Le labo de sciences

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	"J'ai vu a la télé... pourquoi la terre tremble" ou des images pour apprendre des sciences.

Jean-Charles ALLAIN
Professeur
IUFM de Bourgogne
Dijon, France
1995

Pour expliciter le titre de cette communication et la problématique abordée, je commencerai par quelques lignes d'un dialogue entre des élèves de neuf à dix ans (Cours moyen, cycle III de l'école élémentaire française).

"Un tremblement de terre, c'est la terre qui tremble, qui s'ouvre quand un volcan se met en éruption." Ainsi s'exprime un élève de dix ans au début d'une leçon sur le sujet avant tout apport du maître de la classe.

"Je ne suis pas tout à fait d'accord avec D.", réplique un autre élève, "parce qu'il a dit que la terre tremble quand il y a une éruption volcanique, mais ce n'est pas tout le temps. Par exemple à San Francisco, il y a eu un tremblement de terre mais pas d'éruption volcanique ! "

Et la discussion se poursuit entre les élèves.

"C'est quand deux plaques se rencontrent.

- A la télé, pendant les informations, j'ai vu un tremblement de terre. Les immeubles, les murs s'écroulent.

- L'autoroute s'est déformée ; il y avait des voitures en dessous. Puis aussi, il y avait quelqu'un qui avait filmé pendant le tremblement de terre et on voyait bien les secousses.

- A la télé, il y avait une maison coupée en deux avec une grosse fissure dans la terre.

- A la télé, ils disaient qu'il y avait beaucoup de morts et de blessés quand, par exemple la route se fendait ou se déformait.

- (...) A la télé, j'avais vu un reportage qui disait qu'au milieu de l'Atlantique, il y avait un énorme précipice. Alors moi, je pense qu'au début tout était accroché, après il y a eu un tremblement de terre et puis çà a fait une fente et tout s'est détaché."

Ces quelques lignes de dialogue entre élèves nous prouvent combien est forte leur attirance pour ces phénomènes volcaniques et sismiques et combien est fort l'impact de la télévision. J'ai pu mesurer cet impact (voir chapitre 3) auprès d'un échantillon d'élèves de cycle III âgés de huit à dix ans par des épreuves tests tout en repérant les apports positifs qui agissent déjà pour modifier les conceptions des élèves mais aussi en repérant les inexactitudes ou les confusions mentales éventuellement créées par ces images vues dans un cadre extrascolaire, puis scolaire dans un dispositif didactique.

Ce travail a comme point de départ une recherche de l'Institut national de recherche pédagogique (dirigée par Gérard Mottet, 1989-1992-1995). Il a été mené à Dijon (France) à l'Institut Universitaire de Formation des Maîtres (IUFM) de Bourgogne.

Une partie de cette recherche porte sur les images de toutes sortes disponibles sur ce sujet et sur les rôles qu'elles peuvent jouer dans la construction des connaissances (voir chapitres 2 et 3), à un niveau évidemment modéré de complexité compte tenu de la population de référence.

En effet, dans l'enseignement des sciences plus qu'en d'autres domaines, on a besoin de fournir aux élèves des représentations visuelles des objets à connaître, pour en faciliter la conceptualisation. On peut se demander si l'on ne pourrait pas inverser, dans le champ de la didactique des sciences, la relation traditionnellement établie entre images et connaissances. Longtemps, les images n'ont eu qu'une simple valeur d'exposition illustrative pour présenter une notion ou remplacer ce qui était déjà verbalisé. Le nouveau statut que les images sont en train de conquérir dans le domaine des sciences, pour observer, pour abstraire, pour modéliser invite à reconsidérer les rôles didactiques qu'elles pourraient être amenées à jouer, pour les élèves, dans la construction de leurs connaissances.

Une des hypothèses que nous faisons est que les images, par les activités de modélisation qu'elles autorisent, constituent pour les élèves un espace de confrontation et de contrôle de leurs propres conceptions internes, un lieu de mise à l'épreuve de celles-ci et finalement un moyen d'ébranler ces conceptions et d'en construire de nouvelles au moins pour le champ notionnel abordé.

1 LES CONCEPTIONS INITIALES D'ELEVES DE HUIT-DIX ANS

1.1 METHODOLOGIE

Le recueil des conceptions initiales des élèves s'est fait avant toute activité scientifique sur le sujet. La technique utilisée a été, dans la majorité des cas, le dessin individuel, parfois un questionnaire écrit. Des entretiens ont été réalisés, des confrontations orales quelquefois effectuées après le recueil par le dessin ; cela a permis à certains élèves de préciser leurs idées. Il est évident qu'une combinaison de ces techniques doit être réalisée pour gagner en pertinence lors de l'analyse et de l'interprétation.

De nombreux travaux ont été publiés pendant ces vingt dernières années. Les conceptions ou représentations sont des "éléments visibles, manifestes" dit Guy Rumelhard (1994). Elles traduisent la "façon de penser" de l'individu pour André Giordan (1989). Elles sont considérées le plus souvent comme implicites (Weil-Barais et Vergnaud, 1990). Sans doute, elles ne deviennent conscientes que lorsque le chercheur poursuit ses investigations et demande aux élèves de les exprimer par le dessin ou de les verbaliser. Elles ne révèlent certainement qu'une partie de la pensée de l'élève et ne peuvent être mises à jour qu'à travers un travail d'interprétation".

Ces conceptions constituent des "indices" pour repérer des "valeurs étrangères au savoir scientifique" qui peuvent perturber, bloquer la construction des connaissances. En ce sens, elles sont souvent considérées comme "un obstacle qui empêche ou dévie la compréhension" (Rumelhard, ibid.).

Le recueil de ces conceptions n'a pas pour seul but d'en dresser un catalogue ; leur analyse doit permettre de repérer les stratégies mentales utilisées par les élèves face à un problème posé de manière conjoncturelle (à l'occasion de cette expérimentation par exemple) et donc d'avoir une idée du modèle mental qui fonctionne à cet instant.

Cette méthode permet de rendre apparents les différents points de vue des élèves. Ainsi apparaissent des écarts très importants, soit d'un élève à un autre, soit entre le savoir des élèves et le savoir admis par la communauté scientifique. Mais, malgré cette extraordinaire diversité, des constantes apparaissent avec une certaine stabilité d'une classe à une autre, même après plusieurs années de recueil de ces conceptions. Leur analyse révèle donc bien les façons de penser des élèves et traduit leurs différentes tentatives d'explications, ici de phénomènes naturels. D'autre part leur analyse permet encore de repérer l'influence de l'actualité et l'impact des apports médiatiques et donc d'avoir quelques idées sur les processus d'élaboration de ces conceptions.

Enfin, connaître ces conceptions initiales, permet surtout de suivre leur évolution au cours d'activités didactiques. Nous verrons plus loin comment des images peuvent contribuer à leur déstabilisation puis à leur transformation. Là encore, notre travail tente de mettre l'accent sur les processus de changement de ces conceptions conduisant à leur restructuration.

Fig. 1 - Quelques exemples de conceptions initiales sur les causes des tremblements de terre (CM).

1.2 CONCEPTIONS A PROPOS DES SEISMES

Si les conceptions des élèves sur les volcans et les éruptions sont stéréotypées et peu variées, il en est autrement si on demande à ces mêmes élèves d'évoquer les séismes et leurs causes. A la question "Pourquoi la terre tremble-t-elle ?", les réponses obtenues à l'intérieur d'une même classe sont extraordinairement diverses. Mais, malgré de nombreuses variations individuelles, des catégories constantes apparaissent cependant dans toutes les classes testées.

1) Les tremblements de terre sont provoqués par l'éruption des volcans. De nombreux élèves citent les volcans comme déclencheurs des séismes (fig.1.1). Ils font appel aux différentes manifestations éruptives, aux émissions de lave à forte température et aux explosions, parfois même à l'influence des volcans sous-marins (fig. 1.2).

2) Les élèves évoquent des causes naturelles internes au globe terrestre.

- La chaleur interne (fig. 1.3).

- Un feu interne (fig. 1.4) : un élève propose "la terre est comme une boîte qui renferme une énergie de feu. Quand l'énergie est trop puissante, elle fait craquer la terre."

- Des vibrations profondes : "Le noyau au centre de la terre bouge et c'est ça qui fait les tremblements de terre."

- De l'air dans la terre : "La terre a des renvois d'air, l'air pousse et la terre tremble." (fig. 1.5). On ne peut que penser aux célèbres "vents souterrains" d'Aristote.

- Des propulseurs de magma : "La terre tremble parce que le magma qui est au centre de la terre a une sorte de propulseur qui peu à peu détruit la terre avec la lave."

3) Des causes atmosphériques.

- Le vent, la pluie, la neige.

- Le chaud, le froid : quelques élèves établissent nettement une corrélation entre le climat chaud et les séismes : confusion à propos des concepts de chaleur pays chaud et chaleur de la lave.

- La couche d'ozone : la confusion cette fois porte sur un autre phénomène planétaire : les conséquences écologiques d'une destruction éventuelle de la couche d'ozone.

4) Des causes tectoniques locales : craquelure, fissure, faille, ravin (fig. 1.6).

5) Des causes tectoniques à grande échelle.

Des élèves évoquent carrément, avant tout apport scolaire, des déplacements des continents, voire même des plaques donc des mouvements latéraux. Une élève va jusqu'à dessiner (fig. 1.7) le déplacement de la Californie par rapport au reste du continent américain. Un autre, l'affrontement de l'Inde et de l'Asie.

6) Formation de chaînes de montagnes : "La terre tremble pour faire de la place pour d'autres montagnes. - C'est les plissements de l'écorce terrestre, en bougeant, qui forment les tremblements de terre."

7) Une terre en expansion : pour un élève, "La terre tremble parce qu'elle est en train de s'agrandir." Théorie réfutée par de nombreux scientifiques mais qui a encore des adeptes !

Un autre propose une formulation voisine : "Parce que la terre remonte pendant des millions ou des milliards d'années." Même idée, à moins que nous retrouvions là le principe de la théorie de l'isostasie (un des premiers mouvements connus de l'écorce terrestre fut le relèvement de un mètre par siècle de la Scandinavie).

8) La rotation de la terre : "Je pense qu'un léger décalage de temps sur les rotations de la terre peut créer un tremblement de terre."

9) Des causes humaines : "La terre tremble parce qu'il y a des gens qui font la guerre et qui jettent des bombes qui explosent dans les villes et les pays. Forte influence de l'actualité, du milieu environnant mais confusion des genres.

En fait, pour cette tranche d'âge envisagée (huit à dix ans), seulement deux élèves (sur 200) ont proposé l'activité de l'homme. Sans doute avec des élèves plus jeunes, cette proportion aurait-elle été plus forte.

10) Des causes extra-terrestres : "Une autre planète croise la Terre. La terre tremble parce que des boules de feu foncent sur la terre. La terre tremble parce que les météorites s'écrasent sur la terre" (fig. 1.8).

Confusion peut-être due à l'actualité ; en effet depuis plusieurs années l'hypothèse catastrophiste météoritique de la disparition des Dinosaures à la fin de l'ère Secondaire est souvent reprise par les médias.

1.3 DES CONCEPTIONS VARIEES ET HETEROGENES

Comme nous avons pu le constater avec l'inventaire précédent, les conceptions des élèves à propos de ces phénomènes volcaniques et sismiques sont multiples et hétérogènes. Ce constat est beaucoup plus net pour les causes des tremblements de terre que pour les phénomènes volcaniques.

On ne peut repérer, pour les concepts abordés, une progression des conceptions qui rappellerait l'évolution historique des idées mais, on retrouve là une situation analogue à celle du XVIII° ou du XIX° siècle pendant lesquels de multiples hypothèses virent le jour. Certaines étaient sérieuses et étayées par des études longues et des mesures (cf. la corrélation entre les séismes et les saisons), d'autres plus fantaisistes (feu électrique, cyclone...) furent oubliées rapidement par l'histoire.

1.4 RECOURS A DES CAUSES NATURELLES

Les élèves de huit-dix ans ont recours quasi-systématiquement à des causes naturelles (volcans, chaleur, feu, air...) pour expliquer ces phénomènes. Parfois, ils les empruntent à d'autres domaines (vent, pluie, ozone...) voire, ils évoquent des causes extraterrestres (météorite, étoile, planète).

1.5 UN STADE PRECURSEUR ?

Il est difficile de relever une progression de la pensée de l'enfant pour la tranche d'âge considérée et on ne peut pas nettement repérer un type de conception précédant un autre. Néanmoins, on peut prétendre que le stade "volcans = cause des tremblements de terre", chez une majorité d'élèves, précède celui de "causes tectoniques avec déplacements de continents puis de plaques".

1.6 DES SYSTEMES EXPLICATIFS EFFICACES PROVISOIREMENT

Parmi les conceptions exprimées par ces élèves, nombre d'entre elles sont inexactes, au moins partiellement. C'est le cas par exemple de l'affirmation selon laquelle les tremblements de terre sont provoqués par les éruptions volcaniques.

Mais certains des modèles mentaux analysés, même faux, doivent constituer pour les enfants de cet âge un système explicatif provisoire efficace momentanément. Dans l'affirmation par les enfants, de l'existence d'une causalité linéaire simple : "éruption volcanique --> séisme", il y a l'idée positive d'un lien entre ces deux phénomènes (mal exprimé, bien sûr) et l'idée de magma sous-jacent. Deux idées encore confuses dans leur esprit mais qui pourront être exploitées plus tard en classe (en quatrième de collège).

Peut-être ces conceptions sur les tremblements de terre, même inexactes pour beaucoup d'entre elles, ne représentent-elles pas des obstacles forts qui s'opposent à la construction du savoir, mais plutôt des passages obligés non bloquants pour l'élève ?

1.7 DES OBSTACLES, DES DIFFICULTES, DES CONFUSIONS

L'analyse de ces conceptions révèle quelques obstacles de nature épistémologique et d'autres simplement de nature didactique.

* Parmi les obstacles épistémologiques définis selon Bachelard (1938), dans le domaine notionnel qui nous concerne, on peut évoquer le fixisme, c'est-à-dire une vision statique de la terre, obstacle au développement du concept de temps géologique. Pour les élèves que nous avons observé, cet obstacle ne semble vraiment pas être très fort. En effet, nombre d'entre eux, dès huit ans, envisagent facilement des mouvements de continents à la surface de la terre.

L'analyse des travaux des élèves montre quelques exemples de deux autres obstacles de la même nature : l'anthropomorphisme et l'artificialisme.

* L'anthropomorphisme : dans ce cas, il y a correspondance abusive entre le fonctionnement de la nature et celui de l'homme. Les élèves, à propos de ces phénomènes naturels, utilisent des expressions qui traduisent des sentiments, des comportements humains : "Un volcan crache sa lave.- Des fissures qui souffrent.- La terre a des renvois d'air."

En réalité, au cycle III, ces adhérences anthropomorphiques sont très peu fréquentes. Elles le sont davantage chez des élèves plus jeunes.

* L'artificialisme : l'homme et ses techniques sont cités pour donner une explication à ces phénomènes. Nous avons relevé un cas dans ce domaine : une jeune élève de huit ans cite "la guerre" et "les bombes" comme étant à l'origine des tremblements de terre. Un autre imagine "un propulseur de magma". Il y a là, certainement une conception liée au savoir factuel avec une référence au modèle des machines.

En géologie, la lenteur des processus géologiques les rendant imperceptibles par rapport à l'échelle humaine est souvent évoquée comme difficulté. C'est peut-être ici le cas quand il s'agit de se représenter la vitesse de déplacement des plaques, de chaque côté d'un rift mais la soudaineté des phénomènes sismiques a tendance à masquer ce problème.

* La profondeur et l'inaccessibilité : la plupart des phénomènes tectoniques se passent en effet sous la mer et ont d'ailleurs été ignorés pendant des siècles, jusqu'à une date récente. Cela peut constituer une gêne à la compréhension des mécanismes, en témoigne l'étonnement des élèves quand ils découvrent, par des images, les phénomènes éruptifs sous-marins !

* Des problèmes d'échelle : comment un élève peut-il associer un phénomène local à une cause plus générale et à une théorie globale pour la terre ? Certains élèves, dans les mots qu'ils utilisent, traduisent ces problèmes. L'un d'eux emploie le mot de "plate-forme" au lieu de celui de "plaque", un autre confond les plaques du Bay Bridge avec celles de l'écorce terrestre.

* Des confusions dans le vocabulaire mais aussi dans les concepts sous-jacents : des élèves confondent la chaleur interne, certainement née dans leur imagination de la chaleur de la lave, avec la chaleur atmosphérique. Certains vont jusqu'à en déduire que les tremblements de terre ont lieu dans les pays chauds. Il s'agit là d'un raisonnement de type analogique : les enfants rapprochant deux choses appartenant à des domaines différents.

Le sens donné à beaucoup de ces concepts (plaque, faille, lave, magma...), compte tenu du jeune âge des élèves, ne revêt certainement pas la signification donnée par les scientifiques. Il s'agit là plutôt de "protoconcepts" selon l'expression de Woodfield. Néanmoins, les plaques semblent correspondre déjà pour eux à des entités mobiles, des morceaux de l'écorce terrestre. Certains hésitent à placer ces plaques à la surface du globe terrestre et les localisent plutôt en profondeur : "La terre tremble car les plaques sous les mers et les continents bougent".

2 DES ACTIVITES SUR DES IMAGES

2.1 DES SOURCES DIVERSES

L'actualité, à l'occasion de chaque nouvelle catastrophe naturelle, nous livre ses images. Si le pays touché est l'Amérique avec sa couverture médiatique fabuleuse, alors les journaux et les journaux télévisés pendant quelques jours amplifient encore le phénomène.

Ce sont d'abord des images spectaculaires montrant les incidences humaines et matérielles et soulignant la fragilité des hommes et de leurs constructions. Mais, parfois, à ces images spectaculaires, se surajoutent des images à valeur explicative. Des photographies de failles (cf. faille de San Andreas), des schémas, des cartes, des dessins animés : dérive des continents, expansion dans les rifts ou subduction sont alors utilisés pour aider à la compréhension des phénomènes.

Non seulement les images sont différentes par leurs usages sociaux ou informatifs et documentaires mettant l'accent, soit sur le descriptif et le spectaculaire, soit sur l'explicatif, elles le sont aussi par les langages qu'elles utilisent. Certaines sont très proches du réel visible et perceptible, d'autres s'en éloignent et nous plongent dans l'invisible, dans l'abstrait pour nous aider à comprendre. D'autre part, elles peuvent être aussi fixes ou animées.

Trois sortes d'images peuvent être retenues :

- des images qui rendent visible ce qui n'est pas accessible à l'observation directe,

- des images qui montrent en mouvement des phénomènes géologiques imperceptibles à l'échelle humaine,

- des images telles que des coupes, des graphiques, des schémas divers à forte valeur explicative.

2.2 DES IMAGES POUR APPRENDRE

Quand on propose actuellement aux élèves différentes activités sur les images, on peut reconsidérer leur rôle et leur attribuer diverses fonctions dans les processus d'apprentissage.

* Des fonctions didactiques : les images permettent un accès au savoir, ce sont des vecteurs d'informations.

* Des fonctions cognitives : des images utilisées progressivement dans la classe peuvent aider efficacement à la modification des conceptions des élèves. Les images peuvent participer aux processus de construction des connaissances et agir dans la transformation des modèles mentaux. Ce ne sont plus seulement des copies du réel mais des modèles pour apprendre.

* Des fonctions épistémiques : l'image est un "instrument dont on se sert pour élaborer, structurer et manipuler des connaissances" (Mottet, 1995). Certaines de ces images ont un pouvoir explicatif très fort car elles visualisent des structures cachées et montrent les phénomènes en fonctionnement, l'écorce terrestre en mouvement. Grâce à leur haute valeur explicative, elles permettent aux élèves de progresser dans la compréhension de ces phénomènes complexes. Elles-mêmes peuvent d'ailleurs accomplir un travail explicatif ; leur maniement faisant apparaître une structuration des démarches de pensée.

Ces images ne sont pas d'emblée des instruments de connaissance. Elles ne le deviennent que si on met en place des activités didactiques appropriées. Il s'agit de créer des situations dans lesquelles les élèves manipulent activement ces objets : choisir, mettre de l'ordre, commenter, compléter des images, voire même en produire pour décrire ou expliquer un phénomène.

Tout laisse à croire, quand on explore la pensée des jeunes enfants, que l'on doive créer des situations didactiques facilitatrices pour l'apprentissage dans lesquelles les images ne seraient pas là seulement pour apporter des informations illustratives mais deviendraient une véritable aide à la restructuration des connaissances.

3 ROLES DES IMAGES POUR FAIRE EVOLUER LES CONCEPTIONS DES
ELEVES

3.1 LA TELEVISION GRAND PUBLIC PEUT PROVOQUER UNE PREMIERE "FISSURATION" DES CONCEPTIONS

3.1.1 UNE RELATION SIGNIFICATIVE

Un grand nombre d'élèves des classes testées atteint un meilleur niveau après avoir vu, en dehors de la classe des images télévisuelles sur le sujet. Une relation très nette apparaît donc entre la télévision et la formation ou la transformation des conceptions des élèves pour le problème abordé.

3.1.2 DES RISQUES D'ERREUR

Certains risques existent cependant ; ces apports extérieurs de la sphère médiatique peuvent faire naître parfois une image mentale incorrecte ou confuse.

Par exemple, un élève confond les images des plaques du tablier du pont de San Francisco vu à la télévision avec les plaques de l'écorce terrestre !

Un autre, influencé par les images spectaculaires des dégâts (explosion de conduites de gaz, fuites des canalisations d'eau, lignes électriques tombées au sol, incendies) occasionnés par le dernier séisme de Los Angeles confond les causes du séisme avec ses conséquences. Il cite "l'électricité qui provoque le feu" et "une énergie de feu trop puissante qui fait craquer la terre".

Certains élèves évoquent des mouvements de plaques mais se trompent dans la formulation, "plate-forme qui bouge" ou situent ces plaques "sous l'écorce terrestre" ou "sous les mers et les continents".

Une autre évoque le déplacement de la Californie par rapport au reste du continent américain mais la fait dériver vers le sud au lieu du nord. Erreur pas très grave au regard de l'idée déjà présente de déplacement de fragments de l'écorce terrestre.

Certaines de ces erreurs pourrait faire bondir un spécialiste de la question mais nous devons relativiser leur importance par rapport à l'âge de ces élèves : neuf à dix ans en moyenne, et par rapport au fait que ces conceptions sont relevées avant toute activité sur le sujet.

Et l'école n'est-elle pas là pour organiser les connaissances de l'élève ?

3.1.3 PLUSIEURS STRATEGIES

Les images télévisuelles vues sur le sujet dans ce cadre extrascolaire n'ont pas profité à tous de la même manière. Certains en sont restés à leur propre conception antérieure, sans doute parce qu'ils n'ont pas compris les explications proposées (ils le reconnaissent), mais d'autres ont atteint d'emblée un niveau relativement satisfaisant avec un début de modification de leurs conceptions.

Plusieurs "façons de penser", plusieurs stratégies mentales apparaissent :

- soit les élèves ne tiennent pas compte de ce nouvel apport peut-être trop fugace ou difficilement compréhensible à leur niveau,

- soit ils accolent leurs conceptions anciennes à une nouvelle (volcanisme et plaques),

- soit ils changent brutalement de conception et intègrent de nouvelles idées : failles, fissures, déplacement de continents voire même idées correctes de déplacement de plaques de l'écorce terrestre.

Ces explications scientifiques, déjà présentes chez des élèves de huit à dix ans laissent penser que les médias ont un fort impact, pas seulement, semble-t-il pour renforcer l'aspect dramatique et catastrophique largement développé à la télévision, mais aussi pour leur fournir des premiers éléments de compréhension. Cette expérience ayant eu lieu peu de temps après la catastrophe de San Francisco en 1989, puis en 1994 quelques temps après la catastrophe de Los Angeles, toutes les deux largement couvertes par les médias, il est donc logique de penser que ces apports télévisuels extra-scolaires ont déjà permis la création de premiers modèles mentaux sur la théorie explicative de ces catastrophes ou tout au moins provoqué les premières "fissures" déstabilisantes dans les modèles mentaux précédemment en construction chez ces jeunes élèves. Fissuration qui aurait facilité plus tard la mise en place d'un nouveau modèle explicatif.

3.2 EXEMPLE DE PROGRESSION D'ELEVE A PROPOS DE LA COMPREHENSION DES CAUSES DES TREMBLEMENTS DE TERRE

C., neuf ans (fig. 2), qualifiée de "bonne élève" par le maître de la classe, fait appel avant toute activité sur le sujet (T1), aux volcans pour expliquer les causes des tremblements de terre.

En T2, après avoir intégré de nouveaux apports (analyse de documents), elle change radicalement de conception et envisage un déplacement de plaques (en fait, dans son esprit, de continents) : "Avant l'Inde était attachée à l'Afrique. Mais l'Inde commença à se détacher de l'Afrique et elle s'attacha à l'Asie. La plaque de l'Inde poussa la plaque de l'Asie et provoqua un tremblement de terre et construisit l'Himalaya".

En T3, elle réalise un schéma très correct, qui, parce qu'il est en coupe, très dépouillé et fléché, témoigne d'un progrès intellectuel et marque l'impact des images explicatives utilisées pendant la séquence.

Un mois après (T4) elle restitue le schéma qui avait été construit en commun : le fléchage est bon et les relations sont nettes entre affrontement de plaques et formation de volcans, de séismes et de chaînes de montagnes.

Trois mois plus tard (T5), son interprétation du schéma (à légender) témoigne de la persistance d'un bon niveau : "Dans la mer, il y a des volcans sous-marins qui écartent les plaques. L'une part d'un côté et l'autre, de l'autre côté. Celle qui part d'un côté rencontre une autre plaque. Cela produit un tremblement de terre".

Mais, on remarquera, pour cette tranche d'âge, les limites du modèle construit : l'expansion océanique comme seul moteur de la dérive est une conception en partie inexacte d'un point de vue scientifique.

Fig. 2 - Evolution des réponses de C. à la question

"Peux-tu expliquer pourquoi la terre tremble ?"

3.3 IMPORTANCE DES IMAGES A VALEUR EXPLICATIVE

3.3.1 LES IMAGES SPECTACULAIRES DE L'INCONNU

Les enfants sont frappés en priorité par les images spectaculaires de l'inconnu, par exemple celles des volcans sous la mer. On peut certes taxer les enfants d'attirance vers le spectaculaire mais remarquer aussi que ces images retenues apportent des informations sur le mécanisme de la naissance des fonds océaniques : volcanisme effusif sous-marin des rifts océaniques.

En revanche ils sont peu frappés par les images réalistes (exemple : destruction d'immeubles), peut- être parce que ces images sont devenues courantes, banalisées par les apports extra-scolaires.

3.3.2 FORT IMPACT DES IMAGES EXPLICATIVES

Plus de la moitié des enfants reconnaissent avoir été aidés par les images à valeur explicative : carte, coupe, dessin animé, maquette facilitant la compréhension d'un mécanisme.

Sans doute ces images que nous appelons parfois "images explicatives" sont des images pouvant avoir une valeur explicative dans un contexte particulier d'apprentissage. Elles fournissent des éléments d'explication. Ce sont des images le plus souvent simplifiées, schématisantes qui facilitent la conceptualisation du problème abordé. Grâce à leur simplification et leur plus ou moins grand degré d'abstraction, elles font ressortir l'essentiel à voir et à comprendre d'un phénomène complexe.

3.3.3 DES IMAGES PLUS PERTINENTES QUE D'AUTRES

Toutes les images ne sont pas aussi efficaces les unes que les autres dans la construction du concept abordé. Les images en mouvement apparaissent plus efficaces que les images fixes dans le processus de modélisation d'un réel aux mouvements imperceptibles. C'est très net à propos de la représentation animée en coupe de l'expansion océanique dans la dorsale médio-Atlantique qui figure dans un dessin animé présenté. Celui-ci propose une analogie pour faire comprendre le mouvement du fond des océans à partir du rift. Il utilise la comparaison avec le mouvement d'un trottoir roulant.

Il ne s'agit pas d'une photographie du réel, mais d'une vision éloignée de la réalité, filtrée, simplifiée, faisant appel à un fort degré de schématisation. Ainsi par des procédés de métaphores ou d'analogies, un ensemble d'éléments simples se substitue à un réel beaucoup plus complexe.

Avec ce type d'images, les jeunes enfants peuvent alors comprendre la montée de magma au cœur d'une dorsale océanique et l'écartement de ses deux lèvres. "On voyait que ça s'écartait, c'était impressionnant."

3.4 LES IMAGES SONT UNE AIDE A LA PRODUCTION DE SCHEMAS

Les différentes images télévisuelles ont fourni aux enfants des indices facilitateurs pour la construction de schémas. L'idée de schématisation apparue tout de suite après le visionnement d'extraits de films, vient d'ailleurs des enfants eux-mêmes.

Il faut remarquer le niveau important de simplification et d'abstraction atteint par ces enfants de dix ans. Leurs schémas sont dépouillés à l'extrême et néanmoins très clairs et explicites. Dans certaines de leurs propositions, l'idée de plaque apparaît nettement.

4.CONCLUSION : DES IMAGES POUR APPRENDRE DES SCIENCES

4.1 DES IMAGES, SOURCES D'INFORMATION

Certaines images descriptives, parce qu'elles sont inhabituelles comme la vue du fond des océans permettent aux élèves de dix ans, d'imaginer les mouvements de la Terre au cœur même des dorsales. D'autres images, parfois sous forme de dessins animés, les aident à se forger une idée générale de la dynamique du globe terrestre. Les cartes de la répartition des volcans dans le monde, celle des tremblements de terre et celle des limites des plaques les aident à situer à l'échelle du globe des phénomènes locaux, permettant ainsi l'accès à une théorie globale explicative.

L'apport des images nous est apparu le plus important, non pas quand on décrit les phénomènes éruptifs et sismiques, mais quand on en arrive au niveau explicatif. Les images fournissent des aides pour la construction des concepts. Ainsi l'image du sismogramme permet de visualiser des ondes et donc de comprendre que le séisme se traduit par des manifestations vibratoires qui se propagent dans l'écorce terrestre et une coupe des profondeurs de la Terre permet de visualiser les phénomènes d'expansion ou de subduction et donc de prévoir des mouvements.

L'image n'a donc pas seulement une valeur informative neutre mais, dans ce contexte didactique d'apprentissage, a surtout une forte valeur explicative pour l'approche de ces aspects tectoniques complexes.

4.2 DES IMAGES, SUPPORTS D'ACTIVITES

Les images, par la variété des activités qu'elles permettent, par la diversité des "situations images" que l'on peut développer, sont aussi des moyens de mise à l'épreuve des connaissances et donc des moyens de les transformer. Par les manipulations et confrontations diverses, par les liens entre images et langage, par les opérations sur les images ou, pour finir par les activités de production d'images, il est incontestable, au moins pour le sujet abordé, qu'elles ont un rôle organisateur dans la structuration du savoir. L'évolution des dessins des élèves tout au long des activités, les progrès constatés témoignent de l'impact des images dans l'amélioration des niveaux de conceptualisation.

4.3 DES IMAGES EFFICACES POUR CONSTRUIRE DES MODELES MENTAUX PERSISTANTS

Dans ce dispositif didactique, les images qui ont permis aux enfants de découvrir et de comprendre ces phénomènes scientifiques, changent de statut : ce ne sont plus de simples illustrations séduisantes, attrayantes. Nous avons montré pour la construction de ce concept global que les images, par la perturbation intellectuelle qu'elles provoquent, aident les jeunes élèves, ignorant les causes des séismes en raison de leur jeune âge, à créer de nouveaux modèles mentaux (avec parfois des erreurs). Elles les aident aussi, quand ils ont déjà une idée sur la question, à changer de modèle explicatif.

Ces images deviennent des instruments de traitement des connaissances, des auxiliaires indispensables à l'enseignement de ces notions. Elles agissent dans le "changement conceptuel" (Posner, 1982) pour mettre à l'épreuve les propres conceptions de la plupart des enfants et contribuer à les ébranler puis à les restructurer. Une véritable appropriation cognitive de ces images a lieu.

Enseigner les sciences aujourd'hui, à notre avis ne peut plus se faire sans tenir compte des extraordinaires potentialités des images, à condition de les intégrer de manière pertinente dans un dispositif didactique. Il faut faire appel à toutes les complémentarités pour accéder au réel et se le représenter. Non seulement, les images exposent un savoir qui peut provoquer un déséquilibre efficace chez l'apprenant mais elles ont aussi un rôle privilégié dans l'évolution des conceptions donc dans les processus d'élaboration des connaissances.

5 REFERENCES

5.1 A PROPOS DES IMAGES ET DE DIDACTIQUE DES SCIENCES

ALLAIN, J.-Ch. (1994). L'évolution des conceptions d'élèves de huit-dix ans à propos des causes des tremblements de terre grâce à l'utilisation d'images. Mémoire de DEA. Paris VII.

ALLAIN, J.-Ch. & DINARD, G. (1994). Volcans, tremblements de terre - Figures, schémas et modèles - Des images pour schématiser et modéliser. In Actes du colloque Audiovisuel, formation initiale et formation continue des enseignants, 23-25/11/1992. Paris : Institut national de recherche pédagogique.

GIORDAN, A. & DE VECCHI, G. (1989). L'enseignement scientifique, comment faire pour que "ça marche" ? Nice : Z'éditions.

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5.2 A PROPOS DES VOLCANS ET DES TREMBLEMENTS DE TERRE

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