Comment enseigner les sciences et les technologies au secondaire

Il existe quelques bons ouvrages sur l’enseignement des sciences et des technologies au secondaire, tels ceux de notre collègue Patrice Potvin, de l’Université du Québec à Montréal, mais à notre avis aucun ne fait le tour de la question, sur les plans à la fois théorique et pratique, d’une façon suffisamment complète pour bien outiller les futurs enseignants et enseignantes de sciences et de technologies au secondaire dans tous les volets de leur tâche. 

Notre ouvrage définit notamment l’activité scientifique et l’activité technologique, présente les caractéristiques d’activités d’enseignement et d’apprentissage théoriques et pratiques accompagnées de plusieurs exemples, traite du rôle de l’histoire des sciences au secondaire, mentionne les principales difficultés d’enseignement et d’apprentissage de ces disciplines, aborde les questions de l’évaluation des apprentissages et du matériel didactique et rappelle plusieurs consignes pour que les activités en laboratoire se déroulent en toute sécurité. Il explique même en quoi se distingue un enseignement particulièrement réussi des sciences et des technologies. 

De nombreuses recherches ont montré que l’apprentissage de la discipline Science et technologie – selon la terminologie du ministère de l’Éducation – stimule la curiosité des élèves, leur assure un développement cognitif plus équilibré qu’en l’absence de cette discipline, rehausse leur culture générale et les aide à acquérir un esprit critique. 

De plus, en cette nouvelle époque de l’Anthropocène, où le chaos climatique menace les fondements mêmes de notre mode de vie, l’étude des sciences et des technologies est indispensable pour connaître les moyens les plus efficaces de devenir des citoyens «écoresponsables». Désolé, les voitures électriques ne seront pas suffisantes pour renverser les tendances actuelles! 

Malheureusement, au Québec, la majorité des élèves du secondaire cesse d’étudier la discipline Science et technologie aussitôt qu’elle n’est plus obligatoire, c’est-à-dire à la fin de la quatrième année du secondaire. C’est extrêmement dommage parce que ces élèves se ferment ainsi la porte de nombreux programmes de formation, tant au cégep – que ce soit des programmes généraux ou techniques – qu’à l’université, qui pourraient les mener vers des carrières stimulantes et bien rémunérées. 

En quelques mots, la didactique d’une discipline est à la fois l’art et la science de l’enseignement et de l’apprentissage de cette discipline.  

Dans le cas plus précis de la didactique des sciences et des technologies, et sachant que les élèves arrivent en classe avec toutes sortes de conceptions naïves qui ne sont pas scientifiques – «les objets légers flottent et les objets lourds coulent»; «le Soleil tourne autour de la Terre»; «les baleines sont des poissons», etc. –, on pourrait la définir comme une branche des sciences de l’éducation qui a pour objet la planification d’activités qui favorisent l’apparition, le fonctionnement et la remise en question des conceptions successives de l’élève. 

La didactique des sciences et des technologies se caractérise par sa prise en compte, incontournable, des contenus à enseigner, qui organise ses travaux, et par son souci constant que les savoirs scientifiques et technologiques soient correctement appréhendés par les élèves. Il importe particulièrement que les élèves réalisent que ces savoirs ne sont pas de simples opinions, mais des théories qui résultent du travail de plusieurs siècles d’observation, de tâtonnements, d’essais et erreurs, d’expérimentation et de remises en question, qui sont le propre du travail scientifique et technologique. 

D’une façon générale, nous croyons que les jeunes passent beaucoup trop de temps devant des écrans, qu’il s’agisse de leur téléphone, leur tablette, leur ordinateur ou la télé. Nous croyons aussi qu’il faudrait viser à réduire ce temps plutôt qu’à l’augmenter, notamment dans les disciplines où les écrans sont loin d’avoir fait leurs preuves. 

En sciences et en technologies, toutefois, et de façon très occasionnelle, le numérique peut jouer un rôle utile, entre autres pour permettre à des élèves de réaliser des expériences ou de construire des prototypes de façon virtuelle, lorsque le travail avec du matériel réel est trop coûteux, trop dangereux ou lorsque ce matériel est difficile d’accès. Par exemple, certains laboratoires virtuels permettent de tirer des obus et d’étudier leur trajectoire balistique sans danger ou de faire réagir divers composés sans s’exposer à de violentes explosions ou à des vapeurs toxiques. Dans un laboratoire réel, le numérique permet aussi, en temps réel, de mesurer certaines variables et d’en tirer immédiatement des tableaux de données et des graphiques.