Introduction et balises
Les plantes font partie du quotidien des élèves depuis leur jeune âge. Ces observations quotidiennes rencontrent les apprentissages menés à l’école de la maternelle au secondaire. Cela pourrait faire penser qu’ils connaissent bien cette catégorie d’être vivant. En réalité, les conceptions des élèves sont souvent fortement éloignées des conceptions visées lors de la scolarité (Barman et al., 2006[1]) ; c’est encore le cas en secondaire (Rumelhard, 1985[2]).
Dès la maternelle, les élèves découvrent le monde vivant. Par la biais de d’activités plus ou moins structurées liées à des élevages, des plantations, des semis, ils sont amenés à percevoir différentes manifestations de la vie y compris chez les plantes. En primaire, les élèves sont amenés à découvrir les stades de développement de plantes (cycle de vie) mais aussi à expérimenter 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, la place des végétaux dans les écosystèmes mais aussi la génétique ou encore le métabolisme cellulaire.
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 à l’apprentissage des concepts. Par exemple, en fin de secondaire, les élèves ne conçoivent généralement pas que le dioxyde de carbone est une source de nourriture pour la plante. Cet obstacle est renforcé par le sens commun qui considère que le dioxyde de carbone est un polluant, il est toxique pour les êtres vivants (Rumelhard, 1985[3]). Le lien entre croissance et production de matière n’est pas non plus établi et le rôle de la lumière est obscur. La respiration est perçue comme un processus isolé et non comme un processus participant au développement du végétal. Ils ont des difficultés à imaginer une nutrition autotrophe (Rouquet, 2022[4]). L’humus est souvent considéré comme source de nourriture pour les plantes ; cette conception étant accentuée par les pratiques agricoles que les élèves peuvent observer dans leur quotidien. À ces conceptions liées à la nutrition, s’en ajoutent d’autres liées par exemple aux concepts de graine ou de germination (Canal de Leon, 1992[5] et 1999[6]). Vous trouverez ci-dessous divers articles qui pourront nourrir votre réflexion sur le sujet.
Outre leur intérêt dans la construction de concepts scientifiques, le matériel végétal est, par sa facilité à être manipulé, une excellente ressource pour développer les habiletés expérimentales des élèves. Il se prête aussi à une sensibilisation à l’histoire des sciences.
En lien avec les plantes, nous vous proposons de consulter la page consacrée à l’école du dehors (à venir).
Entrées faciles
L’ouvrage de Morot-Gaudry, Moreau, Prat, Maurel et Sentenac (2021)[7] propose un aperçu à la fois complet et illustré de la photosynthèse, de la nutrition hydrominérale et du métabolismes intermédiaire des plantes avec des compléments techniques ou historiques. Cet outil est un bon point de départ pour actualiser ses connaissances scientifiques sur le sujet.
Écrits scientifiques
L’article de Rumelhard (1985) s’intéresse aux conceptions des élèves à propos de la photosynthèse. Sa recherche s’appuie sur une approche épistémologique ainsi que sur l’analyse de réponses d’élèves (de la fin du secondaire) et de contenus des manuels scolaires. L’auteur essaie d’identifier les obstacles et résistances liés aux concepts liés à la photosynthèse et formule des propositions pour surmonter ces difficultés.
L’article de Campestrini (1992) analyse les stratégies suivies par les élèves lors d’une discussion sur les résultats de l’expérience historique de Van Helmont.
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 Kassou et Souchon (1992) questionne la place de l’histoire des sciences dans l’enseignement de la photosynthèse à travers l’analyse d’ouvrages et de manuels scolaires.
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 et qui sont fréquentes au collège et à l’âge adulte. 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 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’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).
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.
La recherche de Rouquet (2022) s’intéresse aux conditions de l’accès aux savoirs de la nutrition des plantes par des élèves de fin de secondaire (terminale scientifique, France). Elle postule l’intérêt du débat précédé d’un travail écrit argumentatif pour construire des savoirs scientifiques raisonnés et pour dépasser les obstacles. Elle s’inscrit ainsi dans le cadre théorique de la problématisation.
Pistes de réflexion pour les TFE et mémoires
S’intéresser à l’enseignement des concepts liés aux plantes, c’est par exemple :
- questionner la place de l’histoire des sciences dans les apprentissages de la nutrition végétale ;
- investiguer la question de l’utilisation des modèles de nutrition végétale ;
- amener une réflexion sur la construction d’un savoir raisonné sur la nutrition végétale ;
- questionner la place des expériences “usuelles” employées pour illustrer/construire le concept de photosynthèse ;
- s’interroger sur les obstacles des élèves à propos d’un concept en particulier ;
- se pencher sur les possibilités d’éduquer au développement durable par l’intermédiaire de l’étude des plantes à fleurs ;
- investiguer les obstacles liés à la pensée commune sur les plantes;
- …
[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] Rumelhard, G. (1985). Quelques représentations à propos de la photosynthèse. Aster: Recherches en didactique des sciences expérimentales, 1(1), 37-66.
[3] Rumelhard, G. (1985). Quelques représentations à propos de la photosynthèse. Aster: Recherches en didactique des sciences expérimentales, 1(1), 37-66.
[4] 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.
[5] 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.
[6] Cañal, P. (1999). Photosynthesis and inverse respiration in plants: an inevitable misconception?. International Journal of Science Education, 21(4), 363-371.
[7] Morot-Gaudry, J-F., Moreau, F., Prat, R., Maurel, C., Sentenac, H. (2021). Biologie Végétale – Nutrition et Métabolisme. Dunod.