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Étayerdesdémarchesd’investigation
aveclenumérique
Difficultésrencontréeslorsdelamiseàl’épreuved’une
application
Scaffolding inquiry-based learning with a digital technology:
difficultiesencounteredwhentestingalearningenvironment
Apoyar la investigación científica en clase con tecnología
digital:dificultadesencontradasalprobarunentornodigital
https://doi.org/10.52358/mm.vi8.231
Matthieu Cisel, enseignant-chercheur
CY Cergy Paris Université, France
matthieu.cisel@cyu.fr
RÉSUMÉ
Le Carnet Numérique de l’Élève-Chercheur (CNEC) est une application dont la fonction
principale est d’étayer des démarches d’investigation. Il vise notamment à faciliter la
rédaction de propositions scientifiques : questions, formulation d’hypothèses ou de
protocoles. Au cours d’une étude de terrain menée auprès de quatre enseignants dans deux
écoles primaires et deux collèges, nous nous sommes intéressé aux modes d’appropriation
de la technologie par les praticiens. Nous avons mobilisé la théorie de l’activité d’Engeström
pour appréhender, au prisme de la notion de contradiction, les tensions que génère en
classe l’utilisation des étayages. Bien que les intentions didactiques portées par le CNEC
soient alignées avec les programmes, elles entrent en contradiction avec la manière dont
les praticiens mènent généralement une démarche d’investigation. Le risque de dévoiement
des fonctionnalités s’en trouve accru, ce qui limite la possibilité d’utiliser les étayages pour
la formation continue des enseignants, l’un des rôles qui leur avait été initialement attribué.
Mots-clés : démarche d’investigation, étayage, formation continue, évaluation, technologies
numériques
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ABSTRACT
The Student-Researcher Digital Notebook (SRDN) is a learning environment whose primary
function is to scaffold inquiry-based learning, notably improving the phrasing of scientific
claims like hypotheses or research questions. We carried out a field study with four teachers
in two elementary schools and two middle schools to see how practitioners used the
technologyWe used Engeström’s activity theory, and more specifically, the notion of
contradiction, to identify the tensions that arose from using the scaffolds that we had
designed. Although the objectives underlying the SRDN were aligned with official curricula,
the teachers appeared reluctant to be constrained by scaffolds into inquiry-based learning
approaches that they were not familiar with. It increased the risk of misuse of the features
that we had designed. Scaling up teacher training through such digital scaffolds, one
project's initial goals, appeared likely to fail.
Keywords: inquiry-based learning, uses, lifelong learning, evaluation, digital technologies
RESUMEN
El CDAI (Cuaderno Digital del Alumno-Investigador) es un entorno de aprendizaje cuya
función es reforzar el aprendizaje basado en la indagación, en particular para mejorar la
redacción de afirmaciones científicas como hipótesis o preguntas de investigación.
Estudiamos cómo los docentes utilizaron el CDAI en dos escuelas primarias y dos escuelas
secundarias. Usamos la teoría de la actividad de Engeström, y más específicamente la
noción de contradicción, para identificar las tensiones que surgieron del uso de las bases
que habíamos diseñado. Aunque los objetivos subyacentes del CDAI estaban alineados
con los planes de estudio oficiales, los maestros parecieron reacios a verse incentivados a
aplicar una forma de aprendizaje basado en indagación que no conocían. Ello aumentó el
riesgo de usar de forma errónea las bases que habíamos diseñado, limitando la posibilidad
de utilizar dichas bases para la formación continua de los docentes, uno de los objetivos
iniciales del proyecto.
Palabras clave: i
nvestigación científica, utilidad, formación continua, evaluación, tecnología
digital
Introduction
Les démarches d’investigation (Coquidé et al., 2009; Prieur et al., 2013) supposent de laisser aux élèves
une certaine liberté d’action pour répondre à une question qui aura été éventuellement coconstruite avec
eux. On parle d’inquiry-based learning dans la littérature anglo-saxonne (Abd-El-Khalick et al., 2004;
Edelson et al., 1999; Pedaste et al., 2015). En France, les injonctions régulières à développer ce type
de démarche appellent à la mise en œuvre d’une formation continue spécialisée. Ont déjà été mis en
place à cette fin des cours en ligne, comme la série de MOOC produits par le programme Savanturiers
1
,
1
https://les-savanturiers.cri-paris.org/formations-savanturiers/moocs-formations-en-ligne/
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ainsi que des formations à distance produites dans le cadre du programme Magistère
2
(Pogent et al.,
2019). On recense également désormais des manuels numériques, comme le manuel Esprit Critique,
Esprit Scientifique produit par La main à la pâte
3
. Ce dernier manuel propose des activités, des
expériences et des réflexions sur les objectifs d’apprentissage.
La question de la formation à la démarche d’investigation est particulièrement prégnante pour les
enseignants exerçant à l’école primaire, qui n’ont pas nécessairement reçu de formation scientifique
approfondie (Banchi et Bell, 2008; Alake-Tuenter et al., 2012). Avec l’essor du numérique dans les salles
de classe, se pose la question du rôle que le numérique pourrait jouer pour faire évoluer les pratiques
enseignantes en matière de mise en œuvre de la démarche d’investigation. Les programmes de l’école
primaire indiquent que les élèves doivent être capables de formuler des hypothèses et des protocoles,
à travers l’item « pratiquer et des démarches scientifiques et technologiques » (Bulletin officiel de
l’Éducation nationale, 2016). L’évolution des technologies éducatives pourrait être mise au service de
ces objectifs, notamment faciliter le travail de rédaction et d’argumentation autour des propositions
effectuées.
On peut en particulier utiliser des étayages portés par des applications numériques (de Jong, 2006; van
der Valk et de Jong, 2009). Ceux-ci viendraient structurer la démarche des élèves et, indirectement,
contribuer à la formation des praticiens en attirant leur attention sur les caractéristiques que devraient
idéalement revêtir les productions écrites. Ils pourraient alors être mobilisés en complément de
formations, ou au cours de celles-ci. « Étayage » est une traduction de scaffold dans la littérature anglo-
saxonne, qui correspond littéralement à un « échafaudage ». Wood, Bruner et Ross (1976) ont adopté
la première fois la métaphore de l’échafaudage pour expliquer le rôle que les adultes peuvent jouer pour
orienter les élèves dans des activités de résolution de problèmes. Ainsi, une aide fournie à l’oral peut
constituer un étayage, comme des consignes écrites présentées via une application numérique.
C’est selon cette logique qu’a été prise la décision de créer des étayages pour le Carnet Numérique de
l’Élève-Chercheur (CNEC). Développé à partir de 2016 dans le cadre du consortium les Savanturiers
du Numérique, sa mise au point a été pilotée par l’entreprise Tralalère et le programme Savanturiers.
Ce programme à destination du primaire et du secondaire lancé en 2013 (Royer, 2017; Carosin et
Demeuse, 2018) vise à développer des projets de recherche miniatures encadrés par des mentors
généralement issus du milieu universitaire, afin d’initier les élèves aux méthodes de l’investigation
scientifique. Il défend une approche de la démarche d’investigation qualifiée dans la littérature anglo-
saxonne de Student-Question Based Inquiry (SQBI) (Herranen et Aksela, 2019), que l’on peut traduire
par « investigation fondée sur les questions des élèves ». Le CNEC propose plusieurs modules, dont la
fiche recherche qui porte les étayages. Celle-ci a été pensée pour aider les élèves à structurer leurs
propositions scientifiques; elle est au centre de cette contribution.
Les tests de l’application en classe (Cisel, Barbier et Baron, 2019) ont suggéré que l’utilisation par les
élèves des étayages portés par la fiche recherche soulevait un certain nombre de tensions susceptibles
de nuire à leur appropriation. Cette considération nous a amené à analyser la mise à l’épreuve en classe
de l’application sous l’angle de la théorie de l’activité d’Engeström (1987), théorie qui permet d’analyser
de telles tensions au prisme de la notion de contradiction.
2
https://magistere.education.fr
/
3
https://www.fondation-lamap.org/fr/esprit-scientifique
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La théorie de l’activité comme cadre théorique
Principes généraux de la TA
La théorie de l’activité (TA) représente un cadre interdisciplinaire qui trouve ses origines dans les travaux
en psychologie du développement, conduits dans les années 1930, en premier lieu par Vygotsky (2013).
Au fil de ses formes successives, elle s’est développée pour devenir ce que l’on nomme parfois la théorie
de l’activité de troisième génération (Engeström, 1987). Elle est largement utilisée dans le champ de
l’éducation et plus particulièrement dans le champ des technologies éducatives, de la formation à
distance (Dir et Simonian, 2015) ou de la conception d’environnements informatiques (Bourguin, 2000;
Bourguin, Derycke et Tarby, 2005). L’activité y est représentée par un modèle empirique constitué de
six pôles en interaction : le sujet de l’activité, son objet, ses résultats, les règles qui la régissent, la
communauté, la division du travail et les instruments, qui constituent le centre de notre réflexion.
Décomposition du système d’activité
Le système d’activité analysé a pour sujet l’enseignant et pour objet la structuration des projets de
chaque groupe. Les instruments mobilisés correspondent aux différents outils que l’enseignant utilise
avec ses élèves au cours d’une séance : le CNEC et ses étayages, l’éventuel cahier papier associé au
projet, les ressources bibliographiques, etc. Ce système est soumis à un certain nombre de règles,
comme la nécessité d’une certaine adéquation entre les objectifs poursuivis au sein du projet et le
programme imposé par l’Éducation nationale. La communauté est constituée des autres personnels de
l’établissement, avec en particulier les autres enseignants, du personnel Savanturiers et du mentor
généralement attribué par le programme. La division du travail analysée porte sur la répartition des
tâches lors du choix des orientations impulsées au projet. Les rôles respectifs du mentor, des élèves et
des enseignants varient d’un projet à l’autre. Ces six pôles sont documentés pour chacun des projets
observés.
Contradictions
Un système d’activité évolue notamment lors de dépassement de contradictions induites par des
perturbations, d’où qu’elles proviennent : innovations technologiques, changements réglementaires,
modifications de la division du travail. La recherche de dépassement des tensions associées notamment
à ces évolutions constitue l’un des mécanismes à l’origine de l’évolution de l’activité. Engeström (1987)
distingue plusieurs niveaux de contradictions. Les contradictions primaires correspondent aux tensions
au sein d’un pôle donné. Par exemple, s’agissant du pôle Instruments, le CNEC et un manuel scolaire
peuvent entrer en tension lorsqu’ils sont mobilisés de manière concomitante et qu’ils véhiculent des
représentations contradictoires de la démarche scientifique. Les contradictions secondaires découlent
des tensions entre deux pôles, tandis que les ternaires correspondent aux tensions entre anciens et
nouveaux éléments d’un pôle.
Revue de littérature et problématique
La conception du CNEC s’est inscrite dans une longue lignée de travaux. Ainsi, l’utilisation d’étayages
dans l’enseignement constitue pour van de Pol, Volman et Beishuizen (2010) une pratique typiquement
associée à la théorie historico-culturelle de Vygotsky. On trouve depuis trois décennies dans la littérature
(Edelson et al., 1999; Pea, 2004; Sharma et Hannafin, 2007; Tabak et Reiser, 1997), des travaux portant
sur la manière dont les outils numériques peuvent être utilisés par les enseignants pour étayer
l’apprentissage des élèves, notamment dans le cadre de démarches d’investigation (De Jong, Sotiriou
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et Gillet, 2014; Manlove et al., 2007). Dans ce contexte, certains logiciels permettent de simplifier des
tâches de recherche d’information (Quintana et al., 2004; Zhang et Quintana, 2012; Hsu, Lai et Hsu,
2015) ou d’écriture, que cela soit dans le domaine de la conception expérimentale (Girault et d'Ham,
2014; Saavedra, 2015; Bonnat, 2017; Bonnat, Marzin-Janvier et d’Ham, 2019), ou pour la rédaction de
productions scientifiques (Hmelo-Silver, Duncan et Chinn, 2007; van Joolingen et De Jong, 1991).
Ces étayages visent à restreindre la complexité de la tâche en permettant à l’apprenant de résoudre
des problèmes qu’il ne peut accomplir seul. Ils peuvent notamment aider à formuler des questions de
recherche, des hypothèses (van Joolingen et De Jong, 1991; van Joolingena et de Jong, 1993)
(figure 1), des protocoles, comme c’est le cas pour le Knowledge Forum (KF) (Impedovo et Andreucci,
2016; Scardamalia et Bereiter, 2006). L’ensemble d’une démarche peut être instrumenté par certains
Environnements Informatiques pour l’Apprentissage Humain (EIAH), de la formulation de la question
initiale à celle des conclusions, comme c’est le cas pour le WISE, ou Web-based Inquiry Science
Environment (Slotta et Linn, 2009), en passant par le processus d’idéation ou de recherche
documentaire (Quintana et al., 2004).
Figure 1
Exemple de l’Hypothesis Scratchpad (van Joolingen et De Jong, 1991), dont la fonction est de faciliter
la rédaction d’hypothèses par les élèves dans le cadre d’une démarche d’investigation
Nous nous sommes posé la question du rôle que des étayages pourraient jouer dans la formation des
élèves et des enseignants, plus particulièrement pour l’enseignement de la démarche d’investigation.
Un outil même bien conçu ne peut être utilisé seul pour former des enseignants; la chose a été
démontrée de manière récurrente, notamment dans les recherches en ingénierie didactique de
deuxième génération (Perrin-Glorian, 2011). Néanmoins, la mise à disposition de l’outil s’accompagne
dans le cas présent de formations, dispensées régulièrement par l’équipe de conception tout au long
des trois années qu’a duré la mise au point du CNEC.
Pour que la combinaison des formations et de l’incitation à utiliser les étayages se traduise par un
changement de pratique dans la direction voulue par les concepteurs de l’application numérique, il faut
en premier lieu identifier les tensions générées par leur mobilisation afin de pouvoir les dépasser. Ces
tensions peuvent être accrues, dans le cadre d’un programme comme les Savanturiers, par l’agentivité
dont disposent les élèves quant au choix des questions servant de fil rouge au projet. Ces considérations
nous ont amené à construire notre recherche autour de la problématique suivante : Quelles
contradictions sont engendrées par l’utilisation d’étayages numériques visant à structurer une démarche
d’investigation et comment se traduisent-elles dans l’appropriation des outils proposés?
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Notre recherche se basait sur une hypothèse relative aux actions mises en place spontanément par les
enseignants : la mise à disposition d’étayages structurant les différentes étapes du projet conduirait les
praticiens dans leur travail de médiation auprès des élèves à focaliser leur attention sur deux points :
d’une part sur l’enseignement de la structure et de la nature de la démarche suivie, qu’elle soit ou non
de nature hypothético-déductive, et d’autre part sur une formulation rigoureuse des énoncés
scientifiques (questions, hypothèses, etc.). Pour l’équipe de conception, le fait de porter ainsi une
attention croissante sur ces considérations conduirait indirectement élèves et enseignants en demande
de formation à une meilleure maîtrise de la nature et de la structure d’une démarche d’investigation, à
force de répétitions et de projets. Pour mettre à l’épreuve notre hypothèse relative au travail de médiation
– l’hypothèse relative aux apprentissages n’étant pas testable dans le cadre de notre dispositif de
recherche (Cisel, 2020)
-
, nous avons réalisé des observations en classe dans quatre établissements,
observations que nous avons complétées par des focus groups (Krueger, 2014) avec les enseignants.
La section qui suit permet d’entrer davantage dans le détail de la méthodologie suivie.
Méthodologie
Nous avons suivi une double approche au cours de la conception du CNEC et de sa mise à l’épreuve.
Dans un premier temps, nous nous sommes appuyé sur une revue de la littérature pour coconcevoir
différentes formes d’étayages en collaboration avec les autres membres du consortium. Dans un second
temps, nous avons mis à l’épreuve les étayages via des tests utilisateurs en classe et collecté, via des
focus groups réunissant les enseignants, un certain nombre de données relatives aux éléments qui font
obstacle à leur appropriation. Nous revenons sur ces deux axes de travail dans les sections qui suivent.
Conception des étayages
Dans le cadre de ce projet, les chercheurs ont réalisé un travail d’élicitation des besoins (Robertson,
2001) tout en étant eux-mêmes force de proposition en termes d’orientations technologiques. Ils ont
structuré les propositions des différentes parties prenantes, mais ont laissé aux enseignants le choix
des scénarios d’utilisation. Par ailleurs, il y a alternance, sur une période de trois ans, entre phases de
conception et interventions en classe, l’analyse de ces dernières étant mobilisée pour faire évoluer le
prototype. Nous commencerons par préciser les diverses intentions didactiques portées par le CNEC et
la manière dont elles se sont traduites dans les fonctionnalités de l’application.
DEUX TYPES DE DÉMARCHE PORTÉS PAR LES ÉTAYAGES : CHERCHEUR ET INGÉNIEUR
En premier lieu, le CNEC vise à faire acquérir aux élèves la distinction entre ce qui relève d’une
démarche hypothético-déductive et ce qui relève d’autres formes de démarche (technologique, etc.).
Nous justifions cette intention didactique par le fait qu’il est nécessaire, pour pouvoir rédiger une
hypothèse par exemple, d’apprendre à faire la distinction entre d’une part une explication plausible d’un
phénomène et d’autre part une solution technologique pensée pour résoudre un problème (comme une
éolienne pour lutter contre le réchauffement climatique). Ce besoin n’a pas été explicitement exprimé
par les enseignants, mais des observations réalisées en 2016 avant la conception des premières
maquettes (Cisel, Barbier et Baron, 2019) ont montré qu’il était fréquent pour les élèves comme pour
certains enseignants d’amalgamer démarche hypothético-déductive et démarche technologique. En
second lieu, le CNEC vise à faire acquérir les différentes étapes d’une démarche hypothético-déductive.
En dernier lieu, il s’agit de travailler sur la rigueur des écrits des élèves sur le plan rédactionnel à chacune
des étapes de la démarche. Cela correspond à une demande explicite des programmes. Le niveau
d’exigence doit pouvoir être adapté au niveau d’enseignement, de sorte que pour chaque étape d’une
démarche hypothético-déductive par exemple, les étayages ne sont pas formulés de la même manière
selon le niveau scolaire.
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La fiche recherche a été pensée avec ces différentes intentions didactiques pour objectif. Le module
décompose la démarche d’investigation en cinq étapes. Les groupes d’élèves doivent envoyer à leur
enseignant une production à corriger pour chacune de ces étapes. Il s’inscrit dans une série d’autres
modules ayant des fonctions diverses (annexe 1). Au début du projet, les élèves pouvaient choisir entre
deux démarches : la démarche dite du chercheur et celle de l’ingénieur. La démarche du chercheur,
inspirée des matériaux de formation des Savanturiers, d’entretiens menés auprès d’enseignants et de
modélisations classiques de la démarche d’investigation (Pedaste et al., 2015), est structurée selon les
étapes suivantes : question, hypothèse, protocole, données, conclusion. Les élèves peuvent sauter
n’importe laquelle de ces étapes, et en particulier l’étape « Hypothèses », lorsqu’ils ne suivent pas une
démarche hypothético-déductive.
La démarche dite de l’ingénieur suit une structure analogue, mais ce sont les termes problème et
solution qui sont utilisés en lieu et place de question et hypothèse. Dans cette démarche, il ne s’agit pas
tant de répondre à une question que de produire un artefact comme solution technologique à un
problème. Appuyés par des enseignants Savanturiers à l’origine de la proposition, nous avons considéré
que la capacité à distinguer entre d’une part une démarche hypothético-déductive (associée au parcours
chercheur) et d’autre part une logique de résolution de problème (associée au parcours ingénieur)
contribue à la meilleure compréhension de ce que représente une hypothèse comme explication
plausible d’un phénomène, ou un protocole comme approche de mise à l’épreuve de cette explication.
En effet, limiter le dévoiement de ces termes en classe constitue l’une des intentions didactiques portées
par le CNEC. Il est peu plausible qu’un choix ponctuel entre ces deux démarches conduise à des
apprentissages durables chez l’élève. En revanche, nous émettons l’hypothèse que la participation à
plusieurs projets successifs, la réalisation de plusieurs séquences consacrées à ce choix au sein du
même projet, ou l’exposition aux deux types de démarches au sein de la même classe peut, à terme,
déboucher sur l’apprentissage visé.
OUVREURS DE PHRASE ET QUESTIONS D’AUTOÉVALUATION
Trois types d’étayages ont été mis au point : les ouvreurs de phrase (intitulés Aide à l’écriture dans
l’application), les questions d’autoévaluation et les conseils de réécriture. À chaque étape correspond
un lot d’étayages, sachant que ces étayages diffèrent dans les démarches « chercheur » et
« ingénieur ». Le travail des chercheurs a ensuite consisté à produire, en collaboration avec des
enseignants partenaires, le contenu des étayages. Est fourni à la figure 2 un exemple de la manière
dont apparait le module du CNEC qui porte les étayages, ainsi qu’un détail des étayages de type
ouvreurs de phrase et questions d’autoévaluation pour l’ensemble des étapes d’une démarche
hypothético-déductive (annexe 2). Après une période d’observation de deux ans au cours desquels des
projets Savanturiers non instrumentés par le CNEC ont été suivis (Cisel, Barbier et Baron, 2019), des
tests utilisateurs ont été organisés au cours de l’année scolaire 2018-2019, de manière concomitante
avec des focus groups (Cisel et Baron, 2019).
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Figure 2
Étayages tels qu’ils apparaissent au sein du CNEC pour l’aide à la formulation
PARTICIPATION DES ENSEIGNANTS À LA CONCEPTION DU CNEC
Goigoux (2017) a insisté dans ses écrits sur le fait que « les chances de réussite d’une innovation
dépendaient d’une part de sa compatibilité avec les schèmes professionnels des enseignants ». Ce type
de considération a légitimé l’inclusion de praticiens dans le processus de conception. Les enseignants
ont contribué à la conception du CNEC d’une part au cours de dix-huit comités de conception (CoCon)
organisés à intervalles réguliers au cours des trois années qu’a duré le projet et d’autre part en effectuant
des retours en direct aux concepteurs du CNEC, au moment des tests utilisateurs de l’application. Au
cours des CoCon, des activités variées ont été conçues de manière négociée entre les différents acteurs
du consortium. Après une première phase consacrée à l’élicitation libre des besoins, la seconde s’est
centrée sur la collecte de retours d’enseignants sur des maquettes d’interfaces (Cisel et Baron, 2019).
Dans une dernière phase, les enseignants ont été familiarisés avec les premiers prototypes et ont
effectué des retours sur les utilisations du CNEC en classe. La participation au travail de conception par
les enseignants impliqués dans les tests, notamment par la formulation des éléments textuels constitutifs
des étayages interactifs, leur a permis d’acquérir une bonne connaissance de ceux-ci. Cela ne
présageait néanmoins en rien de leur velléité de les utiliser en classe.
Formation des enseignants et scénarios d’utilisation du CNEC
Les CoCon ont été l’occasion de mettre en place une série de huit formations d’une à deux heures
auprès des enseignants impliqués dans la conception, dont l’objet dépassait la simple maîtrise des
fonctionnalités du CNEC. Nous avons porté notre attention sur la décomposition d’une démarche
d’investigation en différentes étapes et sur la distinction que l’on peut faire entre la démarche
hypothético-déductive et la démarche de type résolution de problème via une solution technologique,
pour légitimer la distinction entre étayages « chercheur » et étayages « ingénieur ». Nous avons enfin
abordé dans ces formations la question de la formulation d’énoncés scientifiques par les élèves et du
rôle que les étayages pouvaient jouer dans l’aide à l’écriture.
En termes de scénarios d’utilisation, la principale contrainte imposée consistait à demander aux
enseignants qui testeraient l’application de faire suivre dans les projets d’élèves les différentes étapes
qui étaient proposées dans le CNEC, quelle que soit celle des deux démarches que leurs élèves
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avaient choisie. Nous avons fait le choix de ne pas imposer l’utilisation d’étayages et des scénarios
afférents, car notre étude visait justement à appréhender comment des praticiens s’approprieraient
spontanément l’EIAH en absence de contraintes explicites. Cette approche permet de mieux anticiper
les utilisations futures qui seraient faites du CNEC si celui-ci avait été diffusé et utilisé plus largement
dans les salles de classe (Loup-Escande, Burkhardt et Richir, 2013). En définitive, cette diffusion à
grande échelle n’eut pas lieu malgré les investissements consentis dans le développement de
l’application.
Observations de tests utilisateurs
Quatre projets en classe instrumentés par le CNEC ont été suivis de manière longitudinale par les
chercheurs impliqués dans le projet de recherche. Dans l’ensemble des projets que nous avons suivis,
les enseignants ont organisé leur classe en groupes de trois à quatre élèves, chaque groupe se
consacrant à une thématique qui lui était propre. Dans la majorité des cas, le seul point commun entre
les groupes était l’ancrage des projets dans une thématique définie à l’avance, comme la climatologie
ou la biodiversité. Les praticiens ont systématiquement apporté une assistance de nature technique aux
élèves pour les aider à se familiariser avec les fonctionnalités et ont réalisé un travail de médiation pour
que les élèves comprennent les attendus associés à l’utilisation des étayages.
Le tableau 1 recense les caractéristiques des établissements où se sont déroulées les observations, la
période d’observation considérée ainsi que le nombre de séances suivies. Les noms des établissements
ont été modifiés pour anonymiser l’étude; il en va de même pour les enseignants.
Tableau 1
Détail des observations de tests utilisateurs réalisées par les chercheurs lors de la dernière année du
projet (entre parenthèses sont précisés le niveau scolaire et la durée moyenne approximative d’une
séance)
Code
établissement
Niveau Académie Nb. Classes Nb. Ens
Nombre de séances
observées
Bouliers
Élémentaire
(CE2)
Paris 2 2 8 (1 h 15)
Clignancourt
Élémentaire
(CM1)
Paris 1 1 8 (1 h)
Victor Dupont Collège (5
e
) Créteil 1 3 4 (2 h)
Jean
Sébastien
Collège (5
e
) Paris 1 2 3 (2 h)
Focus groups
Un focus group représente une forme de recherche qualitative, durant laquelle des questions de
recherche peuvent être traitées via une discussion de groupe, le tour de parole étant généralement
contrôlé par l’investigateur (Krueger, 2014). Les enseignants partenaires du projet ont été réunis via des
focus groups au cours desquels ils donnaient leurs points de vue sur les orientations technologiques
impulsées au projet. Dix-huit réunions collectives impliquant les enseignants partenaires ont été
organisées sur la période 2016-2019, durant lesquelles des focus groups ont été organisés. Quatre
d’entre eux ont été consacrés spécifiquement à la question des étayages, que ce soit pour leur
conception ou leur utilisation en classe. Le détail de la temporalité de ces focus groups est disponible
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dans un rapport de synthèse sur la recherche (Cisel, Barbier et Baron, 2019). Chaque focus group
réunissait de quatre à huit enseignants, certains des praticiens n’ayant pas été suivis de manière
longitudinale au cours de leur projet. L’animation des focus groups était à la charge du chercheur et
fondée sur un canevas d’entretien.
Au moment des entretiens, les enseignants partenaires étaient familiers avec l’artefact pour l’avoir mis
à l’épreuve en classe. Le canevas d’entretien incluait notamment les questions suivantes : Dans quelle
mesure avez-vous utilisé les étayages interactifs portés par la fiche recherche? Pour quelle raison avez-
vous utilisé les étayages selon les modalités que vous avez choisies? Les verbatims ont été enregistrés
puis retranscrits dans leur intégralité. Au cours de leur analyse, nous avons mis de côté les réticences
des praticiens relevant simplement des bogues techniques. Nous nous sommes focalisé sur les autres
éléments ayant pesé dans le choix des enseignants lors de l’analyse thématique des entretiens. Celle-
ci a été réalisée au prisme des contradictions telles que définies par Engeström (1987). Nous nous
sommes centré sur l’impact que les caractéristiques des étayages et la manière dont les praticiens se
représentent la démarche d’investigation peuvent avoir sur leur utilisation en classe.
Résultats
L’étude de terrain a conduit à identifier deux phénomènes à l’œuvre eu égard à l’appropriation des
étayages : tantôt la sous-utilisation et tantôt le dévoiement des fonctionnalités par rapport à l’intention
didactique qu’elles portaient, y compris lorsque la proposition était issue d’un enseignant présent au
cours d’un comité de conception. Les entretiens nous ont amené à interpréter ces tensions en tant que
contradictions secondaires entre d’une part le pôle Instruments – représenté par le CNEC – et d’autre
part le pôle Sujet. Par exemple, si l’établissement invite explicitement dans le bulletin officiel les
enseignants à faire travailler les élèves du primaire et du secondaire sur la formulation d’hypothèses,
elle ne fixe pas de critère précis pour déterminer si l’objectif a été atteint. Dès lors, l’objectif, qui consiste
à enseigner la distinction entre démarche hypothético-déductive et démarche technologique, s’il fait
consensus entre praticiens au moment des réunions de conception, semble secondaire au cours des
tests utilisateurs, faute de consensus sur son importance. Nous utiliserons cette situation pour illustrer
un dévoiement des fonctionnalités du CNEC. Dans un second temps, pour illustrer la sous-utilisation
des étayages, nous reviendrons sur la question de la place que l’argumentation doit prendre en classe.
Dévoiement de termes, dévoiement de fonctionnalités : une illustration
Du fait de l’absence de critères d’évaluation fournis par l’établissement, chaque enseignant a développé
une représentation personnelle des attendus relatifs à la formulation de propositions scientifiques; la
manière de s’approprier les étayages varie dès lors considérablement d’un enseignant à l’autre. Par
exemple, pour trois des quatre enseignants partenaires, nous avons constaté qu’il existait une relative
indistinction entre une démarche scientifique (de type chercheur) et une démarche technologique (de
type ingénieur), en particulier au niveau de l’école primaire. Ces praticiens structurent tous les projets
selon les étapes proposées dans les étayages « chercheur » de la fiche recherche, utilisée
systématiquement. Ils n’ont en revanche jamais mobilisé les étayages « ingénieur », malgré une
formation sur le sujet. Ce résultat est observé de manière systématique pour ces enseignants, même
lorsque la démarche de certains groupes d’élèves s’apparente effectivement à une démarche
technologique, situation observée de manière systématique dans tous les établissements. Par exemple,
à Bouliers, lorsqu’il s’agit de produire une petite station météorologique, loin de la logique explicative
propre à la démarche hypothético-déductive, ce sont des termes comme Hypothèse ou Protocole qui
sont utilisés. Les focus groups ont permis de mieux comprendre ce que l’on pourrait qualifier de
dévoiement des termes portés par les étayages.
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Les praticiens ont minimisé à plusieurs reprises l’importance de cette distinction, malgré leur appui à
cette idée au cours des réunions de conception. C’est le cas notamment d’Isaline, enseignante à l’école
des Peupliers, qui considère que, pour les CM1, la mise en activité constitue le principal objectif : « la
démarche d’ingénieur, c’est aussi une démarche d’investigation et voilà, quoi ». Mateo, professeur de
sciences de la Vie et de la Terre au collège Jean Sébastien, tient des propos relativement similaires :
« Je pense que du coup la démarche scientifique, c’est un peu la même en fait. Nous on essaie toujours
d’avoir le parallèle. […] L’ingénieur lui c’est une problématique au niveau de l’outil, mais c’est la même
chose en fait en soi ». Raymond, professeur des écoles qui fait travailler ses élèves sur la conception
d’un jeu vidéo, va plus loin en faisant un parallèle entre les étapes d’un travail de conception et
notamment le benchmark
4
et un celle d’une démarche hypothético-déductive :
« Après c’est aussi savoir ce que c’est une expérience par exemple. Là par exemple le
benchmark qu’on est en train de développer j’ai essayé de leur faire comprendre que c’est une
expérience. Étant donné qu’on met en place un protocole, qu’on va prendre des données et
qu’on va les exploiter, c’est une expérience et ça, ils ont beaucoup de mal à comprendre ».
Cette indistinction peut expliquer que ce sont systématiquement les étayages correspondant à une
démarche hypothético-déductive qui sont mobilisés, y compris lorsque les projets d’élèves
s’apparentaient à des démarches technologiques. Nous avons constaté que les élèves utilisaient
fréquemment la terminologie présente dans les étayages – hypothèse, protocole, données, etc. – pour
désigner des propositions qui n’en constituaient pas. L’utilisation du terme « protocole » pour désigner
un benchmark en constitue une illustration frappante.
S’agissant des praticiens qui considèrent que l’enseignement de la distinction entre les démarches est
hors programme, nous interprétons cette tension comme une contradiction secondaire entre le pôle
Sujet de l’activité, avec en particulier les représentations que les enseignants ont de la démarche
scientifique (Mansour, 2015) et le pôle Instruments, représenté par les étayages du CNEC (figure 3,
flèche orange). Du fait de cette contradiction, l’intention des concepteurs du CNEC et du praticien à
l’origine de cette proposition – inciter les enseignants à faire réfléchir les élèves à cette distinction – n’a
pas eu l’effet recherché. En effet, il y n’a pas eu d’introduction en classe d’une réflexion d’ordre
épistémologique sur ce qui constitue la nature d’une démarche scientifique.
Tant qu’elle n’est pas dépassée, cette contradiction traduite dans les modalités de médiation de
l’application par l’enseignant est susceptible de pousser les élèves à prendre l’habitude de dévoyer les
termes désignant les différentes étapes d’une démarche scientifique. Ces dévoiements constituent
potentiellement autant d’obstacles pour des apprentissages futurs. Ce constat suggère même que
l’utilisation des étayages du CNEC auprès d’un public de praticiens qui ne serait pas convaincu de
l’importance que revêt l’intention didactique sous-jacente aux étayages peut même se révéler contre-
productive du point de vue des apprentissages des élèves.
4
Le benchmark est ici défini par l’enseignant comme la démarche qui consiste à s’inspirer d’éléments d’autres jeux vidéo pour concevoir
son propre jeu.
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Sous-utilisation des étayages et dissensus quant aux attendus
Dans cette seconde partie des résultats, nous interprétons la sous-utilisation des aides à l’écriture
conçues pour affiner la formulation des propositions scientifiques. Les enseignants évoquent à nouveau
leurs représentations des attendus à un niveau donné pour légitimer leur choix de ne pas mobiliser les
étayages comme cela avait été discuté au moment des formations. Dans un cas comme dans l’autre,
nous interprétons les tensions observées à nouveau comme une contradiction secondaire entre le pôle
Sujet d’une part et le pôle Instruments d’autre part (figure 3). Nous allons illustrer ce propos en revenant
sur les modalités de déroulement des projets dans l’école primaire Bouliers et dans le collège Jean
Sébastien.
Figure 3
Décomposition du système d’activité « projet Savanturiers instrumenté par le CNEC » selon le modèle
développé par Engeström (1987)
Dans le cas de l’école Bouliers, la liberté d’action dont disposaient les élèves dans la formulation de
leurs questions les a conduits à suivre des projets de natures variées, de l’analyse de la composition de
l’atmosphère à l’impact de la température sur la vie animale en passant par la dispersion des polluants
par les vents. Pour respecter cette liberté d’action, qui s’appliquait également à la mise en place du
protocole, les enseignants ont consacré l’essentiel de leur temps à s’assurer que les élèves concevaient
une production écrite ou mettaient en place les expériences qu’ils avaient conçues avec leur aide –
recherche du matériel, suivi de la mise en place de l’expérience sur plusieurs séances. Pour
l’enseignante, l’objectif n’était pas que les élèves travaillent leur capacité à formuler rigoureusement des
énoncés scientifiques, mais que les élèves aillent au bout d’une démarche, ce qui contribue à expliquer
le fait que les étayages comme les questions d’autoévaluation n’aient pas été mobilisés.
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Par exemple, la question de recherche d’un groupe d’élèves de l’école Bouliers illustre ce point :
« Qu’est-ce que l’atmosphère? »; elle correspond au titre d’une leçon de choses plus qu’au point de
départ d’une démarche qui conduirait les élèves à développer leurs propres hypothèses et à les mettre
à l’épreuve. Les élèves utilisent les recherches qu’ils effectuent sur Internet pour collecter ces
informations et les synthétiser. Dès lors, l’utilisation d’étayages visant à structurer une argumentation
sur la base des étapes d’une démarche d’investigation (Pedaste et al., 2015) n’a que peu de sens pour
l’enseignante. Ainsi, Anne-Charlotte déclare que la question de l’argumentation scientifique est
secondaire par rapport à la mise en activité des élèves :
« RRD, Résolution à l’école, Raisonnement au collège et Démonstration au lycée. Finalement
l’école, c’est ça, c’est la résolution de problèmes. […] C’est une question d’engagement dans
la tâche ».
En creux, l’enseignante suggère que les différents étayages visant à formuler de manière rigoureuse
différentes productions scientifiques correspondent à un objectif trop ambitieux pour l’école primaire. Si
le résultat est analogue au niveau du collège, l’explication diffère sensiblement, dans la mesure où
l’apprentissage de l’argumentation est considéré comme plus important qu’il ne l’est par les professeurs
des écoles, en particulier dans les cours de sciences expérimentales. En revanche, les enseignants
partenaires estiment que l’utilisation des questions d’autoévaluation pour juger le fond des propositions
scientifiques par les élèves serait trop chronophage pour être faisable. Ainsi, Matéo déclare :
« Au collège, honnêtement, les questions qu’il va y avoir pour s’autoévaluer, ça va surtout servir
pour est-ce que j’ai bien rédigé. Les élèves peuvent pas forcément chercher le fond de ce qu’ils
ont écrit, parce que le fond en fait, il est déjà apporté soit par le problème, soit par l’enseignant,
parce que sinon en fait on a une perte de temps qui est phénoménale. […] Il faudrait avoir trois
ou quatre fois plus de temps qu’une heure et demie par semaine quoi. Ou plusieurs années,
c’est-à-dire que les élèves aient le temps de développer ce projet sur plusieurs années ».
La médiation nécessaire pour que les étayages puissent être utiles à l’apprentissage de l’argumentation
scientifique et de la formulation des propositions est jugée trop chronophage et loin de ce qu’ils estiment
être les attendus de l’établissement. Si le fait d’argumenter ses propositions est inscrit dans les
programmes, ils estiment que le niveau d’exigence porté par le CNEC est trop important au vu du temps
dont ils disposent. L’intention didactique portée par l’application – accroître le niveau d’exigence quant
à la formulation des propositions scientifiques – se heurte à la représentation que les enseignants se
font des apprentissages à exiger, ce qui conduit à une sous-utilisation des fonctionnalités développées.
Dans la continuité des travaux de Perrin-Glorian (2011), ces résultats confirment qu’en l’absence de
mécanismes incitatifs, les praticiens semblent peu enclins à modifier leurs pratiques même avec des
formations et la mise à disposition d’outils spécialisés. Cette considération soulève des doutes quant à
la possibilité de former à grande échelle des enseignants par la seule mise à disposition d’étayages et
de formations attenantes.
Discussion
Les étayages proposés dans le CNEC visaient notamment à permettre aux élèves de suivre la démarche
de leur choix, tantôt une démarche scientifique, avec en particulier la démarche hypothético-déductive,
tantôt une démarche technologique, et d’offrir éventuellement aux praticiens l’opportunité d’expliquer la
distinction entre les deux approches. Or les enseignants, s’ils ont suivi la structure en cinq étapes
relevant d’une démarche hypothético-déductive (Pedaste et al., 2015), ont à plusieurs reprises préféré
dévoyer sensiblement le sens de termes comme « hypothèse » ou « protocole ». Par ailleurs, l’invitation
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à l’argumentation scientifique que portaient ces étayages – appuyer ses propositions sur une source,
ou à la réflexivité, conformité des questions, hypothèses et protocoles avec un certain nombre de
critères de qualité portés par l’application – n’ont trouvé que peu d’échos dans les pratiques
enseignantes. Nous avons interprété ces résultats comme découlant de contradictions secondaires
entre le pôle Instruments et le pôle Sujet.
Les tensions que soulève l’utilisation des étayages semblent magnifiées par le caractère ouvert des
démarches des élèves. Nous utilisons ici le terme « ouvert » pour traduire le vocable Open de Open
Inquiry (Tafoya, Sunal et Knecht, 1980; Zion et Mendelovici, 2012) et utiliserons dès lors le syntagme
« investigation ouverte », type de démarche d’investigation où l’élève dispose d’une grande liberté
d’action à toutes les étapes de la démarche, de la formulation de la question à la construction des
protocoles.
Cette configuration diffère sensiblement des contextes comme celui où a été utilisé le LabNBook
(Bonnat, 2017), avant tout dans une logique de conception expérimentale, les élèves ayant pour tâche
uniquement de choisir des réactifs et leurs quantités et non de fixer l’objectif de l’expérience et d’identifier
l’hypothèse que celle-ci permettrait de corroborer ou d’infirmer. L’instrumentation par des étayages,
alors même qu’elle a été couplée par des formations, ne semble pas avoir permis le dépassement des
contradictions qu’induit l’introduction d’une logique d’investigation ouverte. Avec les moyens à la
disposition, les chercheurs, les mentors et les ressources du programme Savanturiers dans leur
ensemble, les enseignants qui le souhaitent ont à leur disposition de multiples ressources pour se
former.
Néanmoins, les contraintes qui pèsent sur leur activité, qu’elles soient dictées par l’Éducation nationale
ou qu’elles soient induites par leur adhésion aux valeurs des Savanturiers comme la liberté d’action,
conduisent à des contradictions secondaires difficilement dépassables par les enseignants. De ce point
de vue, seule une évolution des règles, avec en particulier une accentuation de l’importance de
l’enseignement des aspects méthodologiques des démarches d’investigation, serait susceptible de faire
évoluer la situation. Dès lors, ce travail d’observation, bien qu’il soit limité à un nombre réduit
d’enseignants, suggère que les étayages portés par le CNEC portent des objectifs jugés trop ambitieux
par les enseignants. Dès lors, si l’EIAH était amené à être utilisé à plus large échelle, les étayages ne
seraient probablement pas utilisés dans l’esprit selon lequel ils ont été conçus et échoueraient à jouer
un rôle de formation qu’on pourrait éventuellement leur attribuer.
Conclusion
Limites de la recherche liées à l’agentivité des enseignants
L’une des principales limites de cette recherche réside dans notre parti méthodologique, à savoir
accorder une grande agentivité aux praticiens quant aux modalités de médiation des étayages. Si cette
approche permet de mieux appréhender ce qui se passerait spontanément dans les classes en
l’absence de contrainte, elle nous contraint à renoncer à identifier comment les étayages conçus
pourraient faciliter les apprentissages visés. À ce stade, cette recherche ne nous permet que d’identifier
certaines des contradictions qui gêneront l’adoption de l’outil, mais n’apporte que peu d’éléments quant
aux bénéfices potentiels ou effectifs du CNEC et des étayages en termes d’apprentissages des élèves.
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Perspectives
La réticence des enseignants à utiliser certaines des fonctionnalités du CNEC d’une part et l’éventuel
dévoiement de ces fonctionnalités d’autre part soulignent l’importance qu’il y a à inciter les enseignants
à mobiliser dans leur pratique les outils dont le développement est financé par des fonds publics.
L’utilisabilité et l’utilité perçue (Tricot et al., 2003) représentent un prérequis pour que l’incitation en
question ne s’apparente pas à une contrainte à utiliser des outils inadaptés ou peu ergonomiques.
Néanmoins, le fait que ces conditions d’utilité et d’utilisabilité soient remplies de manière satisfaisante
ne saurait constituer une condition suffisante de l’appropriation de tels outils numériques. Et si la mise
à disposition gratuite de l’application pour les praticiens peut certainement faciliter son adoption, se pose
la question des récompenses aux enseignants introduisant le numérique dans leurs pratiques.
Si la réflexion des pouvoirs publics se cantonne au simple financement des solutions logicielles, le risque
est grand de voir les fonds publics dépensés inutilement faute d’appropriation des outils à la fin des
projets. Pour mettre en place un système de récompenses fondé sur les usages, il est nécessaire de
les caractériser de manière précise, sans avoir à se reposer sur des données d’utilisation autodéclarées.
Pour les enseignants et établissements ouverts à ce type de démarche, une piste envisageable consiste
à mobiliser les traces d’interaction, ou learning analytics dans la littérature anglo-saxonne. Cela
permettrait de caractériser à grande échelle le devenir de l’application, sur le modèle de ce que Faber,
Luyten et Visscher (2017) ont fait pour le projet ELAN. Il faudrait alors prendre garde que l’établissement
d’une correspondance entre récompenses et analyses d’utilisation fondées sur des données ne soit pas
elle-même à l’origine de nouvelles contradictions qu’il sera alors nécessaire de dépasser.
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Annexes
Annexe 1
Les étayages tels qu’ils apparaissent au sein du CNEC pour l’aide à la formulation
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Annexe 2
Détail des étayages utilisés dans le module fiche recherche, par section
Ouvreurs de phrase
Questions d’autoévaluation
Question
Pourquoi? Comment?
Quel(le)? Nous cherchons à
savoir pourquoi. Nous
cherchons à savoir comment.
Nous trouvons ça bizarre que
(cycle 3). Nous ne
comprenons pas comment.
Est-ce qu’on peut répondre à ta
question par un projet de recherche?
Est-ce que c’est une question dont tu
connais déjà la réponse?
Est-ce que ta question contient du
vocabulaire scientifique?
Est-ce qu’on peut répondre à cette
question par une recherche de
quelques instants?
Hypothèse
Mon hypothèse, c’est que
Peut-être que. Si notre
hypothèse est juste, alors
Est-ce que ton hypothèse contient du
vocabulaire scientifique?
Est-ce que ton hypothèse est
tautologique (trop évidente)?
Peut-on explorer ton hypothèse en
classe?
As-tu appuyé ton hypothèse sur des
documents?
Protocole
Nous cherchons à tester si
Nous cherchons à
comprendre comment
J’ai besoin du matériel
suivant
La première étape consiste à
Pour l’étape suivante, il faut
La dernière étape consiste à
As-tu décrit les objectifs de ton
protocole?
As-tu décrit les résultats attendus?
Données
On observe que
As-tu illustré tes résultats? Si oui, mets
un lien vers tes schémas, photos,
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Ouvreurs de phrase
Questions d’autoévaluation
graphiques, tableaux, captures d’écran.
Si tu as des valeurs chiffrées, les as-tu
notées dans tes résultats?
Si tu n’as pas suivi ton protocole à la
lettre, l’as-tu précisé?
Conclusion
L’expérience va dans le sens
de l’hypothèse, car
Les résultats ne
correspondent pas à ce que
l’on attendait, car
On aurait peut-être pu tester
une autre hypothèse.
Nos résultats n’expliquent
pas pourquoi
Pour aller plus loin, il faudrait
Maintenant que tu as interprété tes
résultats, as-tu d’autres questions à
explorer?
Après avoir testé ton hypothèse, as-tu
pensé à d’autres hypothèses?
As-tu proposé une piste d’amélioration
de ton protocole?