Concepts Structurants

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Introduction

Au coeur de la didactique, dans la définition des objectifs, on cherche à identifier les concepts fondamentaux (voir aussi Comprendre en profondeur): on trouve dans la littérature les termes "élémenter" le savoir, les concepts structurants, les "big ideas"

Pour Astolfi (2008) il faut "Élémenter les savoirs plutôt que les abréger" en identifier les concepts qui sont comme des tremplins plutôt qu'une vulgarisation qui "ferme" le sujet et n'aide pas l'apprenant à progresser.

Pour le plan d'étude du CO "Les concepts structurants sont les outils de pensée dont la mise en oeuvre éclaire de manière assez systématique tous les problèmes traités en biologie."

Pour Wiggins, G., & McTighe, J. (2000). Ce sont les concepts centraux qui relient les idées d'un chapitre entier et leur donnent la cohérence. Ils ont aussi une force pédagogique : aider l'apprenant à construire des liens à partir les informations nombreuses et disparates. Des exemples

• la sélection naturelle en évolution
• le lien forme - fonction
• l'écosystème
• ...

«A big idea is a concept, theme, or issue that gives meaning and connection to discrete facts and skills. Here are some examples: adaptation; how form and function are related in systems; the distributive property in mathematics (whereby we can use any number of groupings and subgroupings to yield the "same" numbers); problem solving as the finding of useful models; the challenge of defining justice; and the need to focus on audience and purpose as a writer or speaker. In an education for understanding, a vital challenge is to highlight the big ideas, show how they prioritize the learning, and help students understand their value for making sense of all the "stuff" of content. » Wiggins, G., & McTighe, J. (2000). p. 5 Pourquoi organiser l'information autour des concepts structurants ? Pour Bransford & Brown (2000) organiser l'information en un cadre conceptual permet un bien meilleur transfert. (p. 17). La compréhension risque plus de permettre le transfert que la simple mémorisation d'information p. 49 [1]

Pourquoi organiser l'information autour des concepts structurants ?

Pour Bransford & Brown (2000) organiser l'information en un cadre conceptual permet un bien meilleur transfert. (p. 17). La compréhension risque plus de permettre le transfert que la simple mémorisation d'information p. 49 [2]

D'autres usages du terme concept dans un sens important

(Rumelhard, 1995)Parle de concepts cruciaux « à la croisée de plusieurs disciplines » «Tout problème de biologie doit s’analyser à l’aide d’une dizaine de concepts interdépendants et que l’on ne doit pas dissocier sous peine de manquer une partie de l’explication » Il cite notamment : le lien structure – fonction ; développement évolution, flux de matière, flux d’énergie, boucles de régulation, transfert d’information, niveaux d’organisation, le temps, …

Cet usage-là des concepts nous parait plus être différent : il semble s'agir de concepts sur lesquels s'appuie la compréhension plutôt que des concepts qui permettent d'articuler de relier de structurer un champ sémantique.

Des synonymes ? "élémenter" le savoir, les concepts structurants, les "big ideas" les concepts cruciaux

Chacun s'accorde à estimer qu'il faut identifier les items importants pour guider une enseignement ou un apprentissage,

Certains insistent sur des concepts dans lesquels s'ancrent les apprentissage (Rumelhard, 1995) alors que d'autres cherchent les concepts qui permettent d'articuler, de relier, de donner du sens. Nous nous intéresserons principalement à ce cas-là. D'autres auteurs utilisent des termes qui paraissent équivalents pour hiérarchiser les savoirs. Notamment Astolfi 1997

«On peut alors définir épistémologiquement un concept de la façon suivante :

• 1 Un concept scientifique comporte une dénomination et une définition. Autrement dit un nom chargé d'un sens le plus univoque possible, contrairement aux concepts linguistiques, qui sont généralement équivoques, polysémiques!
• 2. Un concept scientifique est capable de remplir une fonction opératoire : fonction de discrimination ou fonction de jugement, dans l'interprétation de certaines, observations ou expériences. C'est un outil permettant d'appréhender efficacement la réalité, un instrument de théorie pour l'interprétation de phénomènes.
• 3. Ce n'est pas un simple instrument d'explication, plus ou moins métaphorique, car ce qui garantit l'efficacité théorique, ou la valeur cognitive d'un concept, c'est sa fonction d'opérateur. C'est par conséquent, la possibilité qu'il offre de développement et de progrès du savoir. Reste à préciser dans chaque cas :
  • comment il opère (par division, par mise en cohérence ou mise en relation, par désignation d'un invariant dans des transformations, etc.) ; I
  • son degré de formalisation, et donc la part d'innovation et de survivance (distinction entre concepts qualitatifs et quantitatifs) ;
  • les interconnexions avec les techniques.
• 4. Tout concept possède une extension et une compréhension, un domaine et des limites de validité, étroitement dépendants d'une définition nettement fixée. Précisément, parce qu'il renferme une norme opératoire ou de jugement un concept ne peut varier dans son extension sans rectification de sa compréhension.

5. Un concept fonctionne toujours en relation avec d'autres concepts théoriques et techniques. II est un noeud dans un réseau de relations, cohérent et organisé, et non un élément disposé à côte d'autres par simple juxtaposition. Ainsi la formulation d'un nouveau concept peut révéler des contradictions, permettre de formuler différemment de, questions dans d'autres domaines. Elle implique un " bougé " dans des relations entre concepts, une modification des définitions. Il y a ainsi une histoire des concepts. » (Astolfi, 1997)

Comment extraire les concepts structurants

Fortement inspiré de Wiggins, G., & McTighe, J. (2000).

• Chercher des idées qui seront utiles comme adulte. Ou qui aideront l'élève à devenir adulte. (d'après Bruner, (1960).
  • Exemple : comprendre la sélection naturelle permet de mieux comprendre la place de l'humain dans le vivant, de comprendre les interactions des médicaments avec les microbes et de mieux gérer sa santé, etc.
• Repérer les idées qui structurent un chapitre entier,
  • Activité : analyser les notions du chapitre pour repérer les liens (une carte conceptuelle peut aider certains), les concepts qui reviennent le plus souvent ou vers lesquels les liens convergent risquent d'être les plus structurants.
  • Exemple : qu'on parte des anticorps et de leur produciton ciblée ou de la manière dont le vaccin agit spécifiquement ou du ciblage de l'apoptose des cellules infectées par un virus, on arrive forcément à l'activation des cellules du système immunitaire par les antigènes eux-même permet une réaction immunitaire ciblée.
• Repérer les idées qui donnent du sens à tout un chapitre.
  • Activité possible : Essayer de comprendre ce qui fait du sens pour un adulte ou pour le devenir, remonter depuis les éléments mineurs qui ont un peu de sens au sens profond dans ce chapitre : qu'est-ce qui rassemble tout ce qui fait du sens au coeur de ce chapitre ?
  • Exemple : Le lien forme-fonction donne du sens à l'anatomie comparée
• Elles sont comme une loupe qui permet de mieux comprendre les notions d'un chapitre.
  • Activité possible : essayer d'appliquer ce concept sur les différentes notions du chapitre pour voir si il permet de mieux comprendre la plupart.
  • Exemple : Comprendre la sélection naturelle permet de saisir comment l'anémie falciforme est férquente sous les tropiques alors même qu'elle cause des problèmes de circulation graves. le meme concept permet de comprendre comment les antibio-résistances sont plus fréquentes à l'hôpital et comment phalènes du bouleau ont pu sembler changer de couleur avec l'industrialisation. Ou comment le cancer se développe.
• Elles ne sont pas souvent évidentes ;
• Activité possible : écarter l'évident d'abord. Décortiquer chaque concept pour voir ce qui se cache "derrière"
• Exemple : Derrière l'adaptation il y a les variations aléatoirees et la sélection naturelle.
• Elles sont fortement transférables : Elles s'appliquent à de nombreux domaines et enjeux.
  • Activité possible : Essayer d'appliquer le concept à des sujets variés : horizontalement ( à de nombreux sujets) et verticalement ( à travers le curriculum et dans la vie active) .
  • Exemple : Le lien gène-protéine (la biosynthèse des protéines) permet de comprendre le rôle du noyau, la transmission héréditaire, la dominance du gène produisant une protéine fonctionnel sur l'allèle défectueux, etc.

La nécessité de mettre en priorité

Le temps limité et des notions très nombreuses à faire passer impliquent impliquer forcément des choix, qui sont souvent perçus comme douloureux. Wiggins, G., & McTighe, J. (2000). proposent des méthodes pour les mettre en priorité : Ils suggèrent notamment de les distinguer en :

cf [3] Wiggins et al (2000) p. 71

• Au centre : les les concepts structurants et les démarches fondamentales. "big ideas" et "core tasks"
• Autour : ce qu'il est important de savoir et de faire
• A l'extérieur : ce qu'il vaut la peine d'être familier avec

Ontologies de concepts structurants

A) Les concepts structurants de la biologie :

«Top-level concepts in the Biology Concept Framework (BCF)

1. Biology is based on observational and experimental science.
2. At the molecular level, biology is based on three-dimensional interactions of complementary surfaces.
3. The cell is the basic unit of life.
4. All cells share many processes/mechanisms.
5. Cells interact with other cells.
6. Cells are created from other cells.
7. DNA is the source of heritable information in a cell.
8. A gene is the functional unit of heredity.
9. The structure of DNA dictates the mechanism of the production of nucleic acids and proteins.
10. Sexual reproduction is a powerful source of variation.
11. Life processes are the result of regulated chemical reactions.
12. Proteins perform many varied functions in a cell.
13. Recombinant DNA technology allows scientists to manipulate the genetic composition of a cell.
14. The expression of genes is regulated.
15. All carbon-containing biomass is created from CO2.
16. Populations of organisms evolve because of variation and selection.
17. Organisms and the environment modify each other.
18. In multicellular organisms, multiple cell types can work together to form tissues which work together to form organs.

Numbering is for practical purposes and does not indicate relative importance. Natural language is used to formulate the organizing concepts.»Khodor, J., Halme, D. G., & Walker, G. C. (2004).

B) Concepts structurants dans le Plan d’études de Biologie du CO (2001)

«Les concepts structurants sont les outils de pensée dont la mise en oeuvre éclaire de manière assez systématique tous les problèmes traités en biologie.

• Les niveaux d'organisation
• Énergie
• Équilibre
• Espace
• Évolution
• Fonctions
• Identité
• Information
• Matière
• Mémoire
• Temps»

Plan d’études Biologie du CO, DIP Genève 2001: Les concepts structurants.

Ces concepts structurants sont proches des concepts cruciaux au sens de Rumelhard (1995).

Références

• Astolfi, J. P. (2008). La saveur des savoirs. Disciplines et plaisir d'apprendre. Paris: ESF.
• Astolfi, J. P. (1997). Mots-clés de la didactique des sciences: repères, définitions, bibliographies: De Boeck Université.
• Bransford, J., Brown, A., & Cocking, R. (2000). How people learn. Brain, mind, experience, and school: National Academy Press Washington, DC. book
• Bruner, J. (1960). The Process of Education. Harvard: Harvard University Press.
• Huba, M. E., & Freed, J. E. (2000). Learner-centered assessment on college campuses: Shifting the focus from teaching to learning: Allyn & Bacon, 160 Gould St., Needham Heights, MA
• Khodor, J., Halme, D. G., & Walker, G. C. (2004). Hierarchical Biology Concept Framework: A Tool for Course Design. Cell Biol Educ, 2004 Summer(3), 111 121. Ontologie des concepts biologiques structurée :
  • Les concepts structurants de la biologie : concepts in the BCF
• Lombard, F. (2008). l 'actualité scientifique ou rendre capables les élèves d 'en affronter la complexité ? Cahiers Pédagogiques, Hors série Travailler sur la presse écrite à l 'École 82-87.
• Wiggins, G., & McTighe, J. (2000). Understanding by Design. Upper Saddle River, NJ:: Prentice Hall. intranet.pdf
• Plan d’études Biologie du CO, DIP Genève 2001. (p. 7,9,10)
• Rumelhard . (1995). De la biologie contemporaine à son enseignement, In :Savoirs scolaires et didactique des disciplines, Une encyclopédie pour aujourd’hui. M. Develay (dir). ESF, Paris. intranet.pdf

--Lombardf 28 février 2010