Enseigner les théories scientifiques (exemple de la théorie de l’évolution)

RESSOURCE PÉDAGOGIQUE / VIDEO

L’enseignement scientifique permet d’enseigner des faits de science mais pas que ! C’est aussi l’occasion de faire comprendre ce qu’est le savoir scientifique, sa finalité et les exigences auxquelles il répond. Construire la confiance envers ce savoir exige de présenter aux élèves ce qui le rend légitime. C’est ce qu’ont entrepris Amandine Morado et Sébastien Gibrac, tous deux enseignants de SVT au collège SVT aux collèges Nicolas Copernic à Montmagny et Henri Wallon à Garges-lès-Gonesse. Ce sont eux qui nous racontent leur projet.


La théorie scientifique : un puzzle à construire

Les activités présentées ici s’inscrivent dans le thème « Le vivant et son évolution », et traitent de la théorie de l’évolution des espèces. Elles ont été réalisées en classe de troisième. Notre objectif était de présenter aux élèves la manière dont la science fonctionne, sa nature, sa méthodologie, ses objectifs et ses limites pour en comprendre la légitimité, et ainsi distinguer les savoirs des opinions ou des croyances.

Lors des séances précédentes, nous avions amené les élèves à réfléchir sur la notion d’arguments, et à apprendre à reconnaître quelques types de mauvais arguments [Voici un lien vers une activité de ce type]. L’objectif était maintenant de leur faire percevoir les théories scientifiques comme des édifices ou des puzzles fondés à l’aide d’un ensemble d’arguments fiables (les pièces du puzzle).

Chaque pièce du puzzle est un fait que l’on obtient au travers des activités et l’ensemble du puzzle forme la théorie, un ensemble de faits robustes qui nous aide à comprendre le monde

Les premières pièces du puzzle

Une première activité est introduite à l’aide d’un personnage fictif qui s’oppose à Darwin et sa théorie. C’est une astuce pour exposer une perception erronée de la science. L’argument que ce personnage défend est le suivant : « Votre théorie ne s’appuie sur rien, ce n’est qu’une lubie sans aucune preuve à l’appui. ».

Le terme même de théorie est souvent mal compris et elle est perçue comme une simple idée, et peu ancrée sur des données réelles. Notre objectif ici est de mettre en évidence le fait que les théories scientifiques en général, et celle de Darwin en particulier, reposent sur des observations bien réelles, auxquelles elles donnent un sens.

  • Dans un premier temps, nous amenons les élèves à réfléchir sur le lien entre la forme du bec de trois espèces de pinsons vivant sur trois îles différentes et leur régime alimentaire.
  • Leurs hypothèses sont confrontées à des données réelles d’observations. Notre première pièce du puzzle est ainsi obtenue : c’est le constat d’une adaptation des espèces à leur environnement (Pièce 1).
  • Dans un second temps, les élèves constatent la variabilité des individus au sein d’une même espèce à partir de mesures de longueurs de becs dans une espèce de pinsons donnée. Nous avons notre seconde pièce du puzzle (Pièce 2).

Notre message est ici qu’une théorie scientifique se construit à partir de faits vérifiés (ce qui contredit l’argument de l’opposant à la théorie).


Une belle prise de becs

La seconde activité débute par la présentation de l’hypothèse de Darwin qui relate l’existence de trois espèces de pinsons différentes vivant sur des îles différentes.

Nous poursuivons notre explication de ce qu’est une théorie scientifique :

  • elle permet de faire des prédictions, notamment par le jeu d’une modélisation d’une part ;
  • la fiabilité des faits sur lesquels elle s’appuie dépend de leur reproductibilité.

L’idée est de réaliser une modélisation de la sélection naturelle pour vérifier si, dans le cadre de cette hypothèse, les résultats obtenus correspondent à la réalité observée.

Matériel et règles de la modélisation

Des groupes de pinsons possédant des becs de tailles différentes arrivent du continent vers trois îles où la nourriture est différente.

Matériel pour un groupe de 4 :

  • Trois types de pinces : fine (X2), moyenne, grosse, représentant trois formes de becs.
  • Trois types d’aliments : vermicelles, lentilles, noisettes.
  • Une assiette représentant l’environnement, où trouver la nourriture.
  • Quatre assiettes représentant l’estomac de chaque oiseau, où doit aller la nourriture.

Règles :

  • Quatre « compétitions » de 30 secondes.
  • Prendre les aliments un par un.
  • A la fin de chaque compétition :
    • Compter les aliments pour déterminer le nombre de descendants.
    • Répartir les pinces : le dernier meurt sans descendant (pince éliminée), les 3ème et 2ème ont un descendant (chaque pince conservée), le 1er à deux descendants (deux pinces conservées).
    • Ecrire les résultats (nouvelle répartition des pinces).

A l’issue de la modélisation, les élèves écrivent leurs résultats sur un tableau synoptique. Dans ce tableau, on peut noter l’évolution de la proportion de chaque bec en fonction de la nourriture présente. Certaines formes de nourriture sélectionnent un type de bec, mieux adapté. La diversité des conditions du milieu induit la diversité des becs existants. La sélection naturelle peut donc expliquer les observations réalisées par Darwin.

Ce tableau nous sert de support pour évaluer la fiabilité des résultats par groupe, et pour l’ensemble des groupes. Nous insistons ici sur un élément de la démarche scientifique : la prise en compte de toutes les données, dans la mesure où elles ont été obtenues dans les mêmes conditions. Nous discutons également des limites de validité du modèle.


Un faisceau de preuves issues de différentes disciplines

Les séances suivantes présentent le travail d’autres disciplines : paléontologie, anatomie, génétique… Elles permettent d’ajouter des pièces supplémentaires à la construction de notre puzzle qui représente la théorie de l’évolution basée sur la sélection naturelle. Les activités sont nommées : « le regard de l’anatomiste », « le regard du paléontologue », « le regard du naturaliste »… pour insister sur une autre caractéristique des théories scientifiques : la collégialité de la production du savoir scientifique au travers d’experts de champs disciplinaires complémentaires.

La pièce vide dans ce puzzle résulte d’une proposition des élèves afin d’illustrer le fait qu’une théorie scientifique n’est pas figée et que des données nouvelles peuvent venir s’ajouter.


Un bilan pédagogique positif

Au travers de ces différentes activités, les élèves identifient des critères de scientificité, ces caractéristiques du savoir scientifique. Par ailleurs, la modélisation concrétise le concept de sélection naturelle et permet donc aux élèves de l’appréhender plus facilement. Dans la mesure où la construction de la théorie et sa matérialisation sous forme de puzzle s’échelonnent sur plusieurs séquences au travers d’activités successives, nous avons été particulièrement vigilants sur l’explicitation de l’articulation entre connaissances de science et connaissances sur la science.

Nous avons décliné cette approche « puzzle » dans d’autres thématiques du programme de SVT de cycle 3 et 4. C’est notamment le cas en 4ème avec la théorie de la tectonique des plaques mais on compte l’élargir à de nouveaux thèmes : peuplement du milieu, météorologie/climatologie, vaccination.

Et puis – et c’est peut-être le plus important – les élèves ont apprécié le format de cette construction progressive et se sont appliqué à agencer les pièces soigneusement pour un résultat – nous citons – «  trop stylé ! »

Si vous aussi vous avez des idées pour réaliser des puzzles de théories, quelle que soit la discipline, nous serons ravis de les collecter et d’en faire un article interdisciplinaire ! N’hésitez pas à nous les envoyer via le formulaire de contact !


Voici une vidéo pour découvrir un extrait commenté de la mise en œuvre en classe de cette séquence par Amandine et Sébastien :

Vous trouverez le reste de l’analyse de cette séquence et d’autres éléments filmés sur notre page Tutoriels d’autoformation.

Vous trouverez l’ensemble de la séquence pédagogique sur cette page.


Pour aller plus loin…