Didactique des Sciences de la Vie et de la Terre — Secondaire collégial

TRANSPOSITION ET CONTRAT DIDACTIQUES

1. La transposition didactique

La transposition didactique correspond au processus par lequel un savoir scientifique de référence devient progressivement un savoir susceptible d’être enseigné et appris à l’école.

On peut schématiquement distinguer :

Savoir scientifique → savoir à enseigner → savoir effectivement enseigné → savoir construit par l’apprenant

En SVT, la théorie scientifique de la tectonique des plaques, extrêmement complexe dans la recherche contemporaine, doit être sélectionnée, organisée et reformulée pour devenir accessible à un élève du secondaire collégial.

La transposition ne consiste donc pas à simplement « simplifier » le savoir. Elle nécessite des choix :

• choix des concepts ;
• niveau de formulation ;
• exemples ;
• modèles ;
• représentations graphiques ;
• activités expérimentales ou documentaires ;
• vocabulaire scientifique.

2. Le contrat didactique

Le contrat didactique désigne l’ensemble des attentes réciproques, explicites ou implicites, entre l’enseignant et les apprenants concernant les rôles de chacun face au savoir.

Exemple :

Si, à chaque activité expérimentale, l’enseignant indique immédiatement la bonne hypothèse, les élèves peuvent progressivement considérer que leur rôle n’est pas de rechercher une solution mais de deviner celle attendue par l’enseignant.

Un enseignement des SVT fondé sur l’investigation cherche au contraire à créer une véritable responsabilité intellectuelle de l’apprenant.

CONCEPTS, TRAMES CONCEPTUELLES ET NIVEAUX DE FORMULATION

1. Le concept scientifique

Un concept scientifique ne correspond pas uniquement à une définition mémorisée. Il constitue un outil intellectuel permettant d’interpréter plusieurs situations.

Par exemple, le concept de respiration doit progressivement permettre à l’élève d’interpréter différents phénomènes chez l’être humain, les animaux et les végétaux.

2. Niveau de formulation

Un même concept peut être formulé à différents niveaux de complexité selon :

• l’âge de l’apprenant ;
• ses acquis antérieurs ;
• le niveau scolaire ;
• les objectifs du programme.

Une formulation destinée à un collégien ne peut donc être identique à celle d’un étudiant universitaire.

3. Trame conceptuelle

La trame conceptuelle représente l’organisation logique des relations entre les concepts constitutifs d’un domaine.

Exemple simplifié :

Digestion → transformation des aliments → nutriments → absorption intestinale → sang → cellules

Elle aide l’enseignant à identifier :

• les concepts fondamentaux ;
• les concepts prérequis ;
• les relations entre les notions ;
• la progression conceptuelle.

Les travaux de didactique des sciences accordent précisément une place importante aux notions de trame conceptuelle, niveau de formulation, obstacle, situation-problème et transposition didactique.

CONCEPTIONS, REPRÉSENTATIONS ET OBSTACLES

1. La conception

Une conception est un système explicatif construit par l’apprenant à partir de ses expériences antérieures, de son environnement, du langage courant et de ses apprentissages scolaires.

Elle n’est donc pas une simple erreur accidentelle.

Exemples possibles :

« Les plantes se nourrissent de terre. »

« Le sang est consommé par les organes. »

« Les séismes provoquent le déplacement des plaques. »

Ces représentations possèdent souvent une cohérence pour l’apprenant.

2. Obstacle

Une conception devient un obstacle lorsqu’elle empêche ou rend difficile la construction du savoir scientifique visé.

Le travail didactique ne consiste donc pas seulement à annoncer la bonne réponse. Il faut créer une situation dans laquelle la conception initiale devient insuffisante.

3. Objectif-obstacle

L’objectif-obstacle consiste à transformer un obstacle identifié en objectif prioritaire d’apprentissage.

Exemple :

Obstacle :

« Une plante prélève directement sa matière organique dans le sol. »

Objectif-obstacle :

Amener l’élève à comprendre que la plante verte produit de la matière organique à partir de matière minérale sous certaines conditions.

4. Conflit cognitif et conflit sociocognitif

Il y a conflit cognitif lorsqu’un fait ou un résultat entre en contradiction avec le système explicatif de l’élève.

Il y a conflit sociocognitif lorsque plusieurs apprenants proposent des conceptions contradictoires et doivent confronter leurs arguments.

La confrontation des conceptions joue un rôle majeur dans la construction conceptuelle : la documentation officielle propose précisément un passage de la représentation initiale vers sa déstabilisation, la recherche d’un autre système explicatif puis une nouvelle structuration.

LA SITUATION-PROBLÈME

Une situation-problème est une situation didactique organisée autour d’un obstacle ou problème intellectuel que l’élève ne peut résoudre par simple restitution d’un savoir mémorisé.

L’apprenant doit mobiliser plusieurs ressources : connaissances, procédures, méthodes, raisonnements et attitudes.

La documentation officielle rattache explicitement la compétence à la mobilisation intégrée de ressources, à une famille de situations et à son caractère évaluable.

Une bonne situation-problème doit :

1. avoir du sens pour l’apprenant ;
2. comporter un véritable problème ;
3. mobiliser des acquis antérieurs ;
4. provoquer un questionnement ;
5. permettre plusieurs hypothèses initiales ;
6. nécessiter une activité de recherche ;
7. conduire à une restructuration des connaissances.

Situation-problème ≠ exercice d’application

Exercice :

« Citez les organes de l’appareil digestif. »

Situation-problème :

Après un repas, les aliments disparaissent progressivement du tube digestif tandis que des nutriments apparaissent dans le sang. Comment expliquer ces transformations et ce passage vers le milieu intérieur ?

CURRICULUM ET PROGRAMME DES SVT AU SECONDAIRE COLLÉGIAL

1. Notion de curriculum

Le curriculum ne se réduit pas à une liste de contenus.

Il englobe notamment :

finalités + compétences + contenus + progression + démarches + ressources + situations d’apprentissage + évaluation.

Ses déterminants peuvent être :

• scientifiques et épistémologiques ;
• psychologiques ;
• socioculturels ;
• institutionnels ;
• environnementaux ;
• sanitaires ;
• technologiques.

2. Organisation générale du programme marocain

Les orientations fournies organisent le programme en six grandes unités réparties sur les trois années.

La programmation détaillée de la première année associe explicitement écologie, nutrition, relations trophiques et géologie externe.

La deuxième année articule géologie interne, tectonique, reproduction et hérédité.

La troisième année est organisée notamment autour des fonctions de nutrition et de relation de l’organisme, puis de l’éducation à la santé.

PPO ET APPROCHE PAR COMPÉTENCES

1. Pédagogie par objectifs — PPO

La PPO organise l’apprentissage autour d’objectifs généralement formulés en comportements observables.

Exemple :

À la fin de l’activité, l’élève sera capable d’identifier les principaux organes de l’appareil respiratoire.

Elle facilite :

• la planification ;
• la définition précise des résultats attendus ;
• l’évaluation d’apprentissages ponctuels.

Sa limite apparaît lorsqu’elle conduit à une excessive fragmentation du savoir.

2. Approche par compétences — APC

Une compétence implique la capacité de mobiliser de manière intégrée différentes ressources pour traiter une famille de situations.

Xavier Roegiers la caractérise notamment comme la possibilité de mobiliser un ensemble intégré de ressources pour résoudre une famille de situations-problèmes.

La compétence suppose donc :

ressources + mobilisation + situation + finalité + critères d’évaluation.

Comparaison

Point fondamental

L’APC ne supprime pas les objectifs d’apprentissage.

Les connaissances et capacités spécifiques constituent au contraire des ressources nécessaires à la compétence.

LES TROIS DÉMARCHES À MAÎTRISER

Le cadre de référence 2025 cite explicitement :

la démarche d’investigation ; la démarche de résolution de problème ; la démarche expérimentale.

Il faut être capable de les distinguer.

1. La démarche d’investigation

La démarche d’investigation place l’apprenant dans une posture de recherche.

Schéma général :

Situation déclenchante → problématisation → hypothèses/questions → stratégie de recherche → investigation → résultats → confrontation → structuration du savoir.

La stratégie peut mobiliser :

• expérimentation ;
• observation ;
• mesures ;
• analyse documentaire ;
• enquête ;
• travail de terrain ;
• modélisation.

Une ressource institutionnelle consacrée aux SVT décrit également l’investigation comme une démarche où l’élève participe à la construction de la stratégie de résolution puis confronte les résultats attendus et obtenus avant la structuration du savoir.

Donc :

Démarche d’investigation ≠ nécessairement expérimentation.

On peut mener une investigation exclusivement à partir de cartes géologiques, de photographies, d'observations ou de données statistiques.

2. La démarche de résolution de problème

Elle commence par un problème scientifique clairement identifié.

Étapes possibles :

Problème → données disponibles → hypothèses/explications → choix d’une stratégie → traitement des données → solution → validation.

L’activité intellectuelle centrale est la résolution du problème.

3. La démarche expérimentale

La démarche expérimentale vise principalement à tester une hypothèse en manipulant des variables.

Schéma :

Observation → problème → hypothèse → conséquences vérifiables → protocole → expérimentation → résultats → interprétation → conclusion.

L’hypothèse peut alors être :

• confirmée provisoirement ;
• réfutée ;
• reformulée.

Le schéma présenté dans les orientations officielles montre précisément les interactions entre observation, références théoriques, problème, hypothèse, déduction, test par observation ou expérimentation et confrontation aux résultats.

Principe expérimental essentiel

Pour tester l’effet d’un facteur, il faut comparer des conditions qui diffèrent essentiellement par le facteur étudié.

MODÈLES ET MODÉLISATION EN SVT

Un modèle scientifique est une représentation construite pour expliquer, représenter ou prévoir certains aspects d'un phénomène.

Il ne constitue jamais une copie exacte de la réalité.

Exemples en SVT :

• modèle d’une cellule ;
• modèle du cœur ;
• modèle des plaques lithosphériques ;
• modèle d’un volcan ;
• modèle de la circulation sanguine ;
• modèle d’une chaîne alimentaire.

Modéliser signifie notamment :

observer → sélectionner certaines caractéristiques → représenter → expliquer → confronter le modèle aux données → modifier éventuellement le modèle.

Erreur fréquente

Maquette ≠ automatiquement modèle scientifique.

Une maquette devient réellement un outil de modélisation lorsqu’elle permet de représenter des relations, d’expliquer un mécanisme ou de produire des prévisions.

STRUCTURE DIDACTIQUE D’UNE SÉQUENCE DE SVT

Les orientations proposent un modèle de construction du problème scientifique fondé sur la médiation de l’enseignant, le conflit sociocognitif, la problématisation, des activités de recherche et une synthèse.

Une séquence peut être organisée selon l’architecture suivante :

Phase 1 — Diagnostic

Identifier :

• acquis antérieurs ;
• conceptions ;
• difficultés ;
• prérequis.

Phase 2 — Situation déclenchante

Présenter un phénomène étonnant, une observation, une photographie, des résultats contradictoires, une expérience ou une situation authentique.

Phase 3 — Problématisation

Transformer l’étonnement en question scientifique.

Phase 4 — Formulation des hypothèses

Les élèves proposent leurs explications provisoires.

Phase 5 — Élaboration d’une stratégie

Décider comment vérifier les hypothèses :

expérience, observation, analyse documentaire, sortie de terrain, modélisation, mesure…

Phase 6 — Investigation

Les élèves recueillent les données.

Phase 7 — Exploitation

Décrire → comparer → mettre en relation → interpréter.

Phase 8 — Confrontation

Comparer résultats et hypothèses.

Phase 9 — Structuration

Construire collectivement la connaissance scientifique.

Phase 10 — Réinvestissement

Utiliser le savoir dans une situation nouvelle.

Phase 11 — Évaluation et remédiation

Identifier les acquis et les difficultés persistantes.

LES RESSOURCES DIDACTIQUES EN SVT

Les ressources doivent être choisies en fonction de l’objectif et non pour leur simple attractivité.

1. Ressources biologiques

• plantes ;
• organes ;
• préparations microscopiques ;
• échantillons ;
• collections.

2. Ressources géologiques

• roches ;
• minéraux ;
• fossiles ;
• cartes géologiques ;
• coupes ;
• échantillons.

3. Matériel expérimental

• microscope ;
• loupe ;
• verrerie ;
• instruments de mesure ;
• matériel de dissection lorsque son utilisation est pertinente et autorisée.

4. Ressources graphiques

• photographies ;
• schémas ;
• cartes ;
• graphiques ;
• tableaux de résultats ;
• modèles.

5. Milieu naturel

Le terrain constitue en SVT un véritable espace didactique.

Les orientations accordent par exemple une grande importance au travail de terrain dès la première année pour l’étude des relations entre les êtres vivants et leur milieu.

6. TIC

Les TIC peuvent permettre :

• visualisation ;
• simulation ;
• traitement de données ;
• exploitation d’images ;
• modélisation ;
• accès à des bases de données scientifiques.

Mais :

TIC ≠ apprentissage automatiquement actif.

La technologie doit servir un problème scientifique et une activité cognitive identifiable.

CONCEPTUALISATION EN SVT

Construire un concept scientifique suppose généralement plusieurs opérations :

faire émerger les conceptions → confronter → problématiser → rechercher → mettre à l’épreuve → restructurer → formaliser → transférer.

L’enseignant ne remplace donc pas simplement une « mauvaise idée » par la « bonne définition ».

Il organise les conditions permettant à l’élève d’abandonner progressivement un modèle explicatif devenu insuffisant.

RÔLE DE L’ENSEIGNANT ET RÔLE DE L’APPRENANT

Enseignant

Il devient principalement :

concepteur de situations — médiateur — organisateur — régulateur — évaluateur.

Il ne disparaît donc pas de l’apprentissage actif. Son rôle devient au contraire plus exigeant.

Il doit anticiper :

• les conceptions ;
• les obstacles ;
• les hypothèses probables ;
• les difficultés ;
• les ressources ;
• les aides ;
• les variables didactiques.

Apprenant

Il doit progressivement devenir capable de :

observer — questionner — formuler — argumenter — expérimenter — analyser — interpréter — modéliser — communiquer — évaluer.

ÉVALUATION DES APPRENTISSAGES EN SVT

1. Évaluation diagnostique

Elle intervient avant ou au début d’un apprentissage.

Elle permet d’identifier :

• prérequis ;
• représentations ;
• difficultés ;
• besoins.

2. Évaluation formative

Elle accompagne l’apprentissage.

Sa fonction principale est de fournir une régulation :

Où se situe l’élève ? Quelle difficulté rencontre-t-il ? Quelle aide faut-il lui proposer ?

3. Évaluation sommative

Elle intervient généralement au terme d’une séquence ou d’une période et vise à établir un bilan.

4. Évaluation critériée

Dans une approche par compétences, une production doit être appréciée à partir de critères et d’indicateurs.

Exemple de grille pour une investigation

L’évaluation des SVT doit donc aller au-delà de la seule restitution de connaissances. Les ressources consacrées à l’évaluation des compétences scientifiques distinguent notamment mobilisation des connaissances, démarche scientifique, expérimentation et exploitation des résultats.

GRILLE D’ANALYSE DIDACTIQUE D’UNE LEÇON DE SVT

Face à une activité, un document ou une situation d’examen, on peut utiliser la grille suivante :

EXEMPLE COMPLET : CONSTRUIRE UNE SÉQUENCE PAR INVESTIGATION

Thème

Nutrition des végétaux verts — 1re année collégiale

Les orientations officielles considèrent précisément ce thème comme favorable à la mise en œuvre de la démarche expérimentale et au travail sur les variables.

1. Situation déclenchante

Deux plantes semblables sont placées dans des conditions différentes.

Après quelques jours, leurs caractéristiques diffèrent.

2. Question

Quelles sont les conditions nécessaires à la production de matière par une plante verte ?

3. Conceptions possibles

« La plante se nourrit uniquement de terre. »

« L’eau suffit à faire grandir la plante. »

« La lumière sert seulement à chauffer la plante. »

4. Hypothèses

Les élèves proposent :

• la lumière est nécessaire ;
• les feuilles interviennent ;
• le CO₂ intervient ;
• l’eau et les sels minéraux sont nécessaires.

5. Stratégie

Les groupes déterminent quelles observations ou expériences permettraient de tester chaque hypothèse.

On peut associer :

• expérimentation ;
• analyse de résultats expérimentaux ;
• photographies ;
• documents ;
• schémas.

L’utilisation d’expériences réelles doit naturellement respecter les conditions matérielles et de sécurité ; à défaut, des résultats expérimentaux authentiques peuvent être exploités.

6. Exploitation

L’élève doit :

observer → comparer → identifier la variable → constater le résultat → établir une relation.

7. Conclusion

La conclusion doit répondre au problème et non simplement décrire le document.

8. Structuration

Construction d’un schéma fonctionnel mettant en relation :

racines — eau et sels minéraux — feuilles — CO₂ — lumière — matière organique.

9. Réinvestissement

Proposer une nouvelle situation :

Pourquoi une plante cultivée dans l’obscurité dépérit-elle même si elle est régulièrement arrosée ?

EXEMPLE DE MODÉLISATION : TECTONIQUE DES PLAQUES

Situation

Une carte montre une répartition non aléatoire des séismes et des volcans à la surface de la Terre.

Problème

Comment expliquer cette répartition ?

Activités

Analyser plusieurs cartes :

• séismes ;
• volcans ;
• reliefs océaniques ;
• limites des plaques.

Raisonnement

Superposer mentalement ou numériquement les informations → identifier des correspondances → proposer un découpage de la lithosphère → construire un modèle.

Intérêt didactique

Cette activité montre qu’une investigation scientifique peut reposer sur l’analyse et la modélisation, sans nécessairement comporter une expérimentation.

DISTINCTIONS À MAÎTRISER POUR LES QCM

MINI-QCM D’ENTRAÎNEMENT

1. Une compétence correspond principalement :

A. à une somme de connaissances mémorisées B. à la mobilisation intégrée de ressources dans une situation C. à un comportement isolé D. à un contenu du manuel

Réponse : B

2. Une conception initiale est :

A. toujours une faute de raisonnement B. un système explicatif construit par l’apprenant C. une définition scientifique D. une consigne pédagogique

Réponse : B

3. La démarche d’investigation :

A. nécessite toujours une expérience B. interdit l’analyse documentaire C. peut mobiliser observation, modélisation, enquête ou expérimentation D. commence nécessairement par une définition donnée par l’enseignant

Réponse : C

4. Dans une démarche expérimentale, une expérience sert principalement à :

A. illustrer le cours B. vérifier une hypothèse ou une conséquence déduite de celle-ci C. occuper les élèves D. reproduire un protocole sans question

Réponse : B

5. Une situation-problème :

A. peut être résolue par simple restitution B. mobilise des ressources pour résoudre un obstacle ou problème C. est toujours un exercice numérique D. exclut les conceptions initiales

Réponse : B

6. Le conflit sociocognitif correspond :

A. à une sanction B. à un conflit disciplinaire entre élèves C. à la confrontation argumentée de conceptions différentes D. à une erreur expérimentale

Réponse : C

7. Une évaluation formative sert d’abord à :

A. classer définitivement les élèves B. réguler l’apprentissage C. délivrer un diplôme D. remplacer l’enseignement

Réponse : B

8. Un modèle scientifique :

A. reproduit obligatoirement tous les détails de la réalité B. constitue une représentation fonctionnelle permettant d’expliquer ou prévoir C. est toujours matériel D. n’est jamais modifiable

Réponse : B

FICHE DE SYNTHÈSE À MÉMORISER

Didactique des SVT = étude des conditions d’enseignement et d’appropriation des savoirs biologiques et géologiques.

Triangle didactique = enseignant — apprenant — savoir.

Transposition didactique = transformation du savoir scientifique en savoir enseignable.

Conception = système explicatif initial de l’apprenant.

Obstacle = conception ou mode de raisonnement résistant à l’apprentissage.

Objectif-obstacle = obstacle choisi comme cible d’apprentissage.

Situation-problème = situation obligeant l’apprenant à mobiliser des ressources pour dépasser un obstacle.

Compétence = mobilisation intégrée de ressources dans une famille de situations.

Investigation = questionnement + stratégie de recherche + données + confrontation + structuration.

Démarche expérimentale = problème + hypothèse + test contrôlé + résultats + conclusion.

Modélisation = construction et utilisation d’une représentation explicative.

Évaluation formative = régulation.

Remédiation = intervention adaptée aux difficultés diagnostiquées.

Conclusion

La didactique contemporaine des SVT rompt avec une conception de l’enseignement réduite à la transmission de résultats scientifiques stabilisés. Elle cherche à mettre l’apprenant en situation de construire des problèmes, confronter ses conceptions aux faits, mobiliser des ressources, expérimenter, observer, modéliser, argumenter et communiquer.

L’enseignement des SVT au secondaire collégial doit ainsi articuler quatre dimensions fondamentales :

savoirs scientifiques + démarches scientifiques + construction conceptuelle + développement des compétences.

La réussite d’une séquence ne se mesure donc pas à la quantité d’informations données par l’enseignant, mais à la qualité des activités intellectuelles par lesquelles l’élève transforme progressivement ses systèmes explicatifs et devient capable de mobiliser ses acquis dans des situations nouvelles.

Unités complémentaires

• Sciences de l’éducation et didactique — consolider les notions pédagogiques transversales.
• Évaluation et curricula — approfondir les critères, les indicateurs et l’évaluation des compétences.
• Recherche éducative — renforcer l’analyse de données et la construction d’une démarche rigoureuse.