Les intuitions pour aller au delà des misconceptions ?

Les misconceptions

Les misconceptions en recherche

L’existence de misconceptions (ou de conceptions alternatives, ou de connaissances naïves, etc) est l’un des grands résultats des travaux de didactique des sciences de la fin du XXème siècle. Dans la lignée des obstacles de Bachelard, les didacticien·nes identifient de nombreux raisonnements qui se construisent dans la vie de tous les jours et qui sont incompatibles avec les raisonnements scientifiques.

Les didacticien·nes ont donc identifié une liste à la Prévert de ces raisonnements, comme par exemple :

  • Diviser c’est partager : cette conception rend impossible la création de problèmes dans lesquels c = a/b et c>a
  • Il faut une force pour qu’il y ait un mouvement : Comment expliquer le mouvement à vitesse constante d’un palet sur un coussin d’air ?
  • Si c’est du pluriel, on met un ‘s’ : alors que si c’est un verbe, il faut “ent”.

Pour en savoir plus sur ce sujet, je vous recommande la lecture de l’excellent ouvrage : Les connaissances naïves de Lautrey, Rémi-Giraud, Sander et Tiberghien.

Les misconceptions en enseignement

Les enseignant·es se sont en partie approprié ces connaissances qui leur permettent de comprendre et d’expliquer certaines des erreurs que font leurs élèves.

Pourtant, sur le terrain on observe que l’injonction à “faire émerger les connaissances naïves en début de cours” n’est souvent pas vraiment prise en charge dans la classe ensuite. Il faut en effet une certaine maîtrise disciplinaire pour réussir à articuler les connaissances naïves, et ce qu’elles expliquent et ce qu’elles n’expliquent pas, et les raisonnements scientifiques. Ces derniers ont l’avantage d’avoir un domaine de validité beaucoup plus grand que les connaissances naïves, mais au détriment en général d’une plus grande complexité.

Au delà des misconceptions : les intuitions

Il y a eu de très très nombreux travaux pour identifier les misconceptions, et je ne crache pas dans la soupe, ces travaux sont extrêmement utiles pour comprendre les erreurs des élèves et penser des stratégies didactiques. Pour autant, j’ai souvent trouvé que cette focale sur ce qui ne va pas était un peu limitante, ou gênante, mais sans trop savoir ce qu’il faudrait faire différemment.

Les intuitions

Je lisais ce midi un article sur la compréhension des graphes par les élèves et les étudiant·es. J’ai été très agréablement surprise de découvrir que la partie de revue de la littérature sur comment les élèves apprennent et comprennent les graphes comporte deux sections :

  1. Les intuitions
  2. Les misconceptions

La partie sur les intuitions s’intéresse aux raisonnements quotidiens des élèves qui sont congruents avec le raisonnement scientifique. Les élèves arrivent ainsi facilement à interpréter des graphes ou des situations de co-variation quand l’une des variables est le temps.

Cet exemple me fait penser à une autre situations dans lesquelles une tâche est plus facile à réaliser dans un contexte que dans un autre :

Le problème de Wason

La notion d’implication en mathématiques est assez contre-intuitive. Le problème de Wason consiste à utiliser des cartes dont une face est une lettre et l’autre est un chiffre. On présente 4 cartes présentant : un chiffre pair, un chiffre impair, une voyelle et une consonne. On demande aux personnes quelles cartes retourner pour tester l’affirmation : si une carte a une voyelle, alors elle comporte un chiffre pair sur l’autre face.

En général, on se trompe et on teste autant l’implication (voyelle -> pair) que sa contraposée (pair -> voyelle) et on va vouloir retourner la carte 4.

À l’inverse, si on situe le problème dans un autre contexte que l’on maîtrise mieux, alors le taux de réussite est souvent de 100%. C’est le cas du problème de police de Johnson, Laird et Legrenzi :

Dans ce deuxième cas, l’intuition est conforme au raisonnement scientifique et on va vouloir regarder la carte cognac et celle de l’enfant de 12 ans. Personne ne demande en général de retourner la carte de la femme de 32 ans.

Comment utiliser les intuitions en pédagogie

Je trouve intellectuellement très satisfaisant que la recherche puisse s’intéresser autant aux intuitions qui sont conformes au raisonnement scientifique qu’à celle qui ne le sont pas, mais que peut-on en faire pédagogiquement ?

J’observe que lorsque je pose en formation le problème de Watson, glisser vers le problème de Johnson, Laird et Legrenzi met tout le monde en réussite. Pour autant, lorsque je reviens à la situation de Watson, ça n’est pas évident pour tout le monde. Le transfert ne se fait pas automatiquement.

La question qui reste ouverte (pour moi, à ce stade de mes lectures – je suis preneuse de tout élément qui vient étayer ma réflexion) est celle du transfert : comment s’appuyer sur la situation qui est conforme à l’intuition pour construire le raisonnement scientifique dans un autre contexte ?

Traits de surface, traits de structure

Il me semble que l’une des clés réside dans la capacité qu’auront les élèves à identifier les traits de structure des situations : qui joue le rôle de qui ? Il s’agit de réussir à faire une sorte d’analogie entre la situation intuitive et celle qui l’est moins.

NB : pour la notion de traits de structure et de trait de surface d’un problème, il faut relire l’article vraiment génial : Chi, M. T. H., Feltovich, P. J., & Glaser, R. (1981). Categorization and Representation of Physics Problems by Experts and Novices*. Cognitive Science, 5(2), 121‑152. https://doi.org/10.1207/s15516709cog0502_2

Un exemple en classe de français

Récemment je participais à un groupe de travail avec Christophe Joigneaux, un sociologue de l’éducation qui a fait beaucoup de travail en immersion dans les classes. Christophe nous avait alors partagé une observation faite dans un cours de grammaire sur les connecteurs logiques. Les concepts de grammaire sont parfois très compliqués car ils sont très abstraits. En plus, les exemples pris en cours de grammaire sont souvent très éloignés du langage oral que pratiquent les élèves au quotidien.

Les élèves doivent articuler deux morceaux de phrase, l’une étant la cause, ou la conséquence de l’autre : J’ai bien révisé donc j’ai réussi mon contrôle ou bien J’ai réussi mon contrôle car j’ai bien révisé. Pour réussir l’exercice, il faut comprendre la relation de causalité, même quand la cause vient après la conséquence.

Les exemples utilisés dans le livre de cours étaient tirés de textes littéraires, comme c’est souvent le cas en France avec des phrases comme : “Et comme il n’en trouvait pas la moindre trace, il se fâchait contre son jardinier, qu‘il finissait par chasser”.

Pour mettre les élèves en réussite et qu’iels puissent participer au cours, cette enseignante experte a mis en œuvre plusieurs gestes professionnels, dont celui de changer le cadre. Elle leur a ainsi proposé :

  • De remplacer les connecteurs logiques compliqués “si bien que”, “comme” par des connecteurs logiques plus courant comme “donc”,
  • De changer l’ordre des morceaux de phrase,
  • Mais aussi de travailler sur des phrases qu’iels pourraient dire à l’oral et dont iels sont les sujets.

Ces pratiques permettent de rapprocher les élèves de situations analogues par la structure, mais dont le contexte leur est familier, pour les mettre en situation de réussite. Pour reprendre le propos de ce billet, l’idée est de s’appuyer sur leurs intuitions !

Et pour notre livre de maths ?

Dans ma pratique en cours de sciences, et en particulier quand les étudiant·es doivent mobiliser des outils mathématiques, cela revient à jouer au jeu du “qui est qui?“, ou plutôt : “qui joue le rôle de qui ?“. Dans la situation du bar avec de l’alcool, la femme de 32 ans joue le rôle de qui ? D’une lettre ou d’un nombre ? et d’un nombre pair ou impair ?. En mathématique pour la physique, cela revient à poser la question : “qui joue le rôle de la variable x dans ce problème : le temps ou bien le nombre de désintégrations nucléaires ?”

Nous avons donc proposé quelques situations de références très concrètes dans le chapitre d’introduction aux graphes : une voiture qui roule à vitesse constante, de l’eau que l’on fait bouillir et un œuf que l’on cuit. J’ai utilisé ces contextes pour montrer deux exemples d’évolution linéaire qui sont différents mais suivent une même loi, et un exemple d’évolution non linéaire.

Le premier test avec un élève a été très positif au moins dans sa réception : “c’est vraiment chouette les exemples concrets comme ça, j’aime beaucoup !”. Dans le livre, on utilise cet exemple pour construire la notion de “f varie en fonction de x” et on peut modéliser l’évolution par une courbe “y=f(x)” en rose sur les dessins. On commence ensuite chaque fiche méthode par une tâche d’identification : “qui joue le rôle de y? qui joue le rôle de x dans le problème ?”.

Je pense que cet outil est super utile pour les étudiant·es mais je ne l’ai pas étudié du point de vue de la recherche. Ma chance est de co-encadrer la thèse de Pauline Hellio avec Ghislaine Gueudet. Ses travaux de didactique des mathématiques portent sur les difficultés des étudiant·es en analyse en première année d’université. Elle ne va pas travailler directement sur la fiche méthode des graphes, mais elle va étudier comment les étudiant·es réalisent cette tâche d’identification, ce qui les bloque, et ce qui les aide.

Affaire à suivre donc !

Quelques références citées dans ce billet



Citer ce billet
Aude Caussarieu (2024, 9 avril). Les intuitions pour aller au delà des misconceptions ? Vous avez dit ... dactique? Des sciences. Consulté le 15 juin 2024, à l’adresse https://ditdactique.hypotheses.org/1368

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