Un nouvel enseignement de la physique permet aux filles de rattraper leur retard

Quelle est la différence entre la masse et le poids ? Comment la force se définit-elle en physique ? Rares sont les élèves qui peuvent expliquer correctement les concepts de base de la physique. Même pas les meilleurs. Le problème ne vient pas des élèves, explique Elsbeth Stern, professeure de recherche sur l'enseignement et l'apprentissage à l'ETH Zurich : "Nos recherches permettent de conclure que si les bons élèves ne comprennent pas la physique, c'est généralement d? à l'enseignement".

Une étude menée par l'équipe de recherche sous la direction de Sarah I. Hofer et Elsbeth Stern montre aujourd'hui que même de petits changements dans l'enseignement peuvent avoir un impact important. Elle vient d'être publiée dans le site externeJournal of Educational Psychology est paru.

Un échec ciblé

La méthode mise sur le fait que les élèves se penchent sur leurs connaissances préalables. C'est particulièrement important en physique, explique Stern : "Dans peu de matières, l'intuition et la réalité sont aussi éloignées que dans la physique. Nos expériences quotidiennes ne nous aident pas". Comprendre des concepts physiques exige des élèves un grand effort mental. Apprendre des formules par c?ur ne suffit pas : "Les élèves connaissent certes la formule "force égale masse multipliée par accélération", mais ils ont une idée fausse des notions de force, de masse et d'accélération". Ce n'est qu'en reconnaissant ces idées fausses que l'on est prêt à comprendre la physique.

L'unité d'enseignement développée au centre d'apprentissage MINT de l'ETH Zurich s'attaque à ces idées fausses. On fait par exemple échouer les élèves de manière ciblée : on leur donne un exercice qu'ils ne peuvent pas résoudre avec leurs connaissances actuelles. Ce n'est qu'ensuite que l'enseignant explique le concept sous-jacent. Ou bien on laisse les élèves inventer eux-mêmes des lois à l'aide de différents exemples avant de leur donner la formule correspondante.

Test réussi dans la vie scolaire

Stern et son groupe ont maintenant démontré que la méthode ne fonctionne pas seulement en laboratoire, mais aussi dans le quotidien scolaire du gymnase. Dans une expérience, les chercheurs ont montré que les élèves obtenaient de meilleurs résultats en physique lorsqu'ils étaient enseignés avec la méthode développée au centre MINT. Ils ont non seulement amélioré leur compréhension conceptuelle, mais ont également mieux calculé par la suite.

Stern et son groupe ont constaté la plus grande différence de performance chez les filles particulièrement intelligentes. Gr?ce à la nouvelle méthode, elles ont rattrapé leur retard sur les gar?ons. Le "gender gap" n'a certes pas été entièrement comblé, mais il s'est nettement réduit.

Pour l'expérience, l'équipe a développé, en collaboration avec des professeurs de physique expérimentés, une unité d'enseignement de 18 le?ons sur la mécanique de Newton. Quatre professeurs de lycée ont ensuite été formés à la nouvelle méthode pendant une journée. Ils ont ensuite enseigné à une classe parallèle avec la méthode traditionnelle et à une autre avec la nouvelle méthode. Ils ont mesuré l'efficacité à l'aide de trois tests : une fois avant la série de cours, une fois immédiatement après et une fois après trois mois.

Repenser l'enseignement de la physique

Les résultats sont réjouissants, mais ce n'est que le début, dit Stern : "Je suis convaincue que nous pouvons encore renforcer les effets de l'unité d'enseignement". La prochaine étape consistera donc pour elle à apporter des corrections fines à l'enseignement avec les enseignants de l'expérience. Mais elle espère aussi que l'étude fera évoluer les mentalités : "Nous allons maintenant nous adresser avec encore plus de conviction aux professeurs de physique qui continuent à enseigner cette matière principalement par des exercices de calcul. Cela ne sert à rien".