Le transfert de connaissances entre les mathématiques et les sciences : une étude exploratoire auprès d'élèves de 4e secondaire

Au moment où dans plusieurs pays on travaille à refondre les programmes d'études, tant au primaire qu'au secondaire, l'intérêt pour le transfert renaît. Un des concepts fondamentaux en apprentissage consiste en l'habileté à réutiliser de façon consciente et efficace un acquis d'une situation à une autre situation. Cette recherche émane de préoccupations professionnelles au moment où le chercheur était enseignant au secondaire. Au cours de ces années, il lui a été possible de constater que plusieurs élèves percevaient difficilement les liens présents entre les disciplines mathématiques et scientifiques. Des travaux en psychologie cognitive et plus particulièrement selon une perspective du traitement de l'information ont servi de cadre de référence pour évaluer et analyser les capacités de transfert auprès d'élèves de 4e secondaire. Ce cadre de référence permet de formuler le principal objectif qui est de mieux comprendre le processus de transfert chez des élèves en situation de résolution de problèmes scientifiques. Cette thèse s'intéresse donc au transfert en tant que phénomène important du processus d'apprentissage au sens de l'intégration. La méthode de recherche choisie, de nature qualitative, est principalement axée sur l'évaluation de la capacité à transférer des connaissances lors d'une épreuve et d'un entretien. Pour évaluer ce potentiel de transfert, nous avons élaboré deux outils : une épreuve en mathématiques et en sciences et un guide d'entretien. Pour la passation de l'épreuve, le chercheur a pu compter sur la collaboration de 130 sujets provenant de deux écoles. L'entretien complète la prise de données avec 13 sujets ayant accepté de poursuivre l'étude. Les données recueillies par ces instruments font ensuite l'objet d'une analyse de contenu. En premier lieu, les verbatims de l'épreuve et de l'entretien ont été transcrits, puis codifiés. La correction des réponses fournies pour les problèmes résolus s'est faite à partir d'une grille d'analyse qualitative et adaptée de la littérature (Thouin, 1995). Une seconde série d'analyses permettant de catégoriser les réponses selon la typologie des connaissances déclaratives, procédurales et conditionnelles complète la prise de données. Nos résultats indiquent que les sujets sont très influencés par des éléments de surface, principalement lorsqu'il s'agit de problèmes auxquels ils ne sont pas habitués. En l'absence de connaissances de base, plusieurs sujets vont tendre vers des propositions de solution « pratico-pratique » provenant de leur vécu : cela nous apparaît d'importance d'un point de vue didactique et en matière de transfert. Lors des entretiens réalisés un mois plus tard, les sujets ont éprouvé de la difficulté à se rappeler le contenu de l'épreuve. Et lorsqu'il y avait un rappel, celui-ci était superficiel et surtout axé sur le contenu ou le contexte d'un problème. La plupart des sujets ne pouvait nommer que deux ou trois éléments (des problèmes en mathématiques, en sciences physiques, le problème de la fenêtre, le problème du laser, etc.). Nos résultats confirment ce que plusieurs chercheurs (Julo, 1995, Jonnaert et Vander Borght, 1999; Richard et al, 1990) qui s'intéressent aux questions de l'apprentissage admettent aujourd'hui : l'élève ne travaille jamais sur la situation proposée par l'enseignant, mais bien sur la représentation qu'il s'en est construite. Au plan méthodologique, cette recherche est intéressante par la variété des sources de collecte de données utilisées, par l'application d'outils méthodologiques et d'analyses originaux tirés de la recherche et de la pratique. Du côté théorique, il résulte de cette étude une meilleure compréhension du processus de transfert des connaissances mathématiques vers les sciences physiques. Finalement, aux plans didactique et pédagogique, cette recherche alimente la réflexion sur l'apprentissage et l'enseignement des sciences au secondaire. Elle fait ressortir que les mathématiques sont importantes dans la mobilisation de certaines connaissances scientifiques et que l'enseignant peut et devrait jouer un rôle pour favoriser le transfert