, intimement, qu’apparaissent, par une sorte de nécessité fonctionnelle, des lenteurs et des troubles.»

Cet enseignant ne pouvait manquer d’apercevoir des conséquences pédagogiques de cette notion. Elle pourrait en avoir aussi, vous me direz ce que vous en pensez, pour la vulgarisation de la science et pour le journalisme scientifique.

Applications à l’éducation

Il écrit, pardonnez la longue citation: «Dans l’éducation, la notion d’obstacle pédagogique est également méconnue. J’ai souvent été frappé du fait que les professeurs de sciences, plus encore que les autres si c’est possible, ne comprennent pas qu’on ne comprenne pas. Peu nombreux sont ceux qui ont creusé la psychologie de l’erreur, de l’ignorance et de l’irréflexion. […] Les professeurs de sciences imaginent que l’esprit commence comme une leçon, qu’on peut toujours refaire une culture nonchalante en redoublant une classe, qu’on peut faire comprendre une démonstration en la répétant point pour point. Ils n’ont pas réfléchi au fait que l’adolescent arrive dans la classe de physique avec des connaissances empiriques déjà constituées: il s’agit alors, non pas d’acquérir une culture expérimentale, mais bien de changer de culture expérimentale, de renverser les obstacles déjà amoncelés par la vie quotidienne.»

Voici un exemple que Bachelard donne sur l’équilibre des corps flottants et cette intuition familière avec laquelle l’élève arrive en classe et qui est, dit-il, «un tissu d’erreurs». «On attribue une activité au corps qui flotte, mieux au corps qui nage. Si l’on essaie avec la main d’enfoncer un morceau de bois dans l’eau, il résiste. On n’attribue pas facilement la résistance à l’eau. Il est dès lors assez difficile de faire comprendre le principe d’Archimède dans son étonnante simplicité mathématique si l’on n’a pas d’abord critiqué et désorganisé le complexe impur des intuitions premières.»

Pensons de cette manière à des notions comme celles de masse, de force, d’inertie, à ces nombreuses idées tirées de l’expérience première sur l’électricité, et il me semble que de belles pistes de réflexion s’ouvrent pour l’enseignement des sciences, et peut-être aussi pour cette tâche qui me semble aussi urgente que noble: la vulgarisation scientifique.

Qu’en dites-vous?

En attendant de vous lire, je laisse le mot de la fin à Bachelard, qui soutenait, avec une jolie formule, qu’accéder à la science, c’est «spirituellement rajeunir et accepter une mutation brusque qui doit contredire un passé».

Pour en savoir plus

Gaston Bachelard, La formation de l’esprit scientifique, Vrin, Paris, 1934. Accessible ici.

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Relance de Michel Laforge

J’enseigne à des élèves en très grande difficulté. J’enseigne dans une école de raccrocheurs au secondaire de la région de Montréal. J’enseigne les sciences à des élèves de toutes les origines – vietnamienne, turque, syrienne, marocaine, salvadorienne, haïtienne, camerounaise, et j’en passe. Certains n’ont jamais suivi de cours de science de leur vie. La plupart reprennent leur cours pour la deuxième, la troisième, voire la quatrième fois. Ils ont entre 16 et 22 ans. Ils ont connu l’échec.

On ne réussit pas un cours de science par répétition. Ce serait trop réducteur. Il faut élever d’un cran l’esprit. Et pour effectuer ce changement, la seule possibilité est de prendre la personne là où elle est, et non là où je voudrais qu’elle soit, et l’amener à découvrir ce qu’est la science pour qu’elle puisse développer un raisonnement scientifique à travers un programme d’études et ses prescriptions. Pas une mince affaire!

L’atome! Est-ce réel? Ou est-ce seulement une vue de l’esprit? (Boltzmann se retournerait dans sa tombe.) Et la matière! Qu’est-ce que la matière? Est-ce que l’amour est de la matière? Bien sûr que non, vous me direz.

La science semble alors se diviser en deux: l’imaginaire et le réel. Et les esprits s’ouvrent lentement. Aussi, ils comprennent mieux ce qu’est l’atome ou ce que pourrait être l’atome. Mais, ils n’en ont pas la certitude. Ils doutent. (C’est voulu.) Un doute très libérateur pour ceux à qui on a fait croire que l’atome était réel sans donner d’explications. Par le fait même, ils saisissent mieux ce qu’est la science: un balai imposé par la méthode scientifique, entre «imaginaire» et «réel».

Mais qu’est-ce que le réel? Ce que mes sens perçoivent? Pas du tout.

Bienvenue dans mon monde, celui où l’on explique la température par un déplacement de particules. Celui où il est impossible de toucher quoi que ce soit parce que selon le modèle atomique (que l’on vient de comprendre), les couches externes de la matière sont bordées d’électrons négatifs qui se repoussent entre eux. Celui-là même où la lumière devient une simple vibration d’électrons autour de la matière. Un monde dans lequel la lumière n’est émise que par la matière seulement.

Un monde qui a été repensé moult fois. Un monde dans lequel un dénommé Einstein a émis l’idée que la lumière pouvait être une particule. Un monde où un certain Louis de Broglie démontra que l’électron pouvait être une vibration. (Et dire qu’au Québec, dans les cours réguliers, nous n’enseignons plus le neutron, ça me dépasse!) Il ne faut pas mentir aux jeunes. On leur a menti trop souvent.

Mais les esprits ne s’ouvrent pas si aisément. Il faut aller creux, dans le plus profond de l’être pour puiser la compréhension. Il y a les quelque 118 éléments du tableau périodique. Quelle merveille! Quelle est leur origine? D’où viennent-ils? Il faut alors établir des balises remplies de certitudes et ne rien laisser au hasard.

Finalement, les toucher, car on ne peut toucher sans être touché soi-même. Des électrons, des vibrations. Des protons, des vibrations. La lumière, des vibrations.

Des rythmes, de la musique, des harmoniques. C’est étonnant, comme une simple guitare, explique, par analogie, le tableau périodique des éléments. La nature cherche toujours l’harmonie et la science le constate.

Michel Laforge

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Relance de Rachel Bégin

Bachelard, le sens commun et l’échec en sciences

L’œuvre de Bachelard offre de nombreuses réflexions. L’une d’elles concerne le sens commun. On doit s’en écarter, selon lui, afin de dépasser les obstacles à la connaissance. Quelle piste d’intervention en classe pourrait-on tirer de cette assertion?

S’initier à la méthode scientifique, c’est approfondir le raisonnement. Pour ce faire, il apparaît logique d’amener l’élève à saisir la différence entre voir et observer, essayer et expérimenter ainsi que généraliser ou prouver. L’observation implique une question précise et une attention particulière. L’expérimentation suppose un contrôle des variables et un protocole défini. La preuve doit distinguer corrélation et causalité. Bref, la méthode scientifique mobilise le raisonnement bien davantage que le sens commun.

Une deuxième idée de Bachelard suscite la réflexion. Pour lui, la notion fondamentale revêt une importance particulière. «Mieux vaudrait une ignorance complète qu’une connaissance privée de son principe fondamental», affirme-t-il. Cette idée du philosophe des sciences mérite l’attention.

Entre mille exemples, la biologie offre celui de la résistance des bactéries aux antibiotiques, un mécanisme exploré par la théorie de l’évolution. Faute d’absorber la dose prescrite au complet, les dernières bactéries survivantes engendrent une souche plus coriace. Ainsi, les générations suivantes prolifèrent, au risque d’une récidive sévère de la maladie. Cette notion d’évolution s’applique tant aux organismes plus complexes, forgés sur des millénaires, qu’aux bactéries qui se reproduisent en vingt minutes

Un étudiant sur cinq

Les échecs sont désolants, car au secondaire, beaucoup d’élèves vivent leur dernier contact avec les sciences. Peut-on prétendre qu’ils ont acquis une culture scientifique à laquelle ils pourraient greffer les connaissances issues de la vulgarisation… si d’aventure ils s’intéressent à ces sujets?

Sans faire le tour complet du dossier, cherchons quelques raisons plausibles aux difficultés rencontrées. Tout d’abord, considérons les programmes eux-mêmes. Ici, au Québec, on a mis de côté les disciplines scientifiques, structures de savoir cohérentes élaborées par des centaines de scientifiques acharnés au travail depuis quelques siècles. Dans les programmes d’études actuels, ces disciplines s’entremêlent en une matière unique, «science-et-technologie».

Les outils d’enseignement détaillent les contenus d’apprentissage. Les manuels approuvés par le ministère proposent des situations d’apprentissage et d’évaluation (SAE) où il s’agit d’assembler diverses connaissances ou informations pour résoudre un problème ponctuel. On néglige ainsi les notions fondamentales et les liens entre elles et, conséquemment, l’occasion de saisir la cohérence du savoir scientifique.

On ne peut passer sous silence la formation des enseignants. La part des cours de sciences dans leur cheminement est réduite à la portion congrue. Ont-ils le loisir d’approfondir les concepts et la méthode scientifiques? Il est permis d’en douter. Or, sans conteste, l’intervention des enseignants influence la réussite des élèves.

Dès février 2005, Clermont Gauthier et M’hammed Mellouki écrivaient: «La recherche scientifique prouve que la pédagogie de la découverte et l’approche par projet […] favorisent les élèves forts au détriment des plus faibles et les enfants de familles aisées et de parents ayant un niveau élevé d’instruction.» À la lumière des travaux de ces deux chercheurs parmi les plus crédibles au Québec, on ne peut s’étonner des résultats dévoilés récemment.

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