Par Magali Kitzmann
I. Rapport PISA et l’évaluation de la culture scientifique
Au lendemain de la pandémie, un consensus s'est dégagé entre les différents pays sur le fait que la culture scientifique est vitale et stratégique pour relever les défis mondiaux à venir (1). La culture scientifique est devenue un enjeu majeur de formation à la citoyenneté. L’apprentissage des sciences dans le système éducatif devrait, non seulement garantir l’acquisition de contenus scientifiques, mais également permettre d’outiller tous les élèves à appréhender différents problèmes impliquant des sciences dans leur future vie, hors de l’école.
Dans le Programme international pour le suivi des acquis des élèves (PISA), dirigé par l'Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE) tous les 3 ans, visant à tester les compétences des élèves de 15 ans en lecture, sciences et mathématiques, la culture scientifique est définie comme « la capacité des individus à s’engager dans des questions en rapport avec la science en tant que citoyens réfléchis ».
En 2022, la France a obtenu un score global de culture scientifique en baisse par rapport à celui de 2015. Cette baisse de score est légèrement supérieure à celle constatée en moyenne dans les autres pays de l’OCDE (2).
Cependant, ce qui démarque particulièrement la France des autres pays de l’OCDE dans les résultats des enquêtes PISA, est le lien très fort entre le statut socio-économique des élèves et leurs performances aux évaluations (dans tous les domaines évalués). Ainsi, afin d’ améliorer les scores des élèves en culture scientifique, il conviendrait au préalable d’agir sur les inégalités éducatives liées au statut socio-économique des élèves.
II. Métacognition et inégalités éducatives
On définit souvent la métacognition comme la capacité de réfléchir sur sa propre pensée.
Aujourd’hui, il existe des preuves solides quant à l’effet positif de l’enseignement de la métacognition sur les résultats académiques des élèves (3). Ces effets se retrouvent quel que soit l'âge, la discipline académique et les caractéristiques spécifiques des élèves (notamment ceux issus de milieux socioéconomiques défavorisés). L'étude de la métacognition appliquée à l’éducation est aujourd'hui largement associée à celle de l'apprentissage autorégulé (4). La réflexion sur l’apprentissage implique que chaque élève comprenne ses propres processus d'apprentissages, identifie les stratégies efficaces pour lui-même, et cherche des moyens de les améliorer.
L'un des axes de recherche du LaPsyDÉ concerne la formation des enseignants, en vue de renforcer leur capacité à soutenir la métacognition de leurs élèves de manière régulière et systématique. Étant donné que les inégalités éducatives se manifestent dès le plus jeune âge, la formation des enseignants en maternelle demeure essentielle. Pour plus de détails voir un autre article du 21 du LaPsyDÉ.
Le Diplôme Universitaire Neuroéducation a également été créé en 2019 afin de répondre à ce besoin de formation des enseignants (voir un autre article du 21 du LaPsyDÉ)
Sur la Figure 1, l’enseignant, notamment de maternelle, formé à la métacognition, accompagne chaque élève dans la compréhension de son propre apprentissage, ce qui permet d’améliorer les résultats de tous les élèves, y compris ceux issus de milieux défavorisés. Cette formation à la métacognition devrait pouvoir être intégrée dans la formation initiale des enseignants.
Figure 1 : Formation des enseignants à la métacognition
III. La culture scientifique dans le système éducatif
L’enseignement des sciences dans le système éducatif : former de futurs scientifiques
La culture scientifique étant par définition interdisciplinaire, son enseignement se heurte au découpage disciplinaire au collège et au lycée.
Au Canada, des curriculums Sciences Technologies Sociétés (STS) pour l’enseignement scientifique dans le secondaire ont été créées en remplacement des disciplines scientifiques traditionnelles (biologie, chimie, physique) (5). Cependant, ces STS ont été abandonnés au profit de la poursuite d’un enseignement de contenus des disciplines scientifiques. Ces enseignements STS étant souvent perçus comme une perte de temps. Un enseignement scientifique pertinent est vu par nombre d’enseignants, de parents et d’élèves comme celui qui prépare naturellement à l’entrée dans les filières scientifiques de l’enseignement supérieur (6).
L’enseignement formel privilégie donc l’enseignement des contenus scientifiques et laisse peu de place à un enseignement transversal des sciences permettant de comprendre les évolutions rapides de la société.
Ainsi, « les systèmes d’éducation formelle ne peuvent faire face, seuls, à l’évolution rapide (technologique, sociale, économique) de la société. Ils doivent être renforcés par des pratiques d’éducation non formelle » (7).
Les acteurs de la culture scientifique, garants du dialogue sciences-société, ont donc un rôle important à jouer dans cette éducation non formelle en lien avec les sujets sciences-société.
Organisation et financement des acteurs de la culture scientifique en France
L’Association des Musées et Centres pour le développement de la Culture Scientifique, Technique et Industrielle (AMCSTI) est le réseau national qui regroupe tous les acteurs de la culture scientifique : muséums, musées techniques, associations, centres de sciences, parcs zoologiques, jardins botaniques, aquariums, planétariums, organismes de recherche, universités, collectivités, fondations…
Ces acteurs ont un but commun : rendre les sciences accessibles aux citoyens (avec un degré d’implication du citoyen très varié) afin d’améliorer le dialogue sciences-société et de développer une culture scientifique pour tous.
La loi Fioraso du 22 juillet 2013, sur l’enseignement supérieur et la recherche a donné aux régions la mission de coordination des initiatives territoriales visant à développer et diffuser la culture scientifique, technique et industrielle (CSTI) notamment auprès des jeunes publics. Pour ce rôle de coordination, les régions s’appuient sur des associations « têtes de réseau » dans les territoires. Ainsi,de nombreuses régions proposent des appels à projets afin de développer la culture scientifique. Cependant, la région Ile-de-France est la seule à proposer aujourd’hui, des appels à projets pluriannuels, permettant la mise en place de projets plus pérennes.
La loi de programmation de la recherche de 2020, a fait du développement des interactions entre sciences, recherche et société un objectif prioritaire. Cette loi propose un nouveau mode de relation, plus riche et plus interactif qui exige, pour les scientifiques, de se mettre davantage à l'écoute des attentes et des questions de la société et pour les citoyens, d'avoir accès à une information de qualité leur permettant de comprendre les avancées scientifiques. Des labels « Science Avec et Pour la Société » (SAPS) pour les universités, ont notamment été créés, accompagnés d'un budget du ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche. Ces labels SAPS permettent le développement de services et de projets de culture scientifique. À ce jour, 20 universités ont été labellisées, une troisième vague de labellisation est en cours. Le ministère a également proposé en 2023, un appel à projets « Associations » avec 23 associations lauréates. L’agence Nationale de la Recherche (ANR) propose également des appels à projet SAPS depuis 2021, impliquant notamment une collaboration entre les organismes de recherche et les associations et fondations de culture scientifique.
Cette loi de programmation de la recherche restructure profondément le paysage de la culture scientifique en France.
Les principaux dispositifs de culture scientifique dans le système éducatif
En France, il existe de nombreux projets de culture scientifique à destination des scolaires. Les projets cités ci-dessous ont été choisis car ils sont pérennes, ont une dimension nationale et se font à l’initiative ou en liens très étroits avec le ministère de l’Éducation Nationale.
a) Le dispositif « Sciences à l'École »
Le dispositif interministériel « Sciences à l'école » a pour objectif de soutenir et de promouvoir des projets de culture scientifique et technique dans l'enseignement du second degré.
b) Les offres collectives du pass Culture
Les offres collectives du pass Culture sont des composantes de projets pédagogiques sur le temps scolaire. Les types d’activités éligibles à la part collective du pass Culture sont encadrées par des professeurs et organisées dans le cadre de projets d’éducation artistique et culturelle relevant des missions de l’École, telles que définies dans le code de l’éducation.
La culture scientifique, technique et industrielle fait partie des domaines artistiques et culturels des offres collectives permettant aux enseignants de bénéficier de projets pédagogiques de culture scientifique via l’Application Dédiée A la Généralisation de l'Éducation artistique et culturelle (ADAGE).
Une sélection d’actions éducatives pour conduire des projets pédagogiques innovants de culture scientifique est proposée sur cette page : https://eduscol.education.fr/2045/culture-scientifique-technique-et-industrielle
c) Les années thématiques du CNRS
Organisées par le Centre Nationale de la Recherche Scientifique (CNRS) en association avec le ministère de l’Éducation nationale et de la Jeunesse, les années thématiques visent à rapprocher les mondes de l’enseignement et de la recherche pour mettre en lumière les grandes avancées et les enjeux de la recherche. Des formations académiques se déroulent au cours de ces années thématiques. En 2023-2024, c’est l’année de la physique : « Découvrez comment les recherches en physique permettent de comprendre le monde qui nous entoure et contribuent à répondre aux grands enjeux sociétaux. »
d) Le réseau des Maisons pour la science
Né en 2012, et coordonné par la Fondation La main à la pâte, le réseau des Maisons pour la science est soutenu par l'Académie des sciences, l’Académie des technologies et de nombreux partenaires. Dans chaque académie, une université, en partenariat avec le rectorat et d'autres acteurs locaux, accueille une Maison pour la science. L’objectif des Maisons pour la science est de rapprocher les enseignants des acteurs de la recherche scientifique et du monde de l’entreprise, afin de faire évoluer les pratiques d’enseignement des sciences à l’école primaire et dans le secondaire. Les enseignants y trouvent matière à éveiller la curiosité de leurs élèves, à renforcer le goût pour les sciences, et à développer l’esprit critique et l’aptitude à raisonner, indispensables pour comprendre les enjeux de la société complexe dans laquelle nous évoluons.
L’enseignement de la culture scientifique dans le système éducatif a été confiée aux acteurs de la culture scientifique qui par l’intermédiaire de projets pédagogiques scientifiques, interdisciplinaires et innovants, souhaitent développer l’esprit critique des jeunes vis-à-vis de la science afin qu’ils puissent s’emparer des enjeux scientifiques de la société actuelle.
IV. Métacognition ET projets de culture scientifique pour une éducation à la citoyenneté réussie
Les projets de culture scientifique, également appelés projets de médiation scientifique, ont pour but de rendre les sciences accessibles à TOUS. Dans le cadre du système éducatif, le « TOUS » comprend également les établissements en réseau d’éducation prioritaire et en zones rurales, établissements dans lesquels les inégalités éducatives sont davantage marquées.
Apporter une culture scientifique à tous les élèves, qui selon la définition du rapport PISA 2022 renvoie « à la capacité des individus à s’engager dans des questions en rapport avec la science en tant que citoyens réfléchis », implique que tous les élèves soient en capacité de recontextualiser les connaissances scientifiques acquises dans des enseignements disciplinaires séparés en mettant en œuvre des processus cognitifs qui sont spécifiques à la science et aux investigations scientifiques dans des situations personnelles, sociales ou globales.
La métacognition suppose la maîtrise des concepts de perception, mémoire ou raisonnement, et leur application à des contenus qui varient avec le contexte. En intégrant des stratégies métacognitives et en encourageant la réflexion tout au long du processus d'apprentissage, les enseignants devraient permettre aux élèves de s'engager activement dans les concepts scientifiques, en développant une compréhension plus profonde.
Ainsi, nous pouvons émettre l’hypothèse que la formation des enseignants à la métacognition (voir Figure 1) devrait être une première étape nécessaire pour que tous les élèves puissent acquérir une culture scientifique. C’est ce qui est représenté dans l’étape 1 de la Figure 2. C’est à cette condition que ces élèves accompagnés de leurs enseignants pourraient alors bénéficier pleinement des projets pédagogiques de culture scientifique (ou médiation scientifique) proposés dans le cadre du système éducatif, pour connaître les enjeux des sciences en lien avec les problèmes sociétaux actuels et ainsi devenir des citoyens éclairés (Etape 2 de la Figure 2).
Figure 2 : métacognition et culture scientifique pour une éducation à la citoyenneté réussie
Au LaPsyDÉ, dans le cadre de la formation des enseignants à la métacognition, les changements de pratiques pédagogiques et les impacts sur les élèves qui en bénéficient sont évalués. Avant de pouvoir tester l’hypothèse émise dans la Figure 2, les dispositifs de culture scientifique déjà existants doivent eux aussi être évalués. Ces évaluations permettront de déterminer par la suite quels dispositifs sont les plus appropriés pour une éducation à la citoyenneté. L’activité de recherche de Magali Kitzmann, chercheuse au CNRS au sein du LaPsyDÉ, se concentre actuellement sur l’évaluation de dispositifs de culture scientifique.
V. Evaluation de dispositifs de culture scientifique déjà existants : l’exemple du dispositif « Apprentis Chercheurs »
Le dispositif «Apprentis Chercheurs » est un dispositif de l’Arbre des Connaissances, une association de culture scientifique agréée par le ministère de l’Éducation nationale.
Le dispositif « Apprentis Chercheurs » existe depuis 20 ans et permet à des binômes (lycéen de première/collégien de troisième) d’être en immersion dans des laboratoires de recherche afin de réaliser un projet de recherche tout au long de l’année scolaire (décembre à mai) à raison d’une séance de trois heures un mercredi après-midi, toutes les trois semaines. La participation des collégiens et des lycéens à ce dispositif se fait sur la base du volontariat après soumission de lettres de motivation. Les collégiens et lycéens qui participent à ce dispositif exposent les résultats de leur projet de recherche à l’oral lors d’un congrès de fin d’année. Le côté « mise en pratique » et immersif du dispositif permet aux apprentis chercheurs de connaître le fonctionnement des institutions formées d’experts qui produisent et évaluent la connaissance, un savoir utile à tout citoyen pour se forger une confiance éclairée envers le savoir scientifique. Avec la démarche scientifique, les apprentis chercheurs utilisent des méthodes pour recueillir et analyser les faits avérés leur permettant de distinguer ce qui relève du domaine des connaissances de ce qui relève du domaine des croyances favorisant ainsi le développement de l’esprit critique.
Pour l’étude d’impact du dispositif, une évaluation avant et après la participation au dispositif, sur un nombre important d’adolescents est en cours. Quatre populations d’adolescents sont évaluées : les apprentis chercheurs, les élèves ayant soumis une lettre de motivation sans être retenus, les autres élèves de la classe des apprentis chercheurs ainsi que des élèves de classes de même niveau et mêmes établissements sans apprentis chercheurs.
L’évaluation porte sur : le rapport à la science, l’adhésion à des vérités alternatives, la démarche scientifique, la littératie scientifique, l’esprit critique, le bien-être et l’orientation scolaire.
Cette étude d’impact permettra de savoir si le dispositif Apprentis Chercheurs confère une confiance éclairée envers le savoir scientifique à ceux qui y participent.
La validation de dispositifs de culture scientifique efficaces auprès des élèves, permettra d'envisager un passage à l’échelle.
Références bibliographiques / bibliographical references :
Valladares, L.,,Sci Educ (Dordr). 2021; 30(3): 557–587. Published online 2021 Apr 10. doi: 10.1007/s11191-021-00205-2
Bret A., Durand de Monestrol H., Hick M., Salles F., Fernandez A, Loi M., 2023, "PISA 2022 : culture scientifique, compréhension de l’écrit et vie de l’élève", Note d'Information n° 23.49, DEPP. https://doi.org/10.48464/ni-23-49
Perry J., David Lundie D. & Gill Golder G., 2018, Metacognition in schools : what does the literature suggest about the effectiveness of teaching metacognition in schools?, Educational Review, DOI: 10.1080/00131911.2018.1441127.
Barry J. Zimmerman (2002) Becoming a Self-Regulated Learner: An Overview, Theory Into Practice, 41:2, 64-70, DOI: 10.1207/s15430421tip4102_2
Fensham, Peter James. “Approaches to the teaching of STS in science education.” International Journal of Science Education 10 (1988): 346-356.
Gaskell, George (2001) Attitudes, social representations and beyond. In: Deaux, Kay and Philogene, Gina, (eds.) Representations of the Social: Bridging Theoretical Traditions. Blackwell Publishing Ltd., Oxford, pp. 228-241. ISBN 9780631215349
Véronique Bordes, « L’éducation non formelle », Les dossiers des sciences de l’éducation [En ligne], 28 | 2012, mis en ligne le 01 janvier 2012, consulté le 15 mars 2024. URL : http://journals.openedition.org/dse/338 ; DOI : https://doi.org/10.4000/dse.338
Auteurs :
Magali Kitzmann
Chargée de recherche - CNRS
LaPsyDÉ