Introduction et balises
Les plantes font généralement partie du quotidien des élèves depuis leur jeune âge. Ces observations quotidiennes rencontrent les apprentissages menés à l’école. Cela pourrait faire penser qu’ils les connaissent bien. En réalité, les conceptions des élèves sont souvent fortement éloignées des conceptions visées lors de la scolarité (Barman et al., 2006[1]).
Dès la maternelle, les élèves découvrent le monde vivant. Par le biais de d’activités plus ou moins structurées liées à des élevages, des plantations, des semis, ils perçoivent différentes manifestations de la vie y compris chez les plantes. Ils commencent à s’interroger sur les besoins des êtres vivants. En primaire, les élèves sont amenés à découvrir les fonctions de nutrition et reproduction incluant les stades de développement de plantes (cycle de vie). Ils poursuivent leurs expérimentations sur mes différents besoins de la plante (eau, lumière, température, etc) pour sa croissance ou de la graine pour la germination. En secondaire, les élèves vont plus loin dans la conceptualisation en abordant la photosynthèse et explorent la place des végétaux dans les écosystèmes mais aussi la génétique. Ainsi, la nutrition et la reproduction des plantes sont des objets d’apprentissage qui traversent les cours de sciences de l’école maternelle à la fin du secondaire (Rouquet, 2022[2]).
L’acquisition de connaissances éclairées sur les plantes, en particulier le groupe des plantes à fleurs, permet le développement du raisonnement des élèves. Les concepts construits participent au développement d’une culture scientifique scolaire nécessaire pour éduquer les élèves au développement durable, pour développer une pensée écologique et, in fine, répondre aux enjeux sociétaux. Ainsi, comprendre la reproduction sexuée des plantes à fleurs permet de prendre conscience de l’impact du déclin des abeilles, celui lié à l’utilisation des produits phytosanitaires ou encore à l’utilisation des organismes génétiquement modifiés. Pourtant, les élèves semblent montrer un manque d’intérêt pour ce groupe d’êtres vivants. À cela s’ajoutent des obstacles identifiés par divers auteurs (Cañal de León, 1992[3] ; Quinte, 2020[4]). Il s’agit, par exemple, de la catégorisation des plantes (les arbres ne sont pas toujours perçus comme appartenant au groupe des plantes à fleurs), la difficulté à généraliser la reproduction sexuée pour l’ensemble des plantes à fleurs (elle est d’ailleurs souvent peu formulée sous ce terme mais plutôt sous la forme “de la fleur au fruit”) ou encore une vision anthropocentrée. L’étude des plantes est souvent séparée de celle des animaux ce qui accentue la difficulté des élèves à les rassembler dans une catégorie commune, le vivant, avec des caractéristiques partagées. Des auteurs ont aussi repéré les obstacles liés aux concepts eux-mêmes. C’est par exemple le cas de Chalak (2014)[5] et Jewell (2002)[6] qui se sont intéressés aux conceptions des élèves à propos de la graine, sa germination et sa formation ou de Canal de Leon (1992[7] et 1999[8]) à propos de la nutrition végétale et de la confusion entre respiration et photosynthèse.
En lien avec les plantes, nous vous proposons de consulter la page consacrée à l’école du dehors (à venir).
Entrées faciles
Dans son ouvrage, Tavernier (2012)[9] propose une mise au point des connaissances et démarches propres à la biologie. Des exemples concrets d’activités et de démarches sont suggérées pour chaque cycle d’enseignement. Des éclairages scientifiques à propos des plantes sont proposés.
“La découverte du monde vivant de la maternelle au CM2” de Tavernier (2002)[10] est un guide pratique à destination des enseignants du maternel et du primaire dans lequel sont repris des suggestions d’activités, des pistes pratiques et des conseils méthodologiques pour la découverte du monde vivant, avec une place importante accordée aux plantes.
L’ouvrage de Thouin (2006)[11] contient de nombreux exemples de problèmes que l’on peut proposer aux élèves de résoudre en classe. Il s’agit ici d’une approche s’inspirant des recherches récentes en didactique des sciences permettant aux élèves de faire évoluer leurs conceptions par des solutions et/ou approches possiblement différentes, leur permettant ainsi de s’initier à la véritable nature du travail scientifique. Pour l’enseignant, chaque exemple est richement accompagné de suggestions de mises en situation, de repères culturels et historiques, de suggestions d’activités de structuration et d’enrichissement, etc. Le module 17 de l’ouvrage est consacré aux plantes.
Plusieurs magazines Sciences en Cadence de l’asbl Hypothèse (numéros 2, 14, 18) proposent des séquences avec reculs didactiques sur les plantes (graines/fruits, croissance et nutrition).
Le document d’accompagnement “fiches de connaissances cycles 2 et 3 “ des programmes français à propos de la découverte du monde des objets, de la matière et du vivant (Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche Direction de l’enseignement scolaire, 2002) propose, dans son introduction, des balises méthodologiques et didactiques pour l’enseignant. Celles-ci présentent notamment les notions en jeu, les difficultés chez les élèves ainsi que les écueils à éviter.
Écrits scientifiques
Sauvageot-Skibine (1993) propose de s’intéresser aux conceptions des élèves de 11-12 ans qui font obstacle à la construction des concepts de milieu intérieur et de surface d’échanges. L’auteure met en évidence la persistance de la représentation “communication par tuyaux” notamment dans la nutrition des plantes et propose la piste d’une situation-problème pour franchir cet obstacle.
L’article de Canal de Leon (1992) fait le point sur les conceptions des élèves de 6 à 13 ans sur la nutrition végétale (alimentation, photosynthèse et respiration). Il y développe une réflexion sur le champ conceptuel de la nutrition chez les plantes en explorant les concepts qui y sont liés.
La recherche de Boyer (2000) s’intéresse au champ conceptuel de la reproduction végétale et aux concepts qui y sont liés ainsi qu’aux actions didactiques à mettre en place pour favoriser l’accès à une conceptualisation scientifique. L’évolution des représentations des enfants âgés de 6 à 9 ans en fonction des actions didactiques est aussi questionnée.
L’article de Bautier (2000) présente une recherche sur les conduites d’écriture mises en œuvre par les élèves de fin de primaire (6e, France) lors de la production d’un écrit narratif au départ d’un schéma du cycle de vie du cerisier.
L’ouvrage de Thouin (2006)[12] contient de nombreux exemples de problèmes qui s’inspirent des recherches en didactique des sciences, richement accompagnés de suggestions de mises en situation, de repères culturels et historiques, de suggestions d’activités de structuration et d’enrichissement, etc. Le module 17 de l’ouvrage est consacré aux plantes. Le module 18 propose également quelques problèmes liés aux plantes mais plus orientés vers la cellule et la chimie du vivant.
L’article de Schneeberger (2008) est consacré à l’analyse des interactions langagières qui ont lieu au cœur d’un débat sur les graines dans une classe d’élèves de 8 ans (CE2, France) et qui concourent à la conceptualisation.
La communication de Chalak (2014) se situe dans la cadre théorique de la problématisation. Il traite de la mise en textes de savoirs sur le sujet de la germination des plantes en primaire (9-10 ans). Il s’intéresse particulièrement aux difficultés des élèves et aux procédés didactiques que l’enseignant met en place lors de cette séquence où des débats et des productions d’écrits prennent place.
L’article de Barman et al. (2014) (en anglais) résulte d’une étude nationale à grande échelle qui explore les conceptions des élèves de 4 ans et de 6-8 ans (grades K-4 et 6-8, USA) à propos des plantes de façon générale et de leur nutrition.
L’article de Monod-Ansaldi, Prieur, Arbez et Golay (2015) interroge les pratiques d’étayage lors de la conception de protocoles expérimentaux à propos de la montée d’eau dans les plantes. L’article développe son analyse autour de différentes pratiques d’étayage observées. Il s’appuie aussi sur des critères d’évaluation des protocoles proposés par Girault et al. (2012)[13] qui sont particulièrement intéressants.
La thèse de Beuve (2017) cherche à comprendre la manière dont les élèves sont amenés à s’engager dans la construction de savoirs scientifiques dans la cadre d’une investigation scientifique et en particulier le rôle des interventions de l’enseignant dans la problématisation. Deux dispositifs sont mis en place et étudiés au sein d’une classe d’élèves de 9-10 ans (CM1-CM2, France) : l’un sur la nutrition végétale, l’autre sur la reproduction végétale.
L’article de Quinte et Boyer (2019) propose une comparaison des manuels scolaires afin de comprendre comment le concept de cycle de vie des plantes à fleurs est transposé depuis les programmes scolaires et déceler les conceptualisations qui sont proposées.
La contribution de Orange Ravachol et Orange (2019) tente de caractériser les difficultés des élèves à dépasser la pensée commune en ce qui concerne la nutrition des plantes. Le propos se base sur un discours d’un élève de 10-11 ans (CM2, France) et sur une classe d’élèves de 15-17 ans (collège, France).
Nous analysons pour cela deux cas : le discours tenu par un élève de grande école lors d’un atelier avec des élèves de CM2 travaillant sur la déforestation ; et les difficultés rencontrées par des élèves de lycée pour accéder à une pensée écosystémique. Nous tentons d’en tirer des conséquences pour l’enseignement de la biologie.
L’article de Quinte (2020) présente une étude comparative des conceptions des élèves du début du secondaire sur le cycle de vie des plantes à fleurs visant à déterminer les facteurs qui les influencent et les obstacles à l’apprentissage liés.
Pistes de réflexion pour les TFE et mémoires
Explorer la question des apprentissages sur les plantes, c’est par exemple :
- S’intéresser aux conceptions des élèves et au rôle du langage pour les faire évoluer ;
- S’intéresser aux obstacles liés aux différents concepts en jeu tels que le cycle de vie, la germination des plantes ;
- Se pencher sur les possibilités d’éduquer au développement durable par l’intermédiaire des plantes à fleurs ;
- Questionner les concepts à construire en primaire dans une approche spiralaire des apprentissages ;
- S’interroger sur des dispositifs d’apprentissage permettant de faire évoluer les conceptions des élèves ;
- etc.
[1] Barman, C. R., Stein, M., McNair, S., & Barman, N. S. (2006). Students’ ideas about plants & plant growth. The American biology teacher, 73-79.
[2] Rouquet, F. (2022). Des caricatures pour faciliter l’argumentation d’un débat de classe. La nutrition des plantes en terminale scientifique. RDST. Recherches en didactique des sciences et des technologies, (25), 129-154.
[3] Cañal de León, P. (1992). Quel enseignement sur la nutrition des plantes en éducation » de base »? Proposition didactique. Aster: Recherches en didactique des sciences expérimentales, 15(1), 7-32.
[4] Quinte, J. (2020). Conceptions d’élèves au sujet du cycle de vie des plantes à fleurs: approche comparative franco-allemande. RDST. Recherches en didactique des sciences et des technologies, (21), 135-162.
[5] Chalak, H. (2014). Construction et mise en texte des savoirs problématisés sur la germination des graines au cycle 3. 8e rencontres scientifiques de l’ARDIST.
[6] Jewell, N. (2002). Examining children’s models of seed. Journal of Biological Education, 36(3), 116-122.
[7] Cañal de León, P. (1992). Quel enseignement sur la nutrition des plantes en éducation » de base »? Proposition didactique. Aster: Recherches en didactique des sciences expérimentales, 15(1), 7-32.
[8] Cañal, P. (1999). Photosynthesis and inverse respiration in plants: an inevitable misconception?. International Journal of Science Education, 21(4), 363-371.
[9] Tavernier, R., Lamarque, J. et Charpiot, S. (2012). Enseigner la biologie et la géologie à l’école élémentaire. Bordas.
[10] Tavernier, R. (2002). La découverte du monde vivant de la maternelle au CM2”, Editions Bordas.
[11] Thouin, M. (2006). Résoudre des problèmes scientifiques et technologiques au préscolaire et au primaire. Editions Multimondes.
[12] Thouin, M. (2006). Résoudre des problèmes scientifiques et technologiques au préscolaire et au primaire. Editions Multimondes.
[13] Girault, I., d’Ham, C., Ney, M., Sanchez, E., & Wajeman, C. (2012). Characterizing the Experimental Procedure in Science Laboratories: A preliminary step towards students experimental design. International Journal of Science Education, 34(6), 825-854.