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L'enseignement expérimental



Inspection Générale de l'Éducation Nationale
Décembre 1996

Groupe de Physique-Chimie

La place de l'expérimental dans l'enseignement de la physique et de la
chimie

Ce texte, destiné aux inspecteurs, aux animateurs et, plus généralement aux
professeurs de Physique-Chimie, représente l'état de réflexion du groupe de
Physique-Chimie de l'Inspection Générale. Il sera actualisé, précisé,
amélioré en fonction des observations qui seront effectuées.

1. Introduction

La comparaison avec de nombreux pays étrangers semble faire
apparaître la France comme un pays tout à fait en pointe en ce qui concerne
" l'enseignement expérimental " de la physique et de la chimie, tant en ce
qui concerne la référence à l'expérience dans l'enseignement, explicitée
par les programmes et les horaires dédiés aux manipulations d'élèves, que
par l'équipement disponible : les constructeurs français de matériel
didactique rivalisent en effet d'efforts pour fournir aux établissements
les composants, montages, systèmes, maquettes et autres logiciels qui sont
mentionnés dans les programmes ou qui, mis au point par tel ou tel
enseignant ou telle ou telle équipe et portés à la connaissance des
professeurs par des catalogues ou des expositions, semblent utiles à la
pédagogie des sciences physiques. C'est un matériel de qualité, sûr,
moderne et performant qui est ainsi disponible sur le marché.

il n'en a pas été toujours ainsi.

En physique-chimie, les expériences d'élèves prennent place dans
l'enseignement général des lycées depuis 1902, dans ce qui s'appelait au
départ les "Exercices Pratiques", dont la durée hebdomadaire était d'une
heure ; mais la légitimité de cet enseignement était mal assurée et le
matériel a longtemps laissé à désirer .

Dans l'enseignement technique, jusqu'en 1965, ces expériences
d'élèves n'existaient pas. La plupart des acteurs directs du système
éducatif (concepteurs de programmes, inspecteurs, professeurs), a
constamment manifesté au cours des trois dernières décennies son souci
d'affirmer le statut de la physique-chimie en tant que science
expérimentale. Pour ce qui se nomme maintenant, aussi bien dans
l'enseignement général que dans l'enseignement technique, les "Travaux
Pratiques" ou, plus brièvement , les "T.P.", la durée hebdomadaire est de
une heure et demie pour chacun des niveaux de Seconde, Première et
Terminale de l'enseignement général et elle varie entre une et trois heures
hebdomadaires pour la plupart des sections technologiques.

Dans les lycées professionnels, la "formation méthodologique de base"
, qui représente 20 à 30 % de l'horaire d'enseignement de physique-chimie,
doit être dispensée sous forme de T.P. Des enseignements particuliers
(option IESP en classe de Seconde, option Sciences expérimentales en
Première S, enseignement de Spécialité en Terminale S) sont donnés sous une
forme qui privilégie résolument les manipulations d'élèves.




La refonte des programmes des classes préparatoires, ayant pour
objectif déclaré la promotion résolue de l'expérience et la compréhension
profonde de la physique des phénomènes étudiés, met en perspective, pour la
première fois depuis bien longtemps, les programmes de l'enseignement
général des lycées et ceux des classes préparatoires. Les rôles des T.P.
cours et des T.P. y sont fortement affirmés et leurs objectifs fixés : il
s'agit d'une part de favoriser l'apprentissage d'une autonomie progressive
dans la démarche expérimentale et d'autre part, en joignant la pratique
expérimentale à la connaissance des principes de fonctionnement des
appareils de mesure, d'acquérir des savoir-faire de base dans l'utilisation
de ces derniers.

Ces nouveaux programmes, en parfaite cohérence avec ceux qui les
précèdent, en renforcent la crédibilité.
Au collège, en revanche, aucun horaire n'est dédié aux travaux
pratiques. Mais dans l'esprit des concepteurs des programmes,
l'expérimentation des élèves tient une large place dans la présentation des
différents thèmes rencontrés. Cependant l'absence quasi-générale de
personnel de laboratoire qui, en raison du type de matériel utilisé,
notamment en chimie, semble plus pénaliser les professeurs de physique et
chimie que leurs collègues de sciences de la vie et de la Terre ou de
technologie, l'impossibilité souvent rencontrée de pratiquer des
dédoublements de divisions ainsi que l'application d'horaires variables,
rendent véritablement difficiles les manipulations d'élèves.

Dans ces conditions, on peut s'étonner que les enseignants de
physique-chimie des collèges accordent plus d'importance à l'expérimental
que leurs collègues des autres disciplines, et que les élèves des collèges
pensent que c' est en physique-chimie que les expériences qu'ils pratiquent
leur sont le plus utiles : une enquête effectuée en Septembre 1995 par la
Direction des lycées et collèges sur la place de l'expérimental dans
l'enseignement du second degré montre toutefois qu'il en est bien ainsi.

Ces points positifs (adhésion générale des professeurs au caractère
expérimental de l'enseignement et bon équipement des lycées en matériel
conférant à notre enseignement prestige et modernité) ne doivent cependant
pas nous amener à une quelconque autosatisfaction ils sont en effet
fragiles et parler de succès de l'enseignement expérimental dans notre pays
suppose davantage.
L'enseignement expérimental coûte cher, à cause du matériel qu'il
nécessite et du temps qu'il requiert. Son choix suppose donc que les moyens
financiers dégagés à son effet par les pouvions publics soient utilisés de
manière optimale et il n'est pas certain qu'il en soit toujours ainsi ; il
faudrait que le temps passé par les élèves à manipuler se révèle toujours
plus profitable pour leur formation générale que s'il était consacré à
d'autres activités comme la formation au raisonnement logique, la
formulation d'hypothèses débattues en classe, l'exposé de thèmes par les
élèves, l'analyse et la critique de documents, la résolution d'exercices
etc.

Des constats d'utilisations non optimales du temps et du matériel
peuvent certainement être dressés. Nous n'en tirerons cependant pas
prétexte pour recommander un brusque abandon du caractère expérimental
voulu pour notre enseignement et pour prêcher le retour à un enseignement
formel, abstrait et dogmatique.

En effet, lorsque les apprentissages scientifiques ne s'appuient sur
aucune pratique expérimentale, comme c'est le cas dans certains pays aux
moyens limités, l'enseignement de la physique-chimie n'est généralement que
prétexte à des mathématiques de mauvaise qualité.

Un tel enseignement, s'il développe les capacités de déduction de
certains élèves, en laisse beaucoup d'autres en chemin et il n'apporte rien
à la formation pratique ni à la capacité de comprendre et d'agir sur le
monde réel ou technique : les concepts y sont présentés sous forme
abstraite, les exercices d'évaluation ne portent que sur l'aptitude à
formaliser et à résoudre des équations et les confrontations avec les
situations réelles n'y sont pas menées.



L'observation d'élèves ou d'étudiants de pays où n'est pas pratiqué
l'enseignement expérimental montre aussi à l'évidence que, comparés aux
français de même niveau intellectuel, leur comportement face à une
manipulation est beaucoup plus gauche (malheureusement, les enquêtes
internationales, se limitant à l'analyse de situations théoriques et ne
portant jamais sur les savoir-faire expérimentaux, ne peuvent mettre en
évidence ces différences). Plus près de nous, les professeurs de collège,
ceux de biologie-géologie qui enseignent en sixième et cinquième comme ceux
de physique- Chimie qui reçoivent les élèves en quatrième, ont tous noté la
diminution significative des aptitudes expérimentales des élèves qui a
résulté de la brutale suppression de l'enseignement des sciences physiques
en sixième et cinquième.

Le but de cette réflexion est donc d'améliorer la prise en compte des
activités expérimentales dans l'enseignement de la physique et de la chimie
: il ne s'agit en aucune manière de prôner le "tout expérimental" qui
constituerait une grave erreur, car une telle attitude serait en
contradiction totale avec ce que montre l'histoire de ces deux disciplines,
mais plutôt d'identifier les dangers de certaines de nos pratiques
actuelles et de mettre l'accent sur les techniques pédagogiques qui peuvent
à la fois faire aimer la physique-chimie et améliorer la formation des
élèves.

Nous allons tenter de dresser une typologie des activités
expérimentales qui ont lieu dans l'enseignement actuel de la physique et de
la chimie et des conséquences qu'elles induisent. Afin de progresser par
rapport à la situation actuelle et de tirer un meilleur parti du matériel
qui se trouve à notre disposition et du temps qui est consacré aux
manipulations, nous mettrons l'accent, à propos de chacun de ces types
d'activités, sur ce qu'il conviendrait de réduire ou de développer pour
progresser dans nos pratiques. Ce n'est, en effet, que si tout est fait
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