Selon des chercheurs de l’Institut Weizmann des sciences et de l’Université de Petras, en Grèce, les jeunes enfants peuvent développer leur raisonnement scientifique lorsqu’on leur demande « comment » les choses fonctionnent plutôt que « pourquoi ».
Lorsqu’on leur pose des questions commençant par « comment », qui les encouragent à raisonner étape par étape, 68 % des enfants interrogés, dont certains sont âgés de seulement sept ans, parviennent à proposer des explications plausibles à des questions scientifiques étonnamment complexes, selon des chercheurs israéliens et grecs.
Cette recherche, évaluée par les pairs et menée par la professeure Michal Haskel-Ittah, du département d’enseignement des sciences de l’Institut Weizmann, la doctorante Yael Shtechman et la professeure Marida Ergazaki, de l’Université de Petras, montre que des enfants de sept ans peuvent élaborer des explications scientifiques détaillées de phénomènes biologiques lorsqu’on leur pose des questions favorisant une réflexion sur des processus physiques successifs.
À l’inverse, les questions traditionnelles commençant par « pourquoi » conduisent souvent les enfants à se concentrer sur la fonction d’un phénomène, plutôt qu’à développer une réflexion analytique plus approfondie.
Par exemple, lorsqu’on leur a demandé « comment » un poisson-globe se gonfle, 68 % des 50 enfants de l’étude, scolarisés de la deuxième à la sixième année du primaire, ont expliqué le phénomène en construisant un enchaînement logique reliant la cause, le processus et l’effet. Lorsqu’on leur a demandé « pourquoi » ce poisson se gonfle, ils ont donné des réponses plus simples, comme : pour se protéger des prédateurs.
« Une majorité des enfants de notre étude ont pu produire des explications mettant en évidence les facteurs et les relations qui sous-tendent les phénomènes biologiques, y compris des élèves de deuxième année du primaire », a expliqué Michal Haskel-Ittah, lors d’un entretien sur Zoom. « Leurs connaissances biologiques n’étaient pas toujours exactes, mais la structure de leur raisonnement mécaniste était bien présente. »
En orientant les questions vers le fonctionnement des choses, cette étude, publiée dans The Journal of the Learning Sciences, propose une stratégie pédagogique susceptible d’aider les élèves à mieux comprendre les relations de cause à effet.
« Si l’on félicite les enfants uniquement lorsqu’ils donnent la bonne réponse, ils apprendront à répéter ce qu’ils ont mémorisé », ajoute la chercheuse. «Mais si l’on souligne également la manière dont ils sont arrivés à cette réponse, même lorsqu’elle n’est pas scientifiquement exacte, on encourage de bonnes démarches de réflexion.»
Apprendre à expliquer les mécanismes
Michal Haskel-Ittah s’intéresse « non seulement aux sciences, mais aussi à la philosophie des sciences », explique-t-elle. « Or, en philosophie des sciences, lorsqu’on parle de mécanismes en biologie, on parle de questions commençant par “comment”. »
À la fin des années 1990 et au début des années 2000, les scientifiques ont commencé à étudier la manière dont les enfants expliquent les phénomènes biologiques.
Les réponses qui établissent un lien entre une cause et un effet, et qui explorent les facteurs à l’origine d’un phénomène, sont appelées « explications mécanistes ».
Les explications non mécanistes, dites « téléologiques », décrivent la finalité d’un phénomène, sans obliger l’enfant à réfléchir à la manière dont la nature fonctionne réellement.
Dans cette étude, les chercheurs ont voulu déterminer si les enfants disposaient des outils nécessaires pour penser comme des scientifiques, et observer leurs réactions face à différents types d’explications.
Dans un premier temps, chaque enfant a proposé, avec ses propres mots, une explication d’un processus biologique, par exemple la manière dont un poisson-globe se gonfle. Ensuite, les chercheurs lui ont présenté plusieurs explications concurrentes de ces phénomènes naturels, en lui demandant d’évaluer lesquelles étaient les meilleures.
Michal Haskel-Ittah souhaitait notamment savoir si les questions commençant par « comment » pouvaient inciter les enfants à construire un raisonnement logique, étape par étape.
Comment, plutôt que pourquoi, un poisson-globe se gonfle-t-il ?
Lorsqu’on leur demandait « pourquoi » un poisson-globe se gonfle, les enfants donnaient généralement des réponses décrivant sa finalité : le poisson grossit pour ne pas être mangé, ou pour ressembler à un monstre géant.
En revanche, lorsqu’on leur demandait « comment » il se gonfle, ils essayaient de comprendre le processus biologique en jeu, en s’appuyant parfois sur leurs propres expériences ou sur des informations qu’ils avaient entendues.
La chercheuse rapporte ainsi qu’un enfant a eu une « idée brillante » : lorsque le poisson-globe a peur, « son cœur se met à battre très vite, et quelque chose ressemblant à un ressort à l’intérieur se contracte, puis tout le poisson se gonfle ».
Même si cette réponse pouvait être fausse, elle témoignait d’une pensée créative, souligne-t-elle.
L’échantillon comptait à peu près autant de filles que de garçons. Les chercheurs n’ont pas observé de différences entre les sexes.
« Cela ne signifie pas qu’il n’existe aucune différence, mais, dans notre étude, nous n’avons rien constaté de très significatif », précise Michal Haskel-Ittah.
Une piste pour améliorer les apprentissages en Israël
La chercheuse a également évoqué les applications possibles de cette étude dans le système scolaire israélien, dont les élèves ont obtenu des résultats inférieurs à la moyenne en lecture, en mathématiques et en sciences lors de la dernière série de tests internationaux évoquée dans l’article.
« Je pense qu’il est très important de permettre aux élèves de réfléchir par eux-mêmes », affirme-t-elle. « Les enseignants devraient valoriser non seulement les bonnes réponses, mais aussi celles qui décrivent un mécanisme. »
Lorsqu’elle forme des enseignants de sciences à l’Institut Weizmann, elle leur suggère de poser des questions commençant par « comment » sur des sujets que leurs élèves n’ont encore jamais étudiés.
« Au début, les enseignants hésitent à interroger les élèves sur quelque chose qu’ils ne leur ont pas encore enseigné », explique-t-elle. « Mais ils sont toujours étonnés, car les élèves proposent des explications bien structurées et créatives. »
En s’appuyant sur ces capacités intuitives de raisonnement, les éducateurs peuvent, selon elle, poser des bases plus solides pour le développement de l’esprit critique.
« C’est exactement ce que font les scientifiques. Ils ont différentes idées. Ils réalisent des expériences et, finalement, une hypothèse se révèle juste ou fausse. »
« Dans le système scolaire, nous insistons sur l’exactitude des réponses », poursuit-elle. « Mais nous devons aussi aider les enfants à exercer leurs capacités de raisonnement avant de les guider vers des concepts scientifiquement exacts. »
Développer l’esprit critique
La professeure Iris Tabak, spécialiste des sciences de l’apprentissage à l’École d’éducation de l’Université Ben-Gourion du Néguev, estime que « la force de cette étude réside dans sa stratégie de questionnement ».
Interrogée par le Times of Israel, cette chercheuse, qui n’a pas participé aux travaux, souligne que « les résultats suggèrent que même certains élèves de deuxième année du primaire peuvent enrichir leurs explications fonctionnelles en y intégrant des mécanismes ».
Elle précise toutefois que des recherches supplémentaires, menées auprès d’un plus grand nombre d’enfants, sont nécessaires.
« Développer le raisonnement mécaniste peut donner aux élèves, à l’issue de leur scolarité, un outil pour évaluer de manière critique les informations diffusées auprès du grand public », explique-t-elle.
Elle prend l’exemple d’un article qui mettrait en garde contre les crèmes solaires en s’appuyant sur une corrélation entre leur utilisation et le mélanome.
Plutôt que d’en déduire que la crème solaire provoque ce cancer, un raisonnement fondé sur les mécanismes pourrait conduire à envisager une autre explication : les personnes davantage exposées au soleil, ou dont la peau est plus sensible, peuvent être à la fois plus susceptibles d’utiliser une crème solaire et plus susceptibles de développer un mélanome.
Autrement dit, une réflexion critique sur les causes et les effets peut éviter de tirer de fausses conclusions à partir d’affirmations trompeuses.
« Se demander régulièrement comment une cause supposée pourrait produire un effet observé constitue un élément de vigilance critique », souligne Iris Tabak.
Pour Michal Haskel-Ittah, le développement de ces compétences est d’autant plus essentiel aujourd’hui que l’information est immédiatement accessible.
« L’intelligence artificielle donnera instantanément des informations aux enfants », explique-t-elle. « Mais celles-ci pourront comporter ce que nous appelons des “boîtes noires”, c’est-à-dire des éléments dont le fonctionnement interne reste totalement caché ou inconnu. Lorsque les enfants repèrent ces boîtes noires, ils peuvent poser d’autres questions. Chacun doit être capable de réfléchir et de s’interroger sur ce qu’il ne comprend pas. »
Source : The Times of Israel
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