Ce que les enfants pensent des sciences naturelles

Pour relever les grands défis de notre époque, une collaboration basée sur la confiance entre la science, la politique, l'économie et la société est nécessaire. Pour cela, il faut non seulement une science qui communique de manière active, transparente et compréhensible, mais aussi une société qui comprend comment le savoir en sciences naturelles se développe et évolue.

Ceux pour qui la nature des sciences naturelles est une énigme doivent faire aveuglément confiance aux connaissances scientifiques et aux technologies qui y sont liées, ou les rejeter sans les remettre en question. Pour les sociétés qui dépendent de la technologie, de la cuisine au climat, il est donc souhaitable que le plus grand nombre possible de personnes aient une image réaliste des sciences naturelles.

La première pierre de la capacité à aborder la science de manière critique est posée dès l'école. Ainsi, le plan d'études 21 en vigueur dans les cantons de Suisse alémanique contient l'objectif que les enfants et les jeunes comprennent l'essence des sciences naturelles. Mais à partir de quel ?ge sont-ils en mesure de le faire ? Et quels sont les facteurs qui déterminent si cela se produit plus t?t ou plus tard - l'intelligence ou le contexte éducatif des parents ?

Une équipe dirigée par Peter Edelsbrunner, chercheur en sciences de l'apprentissage à l'ETH, et Julia Schiefer, de l'université de Tübingen, ont analysé les réponses de 11 000 enfants et adolescents allemands ?gés de 8 à 16 ans dans le cadre d'une étude représentative afin de répondre à ces questions.

Une typologie des connaissances enfantines

Les auteurs de l'étude ont pu identifier quatre types de développement qui se distinguent par leur compréhension des sciences naturelles. Les enfants de l'école primaire présentent en général une compréhension plut?t absolutiste : "Pour eux, le savoir est quelque chose d'immuable, qui est soit vrai soit faux et qui peut être repris des livres et des enseignants sans être remis en question", explique Edelsbrunner, chercheur à la chaire de recherche sur l'enseignement et la recherche de la professeure Elsbeth Stern de l'ETH.

Pour beaucoup, mais pas pour tous, cette image évolue avec l'?ge. Deux types de transition se cristallisent alors entre une compréhension absolutiste et une compréhension adéquate : un groupe d'enfants et d'adolescents commence à se considérer comme la source du savoir et assimile celui-ci à des opinions. Dans cette phase, le savoir ne doit plus nécessairement être vrai ou faux. Bien qu'il y ait de la place pour différentes attitudes, celles-ci sont généralement considérées comme équivalentes. "Il manque encore aux enfants et aux jeunes de cette période la capacité de faire la différence entre les affirmations mieux fondées et celles qui le sont moins. L'opinion d'un(e) ami(e) est aussi bonne que celle de l'enseignant(e)", explique Edelsbrunner.

En revanche, un autre groupe considère le savoir comme quelque chose de purement objectif et empirique, qui se produit lorsque les scientifiques collectent des données et réalisent des expériences. Ces enfants et adolescents font une confiance aveugle à la science et estiment que leurs propres compétences en sciences sont élevées. Mais ce qui leur manque, c'est de comprendre que les chercheurs peuvent eux aussi être en désaccord sur la manière de pondérer les données et d'évaluer les connaissances.

Les jeunes ont de plus en plus une image adéquate de la science

Selon l'étude, ces deux types de transition sont moins fréquents avec l'?ge, et de plus en plus d'enfants et d'adolescents présentent une image plus adéquate. Ils voient le savoir comme quelque chose de complexe, qui évolue et qu'il faut acquérir soi-même. Tant les personnes de tous les jours que les chercheurs peuvent avoir des opinions différentes, mais leur poids et leur pertinence dépendent de leur degré d'étayage par des preuves provenant de différentes sources.

Ces enfants et adolescents ont également plus de facilité à s'approprier eux-mêmes les connaissances. Ils ne per?oivent pas les informations contradictoires comme une menace et considèrent plut?t la résolution de ces contradictions comme un défi. En outre, ils sont capables d'évaluer les informations auxquelles ils peuvent faire confiance et de gérer les opinions qui ne correspondent pas à leurs convictions.

A chaque enfant son rythme

"Bien que nous trouvions clairement dans les données une logique de développement liée à l'?ge, les enfants traversent ces étapes à leur propre rythme", explique le chercheur en apprentissage Edelsbrunner. Alors qu'un tiers des 680 enfants interrogés qui ont suivi un programme d'encouragement en sciences naturelles à l'école primaire ont déjà une compréhension très réaliste de la science, une partie non négligeable n'atteint jamais ce point.

Les auteurs constatent ainsi que même à l'école de maturité gymnasiale, environ un tiers des quelque 800 jeunes de 14 à 16 ans interrogés ont une conception absolutiste du savoir en sciences naturelles. Le fait que ces élèves soient parvenus jusqu'aux derniers niveaux de l'école de maturité gymnasiale montre qu'il est possible de ma?triser les matières de l'école sans comprendre la nature du savoir.

Pour donner aux jeunes une image plus adéquate des sciences naturelles, les auteurs de l'étude recommandent de mieux illustrer en classe comment le savoir se crée et évolue. Pour ce faire, les élèves peuvent réaliser eux-mêmes des expériences et apprendre à gérer les résultats contradictoires de manière constructive. Les enseignants peuvent également utiliser des scientifiques célèbres tels que Charles Darwin, Marie Curie ou Albert Einstein pour expliquer comment les nouvelles connaissances sont nées des observations, des contradictions empiriques et des anomalies.

Le niveau de formation des parents est plus important que l'intelligence

Selon l'étude, il ne semble pas y avoir de lien entre l'intelligence des enfants et des adolescents - c'est-à-dire la capacité à reconna?tre des relations et des modèles dans une situation nouvelle - et leur compréhension scientifique. En revanche, les chercheurs ont constaté que les enfants et les adolescents issus de familles ayant un niveau d'éducation élevé comprennent plus t?t et mieux la nature des connaissances.

Dans ces familles, on parle généralement plus t?t et plus intensément de sujets scientifiques. Les parents ayant un niveau d'éducation plus élevé ont en outre tendance à motiver davantage leurs enfants à réfléchir par eux-mêmes aux questions scientifiques et les rapprochent ainsi plus facilement d'une image réaliste de la science.

11'000 élèves interrogés

L'étude se base sur une méta-analyse d'enquêtes déjà existantes et de nouvelles enquêtes. Des enfants et des adolescents de plusieurs L?nder allemands ont été étudiés, de l'école primaire et secondaire supérieure à l'école de maturité gymnasiale. Ils ont d? évaluer des affirmations telles que "Ce que les scientifiques découvrent, il faut le croire" ou "Toutes les questions en sciences naturelles ont exactement une solution".

En raison du caractère représentatif de l'étude, Edelsbrunner et ses co-auteurs partent du principe que les résultats seraient similaires en Suisse. Seule la différence entre les gymnasiens et les élèves d'autres types d'écoles serait probablement plus importante, étant donné qu'en Suisse, ce sont surtout les jeunes issus de ménages proches de la formation qui réussissent à entrer à l'école de maturité gymnasiale.

Edelsbrunner s'en inquiète, car à l'inverse, il s'attendrait à trouver dans les écoles secondaires et professionnelles une forte proportion d'élèves ayant une compréhension moins développée des sciences. Les auteurs n'ont cependant pas trouvé de données pertinentes sur ce sujet en Suisse. Il appartient donc à de futures études de combler cette lacune.