Cette recherche a pour objectif de décrire l’intérêt situationnel d’élèves dans le contexte de la mise en œuvre d’une démarche d’investigation scientifique en classe de S&T au secondaire. Une étude de cas a été menée sur une séquence de cinq cours basée sur la démarche d’investigation scientifique et vécue par une classe de 25 élèves (n=25) de 1ere secondaire. L’analyse s’est appuyée sur des données quantitatives et qualitatives issues de questionnaires d’intérêt situationnel distribués aux élèves à cinq reprises au cours de la séquence, de l’observation des enregistrements vidéos des cours de la séquence ainsi que des entrevues réalisées avec l’enseignant participant. Les résultats montrent que l’intérêt situationnel des élèves est demeuré élevé et stable tout au long de la séquence et n’a pas varié de manière significative en fonction des cinq cours. Les principaux moments de la séquence qui ont stimulé de manière plus importante l’intérêt situationnel des élèves à la fois sur le plan de la dimension affective et de la dimension cognitive sont : 1) la présentation en grand groupe des hypothèses par les équipes d’élèves lors de la formulation du problème en début de séquence; 2) la manipulation et le recueil des données sur les plantes tout au long de la séquence; 3) l’utilisation des TIC lors de l’analyse des données; 4) l’écoute des présentations orales des autres élèves lors de la formulation de conclusions scientifiques à la fin de la séquence.

De nombreuses études en didactique des sciences, ainsi que divers rapports nationaux et internationaux, établissent les carences et les dérives des pratiques de classe en matière de démarches scientifiques et de formation de l'esprit scientifique. Une approche empiriste et inductiviste, la crainte des conceptions, hypothèses et propositions des élèves conduit couramment les enseignants à diriger ceux-ci, directement ou à travers un dialogue biaisé, vers des activités imposées de constat ou de simple exécution, à l'opposé d'authentiques démarches d'investigation. L'histoire des sciences et l'épistémologie sont interrogées d'une part pour caractériser les cheminements à l'œuvre dans l'élaboration du savoir, d'autre part pour mettre en lumière la tradition épistémologique qui trouve son prolongement dans l'enseignement des sciences, issue des débats et querelles historiques sur la place des hypothèses dans l'élaboration du savoir par les voies inductive, déductive, hypothético-déductive. Le contexte des proclamations méthodologiques aussi influentes que contestables de Newton est analysé, ainsi que leur impact durable sur les travaux scientifiques ultérieurs et sur l'enseignement des sciences. Tous ces travaux, complétés par les apports des psychologues et des pédagogues, permet de caractériser l'esprit scientifique comme associant esprit créatif et esprit de contrôle, et de proposer un outil privilégiant ces deux composantes à travers l'initiative des élèves. Cet outil associe à un modèle de démarche hypothético-déductive un mode d'emploi incitant les enseignants à baser leurs progressions sur les propositions des élèves. Des exemples détaillés de telles séquences accompagnent ce mode d'emploi. L'analyse de tests encadrant l'enseignement préconisé et de réponses à des questionnaires permettent de constater un accroissement significatif des éléments constitutifs de l'esprit scientifique des élèves. Ces résultats obtenus en biologie-géologie en France sont confortés par une étude menée avec le même outil en Suisse, en physique-chimie.

Depuis quelques années déjà, et en référence aux épistémologies rationalistes de Bachelard, Canguilhem et Popper, les relations entre problèmes, savoirs et apprentissages scientifiques sont au centre de nombreuses recherches didactiques. Au cœur de cela les interactions langagières y tiennent une place de premier choix, ce qui explique notamment l'importance accordée au débat scientifique, et dont la représentation du produit, en termes d'activité problématisante, est rendue possible par la réalisation d'“espaces contraintes et nécessités”, lesquels s'appuient sur la distinction centrale du registre empirique et du registre du modèle [ou des modèles], mais également sur la distinction tout aussi centrale de l'assertorique et de l'apodictique, c'est-à-dire de ce qui relève du contingent et du nécessaire. Reste cependant que, si le débat scientifique semble consacré à la construction du problème en jeu, se pose à présent la question, au sein du cadre conceptuel de la problématisation que nous mobilisons, de la fonction même des investigations empiriques, au regard de leur structure propre : participent-elles encore à la construction du problème en jeu et, le cas échéant, à quelles conditions ? De ces quelques constats, le présent travail de recherche vise donc à la conceptualisation, la mise en œuvre et l'analyse de deux dispositifs didactiques en sciences, et ce dans une classe du cycle de consolidation du premier degré, le tout afin de mettre en évidence les quelques éléments pouvant participer à l'activité de problématisation scientifique engagée, notamment dans l'articulation de la construction à la résolution du problème en jeu. / For several years now, and with reference to the rationalist epistemology of Bachelard, Canguilhem and Popper, the relationship between problem, scientific knowledge and learning is the focus of extensive educational research. Language holds a first choice place at the heart of this interaction, which explains more particularly the importance given to scientific debate, and whose representation of the outcome, in terms of problematizing activity, is enabled by creating “spaces of constraints and needs”, which build on the fundamental distinction of an empirical thesaurus and the thesaurus of the model [or the models], and also on the equally fundamental distinction of the apodictic and assertoric, that is what is the contingency and the necessary. Furthermore, though the scientific debate seems centered around the construction of the problem at stake, another question is raised, within the conceptual framework of problematization that we mobilize, the very function of empirical investigations, according to their own structure : are still involved in the construction of the problem at stake and, where appropriate, under what conditions ? Based on these recent findings, this research work aims at the conceptualization, the implementation and the analysis of two teaching-learning science sequence, in a class of year 9 and 10, so as to highlight some elements which may participate in the scientific case of problematization to be surveyed, more particularly in the articulation of the construction to solve the problem at stake.

Le mémoire vise à proposer une épistémologie pragmatique de la science scolaire à l’école primaire. Un défaut de compréhension de la nature de la science pourrait en effet justifier en partie les difficultés de l'enseignement des sciences par démarche d'investigation. Une étude des représentations de la science chez les enseignants et futurs enseignants confirme qu’ils n‘en ont pour la plupart qu‘une vision assez floue, relevant majoritairement d'une forme d'empirisme naïf. Un jeu opératoire de critères de scientificité adapté au contexte de l’école est développé dans une approche "bottom-up" partant des pratiques de classe effectives. Sa capacité à discriminer pratiques scientifiques et non scientifiques est discutée, de même que les implications didactiques et épistémologiques de son utilisation. Il est en particulier possible d‘en déduire des définitions évolutives d‘une science scolaire normative mais subsidiaire par rapport à la “science des scientifiques”. Cet outil épistémologique s’avère bien reçu par les enseignants auxquels il a été présenté. Le test en situation de différentes stratégies pédagogiques fait apparaître que les plus efficaces pour l'appropriation de critères de scientificité ajoutent à la démarche d’investigation une composante épistémologique explicite. Certains éléments de méthode scientifique peuvent être travaillés dès la Grande Section de maternelle (5-6 ans) : des élèves ayant vécu des démarches d’investigation s’avèrent capables de revendiquer la primauté de l’expérience, mais aussi de mettre en œuvre des tests relatifs à plusieurs critères de scientificité et de s‘approprier les rudiments de la modélisation scientifique. / The purpose of this thesis is to propose a pragmatic epistemology of school science in primary school. Indeed, some of the difficulties encountered by inquiry-based science education may be attributed to a lack of understanding of the very nature of science. A survey on the perception of science by incumbent teachers and teachers in training confirms that most of them have a relatively vague vision grounded in a form of naive empiricism. A practical set of criteria of scientificity adapted to the school context is developed through a “bottom-up” approach based on actual classroom practices. Its efficiency at discriminating scientific and non-scientific practices is discussed, as well as the didactical and epistemological implications of its use. It is thus possible to deduce evolutive definitions of a school science that is normative yet subordinated to the “science of scientists”. Teachers responded positively to this epistemological tool when it was presented to them. Among the different teaching strategies tested in a classroom, the most efficient for the acquisition of criteria of scientificity were those which supplemented the inquiry process with an explicit epistemological component. Some elements of scientific method can be introduced as early as kindergarten (5-6 y.o) : after experimenting with inquiry processes, pupils have proved able not only to claim the primacy of experiment but also to run tests related to different criteria of scientificity and acquire the basics of scientific modeling.