Concevoir, Intégrer, Partager : des Ressources pour l’Enseignement des Sciences

Le numérique au service des démarches d'investigation.

Réponse à l’appel d’offres blanc 2010 de l’ANR

Il se situe dans le prolongement d’actions antérieures (actions de recherche « locales », ACI GUPTEn, réponse RES:DOC à l’appel d’offres ANR 2009…). Il implique l'INRP (équipes EducTice, ACCES, ICAR), le CREAD (Université de Bretagne Occidentale et le LDAR (Université Paris 7).

Le projet mobilise 21 chercheurs ou chargés d'étude, 8 étudiants en thèse et 30 enseignants associés à l’INRP, pour les phases de test et le suivi des usages. Cinq chercheurs, dont certains de laboratoires extérieurs (STEF, LIG), sont associés au projet (ils y contribuent par le co-encadrement de thèses impliquées, ou par l’implication dans l’un des livrables).

Porteur du projet : Luc Trouche (INRP)

Résumé

CIP:RES, projet en didactique des sciences et en sciences de l'éducation, se situe dans un double contexte :

• une réforme de l’enseignement des sciences, motivée institutionnellement par la nécessité de revitaliser des filières d’étude qui n’attirent plus assez d’étudiants, didactiquement par l’intérêt de rapprocher les conditions de l’apprentissage des sciences des conditions de leur pratique effective. Cette réforme met au centre du curriculum les démarches d’investigation pour l’enseignement des sciences (notées ici DIES) ;
• un foisonnement de ressources numériques susceptibles d’assister ces démarches : ressources support, comme le tableau blanc interactif, permettant de discuter les connaissances en construction ; ressources logicielles, permettant de représenter, modéliser, simuler des processus ; ressources en ligne proposant des problèmes et des scénarios pour la classe.

Malgré cette profusion de ressources et en dépit des encouragements institutionnels, les DIES se heurtent à des difficultés de mise en œuvre. C’est à la compréhension de ces difficultés, et à l’élaboration de propositions pour les résoudre, que le projet CIP:RES s’attache. Il se fonde sur trois hypothèses, qui seront mises à l’épreuve :

• certaines ressources numériques, associées à certains usages, peuvent constituer des supports des DIES, efficaces en termes de construction des connaissances scientifiques des élèves ;

• une forte articulation entre conception des ressources et usages peut engager un processus d’amélioration de la qualité de ces ressources et de ces usages au service des DIES ;
• le travail des professeurs au sein de certains collectifs peut contribuer à l'amélioration de la qualité des ressources pour les DIES et de leurs usages en classe, et au développement professionnel des enseignants.

Ressources et usages sont à étudier de façon conjointe. Les enseignants sont des acteurs des processus de conception et d’appropriation : ils sont concepteurs initiaux ou utilisateurs, mais toujours impliqués dans une conception continuée de ces ressources, et médiateurs (par rapport aux élèves). L'analyse des ressources numériques pour les DIES suppose donc de les considérer a priori, mais aussi dans les usages, non seulement dans les usages ponctuels, mais aussi avec un point de vue de genèse (Rabardel et Pastré 2005), où le temps est essentiel.

CIP:RES a pour objectif d'obtenir des résultats dans trois directions :

• un approfondissement des DIES par une comparaison fine de leurs enjeux dans différents champs scientifiques (c’est ce qui fonde la prise en compte, dans le projet, des mathématiques et les sciences expérimentales ;
• des progrès méthodologiques et des approfondissements théoriques concernant le suivi qualitatif et quantitatif des processus de conception et des usages des ressources numériques pour les DIES ;
• le développement d’une démarche qualité (recommandations, cahier des charges pour la conception et les usages de ressources numériques pour les DIES).

Pour avancer dans la compréhension des processus d'élaboration et d'usages des ressources numériques pour et par les enseignants, et pour extraire des éléments de démarche qualité, CIP:RES articule des méthodologies qualitatives et quantitatives, qui sont déployées dans une variété de contextes (disciplinaires, individuels, collectifs, institutionnels).

Le projet est ambitieux. Il s’appuie sur un institut national de recherche, sur un réseau de professeurs associés dans les IUFM et les académies et sur des équipes de didactique et de sciences de l’éducation qui ont une solide expérience de travail en commun et une expertise acquise dans des projets européens sur des questions liées à celles de CIP:RES. Le projet s’appuiera aussi sur un réseau de correspondants internationaux intéressés par le projet, pouvant contribuer à son développement et participer à ses prolongements, en particulier en matière de ressources pour la formation et l’enseignement.

Abstract

CIP:RES is a project in science education and in educational sciences, situated within a twofold context:

• A context of science curriculum reforms, an institutional choice grounded in the concerns about the declining enrolment in science and technology studies, a didactical choice, to bring closer the conditions of science teaching and those of science production. In these reformed curricula, inquiry-based science teaching (IBST) plays a central role;
• A context of proliferation of digital resources suitable for supporting IBST, resources of different kinds: materials, like the Interactive Whiteboard, networking possibilities, which permit to share and discuss the knowledge being built; software, allowing presentation, modelling, simulation of processes; on line resources proposing problems and classroom scenarios.

Despite this abundance of resources, and in spite of the institutional incitation, the implementation of inquiry in class seems to face profound difficulties. The CIP:RES project intends to understand these difficulties and to elaborate propositions to overcome them. It retains three initial hypotheses that will be studied in the project:

• some digital resources, associated with appropriate uses, can support IBST, and an efficient building of scientific knowledge by students;
• a close connexion between design and use of resources can initiate an improvement process, for the quality of these resources and of their uses, in an IBST perspective;
• collective teachers work can contribute to improve the quality of IBST resources and of their uses, and foster teachers professional development.

Resources and their uses must be simultaneously studied. Teachers intervene in the appropriation and design processes. As initial designers or as users, they are always committed in a design in use process, and are mediators (for the students). Analysing digital resources for IBST requires an a priori study of these resources, but also a study of the resources in use, not only limited uses but also long-term uses, with a genesis perspective (Rabardel & Pastré 2005), where time plays a central role. This point of view considers naturally the students uses, the activity arising from the resources, and embraces also the new forms of collective work for the teachers.

CIP:RES aims to obtain results in three directions:

• A deeper understanding of IBST, grounded in a comparison of inquiry in different scientific fields (which motivates the integration in the project of diverse disciplinary fields: mathematics, physics and chemistry, biology and geology);
• Methodological and theoretical developments, about the qualitative and quantitative study of the design, the appropriation processes, of the uses of digital resources for IBST (considering geneses calls for new methods);
• Elaboration of a quality approach (recommendations, guidelines for the design and use of digital resources for IBST).

To meet these objectives of improvement in the understanding and modelling of design processes and uses of digital resources, for and by teachers, and to elicit elements for a quality approach, CIP:RES combines des qualitative and quantitative methodologies, which are displayed in the study of a variety of contexts (disciplinary, individual, collectives, institutional).

CIP:RES is an ambitious project, involving a national institute of research, a network of associated teachers in teachers training institutes and in districts, and upon didactic and educational sciences research teams with a long experience of common work and expertise working with the issues of CIP:RES within European projects. The project will also be supported by a network of international partners interested in the project, able to contribute to its development and to take part in its possible follow-up, in particular regarding resources for teaching and for professional development.