Nicolas Kramar

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Nicolas Kramar Faculté des Géosciences et de
l'environnement Université de Lausanne Pierre
Savaton IUFM Basse-Normandie Université de Caen
La place des modèles dans un réflexion
épistémologique sur l'enseignement des sciences
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Questions soulevées lors des journées Quartz

• définition du modèle
• place du modèle dans la démarche scientifique
• les SST passés d'une époque d'observation à un
  époque de simulation?
• un enseignement qui s'appuie sur des modèles
  (enseigner avec des modèles)? ou un enseignement
  qui passe par la construction de modèles
  (enseigner par les modèles)??

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2 types de modèles

• modèles conceptuels
• modèles matériels

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usages dans le cadre d'un enseignement

• outils pédagogique voire didactique
• élément du processus d'une démarche
  d'investigation scientifique

ou
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Importance des épistémologies personnelles
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Courants épistémologiqueset modèles
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Courants épistémologiqueset modèles
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Courants épistémologiqueset modèles
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Usage des modèles dans l'enseignement des SST

• Réactions d'enseignants sur un dossier regroupant
  20 documents et représentations de modèles
•  maquette d'écartement des plaques 
• montage permettant d'observer un phénomène de
  convection dans un liquide
• reconstitution du mode de déplacement de
  l'Ichthyostega
• courbes de fusion des roches continentales
• le gradient géothermique des dorsales)?
• etc.

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Usage des modèles dans l'enseignement des SST

• Lors de discussions, il apparaît que
• les maquettes sont systématiquement identifiées
  comme des modèles
• cartes géologiques, graphiques de fusion ou de
  transformations métamorphiques, reconstitutions
  paléontologiques ou sédimentologiques ne sont pas
  identifiés comme modèles

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Usage des modèles dans l'enseignement des SST

• 1) la discussion fait émerger la question de
  savoir ce qu'est un modèle bien qu'il soit
  utilisé dans l'enseignement

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Usage des modèles dans l'enseignement des SST

• 2) les modèles conceptuels sous-jacents à la
  production de graphiques sont les plus souvent
  ignorés (les graphiques seraient des données non
  construites, non traitées, non dépendantes d'un
  cadre théorique ou conceptuel)?

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Usage des modèles dans l'enseignement des SST

• 3) le fait d'interroger les enseignants conduit
  certains à dire que la science n'est qu'une somme
  de modèles et les conduits aussitôt à dire que
  certains modèles sont plus  vrais  ou
   justes  que d'autres et en conduit d'autres
  à défendre la position que la science ne peut pas
  être qu'une somme de modèles, parce que justement
  un modèle n'est pas forcément vrai...

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Usage des modèles dans l'enseignement des SST

• 4) spontanément, les modèles ne sont guère pensés
  comme des outils nécessaires à la pensée et à la
  construction de la science

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Usage des modèles dans l'enseignement des SST

• 5) certains enseignants craignent de parler de
  modèles aux élèves car cela introduirait une idée
  de connaissances approximatives, dont les
  scientifiques ne  seraient pas sûrs  et que par
  conséquent les élèves pourraient ne pas
  valoriser...et ne pas chercher à retenir...

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Usage des modèles dans l'enseignement des SST

• l'enseignant demande des maquettes et des
  montages pour  faire voir aux élèves des
  phénomènes complexes et peu ou pas accessibles à
  l'observation directe  ou pour  faire
  manipuler  ou  pour rendre plus concret  des
  phénomènes 
• modèles mais avec un statut de données ou de
  théories, sans interrogation sur les origines et
  les limites.
• Place du modèle et processus de modélisation
  n'est pas travaillé

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...révèle un usage des modèlesde nature
positiviste

• la place des modèles et de l'observation dans la
  démarche scientifique
• rapport science/vérité

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Place des modèles et de l'observation dans la
démarche scientifique

• science se fait dans une matrice de discipline
  (Kuhn)?
• Dans l'échange entre la théorie et l'expérience,
  c'est toujours la première qui engage le
  dialogue.
• pas d'observations neutres et mobilisations de
  modèles dès le départ
• -gt l'usage des modèles est au coeur de l'activité
  scientifique, pas seulement un produit

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Place des modèles et de l'observation dans la
démarche scientifique
un exemple de recherche imagerie haute
résolution (MET) en cristallographie
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Science et vérité

• Deux propositions antinomiques peuvent être
  avancées
• les savoirs scientifique ne sont pas la vérité
• -gt argument de l'induction pessimiste
• les savoirs scientifiques se rapprochent d'une
  vérité objective
• -gt argument du miracle

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Science et vérité

• Dans tous les cas on peut affirmer que
• La science dans les modalités de son
  fonctionnement apporte à un moment donné les
  meilleures solutions ou l'optimum aux problèmes
  sur lesquels elle travaille (approche
  pragmatique).
• la notion de loi définie comme vérité absolue
  n'est pas ou pas encore, c'est selon sa position,
  valable.
• il n'y a pas de modèles sans incertitude. Tous
  les savoirs scientifiques ont un champ de
  validité qu'il convient d'examiner. Par
  conséquent l'incertitude associée aux savoirs
  scientifiques devrait toujours être intégrée dans
  la discussion autour de modèles.

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Conclusions épistémologies personnelles

• La question des modèles révèle un décalage fort
  entre l'épistémologie post-moderne et les
  positions des enseignants avec des
  caractéristiques positivistes.

-gt or la didactique des sciences basée sur le
constructivisme et le réalisme. Nécessité du
développement des épistémologies personnelles
pour permettre la mise ne place de nouveaux
dispositifs. cf Sanchez E. Prieur M. Devallois D.
(2004) Formation initiale et continue des
enseignants en sciences de la Terre Quels
besoins pour quelle évolution des pratiques ?
Biennale de léducation. Lyon
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Conclusions

• Aucun livre ne contient de lois intemporelles.
• Le modèle a une place centrale dans la recherche
  scientifique. L'enseignement ne peut le
  considérer comme un produit uniquement
  (positiviste) mais doit également mettre en scène
  les conditions de sa production qui le plus
  souvent mobilisent d'autres modèles (et
  interaction sociale...).

-gt A tous les savoirs scientifiques est attaché
un champ de validité et par conséquent de
l'incertitude.
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... rôle des SST

• Parent pauvre des classification de la science
  qui imprègnent encore largement la société
• incertitude
• causalités non-linéaire, approche systémique et
  système dynamiques
• science et formalisme mathématique carte
  géologique
• valorisation de ses caractéristiques propres
  temps