Hdr présentation techno pour apprentissage

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Chapitre 3

Apprentissage expérientiel de la
modélisation en sciences expérimentales

Objectif : choisir une option sur l’apprentissage et présenter un projet de recherche récent sur l’apprentissage et l’enseignement des mathématiques pour les sciences de la vie.

Résumé : La problématique de la cohérence entre le sens de l’apprentissage et l’usage des technologies est soulevée. L’élaboration d’un outil original est présenté. Il permettra de discerner différentes postures possibles pour l’enseignant en situation de concevoir une expérience pédagogique. Ensuite, un projet d’enseignement et de recherche sur les outils mathématiques pour les sciences de la vie est présenté. Le contexte, les objectifs pédagogiques, l’environnement informatique et les résultats d’une recherche expérimentale en conditions écologiques seront décrits.

1. Introduction

Le type d’apprentissage auquel je m’intéresse, et dans lequel je vais inscrire mes projets de recherche, est l’apprentissage expérientiel (introduit au chapitre 2, voir aussi Balleux, 2000, pour une thèse sur le sujet et Dewey, 1938, considéré comme un des pères de ce type d’apprentissage). Ce terme n’a pas le même sens selon les auteurs : cela peut aller de l’apprentissage par les cinq sens à l’apprentissage dans le contexte professionnel. Pour nous, il s’agira de la prise en compte par l’enseignant de toute la richesse de l’expérience vécue par la personne qui apprend (que la source de cette expérience soit dans la dynamique du groupe, dans des activités pratiques ou bien formelles). Parmi les différents points de vue possibles sur l’apprentissage expérientiel, c’est celui de l’épistémologie et de la didactique que nous prendrons, pour nous intéresser à la problématique du rapport entre savoir et expérience vécue dans l’apprentissage.

Du côté des savoirs, il s’agit de ceux en jeu dans un enseignement de la modélisation formelle en sciences expérimentales. Prenons un exemple déjà évoqué au chapitre 1 (section 1.3) et qui sera repris plus loin : les approches statistiques enseignées aux biologistes et les savoirs associés (section 3.2). Prendre le point de vue des savoirs sur l’apprentissage expérientiel, c’est se poser de multiples questions : En quoi faire fonctionner les modèles statistiques témoigne-t-il d’une expérience humaine ? Quel est le cheminement expérientiel (et pas seulement mental) de l’apprenant en situation de découvrir et comprendre la variabilité statistique du vivant ? Comment individualiser ce cheminement ? Comment utiliser les technologies et les environnements informatiques comme vecteur de l’expérience pédagogique vécue par l’apprenant, comme « paysage » dans lequel l’apprenant chemine ?

A propos de l’expérience.

Dans ce chapitre, nous allons nous intéresser à l’expérience pédagogique. Il ne s’agit pas de l’expérience scientifique du chercheur en didactique, ni d’une expérience à caractère exceptionnelle de l’enseignant innovateur. Il s’agit de l’expérience telle qu’elle est donnée à vivre par l’enseignant à ses étudiants. Ayant une expérience au niveau universitaire, j’emploie le terme étudiant, même si le terme élève pourrait être utilisé de la même façon. Dans ces quelques lignes, le mot expérience est volontairement employé dans des sens différents : l’objet de ce préambule est de mettre en lumière ces différents sens.

Nous allons commencer par une petite histoire imaginaire sur le tir à l’arc, en trois parties. Cette image peut être vue comme une figure de toute autre pratique d’un art, et d’une science, et de l’enseignement de cet art ou de cette science.

« J'aime bien faire des expériences et cet été j'ai fait une séance de tir à l'arc. » J'ai vécu cette expérience comme elle venait, j'en garde des souvenirs, mais pas forcément des connaissances (à moins de me mettre ultérieurement à re-présenter cette expérience par un modèle, verbal, formel ou autre).

« J'ai tiré sur une cible de plus en plus éloignée ; j'ai expérimenté plusieurs angles de départ de ma flèche en fonction de la distance qui me séparait de la cible. » Je m’aide d’un modèle du tir à l'arc : je sais que je peux contrôler l'angle si j'augmente la distance entre moi et la cible, pour l'atteindre. Je suis en train de re-présenter le modèle par l'expérience du tir que je fais.

« Mon professeur avait une grande expérience du tir à l'arc. » Il atteint sa cible à tous les coups. Il « comprend » le tir à l'arc. Il possède à la fois une maîtrise de soi (quand il tient l'arc), une technique, une représentation du mouvement de la flèche, et une capacité à faire coïncider son intention (matérialisée par la position de l'arc, dimension sujet), son objet d'attention (le point cible, dimension objet) et la réalisation du tir (l'action qui consiste à tirer la flèche, dimension projet) (Nifle, 1986).

E. Herrigel (1936/1998) raconte dans son livre sur l’art zen du tir à l’arc que la tradition (et son expérience) lui ont appris que c’est dans le « lâcher prise » que s’exerce la maîtrise et non dans une tentative de coordonner différents facteurs de maîtrise. Lorsque l’on parle de quelqu’un d’expérimenté, qui a de l’expérience, cela peut faire référence à différents degrés de maîtrise qui restent à éclaircir : depuis la simple capacité de répétition, acquise par un usage prolongé, à la véritable maîtrise du lâcher prise.

On peut distinguer dans ces trois parties de l’histoire, trois niveaux d’expérience que nous allons qualifier à l’aide de l’approche de R. Nifle (1986) :

4. 
   L’expérience, « réalité actualisée » : expérience immédiate qui se traduit par l’avènement de la réalité. C’est en général ce que l’on entend par « expérience vécue », l’effet que nous fait cette réalité.
   
5. 
   L’expérience, « réalité re-présentée » (voir aussi le chapitre 2, section 4) : expérience comme réalisation de son rapport aux choses, comme mise à l’épreuve. Un exemple est l’expérience scientifique.
   
6. 
   L’expérience, « réalité maîtrisée » : au-delà des formes précédentes, il s’agit de la maîtrise du Sens (chapitre 2), la capacité à discerner tous les sens possibles, choisir et tenir une position puis la traduire en pratique (nous en reparlerons plus loin, chapitre 3 - section 2.2).
   

G. Bastide (cité dans Coquidé 2003, p12) distingue aussi trois sens correspondant à « trois exigences de la conscience dans son travail de maturation » et qui semblent proches des trois précédents :

1. 
   Expérience vécue : « connaissance subjective ressentie d'une manière d'être qualitative et intensive, dont le caractère unique interdit l'interchangeabilité des sujets. »
   
2. 
   
   
3. 
   Expérimenter : « recours décisif destiné à soumettre une hypothèse à l'épreuve de sa réalisation pratique » et « expérimentation scientifique ».
   
4. 
   
   
5. 
   Expérience : « un processus temporel, et même historique, d'intégration. Par ce processus, les expériences, aux deux sens précédents d'expérienciation et d'expérimentation, sont assimilés par le sujet pour composer sa propre substance. »
   

Par ailleurs, on peut distinguer l’expérience volontaire, provoquée, de l’expérience involontaire, déclenchée sans but conscient d’acquisition, d’analyse ou d’évaluation. Une personne peut préparer une expérience scientifique - mettre en évidence la trajectoire parabolique de la flèche, prédite par les lois de la mécanique classique - en se basant sur ses propres expériences passées (quand je jette un objet en avant, il finit par tomber après avoir suivis une trajectoire courbe). Ces expériences passées sont involontaires par rapport à la question, dans le sens où elle n’ont pas été faite dans le but de mettre en évidence une trajectoire parabolique... Une expérience (jeter des objets) se définit comme volontaire ou involontaire, pour un sujet, par rapport à un projet (analyser des trajectoires de projectiles).

Dans la suite, nous envisagerons l’expérience dans un contexte particulier, à savoir celui de l’apprentissage ; nous parlerons de l’expérience qui est donnée à vivre par l’enseignant à des étudiants :

Une expérience pédagogique^1 : dispositif et procédés mis en place pour l’apprentissage, c’est-à-dire l’appropriation par l’étudiant de nouvelles capacités.

Cette formulation générale ne prend parti pour aucun courant pédagogique, si ce n’est qu’elle met en avant l’importance de l’appropriation par l’étudiant. On peut donc entendre les termes « apprentissage », « dispositif » et « procédés » dans différents sens.

Selon les objectifs pédagogiques, l’enseignant peut organiser pour les étudiants une expérience au niveau 1 ou 2, c’est-à-dire une expérience d’actualisation ou de re-présentation, ou bien il peut avoir une finalité plus élevée (niveau 3), celle d’emmener les étudiants sur un chemin de maîtrise. Le fait que l’expérience soit volontaire ou non pour l’étudiant, au sens ci-dessus, va dépendre de son appropriation, son implication dans le « projet » (le projet étant défini par la finalité de la séance du jour ou du module entier, par exemple).

Dans une vision assez proche, Dewey (1938) définit ce qu’il appelle une « expérience éducative » par opposition à une expérience qui ne le serait pas. Il introduit le concept de continuité (les enseignants doivent prendre en compte que l’expérience des étudiants vécue sur le moment est unique et est profondément influencée par les expériences du passé) et le concept d’interaction sujet-objet.