Enfance et science
1992/02/01 Driver, R. Iturria: Elhuyar aldizkaria
Si nous demandions aux garçons et aux filles de 13 à 14 ans ce qui se passera si nous lançons une pièce en l'air, nous obtiendrons la réponse suivante: « Eh bien, tu lui donnes force et monte pendant que la force dure, puis la gravité se charge de descendre. »
Selon un jeune de 11 ans, plus un ballon de plage est gonflé, plus l’air est léger et fait flotter les choses. Comme sur la lune il n'y a pas d'air capable de transporter la force magnétique, l'adolescent soutient que l'aimant n'attirera jamais des clous de fer (voir figure 1).
Voici quelques-uns des exemples que les écoliers peuvent donner sur le milieu physique. Nous expérimentons dans la vie quotidienne “prendre sens” aux faits communs. Il semble que l'air a une «qualité de lourdeur»; dans l'eau la bulle monte et le ballon bien gonflé descend plus lentement que le vide.
Les idées informelles que l'enfant a sur les phénomènes naturels et la documentation qui étudie la progression et le développement qui se produit dans ces idées pendant sa scolarisation, ont été multipliées au cours des 20 dernières années grâce à la psychologie cognitive et aux professeurs de science. Les travaux statistiques qui apparaissent de plus en plus souvent montrent que les enfants, en dépit d'appartenir à des cultures différentes, peuvent avoir des modèles informels semblables devant un phénomène spécial. Dans la plupart des cas, ces modèles informels sont loin des idées scientifiques que l'enfant recevra à l'école, et même parfois opposés.
Ces notions informelles peuvent perdurer aussi chez les adultes, avec les idées scientifiques recueillies à l'école pendant l'enfance. Si l'on veut augmenter les résultats dans l'enseignement de la science, il faut avoir une connaissance aussi précise que possible de ces modèles informels, non seulement de leur existence, mais aussi de leur compréhension et connaissance de leur processus.
Plus d'idées informelles ont été analysées que les enfants ont sur la mécanique. En 1979, lors d'une enquête menée par Laurence Viennot à l'Université de Paris, les jeunes de France, de Belgique et de Grande-Bretagne ont partagé une enquête sur le mouvement des objets dans le but de connaître la voie que les étudiants d'enseignement moyen utilisent pour relier force et mouvement. Si nous avons 6 balles comme celles utilisées par les jongleurs, l'une d'elles était la question de ce qui se passe aux différents points du parcours si nous tirons toutes à la même hauteur
Pour beaucoup, la vitesse de l'objet dépend de la force appliquée; le fait que l'objet qui se déplace a une force qui le maintient comme tel nous montre que c'est une réponse naturelle, qui n'a pas été appris. L'objet qui se déplace, avec une première poussée, a une « force interne » qui le déplace. Cependant, cette «force intérieure» s’épuise ou «épuise» à un moment donné, laissant tomber l’objet au sol. Ce type de raisonnement facilite la compréhension de cas de mouvement constant, comme c'est le cas dans lequel un parachutiste descend à vitesse constante après saut ou quand un cycliste pédalera à la même vitesse.
En définitive, c'est un raisonnement qui fait penser que lorsque la force exercée sur tout objet dans la même direction du mouvement est supérieure à celle exercée contre la direction, l'objet ne s'arrêtera pas. Interférences se produisent entre ce qui est enseigné et ce qui est appris informellement. Cependant, de nombreux garçons et filles peuvent intégrer les nouvelles expériences et les concepts appris à l'école parmi ceux qui les ont déjà acquis, si en fonction de la nouvelle information les adapte. Par exemple, l'opinion de l'enfant sur la nourriture est limitée aux substances nécessaires pour que l'animal puisse vivre. Dans le cas des plantes, cette notion s'étend à celles qui se nourrissent d'eau et de nutriments provenant des racines. Cette notion, tant que l'on ne travaille pas expressément, interférera avec le concept de photosynthèse.
Cependant, ces notions informelles enfantines évoluent avec l'âge. Si vous vous demandiez où se trouve la lumière dans la salle de classe à un enfant de 5 ans, il identifierait la lumière avec la source de lumière (ampoule ou lumière de fenêtre), ou avec l'effet de la lumière (éclairage de la pièce). Si l'enfant est plus âgé, il l'identifiera avec quelque chose qui se trouve dans l'espace. L'enfant croit que lorsque la lumière s'allume, la salle est remplie de la lumière nécessaire pour voir les choses.
Comme il s'approche de l'adolescence, son concept de lumière change. Il soupçonne que la lumière va “d'un endroit à l'autre”, qui va d'un robinet à l'autre jusqu'à ce qu'il arrive à éclairer les choses. Cependant, dans ce processus d'assimilation conceptuelle, il leur est difficile de prendre conscience de la relation entre lumière et vision. Certains enfants, pour expliquer pourquoi on voit les choses, recourent aux “rayons” qui sortent des yeux.
Pour expliquer pourquoi il voit une boîte devant lui, le jeune de 13 ans utilise les deux notions. D'une part, la notion de rayons de lumière qui se produisent de quelque part et de l'autre, celle de rayons qui se produisent dans les yeux: « L’œil le voit ainsi…, il sort ainsi (dessine les rayons qui sortent des yeux). Les yeux n’ont pas de lumière propre, mais s’ils ont de la lumière qui s’allume quand il faut voir les choses » (note la lumière extérieure qui éclaire l’objet qui est vu).
Une étude réalisée en Suède a analysé le raisonnement utilisé par l'enfant pour expliquer la relation entre lumière et vision (voir figure 3). Peu d'enfants pensent que la lumière peut atteindre plus que ce que le spectateur peut percevoir.
Des comparaisons interculturelles intéressantes peuvent être trouvées dans les travaux qui étudient les causes des enfants sur le monde et la gravité. Dans la première perception, l'enfant est invité à clarifier comment la Terre peut être interprétée comme une sphère. Dans une enquête menée en 1976 à l'Université Cornell d'Itaka, Jo Nussbam a identifié avec des dessins et des modèles cinq notions fondamentales du raisonnement des jeunes de 7 à 14 ans. Les identifiées par Nussbaum vont de la notion que le monde est laune, en passant par la notion que la vie est une sphère dans laquelle il est possible et en vient à dire que c'est un monde sphérique avec gravité qui attire le centre.
Théories pertinentes
Le Groupe de recherche pour l'apprentissage de l'enfance de l'Université de Leeds a examiné les idées que l'enfant a sur ces sujets. Il s'agissait de comprendre ce que vous pensez des matériaux que l'enfant voit et utilise quotidiennement, comme l'eau, le métal, le plastique et l'air, comme «matière continue» ou comme petite partie. Ils voulaient savoir ce qu'ils pensent des processus qui interviennent dans l'apparition et la disparition de la matière, comme la condensation de la fenêtre ou la dissolution du sucre dans le thé.
L'enfant a des notions informelles sur la matière et sa composition dans les premières années de l'école. Pour expliquer ce qui se passe lorsqu’une substance se dissout ou se dissout, l’enfant dit que cette substance est formée de petites “parties”. Cependant, si ces petits fragments suffisent à penser que, bien que microscopiques, ils maintiennent les propriétés physiques de la substance, comme la couleur et la température.
L'idée de l'enfant sur l'air et le gaz subit des changements intéressants selon l'âge. Afin de savoir ce qu'ils pensent, les garçons et les filles de 5 à 6 ans ont été invités à faire un plan de leur chambre, puis à peindre la place qui occupe l'air. Dans les dessins réalisés ont été peints les environs des fenêtres, des portes et des lignes qui voulaient indiquer l'air qui sort de la bouche des gens. À cet âge ils comprennent l'air comme brise ou courant ; les enfants n'ont pas assimilé le concept d'air immobile dans tout leur environnement.
Ce changement se produit autour de 7-9 ans lorsque l'enfant est obligé de savoir qu'il ya de l'air. Par exemple, en entrant face cachée dans l'eau, il se rend compte qu'il ne se remplit pas d'eau.
À cet âge, l'enfant croit que l'air est un type de matériel, invisible et sans poids même dans l'espace, ou qu'il a un poids négatif maximum. Dans les années suivantes, du point de vue scientifique, l'enfant perçoit que l'air a du poids.
À certains moments, l'enfant pense également qu'il est le moyen nécessaire pour que la force influence une certaine distance. Selon lui, la gravité n'est pas suffisante pour que les objets s'effondrent dans le tube à vide ; quelque chose de semblable se produirait sur la lune, car ils considèrent qu'en l'absence d'air l'aimant n'attirera pas de clous de fer.
Les chercheurs sont venus à dire que certaines notions informelles restent malgré les années. Il ne faut pas oublier que dans le développement de ces idées l’enfant construit des modèles intermédiaires, parmi lesquels on trouve le poids négatif de l’air ou la considération de la lumière comme notion de “remplissage de pièce”. Ces modèles intermédiaires sont hors de ce que l'enfant perçoit directement. L'enfant acquiert également de nouveaux concepts, comme la lumière dans l'espace ou l'air comme substance. Ces modèles de médias utilisés pour le raisonnement font connaître aux enfants comment l'environnement se déplace ou comment il fonctionne. Certaines recherches ont montré que l'adoption et l'utilisation de ces modèles informels est plus facile et mieux que ceux reconnus scientifiquement par certains.
Concepts communs interculturels
Les conclusions les plus pertinentes de ces recherches ont été les modèles utilisés par les garçons et les filles de différentes cultures et les résultats similaires trouvés dans leur progression par âge. Ces modèles proviennent de la relation de l'expérience de l'enfant avec les phénomènes physiques. Cela aidera l'enfant à prédire les faits et à ajuster les attitudes nécessaires pour faire face au milieu physique. Trouver des caractéristiques communes dans les modèles pour enfants ne devrait pas nous surprendre.
Même si le langage et le milieu naturel sont différents, le processus de compréhension du milieu physique suit le même chemin. En recueillant et en tirant des choses, en manipulant des matériaux, en regardant la lumière et l'ombre, l'expérience vécue aide à assimiler des modèles informels, souvent imprévus. L’“instinct” de l’enfant fait que les notions informelles et l’expérience “coïncident”, il est donc difficile de comprendre des concepts liés à la science formelle.
Compte tenu de ces recherches sur les théories informelles des enfants, les enseignants qui enseignent la science commencent à reconnaître que lorsque l'enfant commence à étudier un phénomène scientifique à l'école, il a une idée informelle de ce fait. Dans les sondages et les entretiens avec des jeunes dans la classe de science, on nous montre que l'enfant ne peut pas abandonner les notions qu'il a déjà et assimiler simplement ce que dit la science, même si le professeur l'essaie. Il est donc nécessaire de commencer à briser le chemin vers une éducation qui tienne compte des notions informelles. Quant à l'apprentissage des sciences, il ne faut pas oublier que l'enfant n'apprend pas de nouvelles informations, mais réorganise ce qu'il a déjà.
Ces travaux auront une incidence directe sur la planification du programme. Les recherches menées avec les enfants et les jeunes soulignent la nécessité de certains modèles informels pour l'avancement du raisonnement des enfants. Les informations que nous disposons de ces modèles (connaître leur fréquence et leur séquence à différents âges) sont des conditions de base pour l'élaboration du programme. Le programme ainsi élaboré assurera, d'une part, que les notions informelles de l'enfant seront orientées et, d'autre part, qu'étant adapté à son niveau, il recevra avec enthousiasme et plongera en lui la science qui lui informera du milieu physique.
