Futurs scientifiques?

Le début du secondaire constitue un moment crucial pour stimuler l'intérêt des jeunes envers les sciences.

17 Avril 2018 à 9H39

Photo: Nathalie St-Pierre

Le projet qui occupe la classe de science de l'école alternative Le Vitrail, ce matin, porte sur la géothermie. Les élèves de première et deuxième secondaire sont divisés en petits groupes. Un groupe travaille sur la géologie afin de comprendre pourquoi il y a de la chaleur emmagasinée dans le sol, un autre s'intéresse aux spécificités du sol montréalais, un troisième aux technologies permettant d'en extraire l'énergie, et un dernier aux principes scientifiques derrière le phénomène de géothermie. «Ils doivent déterminer eux-mêmes leur protocole scientifique et travailler en équipes afin d'en arriver à la présentation d'un projet», explique leur enseignant, Philippe Savard (B.Éd. enseignement secondaire/sciences, 2002).

Pendant que des élèves effectuent des recherches, les uns sur des ordinateurs portables, les autres sur leur téléphone intelligent, une équipe s'affaire à assembler des capteurs de température qu'ils devront installer plus tard dans le sol à proximité de l'école. Un élève décide d'ouvrir la fenêtre et de tenir la sonde à l'extérieur pour en tester le bon fonctionnement. Il s'interroge à voix haute sur la différence entre la température mesurée par le capteur et celle annoncée par son application météo, sous le regard satisfait de son enseignant.

Dans cette classe de premier cycle, on sent que certains jeunes ont plus d'affinités que d'autres avec les sciences. «L'une de nos recherches auprès de 3000 élèves a démontré que les deux premières années du secondaire constituent un moment crucial pour stimuler l'intérêt des jeunes envers les sciences et la technologie», affirme le professeur du Département de didactique Patrice Potvin (M.A. éducation, 1998), cotitulaire de la Chaire de recherche sur l'intérêt des jeunes à l'égard des sciences et de la technologie (CRIJEST). «C'est un âge où les jeunes se forgent une identité en se définissant, entre autres, par les matières qu'ils aiment ou dans lesquelles ils se sentent compétents. Bien sûr, cela peut fluctuer dans le temps, mais ces champs d'intérêt ont tendance à se cristalliser à ce moment-là.»

«Le manque d'intérêt pour les études en sciences est préoccupant, car une riche culture scientifique facilite l'exercice d'une citoyenneté éclairée et sous-tend le progrès social.»

Patrice Potvin

Professeur au Département de didactique et cotitulaire de la Chaire de recherche sur l'intérêt des jeunes à l'égard des sciences et de la technologie

Selon les premiers coups de sonde de la Chaire, lancée en 2012, près de 75 % des élèves du primaire et du secondaire disent aimer la science, mais seulement 40 % envisagent des études dans le domaine, perçues comme difficiles et accessibles uniquement aux plus doués. Au Québec, comme dans la plupart des pays de l’OCDE, un écart croissant se creuse depuis quelques années entre la demande pour des diplômés en science et technologie et le nombre de personnes formées pour combler ces postes. «Le manque d'intérêt pour les études en sciences est préoccupant, estime Patrice Potvin, car une riche culture scientifique facilite l'exercice d'une citoyenneté éclairée et sous-tend le progrès social.»

Partenariat entre commissions scolaires et universités

La CRIJEST a été mise sur pied en réponse à un appel de la Direction régionale de la Montérégie du ministère de l'Éducation, du Loisir et du Sport, qui souhaitait créer une infrastructure partenariale entre commissions scolaires et universités sur le thème de l'intérêt des jeunes à l'égard des sciences et de la technologie. «Notre projet conjoint avec l'Université de Sherbrooke a été retenu et c'est pourquoi la chaire a deux cotitulaires», dit Patrice Potvin. Son vis-à-vis à Sherbrooke est le professeur Abdelkrim Hasni.

Les écoles souhaitaient des retombées rapides; les chercheurs, la possibilité d'effectuer des recherches sur le terrain. «Nous avons d'abord effectué une revue de littérature, la plus importante jamais réalisée sur le sujet, mentionne Patrice Potvin. Nous nous sommes penchés sur les variables influençant l'intérêt des élèves pour les sciences et la technologie. Nous avons également identifié les interventions pédagogiques les plus intéressantes à tester en milieu scolaire.»

«Désormais, je présente à mes élèves des projets ancrés dans leur réalité afin qu'ils s'y investissent plus rapidement… et ça fonctionne! »

Philippe Savard

Enseignant de sciences et technologie à l'école Le Vitrail

Peu à peu, des communautés de pratique sont nées: des enseignants du primaire et du secondaire ont accepté que des chercheurs recueillent des données au fur et à mesure qu'ils essayaient diverses interventions pédagogiques dans leurs classes. «Pendant cinq ans, le nombre de commissions scolaires et d'enseignants a fluctué, mais environ une trentaine d'écoles et au moins 90 enseignants ont participé aux travaux», précise Patrice Potvin.

Photo: Nathalie St-Pierre

Les interventions nécessitant des ressources matérielles ou financières (gadgets technologiques coûteux, sorties scolaires) ont été écartées du projet. «Nous voulions étudier des interventions typiquement didactiques, note Patrice Potvin. Nous avons retenu quatre stratégies: les démarches d'investigation scientifique [lorsque les élèves déterminent eux-mêmes le protocole de recherche plutôt que de suivre une "recette" donnée par l'enseignant], le travail collaboratif, la contextualisation des apprentissages [ancrés dans le quotidien des élèves] et l'enseignement par projet.»

Chaque année, entre 20 et 30 enseignants d'écoles primaires et secondaires, soutenus par un ou deux conseillers pédagogiques par commission scolaire, ont accepté de participer aux travaux de la chaire. «Chacun choisissait une intervention qui l'intéressait, suivait une formation avec nous et tentait de mettre sa stratégie en œuvre tout au long de l'année», explique Patrice Potvin. Dans chaque cas, un groupe contrôle ne recevait aucune intervention.

Investigation scientifique et démarche par projet

Des quatre stratégies étudiées, ce sont les démarches d'investigation scientifique et la démarche par projet qui ont généré le plus d'intérêt de la part des élèves. «Les élèves sont particulièrement motivés quand ils peuvent faire des choix dans leurs apprentissages et que leur intelligence est sollicitée, soutient Patrice Potvin. C'est le cas dans les démarches d'investigation où les élèves doivent concevoir la procédure de résolution d'un problème. Lorsque ces méthodes pédagogiques sont bien utilisées, les élèves cumulent des succès dont ils peuvent être fiers.»

Les données recueillies pour l'instant n'ont pas permis d'arriver à des résultats concluants concernant les deux autres interventions. Mais cela n'a pas empêché les enseignants d'apprécier l'expérience. «Les travaux de la chaire m'ont aidé à peaufiner mes stratégies, entre autres à travers le contact avec les autres enseignants, souligne Philippe Savard, qui fut président du Conseil des diplômés de la Faculté des sciences de l'éducation de l'UQAM de 2007 à 2009. C'est à certains d'entre eux que je dois, par exemple, l'astuce des projets courts et punchés, qui ont plus de succès auprès des élèves, tant sur le plan de leur engagement que de leur motivation.»

«Au-delà des stratégies, il ne faut pas oublier le lien privilégié entre l'enseignant et ses élèves. Nos études ont démontré que les interactions des élèves avec leurs professeurs sont cruciales pour la poursuite des études en sciences.»

Patrice Potvin

L'enseignant utilisait déjà trois des quatre approches pédagogiques et sa collaboration avec la chaire l'a incité à porter une attention nouvelle à la contextualisation des apprentissages. «Désormais, je présente à mes élèves des projets ancrés dans leur réalité afin qu'ils s'y investissent plus rapidement… et ça fonctionne!», se réjouit-il.

Philippe SavardPhoto: Nathalie St-Pierre

Les jeunes qui ont participé aux travaux de la chaire en deuxième, troisième et quatrième secondaire sont plus nombreux que les autres à choisir le cours de chimie-physique en cinquième secondaire  et à opter pour un parcours scientifique au cégep. «Je ne peux pas affirmer que c'est uniquement grâce aux stratégies que j'utilise, mais je crois qu'elles contribuent à rendre la matière plus attrayante pour les jeunes», dit Philippe Savard.

«Au-delà des stratégies, il ne faut pas oublier le lien privilégié entre l'enseignant et ses élèves, ajoute Patrice Potvin. Nos études ont démontré que les interactions des élèves avec leurs professeurs sont cruciales pour la poursuite des études en sciences.»

Un deuxième cycle de recherches

Les échos obtenus au fil des ans de la part des enseignants sont positifs, mais les retombées des travaux de la CRIJEST sont difficiles à évaluer sans un engagement à long terme, note Patrice Potvin. C'est pourquoi il espère obtenir du financement pour un deuxième cycle de recherches.

Photo: Nathalie St-Pierre

Le chercheur aimerait poursuivre une étude longitudinale sur plus de 500 élèves, dès la première année du secondaire et pendant les années les plus cruciales du «désintéressement». «Cette démarche pourrait apporter un éclairage inédit sur les causes déterminant l'intérêt des jeunes pour les sciences et la technologie», dit-il.

Les étudiants aux cycles supérieurs profiteraient également de la poursuite des travaux de la chaire. Par le passé, plusieurs candidats à la maîtrise ont emprunté les outils et questionnaires développés par la CRIJEST pour leurs recherches, comme ce fut le cas de Jean-Philippe Ayotte-Beaudet (M.A. éducation, 2016), récemment embauché comme chargé d'enseignement à l'Université de Sherbrooke, ou Bénédicte Boissard (B.Ed. enseignement secondaire/sciences, 2005), conseillère pédagogique à la Commission scolaire de la Rivière-du-Nord et candidate à la maîtrise en éducation. «Jean-Philippe a étudié les facteurs influençant l'intérêt des élèves lors d'activités scientifiques réalisées à l'extérieur de l'école, et Bénédicte se penche sur l'incidence sur les élèves des croyances entretenues par les enseignants à l'égard des sciences», précise Patrice Potvin.

Le cotitulaire de la CRIJEST aimerait également poursuivre l'identification des meilleures pratiques d'intervention pédagogique. «Nous savons qu'il existe plein de bons enseignants qui ont des pratiques innovantes, mais qui passent sous le radar. Nous aimerions les rejoindre, documenter leurs stratégies et observer les invariants qui relient toutes ces pratiques qui fonctionnent bien. Bref, il reste beaucoup de travail à accomplir!»

Source:
INTER, magazine de l'Université du Québec à Montréal, Vol. 16, no 1, printemps 2018.

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