L'expérimentation scientifique : l'œf de Christophe Colomb
Les enseignants en mathématiques, en sciences et en technologie contribuent aux Modèles de réussite depuis la création du programme des Prix du Premier ministre en 1993. Le dialogue est donc entamé depuis longtemps et il est renouvelé chaque année par la contribution des nouveaux lauréats.
Les lauréats du concours de 2000-2001 ne font pas exception à la règle. Leur thèse : la formation en mathématiques, en sciences et en technologie, en plus de préparer les jeunes Canadiens à se tailler une place dans un monde fortement axé sur la technologie, contribue à leur croissance personnelle.
Il n'y pas de raison pour qu'un cours de mathématiques, de sciences ou de technologie ne soit pas une expérience profondément personnelle, au même titre que la lecture d'un roman comme The Catcher in the Rye ou The Color Purple, affirme Richard Hechter du Collegiate at the University of Winnipeg. Les élèves disent souvent qu'ils suivent des cours de sciences pour apprendre comment fonctionne le monde, ajoute-t-il. « Cependant, les enseignants ne leur font pas assez souvent découvrir les mystères et les merveilles de la science — ils ne leur montrent pas que la science nous donne souvent des réponses surprenantes et qu'elle nous fait comprendre l'étendue de notre ignorance. »
Pour M. Hechter, qui enseigne les sciences aux élèves se destinant aux études universitaires, l'une des meilleures façons de redonner à la science sa dimension merveilleuse est d'en relever la présence dans d'autres domaines. Il saisit donc toutes les occasions d'intégrer à ses cours de physique l'étude de phénomènes intéressants dans le monde des arts, de la culture et de l'histoire. « Lorsque je peux démontrer aux élèves qu'un peintre célèbre n'aurait pu peindre le ciel nocturne qui figure dans une de ses œuvres qu'à un moment et à un endroit précis, puisque cette configuration des astres ne s'est présentée qu'une seule fois et dans un seul lieu depuis que le monde est monde, je peux leur faire découvrir ce que la science a de merveilleux », explique-t-il. (Voir « Des liens à découvrir ».)
Pour passer de l'univers abstrait des mathématiques et des sciences à une vision nouvelle du monde et à la croissance personnelle, il faut commencer par réexaminer notre façon d'enseigner les rudiments d'une matière, dit David Pilmer de la East Hants Rural High School (Nouvelle-Écosse). Les compétences de base en mathématiques, par exemple, sont souvent considérées comme des connaissances distinctes que les élèves peuvent acquérir et appliquer, explique-t-il. Par le passé, les élèves apprenaient chaque notion de base indépendamment des autres et avaient rarement l'occasion d'appliquer les notions autrement qu'en tentant de résoudre « les problèmes très abstraits qui étaient présentés sous forme d'énoncés à la fin de chaque chapitre du manuel », dit l'enseignant.
« Les élèves à qui on enseignait de la sorte avaient tendance à trouver facilement la valeur de x mais en ignoraient la nature, et n'avaient pas appris à se servir des équations pour mieux comprendre le monde qui les entourait. »
Monsieur Pilmer souligne que nous devons la plupart des grandes découvertes du monde des mathématiques à des personnes qui désiraient bâtir et comprendre des modèles afin de résoudre des problèmes très concrets. Les mathématiques sont nées principalement d'un besoin et ont apporté une contribution essentielle à l'avancement des connaissances dans bien d'autres domaines. « Si nous arrivons à faire comprendre à nos élèves l'importance des mathématiques, ils seront très probablement plus susceptibles de consacrer le temps et l'énergie nécessaires à l'étude de cette matière. L'élève qui maîtrise les notions de base des mathématiques peut passer à un niveau plus abstrait, mais pour apprendre les rudiments de la matière, il doit d'abord faire l'expérience du monde qui l'entoure et apprendre à le mieux connaître. »
Monsieur Pilmer admet volontiers que cette façon d'enseigner les mathématiques exige beaucoup de travail.
Il ajoute, modeste : « Je savais que mon charme ne suffirait pas à la tâche. » Mais le voir convaincre sans effort les autres lauréats des Prix du Premier ministre de prendre des poses de musculation et de participer à un jeu-questionnaire sur les fonctions quadratiques en empruntant un accent australien farfelu porte à croire le contraire. Cependant, une chose est indéniable : il a raison de dire que la créativité est le moteur de l'approche constructiviste. (Voir « Suis-je dans la bonne classe? ».)
Pour Wendy Van Haastregt, qui enseigne les sciences à la Burnsview Junior Secondary School de Delta (Colombie-Britannique), le lien entre les sciences et la croissance personnelle va de soi. Elle enseigne aux élèves du premier cycle du secondaire, qui doivent tous suivre le cours de sciences. On retrouve dans ce groupe des enfants de tous les niveaux d'apprentissage, allant de l'enfant qui possède à peine les compétences en lecture d'un élève de 3e année à celui qui ira sans doute à l'université. Madame Van Haastregt tente de faire en sorte que tous les élèves retirent quelque chose des cours qu'elle donne. « La plupart des enfants ne deviendront pas des scientifiques, mais ils connaîtront tous l'importance de la science dans leurs vies », explique-t-elle. (Voir « L'importance de la science dans nos vies ».)
Même si les élèves de Mme Van Haastregt ne touchent plus jamais aux sciences après avoir terminé son cours, ils sortiront du premier cycle du secondaire avec trois atouts en poche. Ils auront appris à apprendre, car les méthodes du cours de sciences leur serviront de guide pendant toutes leurs études, voire leur vie. Il auront développé une attitude positive à l'égard de la vie et des choix qu'elle exige. « Les cours de sciences font prendre conscience aux jeunes que tous nos actes ont des conséquences, ne serait-ce que celui de verser n'importe quoi dans l'évier de cuisine », explique-t-elle. Enfin, ils auront appris comment interpréter l'information scientifique qui fera partie de leur vie.
Je suis capable!
« J'aime le moment de la découverte, affirme Mme Van Haastregt. Le moment où l'enfant comprend qu'il pourra y arriver. » L'enseignante accorde une grande importance à cette prise de conscience, car elle désire que ses élèves terminent son cours en se disant « Je suis capable ». C'est pour elle une réalisation qui dépasse le simple enseignement de la matière. « Pour moi, accomplir de grandes choses, c'est réussir, même modestement, à donner à tous les élèves, y compris ceux qui ont de la difficulté à suivre, ce dont ils ont besoin pour se sentir compétents, même s'ils ne maîtrisent pas complètement le sujet, et pour croire en leur potentiel. »
Les activités réalisées avant et après chaque module pédagogique représentent un bon moyen de démontrer aux enfants le pouvoir de la connaissance et leur capacité d'apprendre. « J'ai déjà abordé la question du sel dans un de mes cours. Les enfants savaient que le sel rehausse le goût des aliments, mais leurs connaissances s'arrêtaient là », explique Mme Van Haastregt. À la fin des explications de l'enseignante, ils avaient assimilé suffisamment d'information pour parler des propriétés du sel, de la production du sel par l'organisme, de ses effets sur la consommation de liquides et de bien d'autres choses encore. « Ils ont compris qu'ils n'auraient pas été capables de le faire au début du module. »
Aux élèves plus doués en sciences, qui ne doutent pas de leurs capacités, Mme Van Haastregt propose d'autres défis qui leur permettent de goûter au succès. D'abord, elle leur donne l'occasion d'aider bénévolement leurs camarades moins avancés. « Tous les enfants doués n'évoluent pas aussi rapidement sur le plan affectif que scolaire, surtout si leur succès a toujours dépendu de leurs prouesses intellectuelles », dit-elle. Le fait d'être tuteurs les aide à développer des aptitudes sociales qui complètent leurs capacités intellectuelles.
Ensuite, elle leur permet d'élargir leurs horizons. Trop souvent, les seules possibilités qui s'offrent aux élèves doués sont les cours enrichis. Cependant, Mme Van Haastregt sait qu'il existe aussi de nombreuses façons de faire découvrir à ces élèves d'autres domaines intéressants et, par le fait même, de stimuler leur curiosité. Elle a, par exemple, incité un élève très athlétique à ne pas s'en tenir au module sur la planification alimentaire prévu au programme, mais à étudier aussi l'effet de différents régimes alimentaires sur l'énergie, la production de lipides et le développement musculaire. « Il m'a présenté des renseignements sur certains plats-minute que ses camarades consommaient et qu'ils trouvaient dégueulasses », ajoute l'enseignante en riant.
Les outils du scientifique
Richard Hechter aime remettre en cause les idées préconçues de ses élèves concernant les outils essentiels au travail des scientifiques. La plupart des jeunes croient que les scientifiques ont besoin d'appareils pour recueillir et mesurer les données, et d'une méthodologie rigoureuse pour les interpréter. Monsieur Hechter sait qu'il s'agit là d'un mythe. « Einstein, c'est bien connu, en est arrivé à ses découvertes scientifiques sans autre outil que son cerveau et une feuille de papier », dit-il. Il ajoute que des études historiques sur la démarche de scientifiques célèbres démontrent que chacun d'eux a combiné différentes méthodes au lieu d'en privilégier une seule.
Selon M. Hechter, la science n'est pas une simple application de techniques et de méthodes : c'est une activité humaine dynamique qui fait appel aux émotions. « J'aime prouver mon point de vue en étudiant avec mes élèves le premier chapitre du roman The Sun Also Rises d'Ernest Hemingway. À la fin de la leçon, je leur demande comment ils se sentent. « La plupart sont en colère. Ils payent pour prendre un cours de sciences et ne voient pas le rapport entre ce cours et la littérature. » Je leur réponds que c'est exactement ce que disaient les gens à propos des théories de Copernic. Sa vision du monde ne semblait pas avoir de rapport avec les vérités scientifiques du temps. Il remettait en cause l'idée de la science que se faisaient les gens, ce qui les dérangeait beaucoup.
Monsieur Hechter explique qu'il a un autre as dans sa manche, puisqu'il existe un lien entre la science et le premier chapitre du roman d'Hemingway. En effet, un des personnages parle des nombreuses horloges qui étaient installées dans les anciennes salles des nouvelles pour permettre aux journalistes de déterminer l'heure qu'il était dans différentes parties du monde. Le problème, cependant, est que l'auteur a structuré son récit de façon à ce que le lecteur ne puisse pas déterminer à quel moment de l'histoire les événements se situent. « Copernic a bousculé les idées préconçues d'une façon semblable en situant la terre ailleurs que là où les scientifiques du temps croyaient qu'elle était », dit l'enseignant.
Lorsque la motivation y est, le cerveau permet de faire des choses extraordinaires, affirme M. Hechter. Il a donc à cœur de faire comprendre à ses élèves qu'ils peuvent transférer dans toutes leurs activités cette nouvelle confiance en leurs capacités que leur a donnée le cours de sciences. « Selon moi, l'éducation est l'investissement le plus sûr qui soit. Une personne peut perdre sa maison, son emploi, ses économies, mais personne ne pourra jamais lui enlever ce qu'elle a appris.»