Valérie Frede, MdC à l'INSPE de Toulouse Occitanie : Le développement des connaissances en astronomie chez l'enfant d'école élémentaire. Un débat : les connaissances sont-elles acquises par le biais de présuppositions innées universelles ou non ? (1/..) #AstroEduFR

Théorie naïve : les enfants construisent leurs propres théories sur le monde à partir de principes de base. Forte cohérence et pouvoir explicatif et prédictif => le développement des connaissances est vu comme un processus de restructuration radicale des théories initiales (2/..)

Théorie de la connaissance par morceaux : les enfants acquièrent des éléments primitifs de connaissance à partir de leurs expériences directes, activés indépendamment dans des contextes spécifiques. Développement des connaissances : accumulation et réorganisation de ces éléments.

Théorie des modèles mentaux en astronomie : l'enfant acquiert et structure de manière cohérente ses connaissances en astronomie sous forme de représentations internes appelés modèles mentaux. Développement des connaissances contraint par des présupposés initiaux. (4/..)

Les bébés ont des principes de base innés qui guident l'acquisition de leurs connaissances, qu'on peut appeler "intuition". Ici, l'attente des bébés est de voir la boîte tomber lorsqu'elle est poussée à l'extérieur du support. Temps de fixation + grand sur 1 situation inattendue.

Les observations de l'enfant et les apports culturels lui permettent de développer des modèles mentaux. Par exemple, la Terre est sphérique, plate, un disque, un rectangle etc. (6/..)

Modèles mentaux de la Terre : 3 catégories.
1. Sphère
2. Sphère aplatie, Terre creuse, Terre double (plate car ce qu'il observe, sphérique car ce qu'on lui dit)
3. Un disque, un rectangle. (7/..)

Modèles mentaux du cycle jour/nuit :
1. La Terre tourne sur elle-même et le Soleil est fixe.
2. Le Soleil tourne autour de la Terre.
3. Le Soleil s'en va dans l'espace la nuit / Il descend sous Terre.
Ici un schéma par un élève de CM2. (8/..)

Les explications des enfants, y compris celles qui semblent incompatibles entre elles, sont interprétées comme l'expression de leurs modèles mentaux "naïfs". (9/..)

Théorie de la connaissance fragmentée en astronomie : les concepts naïfs en astro des enfants manquent de cohérence et sont fragmentés. Développement des connaissances lorsque l'enfant est exposé à des infos culturelles, notamment dans le cadre scolaire. (10/..)

Réorganisation des fragments de connaissances favorisée par l'utilisation d'artefacts culturels comme des globes terrestres. Les explications incompatibles des enfants révèlent des représentations internes sous la forme de fragments de connaissances différents. (11/..)

Suivant ces 2 théories, le rôle de la culture vs intuitions est très différent !
- Modèles mentaux : l'info culturelle interagit avec les fortes intuitions sans les remplacer.
- Approche fragmentée : l'info culturelle est centrale. (12/..)

Expérience menée sur l'île de Samoa : forme de la Terre vue par les enfanst comme un disque dans l'espace, sur l'eau ou comme un rectangle sur l'eau => présuppositions innées et universelles. (13/..)

Comparaison de la compréhension de la forme de la Terre en Angleterre et en Australie où l'enseignement de l'astronomie commence + tôt => les enfants australiens ont un modèle mental d'une Terre sphérique + tôt qu'en Angleterre. (14/..)

Compréhension de la forme de la Terre entre enfants burkinabés et français. Très peu d'accès à l'info scientifique au Burkina Faso mais les mêmes programmes scolaires dans les 2 pays. Malgré tout, les modèles mentaux de Terre plate un peu + importants au Burkina Faso. (15/..)

=> La seule présence de l'enseignement scolaire, même précoce, n'est pas le seul vecteur qui contraint la compréhension par les élèves de la forme de la Terre. (16/..)

Comparaison interculturelle : les enfants australiens, qui apprennent l'astro les + tôt, présentent la + grande cohérence sphérique pour la forme de la Terre => Importance d'un enseignement précoce de l'astronomie. (17/..)

Il y a aussi un débat méthodologique : les tenants des 2 modèles (modèles mentaux et approche fragmentée) ne proposent pas les mêmes types de questionnaire aux enfants : ouverts/fermés, Terre à dessiner/quel modèle est correct ? (18/..)

Pb des dessins : peu susceptible de représenter fidèlement la forme de la Terre, difficulté de représenter un objet en 3D => tâches de reconnaissance + accessibles aux enfants.
Questions ouvertes peuvent inciter les élèves à répondre de manière cohérente. (19/..)

Et questions fermées : simple reconnaissance de la réponse scientifique.
Autre problème : les conclusions tirées par les 2 théories dépendent des méthodes utilisées, qui ne sont pas les mêmes. => croisement des méthodes (20/..)

Un enfant qui dessine une Terre plate (creuse/double) n'a statistiquement pas + de chance qu'un autre de répondre aux autres questions en accord avec le modèle mental plat (creux/double). Mais corrélation pour un enfant qui dessine une Terre sphérique. (21/..)

Autre problème : les questions posées aux enfants ne sont pas assez explicites. "Quelle est la forme de la Terre ?" => "Imagine que tu es un astronaute dans un vaisseau spatial, tu vois la Terre, à quoi ressemble-t-elle ?". Grande différence des réponses ! (22/..)

La validité du questionnaire a été testée en proposant les questionnaires aux astronomes : 36% de réponses considérées non scientifiques par les auteurs des questionnaires à propos de la forme de la Terre !
Forte ambiguïté et imprécision des questions. (23/24)

Conclusion : importance de construire les questionnaires avec des astronomes.
Perspectives : il faut trouver un moyen de rendre conscient le modèle mental de l'élève pour le déconstruire et abandonner les présuppositions + proposer un enseignement précoce de l'astronomie (24/24)