Atelier - Litéracie scientifique#
Informations
Atelier Sciences
Auteur : Philippe Dessus, Inspé & LaRAC, Univ. Grenoble Alpes.
Date de création : Février 2017.
Résumé : Cet atelier s’intéresse à l’utilisation pédagogique des cartes de litéracie scientifique.
Introduction#
Un enseignant de sciences préparant un cours a souvent des difficultés à formuler précisément les connaissances que ses élèves doivent avoir acquises à la fin du cours. Le site américain “Atlas de litéracie scientifique” présente, par thème et par niveau, les différents domaines de connaissance scientifique (sciences, mathématiques et technologie) et les ressources associées (documents, évaluations), en précisant pour chaque thème ce que tous les élèves d’un niveau scolaire donné devraient savoir, retenir, et être capables de faire en sciences. Il est issu du Projet 2061, Sciences pour tous les Américains (Science for All Americans), publié en 1989.
Si le site est en anglais, il n’est pas trop difficile de comprendre son contenu, car le vocabulaire technique qu’il contient est limité. Ce qui suit présente une activité de découverte des ressources de ce site très riche.
Prendre connaissance des cartes#
Réaliser les activités ci-dessous, dans l’ordre indiqué :
Se connecter au Site portail de l’Atlas (http://strandmaps.dls.ucar.edu/index.html).
Cette page présente, en anglais, les différents sujets traités (topics), ainsi que des cartes plus spécifiques reliées à la NASA (Nasa Wavelength Strandmaps) et aux sciences de la terre (DLESE Earth Science Literacy Maps), et leurs ressources associées. Il est aussi possible d’utiliser le champ du moteur de recherche et d’y saisir les concepts et thèmes à travailler.
Cliquer sur un thème amène à une liste de sous-thèmes détaillant, sous forme de carte, les conceptions (appelées parfois “grandes idées” ou benchmarks) liées à chaque sous-thème. Cliquer sur l’un de ces sous-thèmes affiche la carte détaillant les “grandes idées”. Par exemple, cliquer sur le thème Physical Settings>Stars affiche la Figure 1 ci-dessous, qui représente une partie de la carte sur les étoiles. Cliquer sur une “grande idée” (cadre gris) d’un thème peut amener à afficher celles d’autres thèmes qui y sont reliés (en amont ou aval). Attention, tous les navigateurs n’affichent pas les mêmes informations, si un clic sur un cadre n’affiche rien, utiliser un autre navigateur.
Figure 1 – Une copie d’écran d’une partie d’une carte (thème : les étoiles).
La structure de chaque carte est la suivante : dans la verticale s’affiche le niveau des élèves, soit K-2 (Cycles 1 et 2 du primaire), K3-5 (Cycle 3 du primaire), K6-8 (6e-4e) et K9-12 (3e-Terminale) ; le plan horizontal affiche les principaux sous-thèmes du sujet (un clic sur ces thèmes affiche la carte correspondante), dans l’exemple de la Fig. 1, le niveau est K9-12 et les trois sous-thèmes sont : les téléscopes, le soleil et les étoiles, les observations du ciel. En bas à droite s’affiche une carte globale permettant la navigation. En haut à droite, s’affiche la possibilité d’exporter la carte en PDF, de l’imprimer, ou de générer une URL vers elle.
Le lien “Research on student learning” (en haut à gauche de l’écran (voir Fig. 2) est intéressant à explorer en premier, puisqu’il affiche quelques principaux résultats de la recherche sur l’apprentissage des sciences dans le thème sélectionné, avec des éléments bibliographiques. Cela permet d’un premier coup d’œil de décider si le thème est approprié au niveau considéré.
Figure 2 – Une copie d’écran de l’onglet “Recherche sur l’apprentissage” (thème : étoiles).
Il est donc possible d’explorer la façon dont les représentations des élèves évoluent avec l’âge, en lisant la carte du bas vers le haut (niveau scolaire croissant), en lisant chaque représentation (cadre gris) et comment elles évoluent en suivant les flèches. Selon les cartes, un clic sur une “grande idée” peut afficher une carte zoom montrant les liens avec cette idée et d’autres, éventuellement d’autres domaines (voir Fig. 2).
Figure 3 – Une copie d’écran d’une “grande idée” et la carte zoom sur d’autres idées (au-dessus).
Les cartes de la NASA explorent le même domaine mais sont plus riches et affichent plus d’informations (les ressources qui y sont reliées, les activités d’évaluation possibles (avec le pourcentage des élèves y ayant répondu correctement, les principales erreurs faites par les élèves, par niveau). La case en haut à droite de chaque proposition indique le nombre de ressources disponibles).
Figure 4 – L’onglet “Evaluations” présentant, sur certaines cartes, le taux de réponses justes par questions. Un autre onglet présente aussi les mécompréhensions (misconsceptions).
Le site AAAS project assessment présente, domaine par domaine, une banque d’items évaluatifs en lien avec ces domaines.
Un site compagnon aux cartes a été créé (Benchmarks on-line), qui détaille, selon les mêmes thèmes et par niveau, les mêmes compétences mais sous forme de chapitre (pas de cartes).
Activités#
Il est possible de réaliser de nombreuses activités à partir de ces ressources. Tout d’abord à des fins d’enseignement (il conviendra au préalable, bien sûr, de s’assurer que les thèmes travaillés sont bien mentionnés dans les programmes scolaires) :
Utiliser les formulations du site pour spécifier des objectifs d’apprentissage.
Présenter la carte traduite d’un domaine aux élèves (e.g., en format A3) à des fins de révision.
Utiliser le site pour construire des questionnaires à choix multiple.
Explorer les conceptions ayant les plus faibles taux de compréhension et proposer des activités d’apprentissage permettant de les améliorer.
Sélectionner quelques “grandes idées” et demander aux élèves de les mettre dans l’ordre où elles apparaissent dans la compréhension des phénomènes.
Chercher, dans les actualités scientifiques, des événements reliés à un thème et s’en servir pour introduire le thème dans une leçon.
Se servir des “grandes idées” et de leur enchaînement pour proposer une activité de résolution de problèmes.
Il serait possible d’utiliser directement les cartes en anglais, soit dans un lycée international, soit dans le cadre d’EPI, avec un professeur d’anglais.
Ensuite, à des fins de recherche (certaines propositions proviennent de la Présentation des Benchmarks) :
Evaluer le matériel d’enseignement (manuels, fiches) à la lumière des formulations des thèmes.
S’intéresser à une conception précise (“grande idée”) et déterminer si elle est acquise par les élèves d’un niveau donné. Déterminer ses précurseurs (les conceptions qui pointent sur elle) et concevoir une série d’exercices pour s’assurer que cette conception va pouvoir être travaillée et comprise, c’est-à-dire que les élèves maîtrisent bien les précurseurs d’une conception.
Pour un sous-thème donné, demander aux élèves de situer leur niveau de certitude pour chaque “grande idée”. Pour le lycée, on peut utiliser l’échelle suivante “je ne pense pas cela”, “j’ai entendu parler de cette idée”, “je suis en accord avec l’idée”, “je pourrais l’utiliser pour résoudre des problèmes”, “je pourrais l’expliquer à un autre élève” (Ambrose & Lovett, 2014).
Identifier, dans quelques “grandes idées”, les mécompréhensions exprimées par un ou des élève(s). Remonter à leurs précurseurs pour réfléchir à une manière de les enseigner.
Références#
Ambrose, S. A., & Lovett, M. C. (2014). Prior knowledge is more important than content: Skills and beliefs also impact learning. In V. A. Benassi, C. E. Overson & C. M. Hakala (Eds.), Infusing psychological science into the curriculum (pp. 7–19): APA, div. 2.