Histoire des sciences – Didac Sciences

Introduction et balises

Dans l’enseignement des sciences, l’intérêt pour l’histoire des sciences est dû au fait qu’il y a une certaine homologie entre des façons d’envisager le monde par des scientifiques durant l’histoire et les conceptions des élèves avant un enseignement. Ainsi, lorsque des historiens ont identifié les conceptions qui ont existé sur un aspect de la nature, ils nous fournissent des pistes de compréhension des difficultés que peuvent également rencontrer les élèves : ces informations peuvent ainsi guider le travail de changement conceptuel des élèves.
D’autre part, l’histoire des sciences est un matériau incontournable pour construire une image des sciences adéquate avec les élèves : les conditions d’émergence des concepts, les problèmes scientifiques (et parfois techniques) auxquels ils répondent, la nature du travail des scientifiques, etc., ont fait l’objet de développements historiques. Construire les concepts scientifiques en lien avec l’histoire participe donc à la construction d’une image des sciences adéquate.
L’intérêt pour l’histoire des sciences se situe donc à différents niveaux. Pour l’enseignant, dans la conception de sa séquence : concevoir une séquence valide sur le plan épistémologique, avoir des informations sur les difficultés propres à un savoir, avoir des textes historiques ou des illustrations à utiliser avec les élèves, etc. Pour les élèves, l’histoire des sciences peut être un appui afin qu’ils changent de conception et construisent une image des sciences adéquate.
Cependant, pour utiliser à bon escient l’histoire des sciences, il importe de se détacher d’une histoire qui se cantonnerait à présenter une chronologie d’anecdotes et de personnages pour aller plutôt vers une histoire des sciences qui montre les problèmes et les conditions qui ont permis l’émergence d’un savoir.

Pour en savoir plus sur ces différentes possibilités, le lecteur peut se référer aux suggestions ci-dessous, à l’article de Hosson et Schneeberger (2011) ou encore à celui de Maurines et Beaufils (2011).

Entrées faciles

Plusieurs ouvrages historiques sont disponibles gratuitement en ligne. Ils peuvent constituer un matériau intéressant à utiliser avec les élèves, notamment du secondaire, pour argumenter sur un problème scientifique, concevoir une tâche complexe, etc.

L’ouvrage de Darwin « L’origine des espèces » (1859).
L’ouvrage de Mendel « Recherches sur des hybrides végétaux ».
L’ouvrage de Lavoisier « Traité élémentaire de chimie » (1789) ici et ici. Un exemple de nomenclature avait été tenté deux ans avant par Morveau, Lavoisier, Berthollet et Fourcroy.
L’ouvrage de Mendeleev « Principes de chimie », tome 1 et tome 2 (1869/1897).
D’autres écrits historiques peuvent être lus sur le site de l’UQAC.

D’autres ouvrages sont le fruit du travail d’historiens des sciences :

« Histoire de la chimie » (1988) de Bruno Wojtkowiak, ou « Histoire de la chimie » (1993) de Bensaude-Vincent et Stengers. En complément : « Philosophie de la chimie » (2020) dirigé par Benaude-Vincent et Eastes.
« Histoire de la biologie » de Giordan, ou « Une histoire de la biologie » (2016) de Morange ; « Guide critique de l’évolution » (2021) dirigé par Lecointre ;
« Tableaux et langages de la chimie » (2002) de François Dagognet. L’ouvrage traite de la nomenclature et du tableau de Mendeleïev.
« Histoire des démarches scientifiques » (2019) de J.-Y. Cariou.
« Le gouvernement des technosciences », dirigé par Pestre (2014) montre les rôles que les technologies et les sciences ont joué dans la gouvernance de diverses questions sociales : santé, environnement, économique, gestion de l’eau, etc.
« Histoire de l’astronomie » de Celnikier (1986).

Enfin, il existe des publications qui traitent de l’usage de l’histoire des sciences pour faire avancer les élèves sur des questions scientifiques (voir ci-dessous).
À propos de la dimension historique et éthique des concepts scientifiques, Delrue (1998)^[1] propose une réflexion sur des exemples de ressources pour accompagner les enseignants en biologie, chimie et physique.
Le Webinaire “Contributions à la réflexion sur les formations à l’histoire et l’épistémologie des sciences” par Gallezot (2022) est dédié aux enjeux de la formation des enseignants à/par l’épistémologie et l’histoire des sciences : lien YouTube.

Écrits scientifiques

L’article de Cariou (2011) fait un bilan intéressant du rôle que joue l’histoire des démarches scientifiques dans l’enseignement des sciences. L’article de Gohau (1987) est un bon complément sur le plan de la démarche.

L’article de Lavarde (1994) est une étude de l’histoire du “schéma” chez les scientifiques. Des implications pour l’enseignement des sciences peuvent être dégagées à partir de son propos.

Astronomie :

En astronomie, l’article de Merle (2002) montre comment travailler la forme de la Terre à partir de la visite d’un planétarium (9-10 ans). Là, l’histoire des sciences a inspiré la construction du dispositif d’enseignement sans que les élèves aient directement accès à cette histoire.
Di Folco et Jasmin (2003) relatent le projet de mesure de la circonférence de la Terre avec les élèves, à la manière d’Ératosthène ; de Hosson et Décamp (2011) précisent des implications didactiques pour ce genre de projets et par là le lien entre histoire des sciences et enseignement des sciences.

Biologie :

L’article de de Hosson et Kaminski (2006) rend compte d’un dispositif d’enseignement du mécanisme de la vision, inspiré de l’histoire de sciences (P6-S1).

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.

La recherche de Kassou et So uchon (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.

L’article de Mein (1988) présente une histoire des conceptions liées au cerveau et plus largement au système nerveux durant l’histoire. Par homologie, l’auteure donne de précieux renseignements pour comprendre les conceptions des élèves et les analogies qui y sont liées (modèle hydraulique ; modèle électrique ; cerveau-ordinateur ; etc.).

L’article de Rume lhard (1985) s’intéresse aux obstacles et résistances des élèves à propos de la photosynthèse. Sa recherche s’appuie sur notamment sur l’historique du problème de la nutrition des plantes.

Dans son article, Sauvageot-Skibine (1991) retrace l’historique de la construction du concept de digestion puis analyse la façon dont les manuels scolaires pour le secondaire traduisent la connaissance scientifique de ce concept. Elle questionne notamment l’ambiguïté qui peut parfois exister entre transformations chimique et physique.

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 propose d’examiner la construction historique de ce concept pour cerner cet obstacle présent chez les élèves.

dell’Angelo-Sauvage (2015) propose de porter un regard croisé sur les concepts de vie et du vivant afin d’éclaircir les fondements épistémologiques sous-jacents à un enseignement du vivant et de comprendre en quoi certaines avancées scientifiques au cours de l’histoire ont pu amener à des changements dans la perception de la vie et du vivant.

L’article de Chanet et Cottour (2006) montre le travail qui peut être mené avec les élèves de fins de secondaire sur des écrits scientifiques et historiques pour comprendre l’origine du darwinisme et construire une image des sciences adéquate. Dans la même optique, l’article de Lacombe (1987) discute de pratiques de classe de biologie, sur une variété de thèmes.

Plus largement, l’article de Rumelhard (1988) discute des analogies biologiques. Durant l’histoire, ces analogies ont fondé des modèles scientifiques. Celui de Crépin-Obert (2011) montre comment le raisonnement par analogie peut être travaillé en classe avec des élèves de 13 ans (quatrième, France)) à partir d’une controverse historique liée au concept de fossile.

L’article de Dahmani et Schneeberger (2011) porte sur l’enseignement du concept d’ADN à partir de l’histoire de ce concept.

À l’occasion d’une discussion critique sur l’enseignement de l’hérédité en 3^e, Christian Orange fait le point sur l’histoire de la théorie chromosomique de l’hérédité.

Dans l’article de Ménart et Pineau (2006) s’intéresse aux registres explicatifs et significations mobilisés par des élèves de 8-10 ans à propos de la respiration humaine. Les auteurs montrent le développement de la problématisation par l’intermédiaire de débats et montrent les relations entre registre explicatif et signification du concept de respiration dans l’histoire des sciences.

La recherche de Pelé et Crépin-Obert (2022) s’inscrit dans le cadre de la problématisation et s’intéresse à l’accompagnement proposé par un enseignant à partir d’outils didactiques basés sur l’histoire des sciences dans le cadre d’une séquence sur la circulation sanguine avec des élèves de la fin du primaire (cycle 4, France).

Physique :

En électrocinétique, l’analyse historique réalisée par Benseghir et Closset (1993) permet de comprendre que les connaissances construites en électrostatique peuvent constituer des obstacles ; par exemple, la focalisation sur les phénomènes d’attractions/répulsions s’expliquent par des particules ou des fluides électriques. Cette conception éloigne les élèves des concepts de potentiel et de champ électrique.

Sur la notion centrale d’énergie, l’on pourra se référer à l’article de Guedj et Mayrargue (2014) ou à l’article de Bevilacqua (2014) en langue anglaise.

L’article de Papadouris et Constantinou (2014) relate un enseignement innovant de la notion d’énergie pour des élèves de 12 ans. En présentant aux élèves l’énergie comme un cadre que se sont donnés les physiciens, les élèves ont pu construire une image des sciences pertinente. Pour cela, la séquence s’est aussi appuyée sur des textes historiques.

L’article de Dedes et Ravanis (2009) étudie l’efficacité d’un recours à l’histoire des sciences pour l’accès à l’optique géométrique des élèves de 12-16 ans. Potentiellement en lien, l’article de de Hosson et Kaminski (2006) rend compte d’un dispositif d’enseignement du mécanisme de la vision, inspiré de l’histoire de sciences (P6-S1).

De manière plus générale, l’article de Rosmorduc (1987) ou celui de Fillon (1991) portent sur le rôle que peut jouer l’histoire des sciences pour l’enseignement, en particulier de la physique.

D’autres articles disponibles :

D’autres rôles que peuvent jouer l’histoire des sciences dans un enseignement : exemple de la tectonique des plaques.
L’article de Maurines et Beaufils (2011) s’intéresse aux possibilités des enseignants de construire un enseignement des sciences tenant mieux compte de l’histoire des sciences (comme caractéristique des sciences).

Pistes de réflexion pour les TFE et mémoires

S’intéresser à l’histoire des sciences dans les apprentissages, c’est par exemple chercher à comprendre :

comment l’intégration de l’histoire des sciences dans les cours de sciences influence la compréhension des concepts scientifiques par les élèves ;
comment les enseignants peuvent intégrer des études de cas historiques pour rendre les concepts plus accessibles ;
comment l’histoire des sciences peut amener les élèves à comprendre la nature des sciences et la démarche scientifique ;
comment l’intégration de l’histoire des sciences dans l’enseignement peut développer une pensée critique chez les élèves ;
comment les musées, les expositions scientifiques ou autres lieux peuvent servir de ressources pour l’enseignement de l’histoire des sciences ;
etc.

^[1] Delrue, N. (1998). Réfléchir les sciences – Eléments d’éthique et d’histoire des sciences. Erasme.