                                                                  Informer et accompagner
                                                                  les professionnels de l’éducation        CYCLES 2                                  3 4
                                      PHYSIQUE-CHIMIE
                                        Enseigner la physique-chimie au cycle 4



                                  Valeurs de la république et enseignement
                                           de la physique-chimie

                                   SOMMAIRE

                               Les valeurs de la République. ........................................................................ 2
                                  • Valeurs de la République et croyances. .................................................................................2
                                  • Valeurs de la République et formation du citoyen.................................................................2

                               Le périmètre de la science............................................................................. 3
                                  • Un contrat méthodologique clair. ..........................................................................................3
                                  • Des résultats questionnables.................................................................................................3
                                  • Une évolution perpétuelle . ....................................................................................................3
                                  • Des usages des découvertes scientifiques............................................................................4

                               L’enseignement des sciences......................................................................... 4
                                  • Le respect des vérités. ...........................................................................................................4
                                  • La vertu de modestie..............................................................................................................4
                                  • Le sens de la justesse. ...........................................................................................................4
                                  • L’importance de l’imagination................................................................................................5
                                  • L’esprit de liberté....................................................................................................................5
                                  • La maîtrise du langage...........................................................................................................5

                               L’enseignement des sciences et le partage des valeurs de la République. .... 5
                                  • Aborder les questions à propos de la science. ......................................................................6
                                  • Expliciter la démarche scientifique........................................................................................6
                                  • Débattre, respecter, coopérer. ...............................................................................................7
                                  • Se référer à l’histoire des sciences........................................................................................7

                               Bibliographie.................................................................................................. 8
                                  • Sur Sciences et laïcité............................................................................................................8
                                  • Sur les sciences, l’épistémologie et l’histoire des sciences .................................................8
                                  • Sur l’enseignement des sciences ..........................................................................................8
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  CYCLE   4    I PHYSIQUE-CHIMIE I Enseigner la physique-chimie au cycle 4




                              Les sciences expérimentales - notamment la physique-chimie - au travers de leur
                              enseignement, sont un domaine privilégié au sein duquel l’enseignant et les élèves ont la
                              possibilité de mobiliser une réflexion sur les valeurs de la République.

                              Après une rapide présentation des valeurs de la République en lien avec les sciences
                              expérimentales, la ressource proposée met l’accent sur deux aspects qui se nourrissent
                              mutuellement : le périmètre des sciences – ce qui inclut les valeurs portées par les sciences
                              et la méthodologie de la démarche scientifique – et l’enseignement des sciences à l’école. Ces
                              deux points sont abordés sous l’éclairage de la laïcité et des valeurs de la République. Nous
                              désignons par la suite par « sciences » les sciences physiques et chimiques.


                              Les valeurs de la République
                              Dans le champ des sciences, la question des valeurs de la République est  plus
                              particulièrement liée à celle des croyances et touche à la formation du citoyen.

                              Valeurs de la République et croyances

                              Ces valeurs sont explicitées par les mots « liberté, égalité et fraternité » régulièrement
                              associés aux qualificatifs « laïque, démocratique et sociale ». Dans son article premier, la
                              constitution s’ouvre sur la laïcité et évoque le principe du respect des croyances de chacun :
                              « La France est une République indivisible, laïque, démocratique et sociale. Elle assure
                              l’égalité devant la loi de tous les citoyens sans distinction d’origine, de race ou de religion.
                              Elle respecte toutes les croyances. »

                              Cette référence aux croyances est convoquée fréquemment dans les programmes de
                              physique-chimie. Dans les préambules des programmes du lycée on peut relever des
                              affirmations comme : « la connaissance objective et rationnelle doit être distinguée de
                              l’opinion et de la croyance1 », ou bien « Contrairement à la pensée dogmatique, la science
                              n’est pas faite de vérités révélées intangibles, mais de questionnements, de recherches et de
                              réponses qui évoluent et s’enrichissent avec le temps2. ». Dans le texte3 du socle commun de
                              connaissances, de compétences et de culture, la même idée est développée dans le domaine
                              4 – les systèmes naturels et les systèmes techniques. Il y est mentionné : « La démarche
                              scientifique a pour objectif d’expliquer l’Univers, d’en comprendre les évolutions, selon
                              une approche rationnelle distinguant faits et hypothèses vérifiables d’une part, opinions et
                              croyances d’autre part. »


                              Valeurs de la République et formation du citoyen

                              La vertu éducative de la pratique des sciences expérimentales n’est plus à démontrer,
                              l’initiation aux sciences expérimentales participe pleinement de la formation du citoyen :
                              l’élève, futur citoyen, apprend à formuler des hypothèses, à construire un raisonnement,
                              à valider ou réfuter une hypothèse en appréhendant le rôle clé du fait, de l’observation, de
                              l’expérience et de sa reproductibilité. L’enseignement des sciences participe également du
                              « vivre ensemble » au travers de « l’estime de soi et des autres », du « travailler ensemble, en
                              équipe », de la coopération, de la compréhension et du respect de la règle, par exemple celle
                              liée à la sécurité, et de l’éducation au développement durable.



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                              1.  Préambule du programme de physique-chimie de la classe de terminale S
                              2.  Préambule des programmes de physique-chimie des classes de seconde générale et premières S et L-ES
                              3.  Journal officiel de la République française N° 78 du 2 avril 2015

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  CYCLE   4    I PHYSIQUE-CHIMIE I Enseigner la physique-chimie au cycle 4




                              Le périmètre de la science

                              Un contrat méthodologique clair

                              Les scientifiques ont pour objectif de construire des modèles qui rendent compte de manière
                              rationnelle de ce que nous observons du monde réel, en recourant le plus souvent au langage
                              des mathématiques ; ces modèles sont validés par des expériences reproductibles. La
                              validation des connaissances se fait de manière indépendante par différents scientifiques et
                              ceci à l’échelle internationale ; les options métaphysiques de ces scientifiques n’entrent pas en
                              ligne de compte dans cette phase de validation, cet espace est donc par nature laïc. L’histoire
                              récente de l’expérience des « neutrinos supraluminiques » est exemplaire d’une communauté
                              scientifique qui doute, partage, échange, critique et met à l’épreuve les résultats de ses
                              expériences.

                              Des résultats questionnables

                              La question de la reproductibilité des expériences est donc centrale et repose, selon
                              Guillaume Lecointre4, sur quatre piliers :
                              • un scepticisme initial concernant les faits : on expérimente parce que l’on se pose des
                                 questions et non pas pour prouver quelque chose dont on est certain a priori. Une vigilance
                                 par rapport aux influences mercantiles, idéologiques ou religieuses est donc de mise. Une
                                 expérience peut conduire à un résultat inattendu, dans ce cas cette surprise doit, elle aussi,
                                 être mise à l’épreuve ;
                              • la possibilité de questionner le monde réel : on suppose que celui-ci est questionnable et se
                                 manifeste de la même manière à tous les observateurs. Si l’on fait une expérience, c’est avec
                                 l’espoir que cette expérience puisse être refaite en un autre lieu par un autre expérimenta-
                                 teur et donne les mêmes résultats. En ce sens, la science vise une portée universelle ;
                              • la rationalité des méthodes de la science : elles respectent les lois de la logique et un
                                 « principe de parcimonie » : il s’agit de construire des théories les plus économiques en
                                 hypothèses. Soulignons ici que cette parcimonie est une propriété de la théorie et non du
                                 système réel étudié ;
                              • un matérialisme méthodologique : tout ce qui est accessible dans le monde réel est matériel
                                 ou d’origine matérielle et peut être expliqué par une cause matérielle.

                              La science tire sa spécificité de la propriété qu’elle possède d’être remise en cause : cette
                              mise à l’épreuve permanente est indispensable, elle fonde la légitimité de la démarche
                              scientifique et la différentie de la « croyance » qui n’a pas besoin d’être justifiée et qui se
                              soustrait à la logique de la preuve.

                              Une évolution perpétuelle

                              Les modèles scientifiques sont construits autour d’idées fortes, de « colonnes vertébrales »
                              – les paradigmes – que les scientifiques essaient de conserver aussi longtemps que possible
                              quitte à les modifier pour les adapter aux faits ou aux expériences apparaissant comme des
                              anomalies. La situation devient critique lorsque ces ajustements deviennent impossibles ;
                              il convient alors de changer de paradigmes5, ce qui est caractéristique des « révolutions
                              scientifiques ». La science est donc en perpétuelle évolution. On peut citer l’avènement au
                              début du XXème siècle de la théorie de la relativité restreinte et « l’ajustement » du modèle
                              planétaire de l’atome – le modèle de Bohr – prémice de la physique quantique.


Retrouvez Éduscol sur         4.  Guillaume Lecointre est professeur au Muséum Nationale d’Histoire Naturelle
                              5.  Dans son ouvrage sur La structure des révolutions scientifiques, Thomas Kuhn introduit le concept de paradigmes
                                   en sciences qui sont « des découvertes scientifiques universellement reconnues qui, pour un temps fournissent à
                                   une communauté de chercheurs des problèmes types et des solutions »  

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  CYCLE   4    I PHYSIQUE-CHIMIE I Enseigner la physique-chimie au cycle 4




                              Des usages des découvertes scientifiques

                              Les scientifiques ont le devoir de s’intéresser aux conditions de leurs expérimentations et
                              aux conséquences potentielles de leurs découvertes – le domaine des applications. Leurs
                              réflexions doivent être partagées par tous, la science est le lieu où l’éthique est interrogée,
                              le périmètre de la science est donc complexe. La lettre d’Einstein6 datée de 1939 et adressée
                              au président Franklin Roosevelt (lettre dans laquelle il demande notamment que les Etats-
                              Unis s’engagent dans un travail expérimental sur les réactions en chaîne) est exemplaire d’un
                              lent processus qui, partant d’une découverte fondamentale – l’équivalence masse-énergie –,  
                              conduit à la confection d’armes atomiques aux effets les plus dévastateurs. Einstein a
                              regretté ensuite avoir signé cette lettre ; une autre a suivi en 1945 marquant son engagement
                              résolument pacifiste.

                              Pour autant, les usages parfois peu éthiques et dangereux pour l’homme et l’environnement
                              ne doivent pas être imputés uniquement à la science et/ou aux scientifiques ; ils sont aussi le
                              fruit de décisions politiques ou économiques.


                              L’enseignement des sciences

                              Le paragraphe ci-dessous permet de tisser les premiers liens entre le fonctionnement de la
                              science et son enseignement à l’École. Il est très largement inspiré de l’ouvrage d’Yves Quéré
                              (« la science institutrice »7), et s’articule autour des vertus suivantes portées par la science.

                              Le respect des vérités

                              La prétention de détenir la vérité « appartient désormais à des domaines que l’on peut juger
                              soit intolérables soit ridicules7» mais il ne faut pas tomber dans l’excès inverse du relativisme.
                              La science montre qu›il existe des vérités : « la température n›évolue pas lorsque l’eau bout,
                              malgré la chaleur que le réchaud continue de lui fournir. La pierre lâchée ne remonte pas vers
                              le ciel, elle tombe […] Ainsi va la science, en ses affirmations tranquilles et indéniables7. »

                              La vertu de modestie

                              La démarche expérimentale confère à la science et au scientifique qui la pratique une vertu de
                              profonde modestie. L’homme de sciences est celui qui se met à l’écoute, à l’observation de la
                              nature et traduit fidèlement - sans ajout personnel - ce qu’il a perçu d’elle : « Elle [la science]
                              devrait être pour l’enfant école de la modestie, c’est-à-dire de respect devant les faits, de
                              confrontation permanente entre sa propre pensée et ceux-ci, de refus des idées toutes faites7. ».

                              Le sens de la justesse

                              La pratique de la démarche scientifique forme à la justesse du raisonnement et à la rigueur
                              d’esprit que ce soit sur le plan théorique, en prenant appui sur les mathématiques, ou que
                              ce soit au niveau expérimental : « Il n’est pas vrai que cette plaque de métal, dans la salle
                              de classe, soit plus froide que cette planche de bois, même si le toucher m’invite à croire le
                              contraire.7 ». La science donne à l’enfant un esprit rigoureux si elle lui apprend la vérification.



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                              6.  On peut trouver la traduction de cette lettre sur Wikipédia
                              7.  Yves Quéré, La science institutrice,  Editions Odile Jacob

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                              L’importance de l’imagination

                              Si la fin du XIXème siècle était en mesure de laisser croire à certains que tout ce qui pouvait
                              être découvert l’avait été, les XXème et XXIème siècles ont montré que de nouvelles découvertes
                              ouvraient d’immenses champs de recherche encore non explorés qui posaient à leur tour
                              d’autres questions. Pour répondre à ces interrogations, l’imagination, la créativité sont
                              nécessaires et la rigueur dans la vérification est indispensable.

                              L’esprit de liberté

                              C’est bien parce qu’un cadre8 méthodologique est accepté par l’ensemble des scientifiques
                              que la liberté peut s’exprimer. Tout chercheur peut sortir des sentiers battus, aller à l’encontre
                              des idées reçues, s›il accepte que ses idées et résultats soient soumis à la communauté
                              scientifique.

                              La maîtrise du langage

                              Avant toute chose, la science s’applique à nommer, à définir et parfois à inventer les mots
                              nécessaires et acceptés par tous, à composer des phrases justes et à rechercher le langage
                              adapté pour décrire la réalité objectivement, avec le plus de précision possible.

                              L’ensemble de ces « vertus » met clairement en avant toute la richesse des compétences
                              qui peuvent être développées chez les élèves par une pratique authentique de la démarche
                              scientifique. Celle-ci peut contribuer à construire un parcours de formation de l’élève aux
                              valeurs de la République.


                              L’enseignement des sciences et le partage des valeurs de
                              la République
                              Dans les compétences communes à tous les professeurs et personnels d’éducation9 et
                              sur le thème du partage des valeurs de la République, l’aptitude à « aider les élèves à
                              développer leur esprit critique, à distinguer les savoirs des opinions ou des croyances, à savoir
                              argumenter et à respecter la pensée des autres » est citée. L’enseignement des sciences
                              expérimentales contribue de manière évidente à développer cette compétence chez les élèves.
                              Le texte du socle commun de connaissances, de compétences et de culture y fait référence, en
                              ce qui concerne la démarche scientifique, comme cela a déjà été mentionné.

                              Plus généralement, et les paragraphes suivants le montrent, la formation d’un citoyen libre
                              et éclairé peut s’appuyer et se fonder sur des caractéristiques essentielles de l’enseignement
                              des sciences :
                              • une  explicitation de la manière dont la science « fonctionne » et un apprentissage du champ
                                 couvert par celle-ci permettant in fine à l’élève d’identifier une question de science10, c’est-
                                 à-dire une question à laquelle la science peut répondre ;
                              • une pratique réflexive de la démarche scientifique excluant tout dogmatisme et permettant
                                 de renforcer l’idée que « l’école est le lieu de construction de la connaissance et pas celui de
                                 la transmission de la croyance11 » ;

                              8.   Ce cadre méthodologique est explicité supra au paragraphe « Des résultats questionnables
                              9.   Référentiel des compétences professionnelles des métiers du professorat et de l’éducation arrêté du 1-7-2013 -
                                    J.O. du 18-7-2013
                              10. Par exemple la question « Faut-il fermer toutes les centrales nucléaires de France ? » n’est pas une question
Retrouvez Éduscol sur               scientifique même si elle interpelle forcément des éléments empruntés aux sciences. Elle est par contre
                                    socialement vive et touche des valeurs politiques, voire éthiques
                              11. Florence Robine, Dominique Rojat, Enseignement et vérité en sciences ; la question de la vérité en sciences
                                    expérimentales, CRDP de Bourgogne, 2006

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                              • une approche de la notion de controverse scientifique au travers de l’étude de l’histoire des
                                 sciences ;
                              • des situations pédagogiques amenant les élèves à débattre en sciences, à échanger des
                                 idées, à écouter et à respecter les idées des autres.

                              Aborder les questions à propos de la science

                              Dans l’évaluation de la culture scientifique conduite par PISA12, les thèmes suivants font l’objet
                              d’une attention spécifique :
                              • l’identification des questions auxquelles la science peut apporter une réponse ;
                              • la compréhension des éléments caractéristiques de la science en tant que forme de re-
                                 cherche et de connaissance humaine ;
                              • la conscience du rôle de la science et de la technologie dans la constitution de notre envi-
                                 ronnement matériel, intellectuel et culturel ;
                              • la volonté de s’engager en qualité de citoyen éclairé à propos de problèmes à caractère
                                 scientifique ou touchant à des notions relatives à la science.

                              Même si la France obtient sur ces thèmes des résultats situés dans la moyenne des pays de
                              l’OCDE, ces quatre thèmes mériteraient d’être davantage développés dans l’enseignement
                              de la physique-chimie. Il s’agit de mieux expliciter aux élèves le périmètre des sciences
                              et la manière dont les connaissances scientifiques se construisent et donc de les former
                              à exercer leur esprit critique à propos des publications ou des discours médiatiques, à
                              traquer la « magie du nombre » et la « parodie du raisonnement scientifique », à ne pas dire
                              que « tout se vaut » et que la science est une « croyance comme une autre », mais à bien
                              identifier le contrat méthodologique qui prévaut dans une démarche scientifique.

                              Expliciter la démarche scientifique

                              Soulignons tout d’abord que la pratique de la démarche scientifique dans un cadre scolaire
                              – dans la classe, en travaux pratiques – contribue indubitablement à sensibiliser l’élève
                              à la manière dont la science « fonctionne » mais le contexte scolaire de l’apprentissage –
                              l’expérience de cours, le dispositif expérimental spécifiquement dédié à la vérification d’une loi
                              – induit parfois des biais qui interfèrent avec un message initial d’universalité et peut conduire
                              parfois à un dogmatisme implicite.  
                                          
                              Les sciences sont parfois perçues comme un système fermé avec ses lois intangibles : cette
                              perception d’une science qui serait dogmatique peut être renforcée par son enseignement si
                              le professeur n’y prend pas garde. C’est pourquoi un enseignement explicite de la démarche
                              scientifique est indispensable. Cette explicitation permet de construire des repères pour
                              penser et pour raisonner, qui peuvent ensuite être transférés dans d’autres contextes.

                              Si, sur le plan scientifique, l’expérience vise à faire émerger des lois empiriques et à
                              confronter des modèles théoriques à la réalité des observations, elle a, dans le cadre scolaire,
                              pour objectif de permettre à l’élève de confronter ses représentations initiales à la réalité du
                              monde telle qu’elle se manifeste au travers de l’expérimentation.




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                              12. Note d’information 07-42 de la depp :  Les élèves de 15 ans : premiers résultats de l’évaluation internationale
                                  PISA 2006 en culture scientifique

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                              L’expérience n’est donc pas une simple illustration des sciences, elle est au cœur même de la
                              démarche scientifique et la même rigueur, dans sa mise en œuvre et son analyse, est attendue
                              que lors d’une démonstration théorique. C’est un point essentiel pour que les sciences ne
                              soient pas perçues comme dogmatiques, arbitraires, subjectives ou révélées. Il n’y a pas
                              d’expériences qui « marchent » ou qui « ne marchent pas ». L’expérience répond toujours aux
                              conditions fixées par l’expérimentateur. L’analyse d’une expérience ou d’une observation doit
                              être travaillée avec les élèves. L’approche expérimentale forme les élèves à la rigueur, celle-ci
                              permet de mettre en œuvre des processus de vérification ou de remise en cause d’une assertion.

                              Débattre, respecter, coopérer

                              Si l’enseignement des sciences partage avec les autres disciplines des objectifs de formation
                              au débat argumenté, dans l’écoute et le respect de l’autre, ainsi qu’au travail collaboratif, il
                              est sans doute important de souligner sa contribution particulière, de l’école primaire aux
                              formations post-baccalauréat.

                              L’enseignement des sciences contribue en effet à former les élèves pour qu’ils deviennent
                              des citoyens éclairés, non seulement au travers des thématiques sociétales abordées (on
                              peut citer par exemple l’énergie, l’environnement, la santé), mais aussi par les modalités
                              pédagogiques mobilisées comme l’exploitation individuelle ou collective de documents issus
                              de productions scientifiques ou non, des rencontres et échanges avec des scientifiques issus
                              du monde de la recherche ou de l’industrie et donnant lieu à des mises en perspective avec les
                              connaissances acquises et des informations disponibles dans les médias, Internet y compris.
                              Par ailleurs  la formation scientifique s’appuie, dès le plus jeune âge, sur la mise en œuvre de
                              la démarche d’investigation, très souvent menée en groupe et donnant lieu à des pratiques
                              d’échange, de collaboration et de débats entre pairs, à la fois dans les phases d’appropriation,
                              d’analyse et de réalisation. Selon le niveau scolaire concerné, ces démarches, qui encouragent
                              initiative et créativité et responsabilité partagée, conduisent à des productions d’objets,
                              à des productions écrites ou orales qui constituent autant de réussites issues de travaux
                              d’équipe dont l’aboutissement repose sur un partage de compétences autant qu’il permet
                              l’enrichissement de chacun de ses membres.

                              Se référer à l’histoire des sciences

                              La présentation d’éléments empruntés à l’histoire ou à l’actualité des sciences, avec un accent
                              mis sur quelques controverses célèbres (Galilée, Copernic, etc.) permet d’illustrer la manière
                              dont la science procède et comment, depuis quatre siècles, il y a eu séparation entre le
                              « croire » et le « savoir », « croyances » et « sciences » ne relevant pas du même domaine de
                              la pensée, même si des liens existent. L’école est bien, quant à elle, le lieu de l’enseignement
                              des « sciences », de la construction des connaissances mais pas celui de la transmission des
                              croyances.

                              Un autre aspect de l’histoire des sciences est de montrer le rôle essentiel qu’ont joué les
                              interactions entre sciences et applications dans leur développement. Soulignons à la fois
                              l’extrême importance de la circulation des idées dans les progrès de la connaissance en
                              science qui explique pourquoi la physique s’est développée en Eurasie durant ces derniers
                              millénaires et la contribution13 essentielle, parfois insuffisamment mise en avant à l’École, des
                              civilisations arabes, indiennes et chinoises. Une approche moins centrée sur l’Europe serait
                              assurément en mesure de renforcer le caractère universel de la science.



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                              13. On pourra se référer à l’ouvrage de Michel Soutif - Naissance de la physique, de la Sicile à la Chine – EDP Sciences

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                              Bibliographie

                              Sur Sciences et laïcité
                              • Abdenour Bidar, Pour une pédagogie de la laïcité, La documentation française
                              • Guillaume Lecointre, Enseigner le périmètre des sciences : un enjeu laïque et démocratique,
                                 http://glecointre.mnhn.fr/Diffusion.html
                              • Jean-Paul Delahaye, Laïcité, enseignement et religion à l’école, http://www.laicite-repu-
                                 blique.org/jean-paul-delahaye-laicite.html
                              • Véronique Le Ru, Le réveil de l’obscurantisme, La recherche, avril 2015


                              Sur les sciences, l’épistémologie et l’histoire des sciences
                              • Yves Quéré, La science institutrice, Éditions Odile Jacob
                              • Bernard d’Espagnat et Etienne Klein, Regards sur la matière, Fayard
                              • Alan F.Chalmers, Qu’est-ce que la science ?, Livre de Poche
                              • Léna Soler, Introduction à l’épistémologie, Ellipses
                              • Solange Gonzalez, Épistémologie et histoire des sciences,  Vuibert CNED
                              • Thomas Kuhn, La Structure des révolutions scientifiques, Flammarion
                              • Einstein et Infeld, L’évolution des idées en physique, Flammarion
                              • Michel Soutif, Naissance de la physique, de la Sicile à la Chine, EDP Sciences
                              • Ahmed Jebbar, L’âge d’or des sciences arabes, Le pommier


                              Sur l’enseignement des sciences
                              • Gérard de Vecchi, Enseigner l’expérimental en classe, Hachette Education




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