La respiration : Comparaison entre les représentations ... - Restode

La respiration : 

Comparaison entre les représentations des élèves 

et l’évolution historique du concept 

Synthèse de la recherche en pédagogie 38/01 

Cécile Flammang et Joëlle Vlassis 

Service de Pédagogie expérimentale, Université de Liège sous la direction du Professeur Marcel Crahay 

Introduction 

Contexte du projet 

Récemment, le nouveau programme de sciences du premier 

degré de l’enseignement secondaire a été mis en 

place. Dans les considérations pédagogiques introduisant 

ce nouveau document, il est clairement stipulé de 

prendre en considération les représentations mentales 

des élèves afin «de passer de leurs conceptions … aux 

concepts». 

Or ces conceptions peuvent freiner les apprenants dans 

leurs apprentissages puisque croyant posséder une 

explication correcte des phénomènes présentés, ils ne 

voient pas l’intérêt d’expérimenter pour la confirmer ou 

l’infirmer. Partant du principe qu’apprendre c’est modifier 

son réseau conceptuel, il faut donc inciter les enseignants 

à partir des conceptions des élèves, et les amener 

à les dépasser. 

Dans ce nouveau programme, tout comme dans le document 

«Socles de compétences» (1999), il est également 

prescrit d’aborder la problématique de l’histoire de la 

vie et des sciences. 

Cette dimension de l’histoire des sciences intéresse 

depuis quelques années déjà la didactique des sciences 

et ce pour diverses raisons. 

Tout d’abord, une revue de la littérature en psychologie 

cognitive et en sciences de l’éducation démontre qu’en 

sciences, les élèves ont souvent des conceptions intuitives, 

fondamentalement différentes des conceptions 

scientifiques, qui interfèrent avec l’apprentissage des 

sciences. Ces conceptions intuitives doivent donc être 

repérées et modifiées en cours d’instruction. De plus, un 

certain parallélisme entre ces conceptions intuitives dans 

certains domaines et, les conceptions pré-scientifiques a 

été mis en évidence par certains chercheurs en sciences 

de l’éducation. D’autres proposent que la restructuration 

des conceptions exigée des élèves soit similaire à celle 

qui se produit dans les révolutions scientifiques. Mais 

jusqu’à présent, aucune estimation n’a été réalisée sur le 

degré de correspondance entre les changements 

conceptuels historiques et individuels. 

D’un point de vue didactique, l’étude de l’évolution des 

conceptions scientifiques à travers les âges peut aider à 

mieux appréhender les obstacles et difficultés rencontrés 

par les apprenants dans leur développement cognitif et 

ainsi faciliter le dépassement de ces entraves à l’apprentissage. 

Ensuite, d’un point de vue éducatif, si l’on souhaite susciter 

chez les élèves un regard critique sur la nature des 

sciences et son fonctionnement, il faut rendre compte, 

dans les méthodes d’enseignement, de l’évolution épistémologique 

des concepts scientifiques. 

Bulletin d’informations pédagogiques Janvier 2004 - N° 55 

19

La respiration : comparaison entre les représentations des élèves et l’évolution historique du concept 

Enfin, dans la perspective d’une éducation citoyenne, il 

est crucial, d’amener les élèves à prendre conscience du 

caractère éphémère et évolutif des modèles scientifiques. 

Malgré ces diverses recommandations, il s’avère que, 

sur le terrain, les enseignants du fondamental ou du 

secondaire sont trop souvent démunis pour enseigner 

cette dimension de l’histoire des sciences. L’enquête réalisée 

dans le cadre de la recherche «Amélioration de 

l’enseignement des sciences au premier degré de l’enseignement 

secondaire» (Burton, R. et Flammang, C., 

1999) a clairement mis en évidence que sur les 197 

enseignants dispensant des cours de sciences au premier 

degré en Communauté française et ayant répondu au 

questionnaire, 46.2% se sentent inaptes à enseigner 

l’histoire de la vie et des sciences au premier degré. De 

plus, c’est le domaine le plus sollicité en terme de besoin 

en formation continuée, puisqu’ils sont plus de 80% à 

estimer en avoir besoin pour enseigner cette dimension 

historique. 

Notre recherche-action se propose donc de les aider en 

leur fournissant les outils nécessaires à l’intégration, 

dans leur enseignement des sciences, d’une facette historique. 

Objectifs de la recherche 

Les objectifs principaux de cette recherche sont doubles : 

d’une part, promouvoir l’enseignement de l’histoire des 

sciences auprès des enseignants, et d’autre part, les 

doter des outils nécessaires à cet enseignement afin 

qu’ils l’intègrent dans leurs pratiques de classe. 

La première année de ce projet de trois ans avait pour 

finalité de réaliser une étude comparative du développement 

psychogénétique et historique des représentations 

en rapport avec le thème de la respiration. 

Plus précisément, trois objectifs ont été poursuivis : 

◆ Développer le curriculum relatif à l’évolution historique 

du concept de la respiration (thème repris dans le nouveau 

programme d’éducation scientifique du premier 

degré de l’enseignement secondaire), pour finaliser une 

synthèse diffusable auprès des enseignants concernés 

par la recherche ; 

◆ Appréhender les conceptions des élèves de fin du primaire 

et du premier degré du secondaire concernant la 

respiration. 

◆ Réaliser une étude comparative du développement 

psychogénétique et historique des représentations sur le 

thème de la respiration. 

Échantillon 

L’échantillon se composait d’élèves de 4e et 6e primaire 

et de 1re et 2e secondaire. 

Au total 489 élèves, répartis dans 13 établissements de 

la Communauté française, ont été sondés dans le cadre 

de cette première année de la recherche. Cet échantillon, 

bien que non représentatif, va néanmoins, par le 

biais des réponses aux questionnaires proposés, nous 

donner une première idée des représentations qu’ont les 

élèves des niveaux concernés à propos du concept de la 

respiration. Le tableau ci-dessous détaille leur répartition 

en fonction des niveaux d’enseignement. 

Enseignement primaire 

4 établissements 

4e primaire : 105 élèves 

6e primaire : 122 élèves 

Total : 227 élèves 

Enseignement secondaire 

9 établissements 

1re secondaire : 123 élèves 

2e secondaire : 139 élèves 

Total : 262 élèves 

Instruments utilisés 

Afin d’appréhender et d’analyser les représentations des 

élèves concernant le thème de la respiration, deux questionnaires 

ont été conçus et administrés à l’ensemble de 

l’échantillon. 

Différentes modalités ont été décidées, dont entre autres 

: lier au maximum les questions avec l’expérience personnelle, 

le vécu des élèves ; partir de ce vécu pour aller 

progressivement vers des concepts plus pointus ; choisir 

les termes les plus simples (par exemple gaz carbonique 

au lieu de dioxyde de carbone) ; poser les mêmes questions 

à l’ensemble des élèves, même si certaines d’entre 

elles sont plus adaptées aux élèves de 2e secondaire 

qu’aux élèves plus jeunes ; prévoir une modalité de 

réponse «Je ne sais pas» pour permettre aux élèves de 

ne pas avoir à répondre au hasard ; essayer de ne pas 

trop induire par les questions pour tenter d’approcher 

réellement ce que les élèves «ont dans la tête» et enfin, 

diversifier la forme des questions posées. 

20 Bulletin d’informations pédagogiques Janvier 2004 - N° 55


Le premier questionnaire se compose de huit questions 

ouvertes, non inductives, ayant pour objectif de laisser 

les élèves exprimer leurs conceptions. Notons dès à présent 

que nous sommes conscients que les questions 

ouvertes, requérant des élèves un travail de rédaction 

important, vont représenter une difficulté supplémentaire 

pour les élèves du primaire et plus particulièrement pour 

ceux de 4e année. Nous nous attendons donc à des taux 

d’omission plus importants à ce niveau scolaire. 

Le second questionnaire comprend quant à lui 18 questions 

dont 8 ouvertes. Ces items portent essentiellement 

sur les fonctions de la respiration, la composition de l’air 

inspiré et expiré, les mécanismes respiratoires, les 

échanges gazeux et la localisation des organes de l’appareil 

respiratoire. Ce second questionnaire, complémentaire 

au premier, est plus inductif. Les nombreuses 

questions fermées qu’il propose sont destinées à récolter 

des informations que nous n’aurions pas pu obtenir par 

le biais des questions ouvertes. 

Représentation des élèves sondés 

à propos de la respiration 

Dans cette partie nous allons présenter les grandes tendances 

qui émergent des analyses réalisées ainsi que les 

phénomènes marquants relevés aux différents niveaux 

scolaires sondés. 

Les constats réalisés dans le cadre de ce travail ne peuvent 

bien sûr pas être généralisés puisque les populations 

testées ne sont pas représentatives. Il ne s’agit donc 

pas ici de tracer un tableau des représentations qui 

caractériserait tous les élèves appartenant aux niveaux 

scolaires testés (4e et 6e primaire - 1re et 2e secondaire). 

Ces résultats doivent être considérés dans le cadre 

de notre échantillon. Cependant, la mise en évidence de 

ces tendances nous sera très utile dans la deuxième 

phase de la recherche où il s’agira de construire des 

séquences didactiques dans les classes des élèves testés. 

Ces réflexions pourront également servir de base de 

réflexion à un travail ultérieur sur ce thème. 

Pour présenter ces tendances, nous avons envisagé trois 

facettes distinctes : la fonction de la respiration, sa localisation 

et enfin, les mécanismes respiratoires. 

Fonction de la respiration 

Deux questions demandaient explicitement aux élèves la 

fonction de la respiration : 

- une question ouverte : «Peut-on vivre sans respirer ?» 

- une question à choix multiple «Pourquoi respire-t-on ?» 

Trois grandes fonctions se dégagent des réponses des 

élèves. 

1 Nous respirons pour «apporter de l’oxygène aux 

organes ou aux cellules» 

A la question ouverte «Peut-on vivre sans respirer ?», peu 

d’élèves du primaire évoquent de manière précise que la 

respiration sert à apporter de l’oxygène aux organes; ils 

répondent de façon plus vague qu’on respire parce 

qu’on a besoin d’air ou d’oxygène. En 2e secondaire, ils 

ne sont encore que 18% à écrire que la respiration sert à 

apporter de l’oxygène aux organes ou aux cellules. Dans 

la question à choix multiple, par contre, on trouve un 

pourcentage plus élevé d’élèves du primaire et du secondaire 

qui sélectionne cette fonction : ils sont environ 50% 

en 4e primaire et 60% en 6e primaire à choisir la réponse 

«apporter de l’oxygène aux organes ou aux cellules». 

En 2e secondaire, ce pourcentage atteint 70%. 

2 Nous respirons pour «faire battre le cœur» 

A la question à choix multiple, entre un quart et un tiers 

des élèves, tous niveaux confondus, entourent la catégorie 

«la respiration sert à faire battre le cœur». En 2e 

secondaire, près d’un quart des élèves pense encore de 

cette manière tandis qu’à la question ouverte, 14% de 

ceux-ci envisagent explicitement cette fonction pour la 

respiration. Cette centration sur le cœur est très forte ; 

elle apparaît également dans les trajets définis par les 

élèves et analysés au point suivant sur la localisation. 

Comment expliquer l’importance accordée au cœur ? 

◆ L’analyse des réponses des élèves montre que la respiration 

est liée à toute manifestation de la vie ; le cœur 

étant généralement considéré comme l’organe de la vie 

par excellence, les élèves associent les deux. 

◆ Beaucoup d’élèves savent que le sang joue un rôle 

dans le processus de la respiration (mais ce rôle n’est 

pas toujours clair pour tous). L’organe principal de la circulation 

sanguine étant le cœur, ces élèves pensent peutêtre 

qu’il a également un rôle important à jouer dans la 



21


3 Nous respirons pour «faire gonfler les poumons 

(les faire fonctionner, les purifier)» 

Cette fonction est régulièrement pointée par un petit 

pourcentage d’élèves. Par exemple, à la question ouverte, 

certains d’entre eux expliquent spontanément que la 

respiration sert à faire gonfler les poumons. A la question 

qui demandait aux élèves de dessiner l’appareil respiratoire, 

plusieurs élèves expliquent également leur dessin 

en précisant cette fonction. 

A la question à choix multiple, ils sont plus de 10% à 

entourer la catégorie «pour faire gonfler les poumons». 

C’est le 3e choix des élèves, après «apporter de l’oxygène 

aux organes ou aux cellules» et «faire battre le 

cœur». 

Localisation de la respiration 

Les représentations des élèves concernant la localisation 

des phénomènes respiratoires sont liées pour une bonne 

part à leurs conceptions sur la fonction de la respiration. 

C’est pourquoi nous observons différents niveaux de 

localisation. 

Respiration localisée dans le cœur 

Pour beaucoup d’élèves, l’air doit passer par le cœur. 

Cette conception est très marquée chez les élèves du primaire 

: quand on demande de représenter l’appareil 

respiratoire, le cœur est dessiné par environ 20% des 

élèves de 4e et 6e primaire. On observe également 

qu’environ la moitié des élèves, tous niveaux confondus, 

l’entoure parmi les organes impliqués dans l’inspiration 

et l’expiration. Il est régulièrement cité par les élèves qui 

expliquent le trajet de l’air. Enfin signalons que de 18% 

des élèves de 4e primaire et encore 15% de ceux de 1re 

secondaire pensent que l’air arrive en premier dans le 

cœur. 

Respiration localisée dans les poumons 

De nombreux élèves pensent que la respiration est un 

circuit qui part du nez, va aux poumons et puis ressort. 

En primaire, beaucoup d’entre eux n’envisagent pas que 

l’oxygène aille au-delà des poumons ; un quart des 

élèves de 4e et 6e primaire disent explicitement que 

l’oxygène qu’on inspire va jusqu’aux poumons. Ils sont 

encore 30% en 4e et 6e primaire, mais aussi en 1re 

secondaire à affirmer que l’oxygène arrive dans les poumons 

et en ressort directement. Enfin, quand il s’agit de 

représenter ou d’expliquer le trajet de l’air, une proportion 

non négligeable d’élèves limite le trajet aux organes 

de la partie supérieure du thorax. 

Comment expliquer l’importance accordée aux poumons? 

- Lorsque la respiration est enseignée, le dessin de l’appareil 

respiratoire est peut-être davantage mis en évidence 

ou plus longuement expliqué que ce qui concerne 

le trajet de l’oxygène. Il se peut également que les élèves 

aient davantage été marqués par le dessin de l’appareil 

respiratoire que par les explications données quant à 

son fonctionnement. 

- Les poumons représentent deux organes importants 

dans la respiration puisque c’est là que s’opèrent les 

échanges gazeux à partir de l’air inspiré ; les élèves en 

déduisent peut-être alors que l’air ou l’oxygène passe 

pour l’essentiel dans cet organe. 

- Quand on respire, les enfants perçoivent clairement les 

mouvements de la cage thoracique. Ces mouvements 

sont attribués massivement par les élèves aux poumons. 

Les poumons sont donc pour eux la manifestation la plus 

tangible de la respiration. Quand on ne respire plus, la 

cage thoracique ne bouge plus. 

Respiration localisée de façon diffuse dans tout le corps 

Certains élèves pensent que l’air entre dans les poumons 

pour ensuite aérer tout le corps. Environ 35% des élèves 

de 4e primaire et de 1re secondaire entourent «vrai» à 

la proposition «l’oxygène arrive dans les poumons et 

s’échappe par les pores pour aérer le corps». Ils sont 

près de 50% à cocher cette proposition en 6e primaire 

et encore près de 30% en 2e secondaire. On peut penser 

que ces pourcentages sont surestimés par le fait qu’il 

s’agit d’une question à choix multiple mais la proportion 

reste malgré tout très importante. 

Respiration localisée dans les organes, dans les cellules 

En 2e secondaire, une majorité d’élèves admet que 

l’oxygène va jusqu’aux organes, voire jusqu’aux cellules. 

Aux niveaux scolaires antérieurs, cette conception 

est présente mais de manière beaucoup moins marquée. 

A la question «Jusqu’où va l’oxygène que tu inspires?», 

environ 35% d’élèves, tous niveaux confondus, entourent 

«jusqu’aux organes» ; on observe peu de variation entre 

les différents niveaux. Cependant, en ce qui concerne la 

catégorie «jusqu’aux cellules», 45% des élèves de 2e 

secondaire l’entourent alors que seulement 20% des 

élèves de 4e primaire le font. De même, quand il faut 

expliquer le rôle du sang, ce sont essentiellement les 

élèves de 2e secondaire qui écrivent qu’il est d’apporter 

de l’oxygène aux organes (+ de 40%) ou, dans une 

moindre mesure, aux cellules (près de 15%). 



Mécanismes respiratoires 

Sous cette catégorie, nous présenterons les conceptions 

des élèves relatives à l’anatomie de l’appareil respiratoire, 

la mécanique respiratoire et les échanges gazeux. 

La question de l’énergétique n’a pas été abordée dans le 

questionnaire puisqu’elle dépasse le cadre des apprentissages 

des élèves des niveaux scolaires considérés. 

Anatomie de l’appareil respiratoire 

L’analyse des dessins des élèves révèle que, pour beaucoup 

d’entre eux, l’appareil respiratoire est constitué 

essentiellement d’une trachée et de poumons. Même si la 

trachée est représentée par une majorité d’élèves, son 

nom est peu connu. Beaucoup d’élèves n’annotent pas 

cette partie de leur dessin ou bien la confondent avec 

l’œsophage, le larynx ou encore le pharynx. Dans le 

schéma à annoter proposé dans le second questionnaire, 

cet organe n’est pas non plus facilement situé par les 

élèves. 

Les bronches sont nettement moins représentées que la 

trachée et les poumons. Elles ne sont pratiquement pas 

dessinées par les élèves de 4e primaire et sont représentées 

par 1/5 des élèves de 6e primaire et 1/4 de 1re 

secondaire. En 2e secondaire, 1/3 des élèves seulement 

pense à les dessiner. A la question qui demandait aux 

élèves de placer sur le dessin les organes cités, ce sont 

aussi les bronches qui sont les plus mal situées par les 

élèves, quel que soit leur niveau scolaire. Ces résultats 

montrent que les élèves ne connaissent pas cet organe. 

En 2e secondaire, 1/3 des élèves seulement dessine un 

appareil respiratoire composé d’une trachée, de deux 

bronches et de deux poumons. Parmi eux, un élève sur 

dix y ajoute un organe supplémentaire tel que les bronchioles 

ou les alvéoles pulmonaires. Un petit pourcentage 

d’élèves du secondaire pense à dessiner le diaphragme. 

Relevons enfin qu’en primaire, 20% des élèves pensent 

que le cœur fait partie de l’appareil respiratoire, 12% 

(4e primaire) ne dessinent qu’un seul poumon et 20% 

(6e primaire) dessinent 2 trachées. 

Mécanique respiratoire 

Seuls quelques élèves de 2e secondaire possèdent des 

conceptions correctes à propos des mécanismes respiratoires. 

En effet, une grande majorité d’élèves pense que 

les mouvements de la cage thoracique sont passifs et 

ignore le rôle du diaphragme. Ils n’en parlent pratiquement 

jamais quand on leur demande d’expliquer les 

mouvements de la cage thoracique. En outre, quand il 

s’agit de classer dans l’ordre chronologique les mouvements 

des poumons et ceux du diaphragme, 30 à 50% 

des élèves, tous niveaux confondus, font dépendre des 

poumons les mouvements du diaphragme et environ 

20% des élèves de chaque niveau pensent que le diaphragme 

remonte en même temps que l’inspiration. De 

plus, quand on demande aux élèves d’expliquer pourquoi 

la cage thoracique augmente et diminue de volume, 

la plupart pensent qu’il s’agit de mouvements qui 

dépendent soit des poumons, soit de l’air qui entre dans 

la cage thoracique. Seuls 3% des élèves de 2e secondaire 

expliquent correctement les mouvements du diaphragme. 

Parmi les élèves testés, aucun n’envisage l’action 

des muscles intercostaux. 

Echanges gazeux et liens entre systèmes respiratoire et 

circulatoire 

Les élèves ont souvent des représentations vagues ou 

erronées sur la composition de l’air inspiré et expiré 

ainsi que sur les échanges gazeux. Un nombre non 

négligeable d’entre eux décrit l’air inspiré et expiré en 

des termes inappropriés tels que «sale» ou «propre» et 

non en terme de composition gazeuse. Le rôle du sang 

en tant que transporteur de gaz semble peu acquis par 

de nombreux élèves. Certains savent qu’il y a un lien 

entre le système respiratoire et le sang mais ils ne semblent 

pas le connaître précisément. 

L’analyse des questions montre que peu d’élèves de 4e 

primaire présentent des conceptions scientifiques sur le 

sujet. Les élèves de 2e secondaire se marginalisent des 

trois autres niveaux par une nette amélioration de leurs 

représentations. Les élèves de 6e primaire et des 1re 

secondaire sont en position intermédiaire. 

Voyons à présent les représentations qu’ont les élèves à 

propos échanges gazeux. 

Plusieurs tendances se dégagent : 

- Les termes «oxygène» et «air» sont synonymes pour 

beaucoup d’élèves, ils utilisent l’un pour l’autre. Cette 

conception apparaît souvent quand les élèves doivent 

rédiger leurs explications aux questions ouvertes où 

quand ils sont amenés à commenter leur dessin. Le terme 

«air» est souvent employé à la place de celui d’«oxygène» 

pour expliquer que celui-ci va des poumons aux 

organes. 

Quand on demande explicitement aux élèves si l’air 

qu’on inspire contient uniquement de l’oxygène, 43% 

des élèves de 4e primaire disent que c’est vrai ; en 2e 

secondaire, ils ne sont plus que 10% dans ce cas. 

Dans la foulée, beaucoup plus d’élèves pensent que l’air 

expiré ne contient que du gaz carbonique : 39% l’affirment 

en 4e primaire, ils sont encore 25% en 2e secondaire. 


23


Certains élèves semblent donc avoir une représentation 

de corps simple pour l’air. A la question demandant 

d’entourer ce que contient l’air que nous inspirons (uniquement 

de l’oxygène, uniquement du gaz carbonique, 

uniquement de l’azote ou les trois,...), seul un tiers des 

élèves de 4e primaire répond les trois à cette question 

qu’on pourrait trouver pourtant assez inductive. En 2e 

secondaire, il reste encore un quart des élèves qui ne 

choisit pas cette composition. 

- La différence entre air inspiré et expiré est loin d’être 

établie, surtout pour les élèves les plus jeunes. En effet 

17% d’entre eux pensent qu’ils sont de même nature, 

que l’air reste le même parce qu’il passe dans le corps 

sans changer. Ils sont 27% à répondre de cette manière 

à la question à choix multiple portant sur ce point. 

Parmi ceux qui expliquent la différence entre les deux 

types d’air, près de 30% des élèves du secondaire utilisent 

une terminologie non scientifique pour parler de 

l’air inspiré qui est comparé à de l’air propre ou 

meilleur, ou pour qualifier l’air expiré d’air sale, pollué 

ou moins bon. Nos résultats montrent que ces images 

d’air bon ou d’air sale peuvent représenter un obstacle 

à la compréhension du processus. En effet, elles occultent 

la composition gazeuse de l’air et empêchent donc 

de donner du sens aux phénomènes d’échanges 

gazeux. Cette représentation est probablement à l’origine 

des conceptions de certains élèves qui pensent que 

l’air inspiré contient plus d’oxygène et plus de gaz carbonique 

(l’air inspiré est meilleur ou plus riche) et qu’à 

l’inverse l’air expiré contient moins d’oxygène et moins 

de gaz carbonique (l’air expiré est plus pauvre). 

- La présence de gaz carbonique dans les échanges 

gazeux est moins évidente que celle de l’oxygène. C’est 

un terme mal connu surtout des élèves plus jeunes. A la 

question portant sur la définition de la respiration avec 

5 mots imposés, ce terme est un de ceux le moins souvent 

employés. De manière générale, les questions portant 

plus spécifiquement sur le gaz carbonique sont 

moins bien réussies que celles portant sur l’oxygène. 

Enfin, les élèves ont souvent une conception floue du rôle 

du sang dans les mécanismes respiratoires. A la question 

«à quoi sert le sang», les réponses des élèves du primaire 

et de 1re secondaire se répartissent entre «transporter», 

«faire battre le cœur», «faire bouger» ou tout 

simplement «vivre». Ce dernier type de réponse est le 

plus fréquent chez les élèves de 4e primaire. Seuls, les 

élèves de 2e secondaire répondent majoritairement que 

le sang sert à transporter de l’oxygène (68% des élèves). 

Lorsque les élèves ont été amenés à rédiger une phrase 

pour définir la respiration avec certains mots imposés, 

c’est le terme «sang» qui a été le plus mal utilisé. 

Certains pensent par exemple que c’est l’oxygène qui 

fait circuler le sang (6% des élèves de 1re et de 2e 

années du secondaire). 

Du point de vue des échanges gazeux, seule la moitié 

des élèves de 2e secondaire pense que la proposition 

«l’oxygène rentre dans le sang au niveau du poumon» 

est vraie. 

L’ensemble des réflexions qui précèdent montre que les 

élèves possèdent de nombreuses conceptions, parfois 

bien ancrées, à propos des concepts impliqués dans le 

système respiratoire. Cependant, les grandes tendances 

qui viennent d’être dégagées ne doivent pas laisser croire 

que les élèves sont cohérents et qu’ils présentent toujours 

la même conception pour répondre aux questions 

portant sur des concepts semblables. Il arrive parfois que 

des représentations contradictoires coexistent chez les 

élèves. 

Certains élèves peuvent par exemple entourer la catégorie 

«respirer sert à oxygéner les organes» pour expliquer 

à la question suivante que «la respiration sert à 

apporter de l’oxygène aux poumons». Les conceptions 

qui se dégagent des réponses des élèves peuvent être 

fortement influencées par le type de question posé. 

Joshua et Dupin (1993) soulignent à ce sujet «qu’à problème 

différent, les élèves mobilisent des conceptions 

différentes. Ceci peut amener à de très grandes contradictions 

logiques, mais peu importe puisque, dans le 

comportement d’un individu donné, la règle est celle de 

la cohabitation de conceptions différentes appelant des 

registres différents de fonctionnement cognitifs.» 



Quelles comparaisons peut-on 

établir entre l’évolution des 

conceptions des élèves et l’évolution 

historique du concept de la 

respiration ? 

Mettre en évidence des similarités entre le développement 

des individus et l’évolution historique des concepts 

peut présenter un intérêt important dans l’identification 

d’obstacles épistémologiques chez les élèves. Ce parallélisme 

existe-t-il ? Dans le domaine des sciences, la 

question est complexe, peut-être davantage encore que 

dans le domaine mathématique, par exemple. 

En effet, cette comparaison peut être brouillée par plusieurs 

facteurs : 

- Au cours de l’histoire, des notions ont été découvertes 

tardivement non parce qu’elles constituaient des obstacles 

cognitifs importants, mais parce que les savants ne 

disposaient pas de techniques suffisantes pour les observer 

1 (voir par exemple, la mise en évidence de l’anatomie 

de l’appareil respiratoire). 

- Par ailleurs, les conceptions des élèves en sciences, plus 

que dans d’autres matières, sont influencées non seulement 

par l’enseignement, mais aussi par une médiatisation 

importante et la possibilité d’y avoir accès (émissions 

de télévision, sites Internet, CD-rom, ...). 

- Enfin, nos analyses ont porté sur un échantillon 

d’élèves réparti sur une période d’enseignement limitée 

pour les besoins de la recherche à cinq années (de la 4e 

primaire à la 2e secondaire), avec des élèves différents 

pour chaque niveau scolaire considéré. 

Cependant, les tendances générales qui viennent d’être 

développées peuvent certainement présenter certaines 

congruences avec la synthèse réalisée sur l’histoire de la 

respiration 2 . Voici pour chaque facette du système respiratoire 

envisagée (fonction-localisation-mécanismes), les 

comparaisons qui émergent de nos données. 

Fonction de la respiration 

Historiquement : Pendant des siècles, les savants ont 

pensé que la respiration servait à refroidir la chaleur 

interne du corps. L’idée de la respiration qui sert à produire 

de l’énergie est très récente puisqu’elle date du 

XIXe siècle. 

Dans notre échantillon : Aucun élève ne pense que la 

respiration sert à refroidir le corps ; or c’était une proposition 

reprise dans la question à choix multiple portant 

sur la fonction de la respiration. Les élèves qui pensent 

que la respiration sert à apporter de l’oxygène aux 

organes sont essentiellement ceux de 2e secondaire. 

Certains élèves plus jeunes présentent également cette 

conception, mais sont nettement moins nombreux. Par 

contre, beaucoup d’entre eux pensent que la respiration 

sert à faire battre le cœur. 

Localisation de la respiration 

Historiquement : Durant l’Antiquité, les savants pensaient 

que le lieu de réception du souffle était le cœur. 

Ensuite, pendant 3 siècles (du XVIIe au XIXe siècle), et 

grâce aux progrès de l’anatomie, les poumons ont été le 

centre de la respiration. Actuellement c’est au niveau cellulaire 

que sont situés les phénomènes de la respiration. 

Dans notre échantillon : 

- Pour beaucoup d’élèves, l’air (ou l’oxygène) doit passer 

par le cœur. Cette représentation diminue au fur et à 

mesure qu’on progresse dans le cursus scolaire. Il 

semble donc qu’à ce niveau un certain parallélisme puisse 

être effectué avec l’évolution historique du concept de 


- La localisation de la respiration aux poumons est également 

très répandue chez les élèves et principalement 

au primaire. On peut dire que cette représentation se 

partage avec celle situant la respiration au cœur. Cette 

centration de la respiration aux poumons semble également 

correspondre à une étape de l’histoire. Cependant, 

l’évolution «cœur - poumons – cellules» observée au fil 

des siècles ne se retrouve pas telle que chez les élèves ; 

on observe plutôt une évolution en deux temps avec tout 

d’abord, la localisation au cœur ou aux poumons (bien 

présente chez les plus jeunes), puis la localisation aux 

organes ou aux cellules (fort répandue chez les élèves de 

2e secondaire). 


25


Mécanismes respiratoires 

L’anatomie du système respiratoire 

Pour la plupart des élèves, les organes liés à la respiration 

se limitent à la trachée et aux poumons. Peu d’élèves 

pensent à dessiner les bronches ; ils sont encore moins 

nombreux à connaître les bronchioles et les alvéoles pulmonaires. 

A ce niveau, on ne peut donc relever de 

parallélisme avec l’évolution historique, probablement 

parce qu’il s’agit moins de la construction d’un concept 

que de fait à observer ou à connaître. 

Les mécanismes respiratoires 

Dans notre échantillon : seuls quelques élèves de 2e 

secondaire expliquent correctement les mouvements de 

la cage thoracique en invoquant le fonctionnement du 

diaphragme. Aucun ne parle de l’intervention des 

muscles intercostaux. 

Historiquement : la mécanique respiratoire a été mise en 

évidence au XVIIe siècle. Un parallélisme semble difficile 

à établir. 

Les échanges gazeux et les relations entre systèmes 

respiratoire et circulatoire 

Dans notre échantillon : un pourcentage non négligeable 

d’élèves pense que l’air est un corps simple : ce 

sont surtout les élèves de 4e primaire qui pensent que 

l’air inspiré ne contient que de l’oxygène. Un quart des 

élèves de 2e secondaire pense que l’air expiré ne 

contient que du gaz carbonique. Par ailleurs, en 4e primaire, 

de nombreux élèves pensent que l’air inspiré est 

identique que l’air expiré. 

L’idée d’échanges gazeux est assez floue chez les élèves 

de même que le rôle de la circulation sanguine. A ce 

sujet, les conceptions des élèves de 2e secondaire sont 

nettement plus scientifiques que celles des élèves des 

autres niveaux. En 4e primaire, peu d’élèves ont des 

idées précises sur le rôle du sang et les échanges 

gazeux. 

Historiquement : Pendant longtemps, l’air fut considéré 

comme un corps simple. La mise en évidence de la composition 

de l’air est récente. Elle a démarré avec les travaux 

de Lavoisier au XVIIIe siècle. Ce n’est qu’au XIXe 

siècle que les échanges gazeux avec le transport de 

l’oxygène dans le sang ont commencé à être définis. 

On peut mettre en parallèle ces découvertes qui datent 

d’une période très récente avec les difficultés des élèves 

à conceptualiser le rôle du sang et les échanges gazeux. 

Même si les élèves de 2e secondaire y parviennent nettement 

mieux que les plus jeunes, ces notions restent 

malgré tout peu maîtrisées par l’ensemble des élèves. 


Notes 


1 Il est clair que l’observation ne suffit pas à la découverte de nouveaux phénomènes mais ceux-ci peuvent difficilement 

être mis en évidence sans observation. 

2 Synthèse réalisée cette première année de recherche et figurant dans le rapport de recherche. Dans cette conclusion, 

nous ne présenterons que les grandes étapes de l’évolution historique du concept de la respiration. 


27


Le système digestif : étude des représentations des élèves de fin d’ens. primaire et de début d’ens. secondaire 

Le système digestif : 

Étude des représentations des élèves de fin d’enseignement 

primaire et de début d’enseignement secondaire 

Synthèse de la recherche en pédagogie 38/02 

Annick Fagnant et Cécile Flammang 

Service de Pédagogie expérimentale, Université de Liège sous la direction du Professeur Marcel Crahay 

Contexte 

Le présent article est issu d’une recherche visant à développer 

un enseignement scientifique intégrant l’histoire des 

sciences et un travail approfondi sur les conceptions des 

élèves 1 . La thématique investiguée porte sur les systèmes 

respiratoire, digestif et circulatoire, ainsi que sur leur mise 

en relation (voir Tavernier, 2001 pour une description 

détaillée de ces trois systèmes). L’objectif final (2003-2004) 

est de déboucher sur un document de transition primairesecondaire 

qui constituera un véritable outil méthodologique 

permettant aux enseignants des niveaux concernés 

de développer l’étude des différents systèmes «régissant» le 

corps humain, tout en y intégrant une dimension historique. 

La première étape de la recherche (Flammang, Vlassis et 

Burton, 2002, Fagnant & Flammang, 2003) a permis d’investiguer 

les conceptions des élèves de fin d’enseignement 

primaire (4e et 6e primaire) et de début d’enseignement 

secondaire (1re et 2e) face à ces trois systèmes. Elle a également 

permis de réaliser une étude historique relative au 

thème de la respiration dans le but de mettre en évidence 

un éventuel parallélisme entre les conceptions des élèves et 

les concepts scientifiques défendus au cours de l’histoire. 

La deuxième étape de la recherche (2003-2004) permettra 

de développer, en collaboration avec des enseignants du 

primaire et du secondaire, des séquences didactiques s’appuyant 

sur les conceptions des élèves comme levier de l’apprentissage 

(Paccaud, 1991). L’aspect temporaire et évolutif 

des théories scientifiques sera également abordé, au travers 

du thème de la respiration notamment (Flammang et 

al., 2002, Giordan, 1987). 

Le présent article porte sur les conceptions des élèves (leurs 

représentations mentales) relatives au système digestif. Un 

test composé de questions ouvertes assez générales et de 

questions fermées plus inductives a été proposé aux environs 

du mois de mars à plus de 250 élèves de l’enseignement 

primaire (109 en 4e et 143 en 6e) et à plus de 200 

élèves du début de l’enseignement secondaire (127 en 1re 

et 79 en 2e). Les questions proposées ont permis d’envisager 

le système digestif sous différents angles : la fonction de 

l’alimentation, le schéma de l’appareil digestif et le trajet 

des aliments, les mécanismes permettant l’orientation des 

aliments dans le «bon conduit» et leur progression dans ce 

conduit, la dégradation des aliments, les types de dents et 

leur rôle respectif dans la dégradation, les processus d’élimination 

et d’absorption, le stockage et l’utilisation des 

nutriments, la durée de certains phénomènes (ex. le 

nombre de jours pendant lesquels on peut rester sans manger), 

la longueur et la position de certains organes (l’intestin 

grêle ici) et enfin, le lien entre le système digestif et le 

système excréteur. 

Il n’est évidemment pas possible de proposer ici l’ensemble 

des résultats (chacun des angles ayant été envisagé, dans 

la mesure du possible, au départ d’une question ouverte 

générale et d’une question fermée inductive afin de voir la 

cohérence – ou l’apport de précision – des réponses dans 

ces deux types de contextes). Il est également peu concevable 

d’aborder l’ensemble des thèmes investigués. Nous 

avons donc décidé de sélectionner trois angles d’analyse 

(le schéma de l’appareil digestif, la fonction de l’alimentation 

et les processus d’élimination - absorption) qui nous 

semblent pouvoir donner une vision générale des représentations 

des élèves relatives au système digestif de l’homme. 


29


Schéma de l’appareil digestif 

Dessine l’appareil digestif sur le personnage ci-dessous : 

- dessin de la silhouette d’un personnage. 

Le tableau suivant présente une analyse des schémas réalisés par les élèves. Il est scindé en six grandes catégories permettant 

de définir l’allure générale des dessins en indiquant les organes représentés. 

Le tableau révèle que les élèves de quatrième année se situent majoritairement (70% des élèves) dans une représentation 

de type «tuyauterie» (tuyau seul – 22% - ou tuyau accompagné d’un estomac ou d’intestins – 48%). Ils sont très loin d’avoir 

une représentation claire de l’appareil digestif puisque seuls 17% (catégories 1 et 2) représentent les trois organes par 

lesquels passent les aliments. 



Les élèves de sixième année ont globalement des représentations plus complètes que ceux de quatrième puisqu’ils se «partagent» 

majoritairement entre les schémas de type «tuyau + estomac ou intestins» (38%) et ceux plus complets de type 

«œsophage – estomac – intestins» (43%). 

Aucun élève ne représente l’ensemble des organes de l’appareil digestif (catégorie 1). 

Tout comme les élèves de fin du primaire, les élèves de début de secondaire (première et deuxième années) se partagent 

majoritairement entre les schémas de type «œsophage – estomac – intestins» (+ généralement le foie) (38% en 1re et 41% 

en 2e) et ceux moins complets de type «tuyau + estomac ou intestins» (31% en 1re et 36% en 2e). Un progrès se marque 

néanmoins par rapport aux élèves de fin de primaire puisqu’on constate ici quelques élèves (7% en 1re et 6% en 2e) qui 

représentent l’ensemble des organes intervenant dans l’appareil digestif (catégorie 1). 

Enfin, il convient encore de pointer un aspect important : environ 30% des élèves de quatrième et plus de 10% des élèves 

de 6e primaire, 1re et 2e secondaire ont des représentations particulièrement pauvres de l’appareil digestif puisqu’ils limitent 

leur dessin à un tuyau seul ou à un estomac (ou des intestins) représenté(s) seul(s) au milieu du ventre. 

Les dessins représentés par les élèves permettent-ils de suivre le parcours des aliments de l’entrée dans l’organisme (par 

la bouche) à sa sortie (par l’anus) ? De plus, pour réaliser un trajet complet des aliments, il convient de représenter les 

organes par lesquels ils transitent : l’œsophage, l’estomac et les intestins. 

Quelle proportion d’élèves représente ces organes ? 

Le tableau suivant permet de synthétiser la situation : 

◆ Quels sont les dessins qui représentent au minimum l’œsophage, l’estomac et les intestins ? 

◆ Parmi ces dessins, quels sont ceux qui présentent un trajet complet de la bouche à l’anus ? 

◆ Parmi les dessins présentant un trajet complet, quels sont ceux qui présentent une cohérence satisfaisante ? 

Les résultats du tableau sont très nets : on constate un progrès notable entre la quatrième année primaire et les autres 

années testées mais les résultats restent globalement assez faibles puisque moins de 50% des élèves représentent les trois 

organes par lesquels passent les aliments. Ces taux «tombent» à 13% en 4e primaire et aux alentours de 30 à 35% en 

6e primaire et au secondaire si on ne prend en compte que les trajets complets ; ils passent à moins de 10% en 4e et sous 

les 20% pour les élèves plus âgés si on ne considère que les dessins cohérents. Il est important de souligner le peu de 

progrès observable entre les élèves de sixième année primaire et ceux de deuxième année secondaire. 

Finalement, l’analyse des trajets nous conduit donc à des conclusions assez pessimistes : à quoi peuvent bien servir les 

quelques organes «flottants» que les élèves représentent plus ou moins au milieu du corps ? 

Fonction de l’alimentation 

A ton avis, à quoi servent les aliments que tu manges ? 

Le tableau suivant présente une répartition des réponses fournies par les élèves. Elles ont été codées en quatre grandes 

catégories non exclusives (c’est-à-dire que la réponse complète de l’élève pouvait mentionner des éléments appartenant 

à chacune des catégories). Les aliments servent à : 

◆ fournir de l’énergie, donner des forces ; 

◆ apporter des composants alimentaires 3 nécessaires au fonctionnement de l’organisme (fournir de l’énergie et/ou apporter 

des éléments de construction) ; 

◆ vivre, survivre, ne pas mourir ; 

◆ remplir diverses fonctions telles que nourrir le corps, le protéger, aider à son fonctionnement, … 


31


En quatrième année, la fonction la plus fréquemment citée (46% des élèves la mentionnent) est «vivre, survivre ou ne pas 

mourir». Ce type de réponse généraliste est valable pour toutes les fonctions vitales de l’organisme (respiration, battements 

du cœur, circulation du sang,…) ; elle n’explique rien de spécifique en lien avec l’alimentation et est finalement de 

très peu d’intérêt. On constate une diminution de ce type de réponse en 6e primaire, 1re et 2e secondaire mais cela 

concerne encore plus d’un élève sur cinq. 

Exemples d’élèves - A vivre (réponse fréquemment citée) - Si on ne mange plus, on meurt mais pas tout de suite 

(6e primaire) - Sans ça, on ne sait plus vivre (6e primaire). 

Le regroupement des «autres idées générales» sur l’alimentation nous montre des pourcentages très élevés pour chaque 

année scolaire. Ces taux sont en augmentation constante de la 4e primaire à la 2e secondaire (56% => 69% => 76% => 

80%). Pour les quatre années testées, c’est principalement la fonction de «nourrir le corps» qui est mentionnée. En secondaire, 

on trouve aussi plus de 20% de réponses liées à l’idée de «faire fonctionner le corps» ; la «combinaison» des différentes 

idées générales a également une occurrence non négligeable. 

Exemples d’élèves 

«Nourrir le corps» - A nourrir (ou à alimenter) notre corps (idées très souvent évoquées) - A alimenter notre corps 

et tous nos organes (6e primaire) - A nous nourrir quand on a faim (6e primaire) - On trouve aussi dans cette catégorie 

(mais de manière très épisodique) quelques réponses plus élaborées et plus proches d’une fonction correcte 

de l’alimentation. A alimenter nos muscles (1re secondaire) - A nourrir les cellules et les organes de notre corps 

(2e secondaire). 

«Protéger le corps et le garder en forme» - A être en bonne santé (6e primaire) - A produire des anti-corps, des 

soldats (1re secondaire) - A être en forme (1re secondaire). 

«Faire fonctionner le corps» - A faire fonctionner (battre) le cœur (idée souvent évoquée et proche de «rester en 

vie») - Au bon fonctionnement de nos muscles (6e primaire) - A bien faire fonctionner notre organisme (6e primaire) 

- Pour aider à la croissance (1re secondaire) - A mieux réfléchir. Par exemple, quand l’homme préhistorique 

a découvert la viande, il a commencé à réfléchir (2e secondaire) - Notre corps est comme une voiture ; la 

voiture a besoin d’essence pour rouler. Alors notre corps a besoin d’aliments pour bouger, pour avoir des réserves 

pour faire du sport (6e primaire) 

«Autres» - Pour que notre corps puisse se débarrasser des «saletés» qui sont dans notre sang (6e primaire) - 

Produire du sang (2e secondaire) - Créer une digestion (2e secondaire). 

Les deux grandes fonctions de l’alimentation («fournir de l’énergie» et «apporter des composants alimentaires nécessaires 

au fonctionnement de l’organisme») sont respectivement citées par moins de 15% des élèves de 4e primaire. On constate 

une augmentation jusqu’au début du secondaire, tout en restant sous les 30% pour «énergie / force» et en atteignant 

presque les 40% pour «l’apport de composants alimentaires». Notons toutefois que l’apport de composants alimentaires se 

limite généralement aux vitamines et au calcium et que les glucides, lipides et protides sont très peu mentionnés. 



Ce constat est assez intéressant dans la mesure où les composants mentionnés semblent relever plutôt de connaissances 

de la vie de tous les jours relatives à une alimentation équilibrée (manger des fruits pour avoir des vitamines, boire du 

lait pour l’apport de calcium nécessaire à la croissance,…) que de connaissances scolaires relatives, par exemple, à la 

décomposition chimique du sucre en molécules de glucoses, à la décomposition des protéines en acides aminés, etc. ... 


«Fournir de l’énergie, donner des forces» - A nous donner des forces (de l’énergie) (idées souvent évoquées telles 

quelles) - Ils servent à me donner les énergies nécessaires au corps (6e primaire). 

«Apport de composants alimentaires» - A nous donner des vitamines (idée souvent évoquée) 

A fournir du glucose (1re secondaire) - A remplir l’estomac, le sang et les réserves de nutriments (2e secondaire) 

- A nous donner des vitamines, du fer, des protéines et du calcium (4e primaire). 

Pour compléter cette analyse, il paraît intéressant d’observer comment se répartissent les réponses des élèves à la question 

fermée qui leur était proposée : parviennent-ils à identifier les éléments corrects lorsque ceux-ci leur sont présentés 

explicitement ? 

Pourquoi mange-t-on de la nourriture ? 

Fais une croix à côté des deux propositions qui te paraissent les plus justes. 

Liste de 8 propositions 

Le tableau suivant présente le pourcentage d’élèves ayant coché chaque proposition ; les lignes grisées correspondent aux 

réponses considérées comme les plus correctes. 

Les élèves du primaire pensent essentiellement que nous devons nous nourrir pour rester en vie, viennent ensuite les idées 

de nourrir le corps et d’avoir de l’énergie puis, avec une proportion moindre, celle d’avoir des forces. 

Au secondaire, les élèves répondent avant tout que c’est pour avoir de l’énergie. Viennent ensuite les idées de rester en 

vie, de nourrir le corps et d’avoir des forces. 

Tous niveaux confondus, les quatre propositions susmentionnées sont donc les plus fréquemment choisies par les élèves ; 

c’est la façon dont elles s’ordonnent en suivant les fréquences de choix qui permet de distinguer les élèves du primaire de 

ceux du secondaire. 

La proposition «pour servir de matériaux de construction» est globalement peu choisie. On note toutefois une cassure qui 

se marque assez nettement au passage de la première à la deuxième secondaire (maximum 15% en primaire et en 1re 

secondaire ; 25% en 2e). Le choix relativement faible de cette proposition peut sembler interpellant puisque nombreux 

sont les parents qui répètent à leurs enfants de bien manger de tout pour «devenir grand». Bien qu’ils aient déjà sans 

doute entendu ce genre de réflexion, les élèves testés ne semblent pas avoir intériorisé le concept selon lequel les aliments 

aident notre corps à grandir et à se construire. 

Toutes les autres propositions ont globalement attiré peu d’élèves. 


33


Élimination - Absorption 

Imagine que tu manges un sandwich. Que va-t-il devenir dans les heures qui suivent ton repas ? 

Le tableau suivant présente une répartition des réponses fournies par les élèves. Comme pour la question ouverte relative 

à la fonction de l’alimentation, elles ont été codées en quatre grandes catégories non exclusives : 

La question visait à analyser les conceptions des élèves en ce qui concerne les fonctions d’élimination et d’absorption de 

l’organisme. En ce sens, ce sont principalement les deux dernières catégories de réponses qui nous intéressent. 

On peut noter que l’élimination est assez souvent mentionnée par les élèves : plus d’un tiers des élèves de quatrième primaire 

et plus de la moitié des élèves de 6e primaire, 1re et 2e secondaire y font référence. Précisons cependant qu’il n’y 

a qu’une minorité d’élèves qui évoque clairement que seule une partie du sandwich digéré sera éliminée ; pour les autres, 

la formulation de la réponse laisse entendre que «le sandwich» (dans sa totalité ?) sera évacué par les selles. Pour ces 

élèves, on peut se questionner sur la fonction et l’intérêt d’une alimentation qui s’élimine entièrement (serait-ce là une nouvelle 

recette miracle de régime ?). 


Une partie sera évacuée, éliminée - Le corps va prendre les vitamines (absorption ?) et le reste va partir par les selles (6e 

primaire) - Les déchets inutilisables vont se transformer en selles (2e secondaire). 

Tout sera évacué, éliminé - Il va devenir des selles (4e primaire) - Le sandwich sortira par les selles (1re secondaire) - 

Il va partir en selles (2e secondaire). 

Notons encore que quelques élèves de 6e année primaire (5%) font preuve dans leur réponse d’une confusion entre le 

système digestif et le système urinaire. Les élèves qui ont mentionné ce type d’idée se retrouvent massivement groupés 

dans une même classe et on peut donc penser que le système excréteur a été abordé et mal compris par ces élèves. 




Confusion avec le système urinaire - Le sandwich est digéré et se trouve dans l’estomac puis ça passe dans les reins où 

cela va être filtré puis passer dans l’intestin grêle et dans le gros intestin (6e primaire) - (il est digéré) puis ils vont se diriger 

vers les reins où l’eau va les transformer en urine (6e primaire) 

(le sandwich est digéré) et pour finir, il se liquéfie avec l’eau qui donne l’urine où il est compressé et rejeté directement 

par les intestins (6e primaire) - Le plus gros de ton repas va dans ton estomac puis dans tes intestins et se dirige vers l’urine 

(6e primaire). 

L’idée selon laquelle les aliments digérés (les nutriments) seront absorbés par l’organisme et utilisés par le corps est évoquée 

nettement moins fréquemment que l’idée d’élimination. On constate un progrès en deuxième secondaire où plus de 

20% des élèves mentionnent cette idée alors qu’ils ne sont qu’environ 10% en primaire et en première secondaire. Notons 

encore que cette idée est majoritairement évoquée de manière relativement peu précise. 


Idée d’absorption évoquée de manière précise et correcte - Les intestins vont digérer les aliments qui vont devenir des 

nutriments. Ces nutriments entrent dans le sang et les muscles vont consommer ces nutriments (2e secondaire) - Il va passer 

dans l’appareil digestif qui va en retirer les «matières» qui seront transformées et ensuite utilisées. Le reste sortira par 

l’anus (2e secondaire) 

Idée d’absorption évoquée de manière moins précise - Les vitamines et ce qui est bon pour notre corps reste, le reste est 

rejeté par les selles (6e primaire) - Une partie va devenir de la pâte pour nourrir notre corps (1re secondaire) - Le corps 

va garder les meilleures parties (1re secondaire) - Les bons aliments vont aller dans le sang (2e secondaire) 

On peut noter que l’idée d’absorption (d’une partie des aliments, de ce qui est bon pour notre corps,…) est généralement 

liée à l’idée d’élimination (du reste, de ce qui n’est pas bon pour le corps,…). Inversement, lorsque l’idée d’élimination 

évoque clairement qu’il ne s’agit que de l’élimination d’une partie, l’idée d’absorption du reste est soit sous-jacente, soit 

clairement exprimée. Par contre, l’élimination de la totalité des aliments ne permet pas de percevoir l’idée d’absorption 

et dès lors la fonction de l’alimentation… 

Pour terminer ce premier angle d’analyse de la question, il convient encore de mentionner l’occurrence importante des 

deux autres catégories de réponses. En effet, l’idée selon laquelle le sandwich sera broyé, décomposé,… est évoquée par 

plus de la moitié des élèves de chaque niveau sondé, avec des taux qui atteignent plus de 70% en deuxième secondaire. 

Ce sont principalement l’action mécanique (broyage par les dents) et les idées générales évoquant le processus de digestion 

qui sont mentionnées. 


Idée qu’il sera broyé par les dents (action mécanique) - Il va se détruire en petits morceaux (4e primaire) - Il sera mâché 

(6e primaire). 

Idée qu’il sera décomposé en petites particules (action chimique ?) - Un genre d’acide va le transformer (6e primaire) - 

Il va être dissous par différents sucs digestifs : les sucs gastriques, les sucs pancréatiques, la bile,… (2e secondaire) - La 

salive va commencer à décomposer l’aliment, puis dans l’estomac (6e primaire). 

Combinaison des actions mécaniques et chimiques - Le sandwich se fait couper en petits morceaux par la mâchoire puis 

se transforme en particules qui ont été digérées par l’estomac (6e primaire). 

Idée générale indiquant qu’il sera digéré - Il va être digéré (idée souvent évoquée) - Il va être en miettes et comme de la 

pâte (1re secondaire) - Mon estomac va le digérer et après quelques heures, il aura de nouveau faim (2e secondaire). 

Une proportion non négligeable d’élèves évoque également le trajet suivi par le sandwich au cours de sa digestion et/ou 

son lieu d’arrivée : de 23 à 38% selon les niveaux sondés (avec une progression qui n’est pas continue de la 4e primaire 

à la 2e secondaire). 


Il va passer dans l’appareil digestif (idée souvent évoquée) - Il va dans l’estomac (idée souvent évoquée) - Il va être mis 

avec les autres aliments dans l’intestin grêle (1re secondaire). 


35


Pour compléter cette analyse, il paraît intéressant d’observer comment les élèves réagissent face à 

la question fermée qui leur était proposée. 

Voici trois schémas qui expliquent de manière simplifiée certains mécanismes de la digestion. Coche le schéma qui te 

semble le plus correct. Attention, avant de répondre, lis bien les explications. 

Tout ce qu’on mange 

est éliminé par les selles. 

Aliments Aliments Aliments 

Selles Selles Selles 

Une partie de ce qu’on mange est 

absorbée par le corps et le reste 

est éliminé par les selles. 

Le tableau qui suit présente la répartition des choix des élèves sondés. 

Tout ce qu’on mange et les 

déchets fabriqués par le corps 

sont éliminés par les selles 



Notons tout d’abord que plus de 60% des élèves du primaire et près de 80% de ceux du secondaire ont choisi le dessin 

et l’explication correcte des mécanismes de la digestion : notre corps absorbe une partie de ce que nous mangeons et élimine 

le reste via les selles. 

Les élèves du niveau primaire se distinguent de ceux du secondaire par le fait qu’ils sont plus nombreux (entre 10 et 14% 

contre maximum 6% au secondaire) à penser simplement que tout ce que nous mangeons est éliminé via les selles et donc 

que les aliments ne font que transiter un certain temps dans le corps sans rien lui apporter. Ils sont encore 22% en 6e primaire 

et 14% au trois autres niveaux sondés à avoir une représentation erronée de ces mécanismes puisqu’ils pensent 

que tout ce que l’on mange ainsi que les déchets produits par notre organisme, sont éliminés par les selles. 

La somme de ces deux distracteurs nous indique qu’environ 30% des élèves du primaire et 20% de ceux du secondaire 

ne perçoivent pas clairement la fonction d’absorption du système digestif. Dans ce cas, à quoi pensent-ils que les aliments 

servent ? Pourquoi devons-nous régulièrement nous alimenter puisque selon eux, rien n’est utilisé par le corps ? Comment 

le corps fait-il pour grandir, pour se protéger, pour réduire une fracture, .... ? 

Conclusions 

Comment peut-on caractériser les conceptions des élèves à la lueur de ces trois angles d’analyse ? 

Les élèves de 4e primaire ont principalement une conception de l’appareil digestif en tant que «tuyau imperméable» 

(Clément, 1991) dont la fonction pour l’organisme n’est pas clairement définie. 

◆ 70% des schémas évoquent une représentation de type «tuyauterie» (22% de «tuyaux seuls» et 48% de «tuyaux accompagnés 

d’un estomac ou d’intestins»). 

◆ Les aliments servent principalement à nourrir le corps ; ce qui permet de rester en vie. 

◆ Les aliments sont broyés, décomposés,… puis éliminés ! Très peu d’élèves (10%) évoquent spontanément l’idée d’absorption 

par l’organisme. Le tuyau est imperméable et rien ne s’en échappe (il n’y a donc pas d’absorption) avant la sortie 

par les selles. Même dans la question fermée, seuls 60% choisissent de façon correcte la proposition selon laquelle 

«une partie de ce qu’on mange est absorbée par l’organisme et le reste est éliminé par les selles». 

A partir de la 6e primaire et jusqu’à la deuxième secondaire, la conception de type «tuyauterie» reste présente mais des 

conceptions plus «évoluées» (et plus correctes) apparaissent avec une occurrence non négligeable. 

◆ Les schémas de l’appareil digestif restent rudimentaires puisqu’ils sont moins de 50% en 6P, 1S et 2S à représenter les 

trois organes par lesquels passent les aliments (œsophage, estomac et intestins) ; ils ne sont qu’un peu plus de 30% à dessiner 

un trajet complet de la bouche à l’anus. 

Plus de 30% des élèves de chaque année limitent leur représentation à un tuyau accompagné d’un estomac ou d’intestins. 

On observe encore 10% des élèves de 6P et 5 à 6% des élèves de secondaire qui représentent un tuyau seul. De plus, 

on rencontre aussi 5 à 6% de dessins en secondaire indiquant un estomac ou des intestins «perdus» au milieu du ventre… 

Enfin, notons quand même un léger progrès entre les élèves du primaire et ceux du secondaire, puisque ce n’est que chez 

ces derniers qu’on rencontre quelques dessins représentant l’ensemble des organes de l’appareil digestif (7% en 1S et 6% 

en 2S). 

◆ La fonction de l’alimentation n’est évoquée relativement clairement dans la question ouverte que par une minorité 

d’élèves de chacun des niveaux : ils sont moins de 30% à évoquer les idées de force ou d’énergie et ils sont de 22 à 38% 

à mentionner l’apport de composants alimentaires nécessaires au fonctionnement de l’organisme. 


37


Notons que l’on observe un progrès entre la 4P et la 6P (14% => 22%), puis entre la 6P et le secondaire (22% => 29 et 

28%) pour les notions d’énergie et de force ; ainsi qu’un progrès continu de la 4P à la 2S pour l’apport de composants 

alimentaires (14% => 22% => 33% => 38%) 

Les idées généralistes «pour vivre» et «pour nourrir le corps» sont encore évoquées par plus de 20% des élèves de chacun 

des niveaux sondés. 

A la question fermée, s’ils sont plus de la moitié (de 52 à 67% selon les années) à choisir l’apport d’énergie, ils ne sont 

qu’environ 15% en 6P et 1S et 25% en 2S à identifier le rôle des aliments en tant qu’apport de matériaux de construction 

pour l’organisme… 

◆ Comme en 4e primaire, l’idée d’une «tuyauterie continue» ressort à travers l’analyse de la question ouverte : plus de 

50% des élèves de 6P, 1S et 2S évoquent l’idée d’excrétion mais ils ne sont qu’un peu plus de 10% en 6P et 1S (c’est-àdire 

à peine plus qu’en 4P) à évoquer spontanément l’absorption. Un léger progrès se marque en 2S où 22% des élèves 

évoquent l’absorption d’une partie des aliments digérés. La «tuyauterie» reste donc imperméable pour la plupart des 

élèves. 

A la question fermée, la proposition correcte évoquant le couple «élimination / absorption» n’est encore choisie que par 

environ deux tiers des élèves de 6P (c’est-à-dire à peine plus qu’en 4P). Un progrès se marque alors au secondaire 

puisque la proportion de choix corrects atteint presque les 80%. 

Finalement, malgré les progrès notables entre la 4P et la 6P et les progrès plus légers qui interviennent encore en début 

de secondaire, les conceptions des élèves (et même celles des plus âgés) restent encore fort éloignées des concepts partagés 

par la communauté scientifique à l’heure actuelle. 

Pour la construction des séquences didactiques, il conviendra de procéder à une ré-analyse fine des différentes conceptions 

mises en lueur au travers de l’ensemble du test (qui, pour rappel, envisageait de multiples angles d’analyse). En effet, 

il conviendra de distinguer, parmi ces conceptions, quelles sont celles qui doivent «simplement» être précisées pour être 

dépassées et quelles sont celles qui risquent de créer un réel obstacle (Vuala, 1991) à l’apprentissage des concepts scientifiques 

visés. 

Dans l’analyse présentée dans le cadre de cet article, on peut voir un obstacle dans la conception de type «tuyauterie à 

paroi imperméable». C’est en effet la perméabilité de la paroi des intestins qui doit permettre de comprendre la fonction 

essentielle de l’alimentation (via le processus d’absorption notamment). Cette perméabilité est également nécessaire à la 

compréhension du système excréteur et, particulièrement, à une perception adéquate de l’élimination des liquides via l’urine 

(voir Clément, 1991, pour une analyse de la conception «tuyauterie continue digestion – excrétion»). 



Références 

CLÉMENT, P. Sur la persistance d’une conception : la tuyauterie continue digestion – excrétion. Aster,1991.pp. 13, 133-155 

FAGNANT, A. & FLAMMANG, C. Etude des représentations des élèves relatives aux systèmes digestif et circulatoire. 

Rapport final de 2e année de recherche – «Conception d’outils didactiques pour l’intégration et le développement d’une 

composante historique à l’éducation scientifique». Service de Pédagogie expérimentale, Université de Liège, document 

non publié. 2003. 

FLAMMANG, C., VLASSIS, J. & BURTON, R. La respiration: évolution historique des concepts et représentations mentales 

des élèves. Rapport final de 1re année de recherche – «Conception d’outils didactiques pour l’intégration et le développement 

d’une composante historique à l’éducation scientifique». Service de Pédagogie expérimentale, Université de 

Liège, document non publié. 2002. 

GIORDAN, A. (sous la direction scientifique de). Histoire de la biologie. Paris, Technique & Documentation – Lavoisier : 

Petite collection d’histoire des sciences. 1987. 

PACCAUD, M. Les conceptions comme levier d’apprentissage du concept de respiration. Aster,1991. pp. 13, 35-58. 

TAVERNIER, R. Enseigner la biologie et la géologie à l’école. Guide des professeurs des écoles. IUFM. Bordas. 2001. 

VUALA, J. Le rôle d’un dessin animé dans l’évolution des conceptions des élèves sur la respiration. Aster, 1991. pp. 13, 7-34. 

Notes 

1 La recherche, commanditée par l’Administration Générale de l’Enseignement et de la Recherche Scientifique, s’intitule 

«Conception d’outils didactiques pour l’intégration et le développement d’une composante historique à l’éducation scientifique». 

2 En 4e et en 6e primaire, la grande majorité des dessins de cette catégorie ne comporte aucune glande digestive (14% 

sur les 16% de dessins de ce type en 4e et 36% sur 43% en 6e). En secondaire, les élèves représentent nettement plus fréquemment 

une glande (généralement le foie) : un peu moins de la moitié en 1re (16% sur 38%) et plus de la moitié en 

2e (25% sur 41%). 

3 L’apport de composants alimentaires peut être exprimé en termes corrects, approximatifs ou généraux : apport de glucides 

ou de sucre, apport de protéines, de protides ou d’acides aminés, apport de graisses ou de lipides, apport de vitamines, 

de fer, de calcium,… L’objectif de l’apport de ces aliments (c’est-à-dire fournir de l’énergie et/ou apporter des éléments 

de construction) n’est généralement pas mentionné explicitement par les élèves. 

4 L’idée précise et correcte doit évoquer qu’une partie des aliments digérés (les nutriments) est absorbée par l’organisme 

(ou qu’elle passe dans le corps) en vue d’être utilisée par les organes pour fonctionner. 


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La respiration : Comparaison entre les représentations ... - Restode

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