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les professionnels de léducation 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
Lenseignement des sciences......................................................................... 4
• Le respect des vérités. ...........................................................................................................4
• La vertu de modestie..............................................................................................................4
• Le sens de la justesse. ...........................................................................................................4
• Limportance de limagination................................................................................................5
• Lesprit de liberté....................................................................................................................5
• La maîtrise du langage...........................................................................................................5
Lenseignement 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 lhistoire des sciences........................................................................................7
Bibliographie.................................................................................................. 8
• Sur Sciences et laïcité............................................................................................................8
• Sur les sciences, lépistémologie et lhistoire des sciences .................................................8
• Sur lenseignement des sciences ..........................................................................................8
Retrouvez Éduscol sur
eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de lÉducation nationale, de lEnseignement supérieur et de la Recherche - Mars 2016 1
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 lenseignant 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 laccent 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 lenseignement des sciences à lécole. Ces
deux points sont abordés sous léclairage 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 souvre 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
légalité devant la loi de tous les citoyens sans distinction dorigine, 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
lopinion et de la croyance1 », ou bien « Contrairement à la pensée dogmatique, la science
nest pas faite de vérités révélées intangibles, mais de questionnements, de recherches et de
réponses qui évoluent et senrichissent 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 dexpliquer lUnivers, den comprendre les évolutions, selon
une approche rationnelle distinguant faits et hypothèses vérifiables dune part, opinions et
croyances dautre part. »
Valeurs de la République et formation du citoyen
La vertu éducative de la pratique des sciences expérimentales nest plus à démontrer,
linitiation aux sciences expérimentales participe pleinement de la formation du citoyen :
lélève, 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 lobservation, de
lexpérience et de sa reproductibilité. Lenseignement des sciences participe également du
« vivre ensemble » au travers de « lestime 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 léducation au développement durable.
Retrouvez Éduscol sur
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 léchelle internationale ; les options métaphysiques de ces scientifiques nentrent pas en
ligne de compte dans cette phase de validation, cet espace est donc par nature laïc. Lhistoire
récente de lexpérience des « neutrinos supraluminiques » est exemplaire dune communauté
scientifique qui doute, partage, échange, critique et met à lépreuve 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 lon 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 lépreuve ;
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 lon fait une expérience, cest avec
lespoir 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 sagit 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 dorigine matérielle et peut être expliqué par une cause matérielle.
La science tire sa spécificité de la propriété quelle possède dêtre remise en cause : cette
mise à lépreuve permanente est indispensable, elle fonde la légitimité de la démarche
scientifique et la différentie de la « croyance » qui na pas besoin dêtre justifiée et qui se
soustrait à la logique de la preuve.
Une évolution perpétuelle
Les modèles scientifiques sont construits autour didées 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 lavènement au
début du XXème siècle de la théorie de la relativité restreinte et « lajustement » du modèle
planétaire de latome le modèle de Bohr prémice de la physique quantique.
Retrouvez Éduscol sur 4. Guillaume Lecointre est professeur au Muséum Nationale dHistoire 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 sintéresser 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 léthique est interrogée,
le périmètre de la science est donc complexe. La lettre dEinstein6 datée de 1939 et adressée
au président Franklin Roosevelt (lettre dans laquelle il demande notamment que les Etats-
Unis sengagent dans un travail expérimental sur les réactions en chaîne) est exemplaire dun
lent processus qui, partant dune découverte fondamentale léquivalence masse-énergie ,
conduit à la confection darmes 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 lhomme et lenvironnement
ne doivent pas être imputés uniquement à la science et/ou aux scientifiques ; ils sont aussi le
fruit de décisions politiques ou économiques.
Lenseignement des sciences
Le paragraphe ci-dessous permet de tisser les premiers liens entre le fonctionnement de la
science et son enseignement à lÉcole. Il est très largement inspiré de louvrage dYves Quéré
(« la science institutrice »7), et sarticule autour des vertus suivantes portées par la science.
Le respect des vérités
La prétention de détenir la vérité « appartient désormais à des domaines que lon peut juger
soit intolérables soit ridicules7» mais il ne faut pas tomber dans lexcès inverse du relativisme.
La science montre quil existe des vérités : « la température névolue pas lorsque leau 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. Lhomme de sciences est celui qui se met à lécoute, à lobservation de la
nature et traduit fidèlement - sans ajout personnel - ce quil a perçu delle : « Elle [la science]
devrait être pour lenfant école de la modestie, cest-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
desprit que ce soit sur le plan théorique, en prenant appui sur les mathématiques, ou que
ce soit au niveau expérimental : « Il nest pas vrai que cette plaque de métal, dans la salle
de classe, soit plus froide que cette planche de bois, même si le toucher minvite à croire le
contraire.7 ». La science donne à lenfant un esprit rigoureux si elle lui apprend la vérification.
Retrouvez Éduscol sur
6. On peut trouver la traduction de cette lettre sur Wikipédia
7. Yves Quéré, La science institutrice, Editions Odile Jacob
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CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE I Enseigner la physique-chimie au cycle 4
Limportance de limagination
Si la fin du XIXème siècle était en mesure de laisser croire à certains que tout ce qui pouvait
être découvert lavait été, les XXème et XXIème siècles ont montré que de nouvelles découvertes
ouvraient dimmenses champs de recherche encore non explorés qui posaient à leur tour
dautres questions. Pour répondre à ces interrogations, limagination, la créativité sont
nécessaires et la rigueur dans la vérification est indispensable.
Lesprit de liberté
Cest bien parce quun cadre8 méthodologique est accepté par lensemble des scientifiques
que la liberté peut sexprimer. Tout chercheur peut sortir des sentiers battus, aller à lencontre
des idées reçues, sil accepte que ses idées et résultats soient soumis à la communauté
scientifique.
La maîtrise du langage
Avant toute chose, la science sapplique 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.
Lensemble 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 lélève aux
valeurs de la République.
Lenseignement des sciences et le partage des valeurs de
la République
Dans les compétences communes à tous les professeurs et personnels déducation9 et
sur le thème du partage des valeurs de la République, laptitude 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. Lenseignement 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 dun citoyen libre
et éclairé peut sappuyer et se fonder sur des caractéristiques essentielles de lenseignement
des sciences :
une explicitation de la manière dont la science « fonctionne » et un apprentissage du champ
couvert par celle-ci permettant in fine à lélève didentifier une question de science10, cest-
à-dire une question à laquelle la science peut répondre ;
une pratique réflexive de la démarche scientifique excluant tout dogmatisme et permettant
de renforcer lidée que « lécole 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 léducation 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 ? » nest 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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CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE I Enseigner la physique-chimie au cycle 4
une approche de la notion de controverse scientifique au travers de létude de lhistoire 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 lévaluation de la culture scientifique conduite par PISA12, les thèmes suivants font lobjet
dune attention spécifique :
• lidentification 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 sengager 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
lOCDE, ces quatre thèmes mériteraient dêtre davantage développés dans lenseignement
de la physique-chimie. Il sagit 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 dabord que la pratique de la démarche scientifique dans un cadre scolaire
dans la classe, en travaux pratiques contribue indubitablement à sensibiliser lélève
à la manière dont la science « fonctionne » mais le contexte scolaire de lapprentissage
lexpérience de cours, le dispositif expérimental spécifiquement dédié à la vérification dune loi
induit parfois des biais qui interfèrent avec un message initial duniversalité et peut conduire
parfois à un dogmatisme implicite.
Les sciences sont parfois perçues comme un système fermé avec ses lois intangibles : cette
perception dune science qui serait dogmatique peut être renforcée par son enseignement si
le professeur ny prend pas garde. Cest 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 dautres contextes.
Si, sur le plan scientifique, lexpérience 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 lélève de confronter ses représentations initiales à la réalité du
monde telle quelle se manifeste au travers de lexpérimentation.
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12. Note dinformation 07-42 de la depp : Les élèves de 15 ans : premiers résultats de lévaluation internationale
PISA 2006 en culture scientifique
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CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE I Enseigner la physique-chimie au cycle 4
Lexpérience nest 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 dune démonstration théorique. Cest un point essentiel pour que les sciences ne
soient pas perçues comme dogmatiques, arbitraires, subjectives ou révélées. Il ny a pas
dexpériences qui « marchent » ou qui « ne marchent pas ». Lexpérience répond toujours aux
conditions fixées par lexpérimentateur. Lanalyse dune expérience ou dune observation doit
être travaillée avec les élèves. Lapproche expérimentale forme les élèves à la rigueur, celle-ci
permet de mettre en œuvre des processus de vérification ou de remise en cause dune assertion.
Débattre, respecter, coopérer
Si lenseignement des sciences partage avec les autres disciplines des objectifs de formation
au débat argumenté, dans lécoute et le respect de lautre, ainsi quau travail collaboratif, il
est sans doute important de souligner sa contribution particulière, de lécole primaire aux
formations post-baccalauréat.
Lenseignement des sciences contribue en effet à former les élèves pour quils deviennent
des citoyens éclairés, non seulement au travers des thématiques sociétales abordées (on
peut citer par exemple lénergie, lenvironnement, la santé), mais aussi par les modalités
pédagogiques mobilisées comme lexploitation 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 lindustrie 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 sappuie, dès le plus jeune âge, sur la mise en œuvre de
la démarche dinvestigation, très souvent menée en groupe et donnant lieu à des pratiques
déchange, de collaboration et de débats entre pairs, à la fois dans les phases dappropriation,
danalyse et de réalisation. Selon le niveau scolaire concerné, ces démarches, qui encouragent
initiative et créativité et responsabilité partagée, conduisent à des productions dobjets,
à des productions écrites ou orales qui constituent autant de réussites issues de travaux
déquipe dont laboutissement repose sur un partage de compétences autant quil permet
lenrichissement de chacun de ses membres.
Se référer à lhistoire des sciences
La présentation déléments empruntés à lhistoire ou à lactualité des sciences, avec un accent
mis sur quelques controverses célèbres (Galilée, Copernic, etc.) permet dillustrer 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. Lécole est bien, quant à elle, le lieu de lenseignement
des « sciences », de la construction des connaissances mais pas celui de la transmission des
croyances.
Un autre aspect de lhistoire des sciences est de montrer le rôle essentiel quont joué les
interactions entre sciences et applications dans leur développement. Soulignons à la fois
lextrême importance de la circulation des idées dans les progrès de la connaissance en
science qui explique pourquoi la physique sest développée en Eurasie durant ces derniers
millénaires et la contribution13 essentielle, parfois insuffisamment mise en avant à lÉcole, des
civilisations arabes, indiennes et chinoises. Une approche moins centrée sur lEurope serait
assurément en mesure de renforcer le caractère universel de la science.
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13. On pourra se référer à louvrage de Michel Soutif - Naissance de la physique, de la Sicile à la Chine EDP Sciences
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CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE I Enseigner la physique-chimie au cycle 4
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 lécole, http://www.laicite-repu-
blique.org/jean-paul-delahaye-laicite.html
• Véronique Le Ru, Le réveil de lobscurantisme, La recherche, avril 2015
Sur les sciences, lépistémologie et lhistoire des sciences
• Yves Quéré, La science institutrice, Éditions Odile Jacob
• Bernard dEspagnat et Etienne Klein, Regards sur la matière, Fayard
• Alan F.Chalmers, Quest-ce que la science ?, Livre de Poche
• Léna Soler, Introduction à lépistémologie, Ellipses
• Solange Gonzalez, Épistémologie et histoire des sciences, Vuibert CNED
• Thomas Kuhn, La Structure des révolutions scientifiques, Flammarion
• Einstein et Infeld, Lévolution des idées en physique, Flammarion
• Michel Soutif, Naissance de la physique, de la Sicile à la Chine, EDP Sciences
• Ahmed Jebbar, Lâge dor des sciences arabes, Le pommier
Sur lenseignement des sciences
• Gérard de Vecchi, Enseigner lexpérimental en classe, Hachette Education
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