Introduction et balises
Les systèmes du corps humain sont des incontournables de la biologie à l’école primaire. Pourtant, leur enseignement demande une vigilance didactique au même titre que les autres enseignements.
Généralement, les systèmes du corps humain sont enseignés via une description des organes. Il s’agit alors d’être plus ou moins exhaustif sur les organes et tissus d’un système, leur position, leur forme, leur volume, etc., parfois en précisant le fonctionnement, mais souvent en négligeant le sens de ces fonctionnements, c’est-à-dire la fonction. Ainsi, si nous sommes dotés d’un système respiratoire, c’est parce qu’il travaille en lien étroit avec les systèmes circulatoire et digestif pour assurer la fonction de nutrition permettant l’approvisionnement en matière et énergie d’un organisme, son entretien, son renouvellement. Envisager chaque système comme lié à d’autres pour former un ensemble a pour avantage de présenter une vue systémique du fonctionnement de l’être vivant et de sortir de la vision mécaniste de ces systèmes.
À propos du concept de la digestion
La digestion est un phénomène que les élèves côtoient quotidiennement notamment lorsqu’ils s’alimentent. Certains auteurs ont d’ailleurs suggéré que les connaissances biologiques se construisent très tôt chez l’enfant au départ d’inférences issues de l’expérience quotidienne dans un contexte socioculturel (Hatano et Inagaki, 1997[1]). Même si les enfants élaborent rapidement des conceptions naïves relatives au concept de la digestion, une des difficultés qui sera rencontrée lors des apprentissages est que le système digestif n’est pas observable (Megalakaki et Fouquet, 2009[2]).
Les premières études sur la conceptualisation de la digestion ont montré que les enfants commencent par définir la fonction de digestion comme un phénomène de conservation des aliments pour progressivement passer à un modèle de transformation. En termes de transformations, les enfants en ont surtout une vision mécanique (transformations mécaniques). Il est donc important d’amener l’élève à prendre conscience des transformations chimiques qui s’opèrent également (Megalakaki et Fouquet, 2009[3]). La connaissance du concept d’absorption intestinale et la redistribution des nutriments dans le sang est aussi une difficulté à prendre en compte. De façon générale, le lien avec le système circulatoire n’est pas établi au départ.
Nous portons à la connaissance du lecteur la venue prochaine d’une page “nutrition du fœtus”. La page “modélisation” peut constituer un complément.
À propos de l’alimentation
L’éducation nutritionnelle prend une place importante dans les programmes du primaire et cela en réponse à des constats sociétaux (surpoids, obésité, diabète, etc) . Cette “éducation à” repose sur les disciplines scientifiques tout en amenant des compétences transversales comme celle de la construction de l’esprit critique, nécessaire pour le développement social et personnel de chaque futur citoyen.
Force est de constater que, dans la vie quotidienne, les discours politiques promouvant la santé transitent par des supports pseudo-scientifiques mettant en avant des normes, des principes, des règles ou slogans mélangeant des références touchant à plusieurs sphères (sociale, culinaire, nutritionnelle, médicale, physiologique) et souvent présentées comme des solutions toutes faites (Ravachol, Kovacs et Orange, 2018[4]). Un bon exemple est d’outil convoqué dans le cadre de l’éducation nutritionnelle est la pyramide alimentaire. Ses représentations sont multiples et il s’agit donc de l’utiliser avec précaution en classe en montrant ses intérêts et ses limites. Divers articles comme celui de Kovacs et Orange-Ravachol (2015)[5] nourriront la question.
Chez l’humain, les comportements alimentaires sont soumis à divers déterminants sur lesquels une éducation peut intervenir. L’éducation à la santé proposée à l’école a pour objectif de faire acquérir des connaissances de base pour amener les élèves à s’alimenter sainement et ainsi améliorer leur santé. La page consacrée à l’éducation à l’alimentation peut apporter des ressources sur le sujet.
À propos de la respiration et de la circulation
Les concepts de respiration et de circulation humaines se caractérisent par leur croisement avec les autres systèmes et il est donc important d’amener une vision plus unitaire, non morcelée du fonctionnement de ces systèmes. Mais cette complexité amène des difficultés d’apprentissage pour les élèves.
Les élèves présentent des conceptions variées à propos de ces fonctions souvent éloignées des modèles scientifiques et très résistantes au changement. Elles constituent de ce fait des obstacles à l’apprentissage (Bouzazi, 2019[6]). Un parallélisme entre ces conceptions et l’évolution historique de ce concept semble intéressant à explorer avec les élèves.
À propos du concept de la respiration, Paccaud (1991)[7] propose de distinguer 4 niveaux de formulation constituant en même temps des portes d’entrées pour ce concept :
- “Mécanique” : en lien avec les mouvements respiratoires et la ventilation pulmonaire ;
- “Physico-chimique” : sous l’angle des échanges gazeux s’effectuent au niveau des alvéoles pulmonaires et mettant en évidence le rôle du sang. L’étude de la diversité des organes respiratoires en lien avec les milieux de vie peuvent ainsi être réalisée ;
- “Cellulaire” : par l’étude de la réaction globale de la respiration considérant le nutriment comme combustible (concept de nutrition au sen strict) ;
- “Cyto-biochimique et énergétique” : lié à l’activité au sein des mitochondries et en particulier aux réactions de dégradation du glucose jusqu’à la production d’ATP.
Chacun de ces niveaux présente ainsi des niveaux de complexité particuliers et on peut remarquer qu’ils correspondent d’ailleurs au chemin parcouru par les élèves dans les apprentissages au cours de leur scolarité. En primaire, dès 6-7 ans, les élèves prennent conscience des mouvements d’inspiration et d’expiration pour progressivement aller vers la prise de conscience du rôle du sang dans les transports des gaz. En secondaire, ces apprentissages seront réinvestis notamment par l’étude des réactions chimiques qui s’opèrent.
Notez que la respiration peut également s’étudier sous l’angle de l’écologie (approche écosystémique) comme élément intervenant dans la dynamique des flux de matière et d’énergie qui relie les êtres vivants au sein des réseaux trophiques des écosystèmes.
Dans ce cadre, penser la nutrition du fœtus est une tentative particulièrement intéressante de relier différents systèmes, en lien avec les systèmes de la mère. Ce lien se doit d’être fonctionnel. L’occasion est donnée de modéliser et ainsi développer une activité scientifique intéressante en classe, tout en assurant un apprentissage des sciences orienté vers la production d’explications. Des écrits vous sont proposés ci-dessous à ce propos. La page “Reproduction humaine et EVRAS” peut également servir de complément.
Entrées faciles
Le mémoire de Olive (2019) questionne la façon dont les ouvrages scolaires du primaire traitent des fonctions de nutrition (respiration, circulation, excrétion, digestion, circulation) et analyse, en particulier, les représentations schématiques (les schémas) de ces fonctions.
L’ouvrage “Précis de didactique des SVT” de Schneeberger, Orange, Orange-Ravachol et Lhoste (2021)[8] consacre son propros à l’enseignement des fonctions de nutrition. Dans celui-ci, les chapitres présentent les repères didactiques importants construits par la recherche en vue d’outiller l’enseignant dans la construction des apprentissages. Destiné aux enseignants du collège et lycée (France), cet ouvrage présente toutefois des balises intéressantes pour le primaire (cycles 2, 3 et 4, France).
Le consortium 4 du Pacte a réalisé un guide raisonné (Dahmouche, Daro et Orange, 2021) sur les liens entre les systèmes du corps humain. Après avoir présenté brièvement les enjeux autour d’un travail conjoint des différents systèmes du corps humain, des exemples sont proposés ainsi que des points de vigilance. Le rôle de l’enseignant est précisé.
La brochure thématique “Graines de casserole” de l’asbl Hypothèse propose des pistes pour permettre à l’élève de se poser des questions scientifiques à propos de l’alimentation et la digestion. Les séquences proposées s’accompagnent d’éclairages didactiques et scientifiques.
Deux autres magazines de l’asbl Hypothèse, les numéros 8 et 13 de Sciences en Cadence, proposent des recul didactiques au sujet de différents aspects de la nutrition humaine (respectivement p.19 et p.17).
Le consortium 4 du Pacte a réalisé un guide raisonné (Dahmouche, Daro et Orange, 2021) sur les liens entre les systèmes du corps humain. Après avoir présenté brièvement l’enjeu autour d’un travail conjoint des différents systèmes du corps humain, un exemple est présenté au sujet de la nutrition du foetus (fin de primaire) tiré d’un ouvrage de Jaubert (2007) “Langage et construction de connaissances à l’école” (accès ouvert en ligne). Le rôle de l’enseignant est également précisé.
Écrits scientifiques
À propos de la digestion
Sauvageot-Skibine (1993) propose de s’intéresser aux conceptions des élèves de 6e 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 circulation de l’eau et des aliments chez l’humain. Il propose la piste d’une situation-problème pour dépasser cet obstacle.
A propos de la nutrition humaine, Orange (2003) analyse une séquence de débat scientifique en classe avec des élèves de CM1-CM2 (9-11 ans). La séquence est organisée dans la classe autour des questions suivantes : “À quoi ça sert de manger ?” reformulée ensuite en “Comment ce que j’ai mangé peut-il me donner des forces ?”. Son ouvrage “Enseigner les sciences” (2012) développe encore largement les analyses de cas sur la nutrition humaine.
Orange (2005) retrace les grandes étapes de recherches menées sur la problématisation. Il tente d’expliciter ce qu’est la problématisation scientifique et présente trois exemples dont un touchant au traitement d’un problème lié aux relations entre la nutrition et la “force” des différentes parties du corps à l’école primaire.
Lhoste et Peterfalvi (2009) cherchent à identifier les relations entre problématisation, problèmes et obstacles en lien avec les transformations de matière dans la nutrition et l’assimilation à différents niveaux de scolarité successifs (fin de primaire et début du secondaire).
L’article de Lhoste et al. (2011) présente une étude de cas sur le thème de la nutrition à la fois dans une classe de CM1-CM2 (9-11 ans) et dans une classe de 3e (14-15 ans). Les auteurs s’intéressent en particulier à l’entrée dans le processus de problématisation par l’intermédiaire de récits produits par les élèves.
Garcia-Debanc, Laurent et Galaup (2009) étudient les écrits transitoires des élèves de primaire (cycle 3, France) dans le cadre d’une démarche d’investigation sur la digestion et les nutriments puis d’un travail sur les relations entre les fonctions de digestion, respiration et circulation.
L’article de Megalakaki et Fouquet (2009) met en évidence les conceptions naïves des enfants de 6 à 10 ans et décrit le changement conceptuel qui s’opère à propos du fonctionnement de l’appareil digestif humain. Un retour sur l’évolution du concept de la digestion et la présentation des principaux travaux de recherche sur cette notion accompagnent cet article.
La recherche de Lepareur, Marlot et Ducrey (2021), présentée lors des onzièmes rencontres scientifiques de l’ARDiST, étudie les pratiques d’évaluation de la démarche scientifique dans le cadre de deux séquences sur la nutrition (digestion et respiration) à l’école primaire.
Fagnant et Flammang (2004) proposent une étude des représentations des élèves de fin de primaire et début de secondaire à propos du système digestif.
A propos de la nutrition du foetus
Sauvageot-Skibine (1993) propose de s’intéresser aux conceptions des élèves de 6e 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 les échanges foetus/mère et propose la piste d’une situation-problème pour franchir cet obstacle.
Dans le chapitre 5 de son ouvrage “Langage et construction de connaissances à l’école” (accès ouvert en ligne), Jaubert (2007) s’intéresse au rôle du langage dans une séquence d’apprentissage portant sur le développement du fœtus à l’intérieur du ventre de la mère et particulièrement aux échanges placentaires qui ont lieu. Par l’analyse des productions d’élèves (fin de primaire) à divers moments de l’apprentissage, l’auteure montre que, par le travail du langage, les élèves entrent dans la communauté scientifique scolaire en construction.
Jaubert et Rebière (2000) s’intéressent à la place et au rôle des activités langagières dans la construction des savoirs dans une séquence à propos de la nutrition du fœtus chez l’humain visant notamment à développer la notion d’échange dans un milieu, le rôle du sang, la nature des échanges, le fonctionnement et le lieu des échanges entre la mère et le foetus.
Sur le sujet de la nutrition du foetus à l’école primaire, Jaubert et Rebière (2001) se sont intéressées aux écrits susceptibles de favoriser les apprentissages conceptuels. Elles discutent des pratiques langagières efficaces dans la construction du savoir et du rôle de l’enseignant dans les reformulations des élèves.
A propos de l’alimentation et de l’éducation nutritionnelle
Le mémoire de Aeberhard et Fries (2015) propose d’évaluer l’impact d’une méthode de travail par ateliers sur les connaissances et le comportement alimentaire des élèves dans le cadre d’un projet en éducation nutritionnelle en début du primaire.
L’article de Kovacs et Orange-Ravachol (2015) étudie la permanence et les mutations de la pyramide alimentaire, objet polymorphe controversé.
Dans leur article, Orange Ravachol, Kovacs et Orange (2018) questionnent le lien entre éducation nutritionnelle et acculturation scientifique au départ des discours adressés aux jeunes sous diverses formes(dépliants, documents pédagogiques, manuels, etc). Ils cherchent à avancer des pistes pour rendre l’éducation nutritionnelle critique et argumentée scientifiquement.
L’étude de Deyra et al. (2022) propose une cartographie des conceptions et systèmes de conceptions sur les les déterminants de la santé et des cancers perçus et exprimés chez des enfants âgés de 6 à 11 ans.
A propos de la respiration
La recherche de Lepareur, Marlot et Ducrey (2021), présentée lors des onzièmes rencontres scientifiques de l’ARDiST, étudie les pratiques d’évaluation de la démarche scientifique dans le cadre de deux séquences sur la nutrition (digestion et respiration) à l’école primaire.
L’article de Coquidé, Fortin et Rumelhard (2009) explore la démarche d’investigation et ses différentes formes. Il expose et analyse ensuite deux cas dont un sur la ventilation pulmonaire en y précisant les intérêts et les limites.
L’article de Vuala (1991) s’intéresse à l’évolution des conceptions d’élèves de fin de primaire (cours moyen) à propos de la respiration à la suite du visionnement d’un extrait d’un document de vulgarisation scientifique (dessin animé “Il était une fois la vie”). La question est de savoir si un tel outil de vulgarisation peut être adapté à un public scolaire et constituer une aide en terme de construction de connaissances.
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 le trajet de l’air dans les poumons et propose la piste d’une situation-problème pour franchir cet obstacle.
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.
L’étude de Gineste et Gilbert (1995) se penche sur l’utilisation de l’analogie comme moyen pour appréhender des domaines non observables directement. Deux thèmes sont étudiés : les constituants de la cellule et les échanges gazeux dans le sang.
L’article de Chalak et Briaud (2021) présente une recherche visant à voir si les séquences forcées mises en place dans un apprentissage par problématisation sur le sujet de la respiration et de l’approvisionnement du sang en oxygène en primaire peuvent être porteuses de malentendus scolaires.
A propos de la circulation
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).
La thèse de Pautal (2012) s’intéresse aux situations d’apprentissage sur le thème de la circulation sanguine auprès d’élèves de l’école primaire (cycle 3, France) et tente de comprendre les éléments qui influencent celles-ci : rapport aux objets de savoir et épistémologie de l’enseignant, son activité de classe.
L’article de Pautal, Schneeberger et Venturini (2013) présente une étude visant à comprendre les processus en œuvre en termes de pratiques conjointes lors d’un apprentissage de la circulation sanguine à l’école primaire.
A propos de la fonction de nutrition humaine, Pautal (2015) présente une recherche portant sur une séquence d’investigation construite avec des élèves de CM2 (10-12 ans) autour du problème scientifique : “Pourquoi le cœur bat-il plus vite quand on court ?”. L’auteure montre notamment que les élèves construisent des savoirs biologiques explicatifs, ancrés dans une vision systémique de la nutrition, tout en développant des pratiques scientifiques.
L’étude de Gineste et Gilbert (1995) se penche sur l’utilisation de l’analogie comme moyen pour appréhender des domaines non observables directement. Deux thèmes sont étudiés avec des élèves de 10-11 ans : les constituants de la cellule et les échanges gazeux dans le sang.
Pistes de réflexion pour les TFE et mémoires
À venir.
[1] Hatano, G., & Inagaki, K. (1997). Qualitative changes in intuitive biology. European Journal of Psychology of Education, 12(2), 111-130.
[2] Megalakaki, O., & Fouquet, N. (2009). Conceptions naïves de la digestion chez les enfants de 7 à 10 ans. Enfance, (2), 159-179.
[3] Megalakaki, O., & Fouquet, N. (2009). Conceptions naïves de la digestion chez les enfants de 7 à 10 ans. Enfance, (2), 159-179.
[4] Ravachol, D. O., Kovacs, S., & Orange, C. (2018). Éducation nutritionnelle et acculturation scientifique: quelles circulations de normes et de savoirs dans les discours adressés aux jeunes?. Éducation et socialisation. Les Cahiers du CERFEE, (48).
[5] Kovacs, S., & Orange-Ravachol, D. (2015). La pyramide alimentaire: permanence et mutations d’un objet polymorphe controversé. Questions de communication. (1), 129-149.
[6] Bouzazi, R. (2019). Conceptions de la respiration chez des élèves tunisiens du cycle préparatoire et du cycle secondaire de l’enseignement. Educational Journal of the University of Patras UNESCO Chair, 6 (2), 114-126.
[7] Paccaud, M. (1991). Les conceptions comme levier d’apprentissage du concept de respiration. Aster: Recherches en didactique des sciences expérimentales, 13(1), 35-58.
[8] Schneeberger, P., Orange, C., Ravachol, D. O., & Lhoste, Y. (2022). Précis de didactique des SVT pour enseigner au collège et au lycée. Presses universitaires Bordeaux.