Toutes les explications ne sont pas scientifiques

Un de ces soirs, j'étais avec une amie qui me racontait une histoire d'arbre. Elle me dit que quand on coupe les branches ça fait je-ne-sais-plus-quoi aux racines et que du coup ça améliore le sol. J'avoue que je ne comprenais pas tout. Pour elle, c'était un exemple de sciences, pour ma part, je n'en étais pas convaincue. Enfin, peut-être, ou peut-être pas. Avec ses explications, je n'étais pas capable de juger.

Elle a été très surprise : "si ça c'est pas des sciences, c'est quoi alors les sciences?".

Sur le coup j'ai pas compris. Après quelques jours, je crois que je comprends un peu mieux : à l'école les sciences ce sont des descriptions (on met des noms sur des choses) ou des explications (on nous explique comment ça marche). Et pour réussir à l'école, il faut croire ce que le prof de sciences raconte, même si ça ne semble pas toujours très logique ou très intuitif.

Une activité de sciences au collège

À ce compte là, cette histoire d'arbre, c'est autant des sciences que ce qu'on apprend en classe de physique!

Bah c'est quoi la différence alors? La différence réside dans la justification de ce que l'on raconte. En sciences il faut une cohérence interne (que ça soit logique), une cohérence externe (que ça soit cohérent avec les expériences) et qu'il y ait un consensus parmi les experts. Quand je suis élève je ne vois pas tout ce processus, l'administration a choisi des savoirs pour moi et je dois la croire sur parole. C'est surement plus pratique pour apprendre la théorie de l'atome, mais peut-être que comme le propose Osborne, on pourrait plus souvent insister sur la justification des savoirs que l'on enseigne en les comparant, par exemple, à des théories alternatives.

La durée de vie des neutrons

Illustration de l'article

Bonne surprise en ouvrant le "Pour la science" d'octobre 2016 reçu au congrès de l'Union des Professeurs de Physique-Chimie cette semaine. Un article sur les neutrons (pourtant pas mon domaine de prédilection) super compréhensible où les héros sont les incertitudes de mesure.

  http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/article-l-enigme-de-la-duree-de-vie-du-neutron-37523.php

Deux types d'expériences différentes cherchent à mesurer la durée de vie des neutrons. Dans l'une des expérience, on piège des neutrons dans une bouteille, on attend, et on compte ce qu'il reste. Dans l'autre expérience, on envoie un faisceau de neutrons dans un piège EM à protons. Au bout d'un certain temps, on coupe le piège et on compte les protons issus de la désintégration des neutrons. 

Ces deux expériences ont été répliquées par des groupes de recherche différents avec des résultats cohérents. Mais, aux incertitudes de mesure près, ces résultats ne sont pas cohérents entre les deux méthodes!
Erreur systématique dans l'une, ou l'autre, ou les deux méthodes? Théorie à modifier?

L'avenir nous donnera la réponse mais cet article me semble une très bonne base pour construire une analyse de documents en physique autour des incertitudes de mesure. Ou pour introduire un cours sur le sujet avec une question d'actualité... 

Bonne fin de semaine,
Aude

[J'ai lu] Teaching critical thinking? New directions in science education _ Osborne

J'entame aujourd'hui une série de billets sur les articles de sciences de l'éduc que je lis sur mes trajets quotidien en train... Une manière de partager mes lectures et de me forcer à faire des fiches de lecture!

Jonathan Osborne

Donc cet article est écrit par Jonathan Osborne, un chercheur en sciences de l'éducation qui travaille à Stanford et qui est très connu et très actifs (77 publis sur RG) en didactique des sciences. Il a travaillé sur de nombreux sujets et en particulier sur l'argumentation. 

Cet article est un point de vue écrit dans la revue "School Science Review" qui est une revue de "the Association for Science Education". Il ne s'agit pas d'une revue où sont publiés des résultats de recherche mais davantage d'une revue pour informer les différents membres de l'association.

Dans cet article, J. Osborne aborde la question de l'enseignement de l'esprit critique dans les cours de sciences. Dans l'introduction, Osborne défend l'idée que la critique est centrale dans le fonctionnement des sciences en ce qu'elle permet la comparaison des prédictions des théories avec les résultats expérimentaux. C'est par la critique des pairs que les résultats scientifiques sont acceptés ou rejetés. 

À l'opposé, Osborne constate que les sciences telles qu'on les enseigne forment souvent une sorte de dogme constitué d'un ensemble de faits et de savoirs incontestés et incontestables. Les didactiques des sciences ont bien établi que les élèves qui arrivent en classe de sciences possèdent des connaissances quotidiennes pour interpréter le monde. Ces connaissances quotidiennes sont parfois décrites sous le nom de : conceptions naïves, idées initiales, ... Lorsque ces connaissances diffèrent ou sont incompatibles avec le savoir à enseigner en classe, de nombreux auteurs parlent de misconceptions. J. Osborne propose donc d'utiliser ces conceptions pour développer l'esprit critique des élèves en pesant les arguments pour et contre les connaissances scientifiques et les connaissances quotidiennes.

Osborne utilise deux arguments pour défendre cette proposition :

1. Une pratique plus efficace. Plusieurs études semblent montrer qu'une telle pratique, en plus de permettre aux élèves d'avoir une meilleure compréhension du fonctionnement des sciences, pourrait aider les étudiants à comprendre les concepts scientifiques. En particulier, l'étude de Hynd and Alvermann (1986) montre que des textes de physique qui explique pourquoi les connaissances quotidiennes ne marchent pas avant d'expliquer les connaissances de physique donnent lieu à des apprentissages plus significatifs que des textes présentant uniquement les connaissances de physique. 
2. L'évolution des attentes de la société. Aujourd'hui, les sociétés occidentales modernes attendent de l'école, et en particulier des enseignements de sciences, qu'ils forment l'esprit critique des futurs citoyens. Cette évolution se retrouve en particulier dans les objectifs de tests internationaux comme le test PISA mené par l'OCDE. Dans le test PISA, la culture scientifique (scientific literacy) est évaluée selon les critères suivants : Explain phenomena critically, evaluate and design scientific enquiry et interpret data and evidence scientifically.

 Références :
Osborne (2014), Teaching critical thinking? New directions in science education, School Science Review, v95 n352 p53-62
Hynd and Alvermann (1986), The role of refutation text in overcoming difficulty with science concepts. Journal of Reading, 29, 440–446.