L’enseignement des sciences entre continuité et innovation en France

1. L’enseignement des sciences entre continuité et innovation en France Séminaire international « Sciences et langues européennes »

2. Introduction : l’enseignement des sciences, sa place dans le système éducatif français • Les objectifs, les méthodologies et les conditions d’apprentissage de l’enseignement des sciences • Les prémisses d’une évolution attendue : l’enseignement des sciences en classe de seconde de détermination, dans le cadre du lycée actuel • L’enseignement scientifique actuel en premières littéraire et économique et social • Les évolutions en cours au collège, prémisses pour le lycée de 2010 : le socle commun de connaissances et de compétences • Une expérimentation de deux années en collège : l’Enseignement intégré de science et de technologie • Une évolution très attendue : le futur lycée de 2010 en chantier, dans un souci de continuité avec le collège • Conclusion : l’enseignement des sciences, entre continuité et innovation en France

3. Introduction : l’enseignement des sciences, sa place dans le système éducatif français Introduction

4. Les sciences expérimentales • Sciences de la vie et de la Terre (SVT) • Professeurs de SVT (CAPES de SVT - agrégation Sciences de la vie-Sciences de la Terre et de l’Univers) • Physique-chimie (PC) • Professeurs de PC (CAPES de PC; agrégation de Sciences Physiques (option physique ou chimie ou physique appliquée) Introduction

5. Les horaires d’enseignement • Collège : 6ème à la 3ème • 1,5 h de SVT et 1,5h ou 2h (en 3ème ) de PC sauf en 6ème (SVT seules) • Lycée d’enseignement général • Seconde de détermination : 2h de SVT dont 1h30 en classe dédoublée; 3h30 de PC dont 1h30 en classe dédoublée; • Première L : Enseignement scientifique de 1h30 en classe dédoublée • Première ES : SVT 1 h 30 (dont 1/2 h en classe dédoublée) • Première S : 4 h de SVT et 4h30 de PC (dont 2 h de travaux pratiques) • Terminale S : 3 h 30 de SVT (dont 1 h 30 de travaux pratiques ) et 5 h de PC (dont 2 h de travaux pratiques); enseignement de spécialité dans une des deux disciplines (2h) • Lycée d’enseignement technologique, pour le cycle terminal (premières et terminales) : • pas d’enseignement de SVT. • physique-chimie présente dans toutes les séries Introduction

6. Les objectifs, les méthodologies et les conditions d’apprentissage de l’enseignement des sciences Les prémisses d’une évolution attendue: l’enseignement des sciences en classe de seconde de détermination, dans le cadre du lycée actuel

7. Les programmes de sciences au lycée • Un texte commun introductif intitulé « L'enseignement des sciences au lycée » formalisant l’évolution souhaitée. • Un programme de SVT et un programme de PC déclinant ces objectifs communs et confirmant cette évolution. Les sciences dans la classe de seconde actuelle

8. L’introduction commune fixe les objectifs de l’enseignement des sciences • Privilégier l'aspect culturel tout en assurant aux élèves un certain nombre de connaissances de base : leur faire acquérir une culture scientifique • Faire aimer la science aux élèves • Les amener à continuer à s'intéresser aux sciences, à ne pas en avoir peur, à pouvoir aborder ultérieurement la lecture des revues scientifiques, à participer à des choix citoyens sur des problèmes où la science est impliquée. Les sciences dans la classe de seconde actuelle

9. L’introduction commune aux sciences conduit à l’interdisciplinarité • Un enseignement des sciences construit pour la première fois, comme un tout et non comme une simple juxtaposition de disciplines contiguës. • Dans le libellé des programmes • Dans les enseignements thématiques • Dans les Travaux Personnels Encadrés Les sciences dans la classe de seconde actuelle

10. L’introduction commune aux sciences insiste sur démarche scientifique • L’expérimentation, une démarche essentielle des sciences à enseigner à l'élève, en acceptant les tâtonnements, les erreurs, les approximations. • Faire réaliser quelques expériences, en petit nombre mais bien choisies et bien comprises, plutôt que de multiplier les expériences rapides • Privilégier l'enseignement de la démarche scientifique incluant l'apprentissage de l'observation et de l'expérience • Pousser l'élève à se poser des questions, à énoncer les questions pertinentes, à comprendre le mécanisme du questionnement. Les sciences dans la classe de seconde actuelle

11. Les programmes de SVT et de PC affichent des objectifs communs • Offrir à chacun, futur scientifique ou pas, une culture scientifique minimale dans un domaine de la connaissance indispensable à la compréhension du monde qui nous entoure, et ceci à une époque où nous sommes confrontés à des choix de société, notamment en matière d'environnement. • Faire comprendre ce qui différencie la science des autres domaines de la connaissance, par une pratique de la démarche scientifique • Faire comprendre que la culture scientifique ne se définit pas seulement en termes de contenus, mais également en termes d'élaboration de ces contenus (restituer la dimension historique du développement des sciences) • Faire apparaître les liens entre l'activité scientifique et le développement technologique qui conditionne notre vie quotidienne Les sciences dans la classe de seconde actuelle

12. Les programmes de SVT et de PC affichent la complémentarité des deux disciplines • Thème « messages de la lumière » et « images satellitales et étude des enveloppes externes de la Terre »; • Thème « l’univers en mouvements et le temps » et « exploration de l’espace » avec « la Terre est une planète du système solaire ; • Thème « l’air qui nous entoure » avec « l’atmosphère terrestre et son évolution» • Thème «constitution de la matière » et « cycles de l’oxygène, du CO2 et de l’eau » Les sciences dans la classe de seconde actuelle

13. Les programmes de SVT et de PC insistent sur les activités expérimentales • Pratique expérimentale accompagnée d'une pratique du questionnement et de la modélisation. • Des expérimentations, des analyses de documents, des conclusions et des synthèses • Une intégration des technologies de la communication et de l’information • Une contribution à la maîtrise de la langue • Les programmes et la construction de compétences lors des travaux pratiques Les sciences dans la classe de seconde actuelle

14. Les programmes de SVT et de PC : un tronc commun et des enseignements thématiques • Large autonomie et esprit créatif des élèves • L’élève prend le temps de construire (seul ou collectivement) un savoir • A partir de sujets : • locaux ou d’actualité • transversaux à l’interface des différentes disciplines s’inscrivent dans ce cadre • En rapport avec les notions et contenus du programme et en réinvestissant certains aspects des démarches scientifiques Les sciences dans la classe de seconde actuelle

15. Les objectifs, les méthodologies et les conditions d’apprentissage de l’enseignement des sciences L’enseignement scientifique actuel en premières littéraire (L) et économique et social (ES)

16. Les objectifs en L et en ES • Contribuer à l’acquisition d’une culture scientifique aux élèves qui ont eu un enseignement général de sciences expérimentales mais qui ne se destinent pas dans l’avenir à travailler ou à produire dans le secteur de la biologie, de la chimie, de la physique ou des géosciences • Responsabiliser les individus vis-à-vis d’eux-mêmes et en particulier de la santé mais aussi vis-à-vis de la collectivité et des autres individus, par l’incidence des comportements individuels. Enseignement scientifique en L et ES

17. Les programmes en L et en ES • Première L : des questions non disciplinaires en soi associent les notions et les contenus dans un cheminement où les apports des SVT et de la PC alternent. • Première ES : les SVT développent davantage des interactions avec l’enseignement de la géographie et de sciences économiques par le choix de trois thèmes porteurs d’un questionnement sur l’environnement, selon des approches qui vont de l’objet biologique aux considérations mondialistes : • Une ressource naturelle, le bois • Une ressource indispensable, l’eau • Alimentation, production alimentaire, environnement Enseignement scientifique en L et ES

18. Les objectifs, les méthodologies et les conditions d’apprentissage de l’enseignement des sciences Les évolutions en cours au collège, prémisses pour le lycée de 2010 : le socle commun de connaissances et de compétences

19. Le socle commun de connaissances et de compétences • Son acquisition par tous les élèves est une obligation du service public d’éducation inscrite dans la loi d’orientation et de programme pour l’avenir de l’Ecole : • « La scolarité obligatoire doit au moins garantir à chaque élève les moyens nécessaires à l’acquisition d’un socle commun constitué d’un ensemble de connaissances et de compétences qu’il est indispensable de maîtriser pour accomplir avec succès sa scolarité, poursuivre sa formation, construire son avenir personnel et professionnel et réussir sa vie en société ». • Elle sera validée en fin de formation par un document individuel attestant la maîtrise des capacités, des attitudes et des connaissances des sept compétences. Le socle commun de connaissances et de compétences

20. Les SVT et la PC au sein du socle • Les programmes de l’enseignement des mathématiques, des SVT, de physique-chimie et de technologie contribuent à l’acquisition de compétence 3 du socle commun de connaissances et de compétences « les principaux éléments de mathématiques et de culture scientifique et technologique ». • Les trois disciplines, SVT, technologie et PC contribuent à valider la compétence 3B du socle « la culture scientifique et technologique »  Le socle commun de connaissances et de compétences

21. Des contenus disciplinaires qui alimentent différents champs • L’univers et la Terre • La matière • Le vivant • L’énergie • Connaître les différentes formes d'énergie et leur utilisation. Savoir que l'énergie peut se transformer d'une forme à une autre • Les objets techniques Le socle commun de connaissances et de compétences

22. Les thèmes de convergence • Contribuer, pour chaque enseignement disciplinaire, de façon coordonnée, à l’appropriation par les élèves de savoirs relatifs à différents thèmes; • Donner plus de cohérence à la formation des élèves dans des domaines tels que : • la santé, la sécurité et l’environnement qui sont essentiels pour le futur citoyen. • la météorologie ou l’énergie mais aussi la pensée statistique, pour faire prendre conscience de ce que la science est plus que la simple juxtaposition de ses disciplines constitutives et donne accès à une compréhension globale d’un monde complexe notamment à travers des modes de pensée qu’elle met en œuvre. • Viser ainsi, à l’issue des études au collège, une construction par l’élève d’une première représentation globale et cohérente du monde dans lequel il vit à partir de l’étude de ces sujets essentiels pour les individus et la société. • Permettre aux élèves de percevoir les convergences entre les disciplines et d’analyser, selon une vue d’ensemble, des réalités du monde contemporain. Le socle commun de connaissances et de compétences

23. Des capacités et des attitudes communes • La physique-chimie, les sciences de la vie et de la Terre et la technologie se rejoignent autour des capacités nécessaires pour mettre en œuvre les connaissances dans des situations variées : • rechercher, extraire et organiser l’information utile ; • réaliser, manipuler, mesurer, calculer, appliquer des consignes ; • raisonner, argumenter, pratiquer une démarche expérimentale ou technologique ; • présenter la démarche suivie, les résultats obtenus ; communiquer à l’aide de langages ou d’outils scientifiques et technologiques. • Elles se rejoignent aussi autour des attitudes à développer : sens de l’observation, curiosité, esprit critique, observation des règles élémentaires de sécurité, responsabilité face à la santé, à l’environnement et au monde vivant … Le socle commun de connaissances et de compétences

24. Un suivi commun de l’acquisition progressive de ces connaissances et compétences • Une grille de référence pour la Culture scientifique et technologique du socle commun : document permettant aux enseignants d’identifier les connaissances et les capacités et leur donnant des repères pour trois paliers (fin de la 6ème , fin de la 4ème , fin de la 3ème) : • Dans un souci de complétude et de progressivité • Des critères communs définissant les qualités de la production attendue : • Dans un souci d’évaluation Le socle commun de connaissances et de compétences

25. Le socle commun de connaissances et de compétences

26. Par exemple, pour la capacité « questionner, identifier le problème, formuler une hypothèse » : Autre exemple, pour la capacité « rechercher, extraire et organiser l'information utile » : Le socle commun de connaissances et de compétences

27. La démarche d’investigation dans les trois disciplines • S’appuie sur le questionnement des élèves sur le monde réel : situation déclenchante • Privilégie l’observation, l’expérimentation ou l’action directe par les élèves sur le réel. Chaque séance d’investigation est conclue par des activités de synthèse et de structuration à partir des travaux effectuées par la classe. Le socle commun de connaissances et de compétences

28. Des situations d’enseignement communes • Des tâches simples • Pour reproduire des procédures • Des tâches complexes • motiver les élèves • les conduire à exprimer de véritables compétences dans des situations nouvelles • les former à gérer des situations concrètes de la vie réelle en mobilisant les connaissances, les capacités et les attitudes acquises. • Une démarche de projet Le socle commun de connaissances et de compétences

29. Des tâches complexes dans chaque discipline • Mettre l’élève dans une situation réaliste, si possible ancrée dans le quotidien, n'ayant pas un lien direct ou immédiat avec la connaissance à construire, destinée à motiver la recherche • Lui préciser ce qu'il doit faire, de façon ouverte, sans détailler, et ce qu'il doit produire, mais sans lui dire comment s'y prendre ni lui donner de procédure • Le laisser, dans le cadre de sa démarche personnelle de résolution et selon l’ordre qui lui convient, mettre en œuvre un certain nombre de capacités, de connaissances et d’attitudes de la compétence 3B du socle. Le socle commun de connaissances et de compétences

30. Un exemple en physique-chimie • Toutes les voitures possèdent un système d’éclairage. Nous nous intéressons au circuit d’éclairage avant d’une voiture. Dans ce circuit, un bouton de commande permet d’allumer ou d’éteindre les deux phares en même temps. Il arrive souvent que l’on voie sur la route des voitures qui n’ont qu’un seul phare qui fonctionne sur les deux qu’elles possèdent. • Tu vas devoir imaginer et réaliser un circuit électrique qui a les mêmes propriétés que celui de la voiture. Tu feras un schéma de ce montage et tu expliqueras pourquoi ton montage correspond au circuit d’éclairage avant d’une voiture. • Dans cet exemple de physique - chimie, il s’agit : • d’identifier le problème • de participer à l’élaboration d’un protocole • de réaliser un montage à partir d’un schéma • de confronter le résultat au résultat attendu • de présenter les étapes d’une démarche de résolution Le socle commun de connaissances et de compétences

31. Des tâches complexes interdisciplinaires • Abordées ensemble, sous la forme d'un projet • En montrant à l’élève la cohérence des approches et des méthodes ainsi que la complémentarité des connaissances. Dans chaque discipline les activités interdisciplinaires proposées • Réalisées sur une ou plusieurs séances voire sur plusieurs années scolaires • Contribuent aux thèmes de convergence Le socle commun de connaissances et de compétences

32. Une démarche de projet en SVT • L’éducation à la responsabilité en matière de santé et d’environnement constitue un des objectifs importants des programmes de sciences expérimentales tout au long du collège et plus spécifiquement en SVT en classe de 3ème où elle se construit à partir de 6 thèmes : • les maladies nutritionnelles et certains cancers ; • les transplantations (les dons d'organes, de tissus et de cellules) ; • la qualité de l'eau ou de l'air de la basse atmosphère ; • la biodiversité ; • les ressources en énergies fossiles et énergies renouvelables ; • les méthodes de procréation médicalement assistées et de contraception. • Il s’agit, dans ce cadre, de : • développer le travail autonome de l’élève • l’initier à la démarche de projet par la mise en place de recherches et/ou de réalisations de productions personnelles • permettre de contribuer à l’acquisition et/ou à l’évaluation des compétences des technologies et de la communication, sociales et civiques, de l’autonomie et de l’initiative. • On y favorise le croisement des disciplines et, dans la mesure du possible, une collaboration avec des partenaires extérieurs. Le socle commun de connaissances et de compétences

33. Les objectifs, les méthodologies et les conditions d’apprentissage de l’enseignement des sciences Une expérimentation en collège : l’enseignement intégré de science et de technologie

34. Les objectifs de l’EIST et sa mise en œuvre • Vise plusieurs objectifs, en particulier développer la curiosité des élèves en privilégiant une démarche d’investigation, donner le goût de la science et technologie, acquérir des connaissances solides, les conduire à argumenter et à raisonner. • Est assuré par un seul enseignant, qu’il soit professeur de SVT, de technologie ou de PC • Est préparé en amont par les trois professeurs, de façon concertée : progressions et cours établis à partir de thèmes transversaux qui permettent d’intégrer les trois programmes disciplinaires. L'enseignement intégré de science et technologie

35. L’EIST : Un questionnement sans spécificité disciplinaire • Exemple : Comment se transforme le monde ? • Qu’est-ce qui fait bouger et changer les choses ? • Quels besoins pour vivre ? • D’où viennent les énergies ? • Quelles relations avec l’environnement ? L'enseignement intégré de science et technologie

36. Les objectifs, les méthodologies et les conditions d’apprentissage de l’enseignement des sciences Une évolution très attendue : le futur lycée de 2010-2011 dans un souci de continuité avec le collège

37. Un enseignement de sciences expérimentales, pour la première fois • Première idée : Faire comprendre les enjeux de la science à travers la nature des sujets proposés et l’appui fort sur des activités manipulatoires et expérimentales  • Leur faire comprendre comment se construit la science, • Les conduire à imaginer, à inventer des situations reproductibles permettant d'établir la réalité d'un phénomène ou d'en mesurer les paramètres, • Privilégier l'enseignement de la démarche d’investigation incluant l'apprentissage des pratiques d’observation, de manipulation et d’expérimentation. • Deuxième idée : Privilégier un ancrage historique, dans un contexte scientifique, social et économique donné, pour comprendre comment les découvertes historiques ont influencé le cours de l’histoire. Les sciences dans le futur lycée de 2010-2011

38. Un enseignement de sciences expérimentales, pour la première fois • Troisième idée : Donner à tous les lycéens les moyens de comprendre l’importance d’une approche scientifique des grands défis que les sociétés doivent relever et on doit les aider à guider leurs choix, à titre personnel ou collectif, dans le cadre de leur vie courante ou de l’exercice de leur profession. • Quatrième idée : privilégier une approche croisée et complémentaire de la chimie, des sciences de la vie, de la physique et des sciences de la Terre afin d’offrir un enseignement global ; d’autres disciplines permettront de façon complémentaire, d’aborder ces mêmes questions sous d’autres angles, afin de faire percevoir la complexité des situations et comprendre les mécanismes de décision.

39. Un programme unique de sciences expérimentales • Il serait conçu pour faire sens par lui-même. • Il permettrait à tous les élèves grâce à une approche scientifique de mieux explorer des domaines diversifiés de la vie courante et de fournir des bases scientifiques à ceux qui continueront leurs études dans cette voie. • Il pourrait se présenter en trois colonnes intitulées : • Notions de PC précisant les connaissances et les concepts à étudier ; • Notions de SVT précisant les connaissances et les concepts à étudier ; • Compétences exercées lors de l’acquisition d’une notion figurant dans l’une des colonnes du tableau, compétences communes aux deux sciences expérimentales. Les sciences dans le futur lycée de 2010-2011

40. Les grands thèmes abordés  • La terre dans l’univers • Nourrir l’humanité  • Le défi énergétique  • Sciences et sport  Les sciences dans le futur lycée de 2010-2011

41. Les sciences dans le futur lycée de 2010-2011

42. Peut-être des modules de découverte • Destinés à se décider pour une filière • Faisant découvrir ce que c’est réellement la science • Ouvrant vers les métiers de la science • Permettant des rencontres avec les professionnels • … Les sciences dans le futur lycée de 2010-2011

43. L’enseignement des sciences, entre continuité et innovation en France Conclusion

44. Notre enseignement des sciences doit évoluer • Les programmes de collège de 1996 et l’expérience de onze années de La main à la pâte à l’école primaire • Les résultats des évaluations internationales • Le manque d’intérêt des français pour les études scientifiques et les métiers de la science Conclusion

45. Les directions sont claires mais les modalités se cherchent • Les programmes de collège ont installé la démarche d’investigation et la nécessité de susciter la curiosité scientifique des élèves et de l’ancrer sur le quotidien. • Le socle est un espoir pour contribuer à une approche pluridisciplinaire. • L’EIST, les thèmes de convergence sont des pistes pour réussir cette interdisciplinarité thématique. • Les programmes de lycée de 2001 affichaient déjà cette quadruple volonté : • D’offrir à chacun, futur scientifique ou pas, une culture de base dans un domaine de la connaissance indispensable à la compréhension du monde qui nous entoure, et ceci à une époque où nous sommes confrontés à des choix de société, notamment en matière d'environnement, • De faire comprendre ce qui différencie la science des autres domaines de la connaissance, par une pratique de la démarche scientifique, • De faire apparaître les liens entre l'activité scientifique et le développement technologique qui conditionne notre vie quotidienne, • De permettre à chaque lycéen de s'orienter, selon ses goûts, vers des études scientifiques jusqu'au baccalauréat et au-delà, en tentant d'enrayer une certaine désaffection pour la physique, constatée récemment dans plusieurs pays occidentaux. Conclusion

46. Vers un nouveau lycée et une nouvelle classe de seconde Pour atteindre les objectifs définis déjà en 2001 en continuité avec le collège : • Par une approche thématique, • Selon une approche croisée et complémentaire de plusieurs disciplines, • En suivant une démarche d’investigation permettant d’explorer des domaines diversifiés de la vie courante • En s’appuyant sur un ancrage historique Donnant ainsi à tous les lycéens les moyens de comprendre l’importance d’une approche scientifique des grands défis que les sociétés doivent relever et les enjeux de leurs responsabilités individuelle et collective. Conclusion

47. Merci de votre attention …