La respiration : Comparaison entre les représentations ... - Restode
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<strong>La</strong> <strong>respiration</strong> :<br />
<strong>Comparaison</strong> <strong>entre</strong> <strong>les</strong> <strong>représentations</strong> des élèves<br />
et l’évolution historique du concept<br />
Synthèse de la recherche en pédagogie 38/01<br />
Cécile Flammang et Joëlle Vlassis<br />
Service de Pédagogie expérimentale, Université de Liège sous la direction du Professeur Marcel Crahay<br />
Introduction<br />
Contexte du projet<br />
Récemment, le nouveau programme de sciences du premier<br />
degré de l’enseignement secondaire a été mis en<br />
place. Dans <strong>les</strong> considérations pédagogiques introduisant<br />
ce nouveau document, il est clairement stipulé de<br />
prendre en considération <strong>les</strong> <strong>représentations</strong> menta<strong>les</strong><br />
des élèves afin «de passer de leurs conceptions … aux<br />
concepts».<br />
Or ces conceptions peuvent freiner <strong>les</strong> apprenants dans<br />
leurs apprentissages puisque croyant posséder une<br />
explication correcte des phénomènes présentés, ils ne<br />
voient pas l’intérêt d’expérimenter pour la confirmer ou<br />
l’infirmer. Partant du principe qu’apprendre c’est modifier<br />
son réseau conceptuel, il faut donc inciter <strong>les</strong> enseignants<br />
à partir des conceptions des élèves, et <strong>les</strong> amener<br />
à <strong>les</strong> dépasser.<br />
Dans ce nouveau programme, tout comme dans le document<br />
«Soc<strong>les</strong> de compétences» (1999), il est également<br />
prescrit d’aborder la problématique de l’histoire de la<br />
vie et des sciences.<br />
Cette dimension de l’histoire des sciences intéresse<br />
depuis quelques années déjà la didactique des sciences<br />
et ce pour diverses raisons.<br />
Tout d’abord, une revue de la littérature en psychologie<br />
cognitive et en sciences de l’éducation démontre qu’en<br />
sciences, <strong>les</strong> élèves ont souvent des conceptions intuitives,<br />
fondamentalement différentes des conceptions<br />
scientifiques, qui interfèrent avec l’apprentissage des<br />
sciences. Ces conceptions intuitives doivent donc être<br />
repérées et modifiées en cours d’instruction. De plus, un<br />
certain parallélisme <strong>entre</strong> ces conceptions intuitives dans<br />
certains domaines et, <strong>les</strong> conceptions pré-scientifiques a<br />
été mis en évidence par certains chercheurs en sciences<br />
de l’éducation. D’autres proposent que la restructuration<br />
des conceptions exigée des élèves soit similaire à celle<br />
qui se produit dans <strong>les</strong> révolutions scientifiques. Mais<br />
jusqu’à présent, aucune estimation n’a été réalisée sur le<br />
degré de correspondance <strong>entre</strong> <strong>les</strong> changements<br />
conceptuels historiques et individuels.<br />
D’un point de vue didactique, l’étude de l’évolution des<br />
conceptions scientifiques à travers <strong>les</strong> âges peut aider à<br />
mieux appréhender <strong>les</strong> obstac<strong>les</strong> et difficultés rencontrés<br />
par <strong>les</strong> apprenants dans leur développement cognitif et<br />
ainsi faciliter le dépassement de ces entraves à l’apprentissage.<br />
Ensuite, d’un point de vue éducatif, si l’on souhaite susciter<br />
chez <strong>les</strong> élèves un regard critique sur la nature des<br />
sciences et son fonctionnement, il faut rendre compte,<br />
dans <strong>les</strong> méthodes d’enseignement, de l’évolution épistémologique<br />
des concepts scientifiques.<br />
Bulletin d’informations pédagogiques Janvier 2004 - N° 55<br />
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<strong>La</strong> <strong>respiration</strong> : comparaison <strong>entre</strong> <strong>les</strong> <strong>représentations</strong> des élèves et l’évolution historique du concept<br />
Enfin, dans la perspective d’une éducation citoyenne, il<br />
est crucial, d’amener <strong>les</strong> élèves à prendre conscience du<br />
caractère éphémère et évolutif des modè<strong>les</strong> scientifiques.<br />
Malgré ces diverses recommandations, il s’avère que,<br />
sur le terrain, <strong>les</strong> enseignants du fondamental ou du<br />
secondaire sont trop souvent démunis pour enseigner<br />
cette dimension de l’histoire des sciences. L’enquête réalisée<br />
dans le cadre de la recherche «Amélioration de<br />
l’enseignement des sciences au premier degré de l’enseignement<br />
secondaire» (Burton, R. et Flammang, C.,<br />
1999) a clairement mis en évidence que sur <strong>les</strong> 197<br />
enseignants dispensant des cours de sciences au premier<br />
degré en Communauté française et ayant répondu au<br />
questionnaire, 46.2% se sentent inaptes à enseigner<br />
l’histoire de la vie et des sciences au premier degré. De<br />
plus, c’est le domaine le plus sollicité en terme de besoin<br />
en formation continuée, puisqu’ils sont plus de 80% à<br />
estimer en avoir besoin pour enseigner cette dimension<br />
historique.<br />
Notre recherche-action se propose donc de <strong>les</strong> aider en<br />
leur fournissant <strong>les</strong> outils nécessaires à l’intégration,<br />
dans leur enseignement des sciences, d’une facette historique.<br />
Objectifs de la recherche<br />
Les objectifs principaux de cette recherche sont doub<strong>les</strong> :<br />
d’une part, promouvoir l’enseignement de l’histoire des<br />
sciences auprès des enseignants, et d’autre part, <strong>les</strong><br />
doter des outils nécessaires à cet enseignement afin<br />
qu’ils l’intègrent dans leurs pratiques de classe.<br />
<strong>La</strong> première année de ce projet de trois ans avait pour<br />
finalité de réaliser une étude comparative du développement<br />
psychogénétique et historique des <strong>représentations</strong><br />
en rapport avec le thème de la <strong>respiration</strong>.<br />
Plus précisément, trois objectifs ont été poursuivis :<br />
◆ Développer le curriculum relatif à l’évolution historique<br />
du concept de la <strong>respiration</strong> (thème repris dans le nouveau<br />
programme d’éducation scientifique du premier<br />
degré de l’enseignement secondaire), pour finaliser une<br />
synthèse diffusable auprès des enseignants concernés<br />
par la recherche ;<br />
◆ Appréhender <strong>les</strong> conceptions des élèves de fin du primaire<br />
et du premier degré du secondaire concernant la<br />
<strong>respiration</strong>.<br />
◆ Réaliser une étude comparative du développement<br />
psychogénétique et historique des <strong>représentations</strong> sur le<br />
thème de la <strong>respiration</strong>.<br />
Échantillon<br />
L’échantillon se composait d’élèves de 4e et 6e primaire<br />
et de 1re et 2e secondaire.<br />
Au total 489 élèves, répartis dans 13 établissements de<br />
la Communauté française, ont été sondés dans le cadre<br />
de cette première année de la recherche. Cet échantillon,<br />
bien que non représentatif, va néanmoins, par le<br />
biais des réponses aux questionnaires proposés, nous<br />
donner une première idée des <strong>représentations</strong> qu’ont <strong>les</strong><br />
élèves des niveaux concernés à propos du concept de la<br />
<strong>respiration</strong>. Le tableau ci-dessous détaille leur répartition<br />
en fonction des niveaux d’enseignement.<br />
Enseignement primaire<br />
4 établissements<br />
4e primaire : 105 élèves<br />
6e primaire : 122 élèves<br />
Total : 227 élèves<br />
Enseignement secondaire<br />
9 établissements<br />
1re secondaire : 123 élèves<br />
2e secondaire : 139 élèves<br />
Total : 262 élèves<br />
Instruments utilisés<br />
Afin d’appréhender et d’analyser <strong>les</strong> <strong>représentations</strong> des<br />
élèves concernant le thème de la <strong>respiration</strong>, deux questionnaires<br />
ont été conçus et administrés à l’ensemble de<br />
l’échantillon.<br />
Différentes modalités ont été décidées, dont <strong>entre</strong> autres<br />
: lier au maximum <strong>les</strong> questions avec l’expérience personnelle,<br />
le vécu des élèves ; partir de ce vécu pour aller<br />
progressivement vers des concepts plus pointus ; choisir<br />
<strong>les</strong> termes <strong>les</strong> plus simp<strong>les</strong> (par exemple gaz carbonique<br />
au lieu de dioxyde de carbone) ; poser <strong>les</strong> mêmes questions<br />
à l’ensemble des élèves, même si certaines d’<strong>entre</strong><br />
el<strong>les</strong> sont plus adaptées aux élèves de 2e secondaire<br />
qu’aux élèves plus jeunes ; prévoir une modalité de<br />
réponse «Je ne sais pas» pour permettre aux élèves de<br />
ne pas avoir à répondre au hasard ; essayer de ne pas<br />
trop induire par <strong>les</strong> questions pour tenter d’approcher<br />
réellement ce que <strong>les</strong> élèves «ont dans la tête» et enfin,<br />
diversifier la forme des questions posées.<br />
20 Bulletin d’informations pédagogiques Janvier 2004 - N° 55
<strong>La</strong> <strong>respiration</strong> : comparaison <strong>entre</strong> <strong>les</strong> <strong>représentations</strong> des élèves et l’évolution historique du concept<br />
Le premier questionnaire se compose de huit questions<br />
ouvertes, non inductives, ayant pour objectif de laisser<br />
<strong>les</strong> élèves exprimer leurs conceptions. Notons dès à présent<br />
que nous sommes conscients que <strong>les</strong> questions<br />
ouvertes, requérant des élèves un travail de rédaction<br />
important, vont représenter une difficulté supplémentaire<br />
pour <strong>les</strong> élèves du primaire et plus particulièrement pour<br />
ceux de 4e année. Nous nous attendons donc à des taux<br />
d’omission plus importants à ce niveau scolaire.<br />
Le second questionnaire comprend quant à lui 18 questions<br />
dont 8 ouvertes. Ces items portent essentiellement<br />
sur <strong>les</strong> fonctions de la <strong>respiration</strong>, la composition de l’air<br />
inspiré et expiré, <strong>les</strong> mécanismes respiratoires, <strong>les</strong><br />
échanges gazeux et la localisation des organes de l’appareil<br />
respiratoire. Ce second questionnaire, complémentaire<br />
au premier, est plus inductif. Les nombreuses<br />
questions fermées qu’il propose sont destinées à récolter<br />
des informations que nous n’aurions pas pu obtenir par<br />
le biais des questions ouvertes.<br />
Représentation des élèves sondés<br />
à propos de la <strong>respiration</strong><br />
Dans cette partie nous allons présenter <strong>les</strong> grandes tendances<br />
qui émergent des analyses réalisées ainsi que <strong>les</strong><br />
phénomènes marquants relevés aux différents niveaux<br />
scolaires sondés.<br />
Les constats réalisés dans le cadre de ce travail ne peuvent<br />
bien sûr pas être généralisés puisque <strong>les</strong> populations<br />
testées ne sont pas représentatives. Il ne s’agit donc<br />
pas ici de tracer un tableau des <strong>représentations</strong> qui<br />
caractériserait tous <strong>les</strong> élèves appartenant aux niveaux<br />
scolaires testés (4e et 6e primaire - 1re et 2e secondaire).<br />
Ces résultats doivent être considérés dans le cadre<br />
de notre échantillon. Cependant, la mise en évidence de<br />
ces tendances nous sera très utile dans la deuxième<br />
phase de la recherche où il s’agira de construire des<br />
séquences didactiques dans <strong>les</strong> classes des élèves testés.<br />
Ces réflexions pourront également servir de base de<br />
réflexion à un travail ultérieur sur ce thème.<br />
Pour présenter ces tendances, nous avons envisagé trois<br />
facettes distinctes : la fonction de la <strong>respiration</strong>, sa localisation<br />
et enfin, <strong>les</strong> mécanismes respiratoires.<br />
Fonction de la <strong>respiration</strong><br />
Deux questions demandaient explicitement aux élèves la<br />
fonction de la <strong>respiration</strong> :<br />
- une question ouverte : «Peut-on vivre sans respirer ?»<br />
- une question à choix multiple «Pourquoi respire-t-on ?»<br />
Trois grandes fonctions se dégagent des réponses des<br />
élèves.<br />
1 Nous respirons pour «apporter de l’oxygène aux<br />
organes ou aux cellu<strong>les</strong>»<br />
A la question ouverte «Peut-on vivre sans respirer ?», peu<br />
d’élèves du primaire évoquent de manière précise que la<br />
<strong>respiration</strong> sert à apporter de l’oxygène aux organes; ils<br />
répondent de façon plus vague qu’on respire parce<br />
qu’on a besoin d’air ou d’oxygène. En 2e secondaire, ils<br />
ne sont encore que 18% à écrire que la <strong>respiration</strong> sert à<br />
apporter de l’oxygène aux organes ou aux cellu<strong>les</strong>. Dans<br />
la question à choix multiple, par contre, on trouve un<br />
pourcentage plus élevé d’élèves du primaire et du secondaire<br />
qui sélectionne cette fonction : ils sont environ 50%<br />
en 4e primaire et 60% en 6e primaire à choisir la réponse<br />
«apporter de l’oxygène aux organes ou aux cellu<strong>les</strong>».<br />
En 2e secondaire, ce pourcentage atteint 70%.<br />
2 Nous respirons pour «faire battre le cœur»<br />
A la question à choix multiple, <strong>entre</strong> un quart et un tiers<br />
des élèves, tous niveaux confondus, entourent la catégorie<br />
«la <strong>respiration</strong> sert à faire battre le cœur». En 2e<br />
secondaire, près d’un quart des élèves pense encore de<br />
cette manière tandis qu’à la question ouverte, 14% de<br />
ceux-ci envisagent explicitement cette fonction pour la<br />
<strong>respiration</strong>. Cette centration sur le cœur est très forte ;<br />
elle apparaît également dans <strong>les</strong> trajets définis par <strong>les</strong><br />
élèves et analysés au point suivant sur la localisation.<br />
Comment expliquer l’importance accordée au cœur ?<br />
◆ L’analyse des réponses des élèves montre que la <strong>respiration</strong><br />
est liée à toute manifestation de la vie ; le cœur<br />
étant généralement considéré comme l’organe de la vie<br />
par excellence, <strong>les</strong> élèves associent <strong>les</strong> deux.<br />
◆ Beaucoup d’élèves savent que le sang joue un rôle<br />
dans le processus de la <strong>respiration</strong> (mais ce rôle n’est<br />
pas toujours clair pour tous). L’organe principal de la circulation<br />
sanguine étant le cœur, ces élèves pensent peutêtre<br />
qu’il a également un rôle important à jouer dans la<br />
<strong>respiration</strong>.<br />
Bulletin d’informations pédagogiques Janvier 2004 - N° 55<br />
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<strong>La</strong> <strong>respiration</strong> : comparaison <strong>entre</strong> <strong>les</strong> <strong>représentations</strong> des élèves et l’évolution historique du concept<br />
3 Nous respirons pour «faire gonfler <strong>les</strong> poumons<br />
(<strong>les</strong> faire fonctionner, <strong>les</strong> purifier)»<br />
Cette fonction est régulièrement pointée par un petit<br />
pourcentage d’élèves. Par exemple, à la question ouverte,<br />
certains d’<strong>entre</strong> eux expliquent spontanément que la<br />
<strong>respiration</strong> sert à faire gonfler <strong>les</strong> poumons. A la question<br />
qui demandait aux élèves de dessiner l’appareil respiratoire,<br />
plusieurs élèves expliquent également leur dessin<br />
en précisant cette fonction.<br />
A la question à choix multiple, ils sont plus de 10% à<br />
entourer la catégorie «pour faire gonfler <strong>les</strong> poumons».<br />
C’est le 3e choix des élèves, après «apporter de l’oxygène<br />
aux organes ou aux cellu<strong>les</strong>» et «faire battre le<br />
cœur».<br />
Localisation de la <strong>respiration</strong><br />
Les <strong>représentations</strong> des élèves concernant la localisation<br />
des phénomènes respiratoires sont liées pour une bonne<br />
part à leurs conceptions sur la fonction de la <strong>respiration</strong>.<br />
C’est pourquoi nous observons différents niveaux de<br />
localisation.<br />
Respiration localisée dans le cœur<br />
Pour beaucoup d’élèves, l’air doit passer par le cœur.<br />
Cette conception est très marquée chez <strong>les</strong> élèves du primaire<br />
: quand on demande de représenter l’appareil<br />
respiratoire, le cœur est dessiné par environ 20% des<br />
élèves de 4e et 6e primaire. On observe également<br />
qu’environ la moitié des élèves, tous niveaux confondus,<br />
l’entoure parmi <strong>les</strong> organes impliqués dans l’inspiration<br />
et l’expiration. Il est régulièrement cité par <strong>les</strong> élèves qui<br />
expliquent le trajet de l’air. Enfin signalons que de 18%<br />
des élèves de 4e primaire et encore 15% de ceux de 1re<br />
secondaire pensent que l’air arrive en premier dans le<br />
cœur.<br />
Respiration localisée dans <strong>les</strong> poumons<br />
De nombreux élèves pensent que la <strong>respiration</strong> est un<br />
circuit qui part du nez, va aux poumons et puis ressort.<br />
En primaire, beaucoup d’<strong>entre</strong> eux n’envisagent pas que<br />
l’oxygène aille au-delà des poumons ; un quart des<br />
élèves de 4e et 6e primaire disent explicitement que<br />
l’oxygène qu’on inspire va jusqu’aux poumons. Ils sont<br />
encore 30% en 4e et 6e primaire, mais aussi en 1re<br />
secondaire à affirmer que l’oxygène arrive dans <strong>les</strong> poumons<br />
et en ressort directement. Enfin, quand il s’agit de<br />
représenter ou d’expliquer le trajet de l’air, une proportion<br />
non négligeable d’élèves limite le trajet aux organes<br />
de la partie supérieure du thorax.<br />
Comment expliquer l’importance accordée aux poumons?<br />
- Lorsque la <strong>respiration</strong> est enseignée, le dessin de l’appareil<br />
respiratoire est peut-être davantage mis en évidence<br />
ou plus longuement expliqué que ce qui concerne<br />
le trajet de l’oxygène. Il se peut également que <strong>les</strong> élèves<br />
aient davantage été marqués par le dessin de l’appareil<br />
respiratoire que par <strong>les</strong> explications données quant à<br />
son fonctionnement.<br />
- Les poumons représentent deux organes importants<br />
dans la <strong>respiration</strong> puisque c’est là que s’opèrent <strong>les</strong><br />
échanges gazeux à partir de l’air inspiré ; <strong>les</strong> élèves en<br />
déduisent peut-être alors que l’air ou l’oxygène passe<br />
pour l’essentiel dans cet organe.<br />
- Quand on respire, <strong>les</strong> enfants perçoivent clairement <strong>les</strong><br />
mouvements de la cage thoracique. Ces mouvements<br />
sont attribués massivement par <strong>les</strong> élèves aux poumons.<br />
Les poumons sont donc pour eux la manifestation la plus<br />
tangible de la <strong>respiration</strong>. Quand on ne respire plus, la<br />
cage thoracique ne bouge plus.<br />
Respiration localisée de façon diffuse dans tout le corps<br />
Certains élèves pensent que l’air <strong>entre</strong> dans <strong>les</strong> poumons<br />
pour ensuite aérer tout le corps. Environ 35% des élèves<br />
de 4e primaire et de 1re secondaire entourent «vrai» à<br />
la proposition «l’oxygène arrive dans <strong>les</strong> poumons et<br />
s’échappe par <strong>les</strong> pores pour aérer le corps». Ils sont<br />
près de 50% à cocher cette proposition en 6e primaire<br />
et encore près de 30% en 2e secondaire. On peut penser<br />
que ces pourcentages sont surestimés par le fait qu’il<br />
s’agit d’une question à choix multiple mais la proportion<br />
reste malgré tout très importante.<br />
Respiration localisée dans <strong>les</strong> organes, dans <strong>les</strong> cellu<strong>les</strong><br />
En 2e secondaire, une majorité d’élèves admet que<br />
l’oxygène va jusqu’aux organes, voire jusqu’aux cellu<strong>les</strong>.<br />
Aux niveaux scolaires antérieurs, cette conception<br />
est présente mais de manière beaucoup moins marquée.<br />
A la question «Jusqu’où va l’oxygène que tu inspires?»,<br />
environ 35% d’élèves, tous niveaux confondus, entourent<br />
«jusqu’aux organes» ; on observe peu de variation <strong>entre</strong><br />
<strong>les</strong> différents niveaux. Cependant, en ce qui concerne la<br />
catégorie «jusqu’aux cellu<strong>les</strong>», 45% des élèves de 2e<br />
secondaire l’entourent alors que seulement 20% des<br />
élèves de 4e primaire le font. De même, quand il faut<br />
expliquer le rôle du sang, ce sont essentiellement <strong>les</strong><br />
élèves de 2e secondaire qui écrivent qu’il est d’apporter<br />
de l’oxygène aux organes (+ de 40%) ou, dans une<br />
moindre mesure, aux cellu<strong>les</strong> (près de 15%).<br />
22 Bulletin d’informations pédagogiques Janvier 2004 - N° 55
<strong>La</strong> <strong>respiration</strong> : comparaison <strong>entre</strong> <strong>les</strong> <strong>représentations</strong> des élèves et l’évolution historique du concept<br />
Mécanismes respiratoires<br />
Sous cette catégorie, nous présenterons <strong>les</strong> conceptions<br />
des élèves relatives à l’anatomie de l’appareil respiratoire,<br />
la mécanique respiratoire et <strong>les</strong> échanges gazeux.<br />
<strong>La</strong> question de l’énergétique n’a pas été abordée dans le<br />
questionnaire puisqu’elle dépasse le cadre des apprentissages<br />
des élèves des niveaux scolaires considérés.<br />
Anatomie de l’appareil respiratoire<br />
L’analyse des dessins des élèves révèle que, pour beaucoup<br />
d’<strong>entre</strong> eux, l’appareil respiratoire est constitué<br />
essentiellement d’une trachée et de poumons. Même si la<br />
trachée est représentée par une majorité d’élèves, son<br />
nom est peu connu. Beaucoup d’élèves n’annotent pas<br />
cette partie de leur dessin ou bien la confondent avec<br />
l’œsophage, le larynx ou encore le pharynx. Dans le<br />
schéma à annoter proposé dans le second questionnaire,<br />
cet organe n’est pas non plus facilement situé par <strong>les</strong><br />
élèves.<br />
Les bronches sont nettement moins représentées que la<br />
trachée et <strong>les</strong> poumons. El<strong>les</strong> ne sont pratiquement pas<br />
dessinées par <strong>les</strong> élèves de 4e primaire et sont représentées<br />
par 1/5 des élèves de 6e primaire et 1/4 de 1re<br />
secondaire. En 2e secondaire, 1/3 des élèves seulement<br />
pense à <strong>les</strong> dessiner. A la question qui demandait aux<br />
élèves de placer sur le dessin <strong>les</strong> organes cités, ce sont<br />
aussi <strong>les</strong> bronches qui sont <strong>les</strong> plus mal situées par <strong>les</strong><br />
élèves, quel que soit leur niveau scolaire. Ces résultats<br />
montrent que <strong>les</strong> élèves ne connaissent pas cet organe.<br />
En 2e secondaire, 1/3 des élèves seulement dessine un<br />
appareil respiratoire composé d’une trachée, de deux<br />
bronches et de deux poumons. Parmi eux, un élève sur<br />
dix y ajoute un organe supplémentaire tel que <strong>les</strong> bronchio<strong>les</strong><br />
ou <strong>les</strong> alvéo<strong>les</strong> pulmonaires. Un petit pourcentage<br />
d’élèves du secondaire pense à dessiner le diaphragme.<br />
Relevons enfin qu’en primaire, 20% des élèves pensent<br />
que le cœur fait partie de l’appareil respiratoire, 12%<br />
(4e primaire) ne dessinent qu’un seul poumon et 20%<br />
(6e primaire) dessinent 2 trachées.<br />
Mécanique respiratoire<br />
Seuls quelques élèves de 2e secondaire possèdent des<br />
conceptions correctes à propos des mécanismes respiratoires.<br />
En effet, une grande majorité d’élèves pense que<br />
<strong>les</strong> mouvements de la cage thoracique sont passifs et<br />
ignore le rôle du diaphragme. Ils n’en parlent pratiquement<br />
jamais quand on leur demande d’expliquer <strong>les</strong><br />
mouvements de la cage thoracique. En outre, quand il<br />
s’agit de classer dans l’ordre chronologique <strong>les</strong> mouvements<br />
des poumons et ceux du diaphragme, 30 à 50%<br />
des élèves, tous niveaux confondus, font dépendre des<br />
poumons <strong>les</strong> mouvements du diaphragme et environ<br />
20% des élèves de chaque niveau pensent que le diaphragme<br />
remonte en même temps que l’inspiration. De<br />
plus, quand on demande aux élèves d’expliquer pourquoi<br />
la cage thoracique augmente et diminue de volume,<br />
la plupart pensent qu’il s’agit de mouvements qui<br />
dépendent soit des poumons, soit de l’air qui <strong>entre</strong> dans<br />
la cage thoracique. Seuls 3% des élèves de 2e secondaire<br />
expliquent correctement <strong>les</strong> mouvements du diaphragme.<br />
Parmi <strong>les</strong> élèves testés, aucun n’envisage l’action<br />
des musc<strong>les</strong> intercostaux.<br />
Echanges gazeux et liens <strong>entre</strong> systèmes respiratoire et<br />
circulatoire<br />
Les élèves ont souvent des <strong>représentations</strong> vagues ou<br />
erronées sur la composition de l’air inspiré et expiré<br />
ainsi que sur <strong>les</strong> échanges gazeux. Un nombre non<br />
négligeable d’<strong>entre</strong> eux décrit l’air inspiré et expiré en<br />
des termes inappropriés tels que «sale» ou «propre» et<br />
non en terme de composition gazeuse. Le rôle du sang<br />
en tant que transporteur de gaz semble peu acquis par<br />
de nombreux élèves. Certains savent qu’il y a un lien<br />
<strong>entre</strong> le système respiratoire et le sang mais ils ne semblent<br />
pas le connaître précisément.<br />
L’analyse des questions montre que peu d’élèves de 4e<br />
primaire présentent des conceptions scientifiques sur le<br />
sujet. Les élèves de 2e secondaire se marginalisent des<br />
trois autres niveaux par une nette amélioration de leurs<br />
<strong>représentations</strong>. Les élèves de 6e primaire et des 1re<br />
secondaire sont en position intermédiaire.<br />
Voyons à présent <strong>les</strong> <strong>représentations</strong> qu’ont <strong>les</strong> élèves à<br />
propos échanges gazeux.<br />
Plusieurs tendances se dégagent :<br />
- Les termes «oxygène» et «air» sont synonymes pour<br />
beaucoup d’élèves, ils utilisent l’un pour l’autre. Cette<br />
conception apparaît souvent quand <strong>les</strong> élèves doivent<br />
rédiger leurs explications aux questions ouvertes où<br />
quand ils sont amenés à commenter leur dessin. Le terme<br />
«air» est souvent employé à la place de celui d’«oxygène»<br />
pour expliquer que celui-ci va des poumons aux<br />
organes.<br />
Quand on demande explicitement aux élèves si l’air<br />
qu’on inspire contient uniquement de l’oxygène, 43%<br />
des élèves de 4e primaire disent que c’est vrai ; en 2e<br />
secondaire, ils ne sont plus que 10% dans ce cas.<br />
Dans la foulée, beaucoup plus d’élèves pensent que l’air<br />
expiré ne contient que du gaz carbonique : 39% l’affirment<br />
en 4e primaire, ils sont encore 25% en 2e secondaire.<br />
Bulletin d’informations pédagogiques Janvier 2004 - N° 55<br />
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<strong>La</strong> <strong>respiration</strong> : comparaison <strong>entre</strong> <strong>les</strong> <strong>représentations</strong> des élèves et l’évolution historique du concept<br />
Certains élèves semblent donc avoir une représentation<br />
de corps simple pour l’air. A la question demandant<br />
d’entourer ce que contient l’air que nous inspirons (uniquement<br />
de l’oxygène, uniquement du gaz carbonique,<br />
uniquement de l’azote ou <strong>les</strong> trois,...), seul un tiers des<br />
élèves de 4e primaire répond <strong>les</strong> trois à cette question<br />
qu’on pourrait trouver pourtant assez inductive. En 2e<br />
secondaire, il reste encore un quart des élèves qui ne<br />
choisit pas cette composition.<br />
- <strong>La</strong> différence <strong>entre</strong> air inspiré et expiré est loin d’être<br />
établie, surtout pour <strong>les</strong> élèves <strong>les</strong> plus jeunes. En effet<br />
17% d’<strong>entre</strong> eux pensent qu’ils sont de même nature,<br />
que l’air reste le même parce qu’il passe dans le corps<br />
sans changer. Ils sont 27% à répondre de cette manière<br />
à la question à choix multiple portant sur ce point.<br />
Parmi ceux qui expliquent la différence <strong>entre</strong> <strong>les</strong> deux<br />
types d’air, près de 30% des élèves du secondaire utilisent<br />
une terminologie non scientifique pour parler de<br />
l’air inspiré qui est comparé à de l’air propre ou<br />
meilleur, ou pour qualifier l’air expiré d’air sale, pollué<br />
ou moins bon. Nos résultats montrent que ces images<br />
d’air bon ou d’air sale peuvent représenter un obstacle<br />
à la compréhension du processus. En effet, el<strong>les</strong> occultent<br />
la composition gazeuse de l’air et empêchent donc<br />
de donner du sens aux phénomènes d’échanges<br />
gazeux. Cette représentation est probablement à l’origine<br />
des conceptions de certains élèves qui pensent que<br />
l’air inspiré contient plus d’oxygène et plus de gaz carbonique<br />
(l’air inspiré est meilleur ou plus riche) et qu’à<br />
l’inverse l’air expiré contient moins d’oxygène et moins<br />
de gaz carbonique (l’air expiré est plus pauvre).<br />
- <strong>La</strong> présence de gaz carbonique dans <strong>les</strong> échanges<br />
gazeux est moins évidente que celle de l’oxygène. C’est<br />
un terme mal connu surtout des élèves plus jeunes. A la<br />
question portant sur la définition de la <strong>respiration</strong> avec<br />
5 mots imposés, ce terme est un de ceux le moins souvent<br />
employés. De manière générale, <strong>les</strong> questions portant<br />
plus spécifiquement sur le gaz carbonique sont<br />
moins bien réussies que cel<strong>les</strong> portant sur l’oxygène.<br />
Enfin, <strong>les</strong> élèves ont souvent une conception floue du rôle<br />
du sang dans <strong>les</strong> mécanismes respiratoires. A la question<br />
«à quoi sert le sang», <strong>les</strong> réponses des élèves du primaire<br />
et de 1re secondaire se répartissent <strong>entre</strong> «transporter»,<br />
«faire battre le cœur», «faire bouger» ou tout<br />
simplement «vivre». Ce dernier type de réponse est le<br />
plus fréquent chez <strong>les</strong> élèves de 4e primaire. Seuls, <strong>les</strong><br />
élèves de 2e secondaire répondent majoritairement que<br />
le sang sert à transporter de l’oxygène (68% des élèves).<br />
Lorsque <strong>les</strong> élèves ont été amenés à rédiger une phrase<br />
pour définir la <strong>respiration</strong> avec certains mots imposés,<br />
c’est le terme «sang» qui a été le plus mal utilisé.<br />
Certains pensent par exemple que c’est l’oxygène qui<br />
fait circuler le sang (6% des élèves de 1re et de 2e<br />
années du secondaire).<br />
Du point de vue des échanges gazeux, seule la moitié<br />
des élèves de 2e secondaire pense que la proposition<br />
«l’oxygène r<strong>entre</strong> dans le sang au niveau du poumon»<br />
est vraie.<br />
L’ensemble des réflexions qui précèdent montre que <strong>les</strong><br />
élèves possèdent de nombreuses conceptions, parfois<br />
bien ancrées, à propos des concepts impliqués dans le<br />
système respiratoire. Cependant, <strong>les</strong> grandes tendances<br />
qui viennent d’être dégagées ne doivent pas laisser croire<br />
que <strong>les</strong> élèves sont cohérents et qu’ils présentent toujours<br />
la même conception pour répondre aux questions<br />
portant sur des concepts semblab<strong>les</strong>. Il arrive parfois que<br />
des <strong>représentations</strong> contradictoires coexistent chez <strong>les</strong><br />
élèves.<br />
Certains élèves peuvent par exemple entourer la catégorie<br />
«respirer sert à oxygéner <strong>les</strong> organes» pour expliquer<br />
à la question suivante que «la <strong>respiration</strong> sert à<br />
apporter de l’oxygène aux poumons». Les conceptions<br />
qui se dégagent des réponses des élèves peuvent être<br />
fortement influencées par le type de question posé.<br />
Joshua et Dupin (1993) soulignent à ce sujet «qu’à problème<br />
différent, <strong>les</strong> élèves mobilisent des conceptions<br />
différentes. Ceci peut amener à de très grandes contradictions<br />
logiques, mais peu importe puisque, dans le<br />
comportement d’un individu donné, la règle est celle de<br />
la cohabitation de conceptions différentes appelant des<br />
registres différents de fonctionnement cognitifs.»<br />
24 Bulletin d’informations pédagogiques Janvier 2004 - N° 55
<strong>La</strong> <strong>respiration</strong> : comparaison <strong>entre</strong> <strong>les</strong> <strong>représentations</strong> des élèves et l’évolution historique du concept<br />
Quel<strong>les</strong> comparaisons peut-on<br />
établir <strong>entre</strong> l’évolution des<br />
conceptions des élèves et l’évolution<br />
historique du concept de la<br />
<strong>respiration</strong> ?<br />
Mettre en évidence des similarités <strong>entre</strong> le développement<br />
des individus et l’évolution historique des concepts<br />
peut présenter un intérêt important dans l’identification<br />
d’obstac<strong>les</strong> épistémologiques chez <strong>les</strong> élèves. Ce parallélisme<br />
existe-t-il ? Dans le domaine des sciences, la<br />
question est complexe, peut-être davantage encore que<br />
dans le domaine mathématique, par exemple.<br />
En effet, cette comparaison peut être brouillée par plusieurs<br />
facteurs :<br />
- Au cours de l’histoire, des notions ont été découvertes<br />
tardivement non parce qu’el<strong>les</strong> constituaient des obstac<strong>les</strong><br />
cognitifs importants, mais parce que <strong>les</strong> savants ne<br />
disposaient pas de techniques suffisantes pour <strong>les</strong> observer<br />
1 (voir par exemple, la mise en évidence de l’anatomie<br />
de l’appareil respiratoire).<br />
- Par ailleurs, <strong>les</strong> conceptions des élèves en sciences, plus<br />
que dans d’autres matières, sont influencées non seulement<br />
par l’enseignement, mais aussi par une médiatisation<br />
importante et la possibilité d’y avoir accès (émissions<br />
de télévision, sites Internet, CD-rom, ...).<br />
- Enfin, nos analyses ont porté sur un échantillon<br />
d’élèves réparti sur une période d’enseignement limitée<br />
pour <strong>les</strong> besoins de la recherche à cinq années (de la 4e<br />
primaire à la 2e secondaire), avec des élèves différents<br />
pour chaque niveau scolaire considéré.<br />
Cependant, <strong>les</strong> tendances généra<strong>les</strong> qui viennent d’être<br />
développées peuvent certainement présenter certaines<br />
congruences avec la synthèse réalisée sur l’histoire de la<br />
<strong>respiration</strong> 2 . Voici pour chaque facette du système respiratoire<br />
envisagée (fonction-localisation-mécanismes), <strong>les</strong><br />
comparaisons qui émergent de nos données.<br />
Fonction de la <strong>respiration</strong><br />
Historiquement : Pendant des sièc<strong>les</strong>, <strong>les</strong> savants ont<br />
pensé que la <strong>respiration</strong> servait à refroidir la chaleur<br />
interne du corps. L’idée de la <strong>respiration</strong> qui sert à produire<br />
de l’énergie est très récente puisqu’elle date du<br />
XIXe siècle.<br />
Dans notre échantillon : Aucun élève ne pense que la<br />
<strong>respiration</strong> sert à refroidir le corps ; or c’était une proposition<br />
reprise dans la question à choix multiple portant<br />
sur la fonction de la <strong>respiration</strong>. Les élèves qui pensent<br />
que la <strong>respiration</strong> sert à apporter de l’oxygène aux<br />
organes sont essentiellement ceux de 2e secondaire.<br />
Certains élèves plus jeunes présentent également cette<br />
conception, mais sont nettement moins nombreux. Par<br />
contre, beaucoup d’<strong>entre</strong> eux pensent que la <strong>respiration</strong><br />
sert à faire battre le cœur.<br />
Localisation de la <strong>respiration</strong><br />
Historiquement : Durant l’Antiquité, <strong>les</strong> savants pensaient<br />
que le lieu de réception du souffle était le cœur.<br />
Ensuite, pendant 3 sièc<strong>les</strong> (du XVIIe au XIXe siècle), et<br />
grâce aux progrès de l’anatomie, <strong>les</strong> poumons ont été le<br />
c<strong>entre</strong> de la <strong>respiration</strong>. Actuellement c’est au niveau cellulaire<br />
que sont situés <strong>les</strong> phénomènes de la <strong>respiration</strong>.<br />
Dans notre échantillon :<br />
- Pour beaucoup d’élèves, l’air (ou l’oxygène) doit passer<br />
par le cœur. Cette représentation diminue au fur et à<br />
mesure qu’on progresse dans le cursus scolaire. Il<br />
semble donc qu’à ce niveau un certain parallélisme puisse<br />
être effectué avec l’évolution historique du concept de<br />
<strong>respiration</strong>.<br />
- <strong>La</strong> localisation de la <strong>respiration</strong> aux poumons est également<br />
très répandue chez <strong>les</strong> élèves et principalement<br />
au primaire. On peut dire que cette représentation se<br />
partage avec celle situant la <strong>respiration</strong> au cœur. Cette<br />
centration de la <strong>respiration</strong> aux poumons semble également<br />
correspondre à une étape de l’histoire. Cependant,<br />
l’évolution «cœur - poumons – cellu<strong>les</strong>» observée au fil<br />
des sièc<strong>les</strong> ne se retrouve pas telle que chez <strong>les</strong> élèves ;<br />
on observe plutôt une évolution en deux temps avec tout<br />
d’abord, la localisation au cœur ou aux poumons (bien<br />
présente chez <strong>les</strong> plus jeunes), puis la localisation aux<br />
organes ou aux cellu<strong>les</strong> (fort répandue chez <strong>les</strong> élèves de<br />
2e secondaire).<br />
Bulletin d’informations pédagogiques Janvier 2004 - N° 55<br />
25
<strong>La</strong> <strong>respiration</strong> : comparaison <strong>entre</strong> <strong>les</strong> <strong>représentations</strong> des élèves et l’évolution historique du concept<br />
Mécanismes respiratoires<br />
L’anatomie du système respiratoire<br />
Pour la plupart des élèves, <strong>les</strong> organes liés à la <strong>respiration</strong><br />
se limitent à la trachée et aux poumons. Peu d’élèves<br />
pensent à dessiner <strong>les</strong> bronches ; ils sont encore moins<br />
nombreux à connaître <strong>les</strong> bronchio<strong>les</strong> et <strong>les</strong> alvéo<strong>les</strong> pulmonaires.<br />
A ce niveau, on ne peut donc relever de<br />
parallélisme avec l’évolution historique, probablement<br />
parce qu’il s’agit moins de la construction d’un concept<br />
que de fait à observer ou à connaître.<br />
Les mécanismes respiratoires<br />
Dans notre échantillon : seuls quelques élèves de 2e<br />
secondaire expliquent correctement <strong>les</strong> mouvements de<br />
la cage thoracique en invoquant le fonctionnement du<br />
diaphragme. Aucun ne parle de l’intervention des<br />
musc<strong>les</strong> intercostaux.<br />
Historiquement : la mécanique respiratoire a été mise en<br />
évidence au XVIIe siècle. Un parallélisme semble difficile<br />
à établir.<br />
Les échanges gazeux et <strong>les</strong> relations <strong>entre</strong> systèmes<br />
respiratoire et circulatoire<br />
Dans notre échantillon : un pourcentage non négligeable<br />
d’élèves pense que l’air est un corps simple : ce<br />
sont surtout <strong>les</strong> élèves de 4e primaire qui pensent que<br />
l’air inspiré ne contient que de l’oxygène. Un quart des<br />
élèves de 2e secondaire pense que l’air expiré ne<br />
contient que du gaz carbonique. Par ailleurs, en 4e primaire,<br />
de nombreux élèves pensent que l’air inspiré est<br />
identique que l’air expiré.<br />
L’idée d’échanges gazeux est assez floue chez <strong>les</strong> élèves<br />
de même que le rôle de la circulation sanguine. A ce<br />
sujet, <strong>les</strong> conceptions des élèves de 2e secondaire sont<br />
nettement plus scientifiques que cel<strong>les</strong> des élèves des<br />
autres niveaux. En 4e primaire, peu d’élèves ont des<br />
idées précises sur le rôle du sang et <strong>les</strong> échanges<br />
gazeux.<br />
Historiquement : Pendant longtemps, l’air fut considéré<br />
comme un corps simple. <strong>La</strong> mise en évidence de la composition<br />
de l’air est récente. Elle a démarré avec <strong>les</strong> travaux<br />
de <strong>La</strong>voisier au XVIIIe siècle. Ce n’est qu’au XIXe<br />
siècle que <strong>les</strong> échanges gazeux avec le transport de<br />
l’oxygène dans le sang ont commencé à être définis.<br />
On peut mettre en parallèle ces découvertes qui datent<br />
d’une période très récente avec <strong>les</strong> difficultés des élèves<br />
à conceptualiser le rôle du sang et <strong>les</strong> échanges gazeux.<br />
Même si <strong>les</strong> élèves de 2e secondaire y parviennent nettement<br />
mieux que <strong>les</strong> plus jeunes, ces notions restent<br />
malgré tout peu maîtrisées par l’ensemble des élèves.<br />
26 Bulletin d’informations pédagogiques Janvier 2004 - N° 55
Notes<br />
<strong>La</strong> <strong>respiration</strong> : comparaison <strong>entre</strong> <strong>les</strong> <strong>représentations</strong> des élèves et l’évolution historique du concept<br />
1 Il est clair que l’observation ne suffit pas à la découverte de nouveaux phénomènes mais ceux-ci peuvent difficilement<br />
être mis en évidence sans observation.<br />
2 Synthèse réalisée cette première année de recherche et figurant dans le rapport de recherche. Dans cette conclusion,<br />
nous ne présenterons que <strong>les</strong> grandes étapes de l’évolution historique du concept de la <strong>respiration</strong>.<br />
Bulletin d’informations pédagogiques Janvier 2004 - N° 55<br />
27
28 Bulletin d’informations pédagogiques Janvier 2004 - N° 55
Le système digestif : étude des <strong>représentations</strong> des élèves de fin d’ens. primaire et de début d’ens. secondaire<br />
Le système digestif :<br />
Étude des <strong>représentations</strong> des élèves de fin d’enseignement<br />
primaire et de début d’enseignement secondaire<br />
Synthèse de la recherche en pédagogie 38/02<br />
Annick Fagnant et Cécile Flammang<br />
Service de Pédagogie expérimentale, Université de Liège sous la direction du Professeur Marcel Crahay<br />
Contexte<br />
Le présent article est issu d’une recherche visant à développer<br />
un enseignement scientifique intégrant l’histoire des<br />
sciences et un travail approfondi sur <strong>les</strong> conceptions des<br />
élèves 1 . <strong>La</strong> thématique investiguée porte sur <strong>les</strong> systèmes<br />
respiratoire, digestif et circulatoire, ainsi que sur leur mise<br />
en relation (voir Tavernier, 2001 pour une description<br />
détaillée de ces trois systèmes). L’objectif final (2003-2004)<br />
est de déboucher sur un document de transition primairesecondaire<br />
qui constituera un véritable outil méthodologique<br />
permettant aux enseignants des niveaux concernés<br />
de développer l’étude des différents systèmes «régissant» le<br />
corps humain, tout en y intégrant une dimension historique.<br />
<strong>La</strong> première étape de la recherche (Flammang, Vlassis et<br />
Burton, 2002, Fagnant & Flammang, 2003) a permis d’investiguer<br />
<strong>les</strong> conceptions des élèves de fin d’enseignement<br />
primaire (4e et 6e primaire) et de début d’enseignement<br />
secondaire (1re et 2e) face à ces trois systèmes. Elle a également<br />
permis de réaliser une étude historique relative au<br />
thème de la <strong>respiration</strong> dans le but de mettre en évidence<br />
un éventuel parallélisme <strong>entre</strong> <strong>les</strong> conceptions des élèves et<br />
<strong>les</strong> concepts scientifiques défendus au cours de l’histoire.<br />
<strong>La</strong> deuxième étape de la recherche (2003-2004) permettra<br />
de développer, en collaboration avec des enseignants du<br />
primaire et du secondaire, des séquences didactiques s’appuyant<br />
sur <strong>les</strong> conceptions des élèves comme levier de l’apprentissage<br />
(Paccaud, 1991). L’aspect temporaire et évolutif<br />
des théories scientifiques sera également abordé, au travers<br />
du thème de la <strong>respiration</strong> notamment (Flammang et<br />
al., 2002, Giordan, 1987).<br />
Le présent article porte sur <strong>les</strong> conceptions des élèves (leurs<br />
<strong>représentations</strong> menta<strong>les</strong>) relatives au système digestif. Un<br />
test composé de questions ouvertes assez généra<strong>les</strong> et de<br />
questions fermées plus inductives a été proposé aux environs<br />
du mois de mars à plus de 250 élèves de l’enseignement<br />
primaire (109 en 4e et 143 en 6e) et à plus de 200<br />
élèves du début de l’enseignement secondaire (127 en 1re<br />
et 79 en 2e). Les questions proposées ont permis d’envisager<br />
le système digestif sous différents ang<strong>les</strong> : la fonction de<br />
l’alimentation, le schéma de l’appareil digestif et le trajet<br />
des aliments, <strong>les</strong> mécanismes permettant l’orientation des<br />
aliments dans le «bon conduit» et leur progression dans ce<br />
conduit, la dégradation des aliments, <strong>les</strong> types de dents et<br />
leur rôle respectif dans la dégradation, <strong>les</strong> processus d’élimination<br />
et d’absorption, le stockage et l’utilisation des<br />
nutriments, la durée de certains phénomènes (ex. le<br />
nombre de jours pendant <strong>les</strong>quels on peut rester sans manger),<br />
la longueur et la position de certains organes (l’intestin<br />
grêle ici) et enfin, le lien <strong>entre</strong> le système digestif et le<br />
système excréteur.<br />
Il n’est évidemment pas possible de proposer ici l’ensemble<br />
des résultats (chacun des ang<strong>les</strong> ayant été envisagé, dans<br />
la mesure du possible, au départ d’une question ouverte<br />
générale et d’une question fermée inductive afin de voir la<br />
cohérence – ou l’apport de précision – des réponses dans<br />
ces deux types de contextes). Il est également peu concevable<br />
d’aborder l’ensemble des thèmes investigués. Nous<br />
avons donc décidé de sélectionner trois ang<strong>les</strong> d’analyse<br />
(le schéma de l’appareil digestif, la fonction de l’alimentation<br />
et <strong>les</strong> processus d’élimination - absorption) qui nous<br />
semblent pouvoir donner une vision générale des <strong>représentations</strong><br />
des élèves relatives au système digestif de l’homme.<br />
Bulletin d’informations pédagogiques Janvier 2004 - N° 55<br />
29
Le système digestif : étude des <strong>représentations</strong> des élèves de fin d’ens. primaire et de début d’ens. secondaire<br />
Schéma de l’appareil digestif<br />
Dessine l’appareil digestif sur le personnage ci-dessous :<br />
- dessin de la silhouette d’un personnage.<br />
Le tableau suivant présente une analyse des schémas réalisés par <strong>les</strong> élèves. Il est scindé en six grandes catégories permettant<br />
de définir l’allure générale des dessins en indiquant <strong>les</strong> organes représentés.<br />
Le tableau révèle que <strong>les</strong> élèves de quatrième année se situent majoritairement (70% des élèves) dans une représentation<br />
de type «tuyauterie» (tuyau seul – 22% - ou tuyau accompagné d’un estomac ou d’intestins – 48%). Ils sont très loin d’avoir<br />
une représentation claire de l’appareil digestif puisque seuls 17% (catégories 1 et 2) représentent <strong>les</strong> trois organes par<br />
<strong>les</strong>quels passent <strong>les</strong> aliments.<br />
30 Bulletin d’informations pédagogiques Janvier 2004 - N° 55
Le système digestif : étude des <strong>représentations</strong> des élèves de fin d’ens. primaire et de début d’ens. secondaire<br />
Les élèves de sixième année ont globalement des <strong>représentations</strong> plus complètes que ceux de quatrième puisqu’ils se «partagent»<br />
majoritairement <strong>entre</strong> <strong>les</strong> schémas de type «tuyau + estomac ou intestins» (38%) et ceux plus complets de type<br />
«œsophage – estomac – intestins» (43%).<br />
Aucun élève ne représente l’ensemble des organes de l’appareil digestif (catégorie 1).<br />
Tout comme <strong>les</strong> élèves de fin du primaire, <strong>les</strong> élèves de début de secondaire (première et deuxième années) se partagent<br />
majoritairement <strong>entre</strong> <strong>les</strong> schémas de type «œsophage – estomac – intestins» (+ généralement le foie) (38% en 1re et 41%<br />
en 2e) et ceux moins complets de type «tuyau + estomac ou intestins» (31% en 1re et 36% en 2e). Un progrès se marque<br />
néanmoins par rapport aux élèves de fin de primaire puisqu’on constate ici quelques élèves (7% en 1re et 6% en 2e) qui<br />
représentent l’ensemble des organes intervenant dans l’appareil digestif (catégorie 1).<br />
Enfin, il convient encore de pointer un aspect important : environ 30% des élèves de quatrième et plus de 10% des élèves<br />
de 6e primaire, 1re et 2e secondaire ont des <strong>représentations</strong> particulièrement pauvres de l’appareil digestif puisqu’ils limitent<br />
leur dessin à un tuyau seul ou à un estomac (ou des intestins) représenté(s) seul(s) au milieu du v<strong>entre</strong>.<br />
Les dessins représentés par <strong>les</strong> élèves permettent-ils de suivre le parcours des aliments de l’entrée dans l’organisme (par<br />
la bouche) à sa sortie (par l’anus) ? De plus, pour réaliser un trajet complet des aliments, il convient de représenter <strong>les</strong><br />
organes par <strong>les</strong>quels ils transitent : l’œsophage, l’estomac et <strong>les</strong> intestins.<br />
Quelle proportion d’élèves représente ces organes ?<br />
Le tableau suivant permet de synthétiser la situation :<br />
◆ Quels sont <strong>les</strong> dessins qui représentent au minimum l’œsophage, l’estomac et <strong>les</strong> intestins ?<br />
◆ Parmi ces dessins, quels sont ceux qui présentent un trajet complet de la bouche à l’anus ?<br />
◆ Parmi <strong>les</strong> dessins présentant un trajet complet, quels sont ceux qui présentent une cohérence satisfaisante ?<br />
Les résultats du tableau sont très nets : on constate un progrès notable <strong>entre</strong> la quatrième année primaire et <strong>les</strong> autres<br />
années testées mais <strong>les</strong> résultats restent globalement assez faib<strong>les</strong> puisque moins de 50% des élèves représentent <strong>les</strong> trois<br />
organes par <strong>les</strong>quels passent <strong>les</strong> aliments. Ces taux «tombent» à 13% en 4e primaire et aux alentours de 30 à 35% en<br />
6e primaire et au secondaire si on ne prend en compte que <strong>les</strong> trajets complets ; ils passent à moins de 10% en 4e et sous<br />
<strong>les</strong> 20% pour <strong>les</strong> élèves plus âgés si on ne considère que <strong>les</strong> dessins cohérents. Il est important de souligner le peu de<br />
progrès observable <strong>entre</strong> <strong>les</strong> élèves de sixième année primaire et ceux de deuxième année secondaire.<br />
Finalement, l’analyse des trajets nous conduit donc à des conclusions assez pessimistes : à quoi peuvent bien servir <strong>les</strong><br />
quelques organes «flottants» que <strong>les</strong> élèves représentent plus ou moins au milieu du corps ?<br />
Fonction de l’alimentation<br />
A ton avis, à quoi servent <strong>les</strong> aliments que tu manges ?<br />
Le tableau suivant présente une répartition des réponses fournies par <strong>les</strong> élèves. El<strong>les</strong> ont été codées en quatre grandes<br />
catégories non exclusives (c’est-à-dire que la réponse complète de l’élève pouvait mentionner des éléments appartenant<br />
à chacune des catégories). Les aliments servent à :<br />
◆ fournir de l’énergie, donner des forces ;<br />
◆ apporter des composants alimentaires 3 nécessaires au fonctionnement de l’organisme (fournir de l’énergie et/ou apporter<br />
des éléments de construction) ;<br />
◆ vivre, survivre, ne pas mourir ;<br />
◆ remplir diverses fonctions tel<strong>les</strong> que nourrir le corps, le protéger, aider à son fonctionnement, …<br />
Bulletin d’informations pédagogiques Janvier 2004 - N° 55<br />
31
Le système digestif : étude des <strong>représentations</strong> des élèves de fin d’ens. primaire et de début d’ens. secondaire<br />
En quatrième année, la fonction la plus fréquemment citée (46% des élèves la mentionnent) est «vivre, survivre ou ne pas<br />
mourir». Ce type de réponse généraliste est valable pour toutes <strong>les</strong> fonctions vita<strong>les</strong> de l’organisme (<strong>respiration</strong>, battements<br />
du cœur, circulation du sang,…) ; elle n’explique rien de spécifique en lien avec l’alimentation et est finalement de<br />
très peu d’intérêt. On constate une diminution de ce type de réponse en 6e primaire, 1re et 2e secondaire mais cela<br />
concerne encore plus d’un élève sur cinq.<br />
Exemp<strong>les</strong> d’élèves - A vivre (réponse fréquemment citée) - Si on ne mange plus, on meurt mais pas tout de suite<br />
(6e primaire) - Sans ça, on ne sait plus vivre (6e primaire).<br />
Le regroupement des «autres idées généra<strong>les</strong>» sur l’alimentation nous montre des pourcentages très élevés pour chaque<br />
année scolaire. Ces taux sont en augmentation constante de la 4e primaire à la 2e secondaire (56% => 69% => 76% =><br />
80%). Pour <strong>les</strong> quatre années testées, c’est principalement la fonction de «nourrir le corps» qui est mentionnée. En secondaire,<br />
on trouve aussi plus de 20% de réponses liées à l’idée de «faire fonctionner le corps» ; la «combinaison» des différentes<br />
idées généra<strong>les</strong> a également une occurrence non négligeable.<br />
Exemp<strong>les</strong> d’élèves<br />
«Nourrir le corps» - A nourrir (ou à alimenter) notre corps (idées très souvent évoquées) - A alimenter notre corps<br />
et tous nos organes (6e primaire) - A nous nourrir quand on a faim (6e primaire) - On trouve aussi dans cette catégorie<br />
(mais de manière très épisodique) quelques réponses plus élaborées et plus proches d’une fonction correcte<br />
de l’alimentation. A alimenter nos musc<strong>les</strong> (1re secondaire) - A nourrir <strong>les</strong> cellu<strong>les</strong> et <strong>les</strong> organes de notre corps<br />
(2e secondaire).<br />
«Protéger le corps et le garder en forme» - A être en bonne santé (6e primaire) - A produire des anti-corps, des<br />
soldats (1re secondaire) - A être en forme (1re secondaire).<br />
«Faire fonctionner le corps» - A faire fonctionner (battre) le cœur (idée souvent évoquée et proche de «rester en<br />
vie») - Au bon fonctionnement de nos musc<strong>les</strong> (6e primaire) - A bien faire fonctionner notre organisme (6e primaire)<br />
- Pour aider à la croissance (1re secondaire) - A mieux réfléchir. Par exemple, quand l’homme préhistorique<br />
a découvert la viande, il a commencé à réfléchir (2e secondaire) - Notre corps est comme une voiture ; la<br />
voiture a besoin d’essence pour rouler. Alors notre corps a besoin d’aliments pour bouger, pour avoir des réserves<br />
pour faire du sport (6e primaire)<br />
«Autres» - Pour que notre corps puisse se débarrasser des «saletés» qui sont dans notre sang (6e primaire) -<br />
Produire du sang (2e secondaire) - Créer une digestion (2e secondaire).<br />
Les deux grandes fonctions de l’alimentation («fournir de l’énergie» et «apporter des composants alimentaires nécessaires<br />
au fonctionnement de l’organisme») sont respectivement citées par moins de 15% des élèves de 4e primaire. On constate<br />
une augmentation jusqu’au début du secondaire, tout en restant sous <strong>les</strong> 30% pour «énergie / force» et en atteignant<br />
presque <strong>les</strong> 40% pour «l’apport de composants alimentaires». Notons toutefois que l’apport de composants alimentaires se<br />
limite généralement aux vitamines et au calcium et que <strong>les</strong> glucides, lipides et protides sont très peu mentionnés.<br />
32 Bulletin d’informations pédagogiques Janvier 2004 - N° 55
Le système digestif : étude des <strong>représentations</strong> des élèves de fin d’ens. primaire et de début d’ens. secondaire<br />
Ce constat est assez intéressant dans la mesure où <strong>les</strong> composants mentionnés semblent relever plutôt de connaissances<br />
de la vie de tous <strong>les</strong> jours relatives à une alimentation équilibrée (manger des fruits pour avoir des vitamines, boire du<br />
lait pour l’apport de calcium nécessaire à la croissance,…) que de connaissances scolaires relatives, par exemple, à la<br />
décomposition chimique du sucre en molécu<strong>les</strong> de glucoses, à la décomposition des protéines en acides aminés, etc. ...<br />
Exemp<strong>les</strong> d’élèves<br />
«Fournir de l’énergie, donner des forces» - A nous donner des forces (de l’énergie) (idées souvent évoquées tel<strong>les</strong><br />
quel<strong>les</strong>) - Ils servent à me donner <strong>les</strong> énergies nécessaires au corps (6e primaire).<br />
«Apport de composants alimentaires» - A nous donner des vitamines (idée souvent évoquée)<br />
A fournir du glucose (1re secondaire) - A remplir l’estomac, le sang et <strong>les</strong> réserves de nutriments (2e secondaire)<br />
- A nous donner des vitamines, du fer, des protéines et du calcium (4e primaire).<br />
Pour compléter cette analyse, il paraît intéressant d’observer comment se répartissent <strong>les</strong> réponses des élèves à la question<br />
fermée qui leur était proposée : parviennent-ils à identifier <strong>les</strong> éléments corrects lorsque ceux-ci leur sont présentés<br />
explicitement ?<br />
Pourquoi mange-t-on de la nourriture ?<br />
Fais une croix à côté des deux propositions qui te paraissent <strong>les</strong> plus justes.<br />
Liste de 8 propositions<br />
Le tableau suivant présente le pourcentage d’élèves ayant coché chaque proposition ; <strong>les</strong> lignes grisées correspondent aux<br />
réponses considérées comme <strong>les</strong> plus correctes.<br />
Les élèves du primaire pensent essentiellement que nous devons nous nourrir pour rester en vie, viennent ensuite <strong>les</strong> idées<br />
de nourrir le corps et d’avoir de l’énergie puis, avec une proportion moindre, celle d’avoir des forces.<br />
Au secondaire, <strong>les</strong> élèves répondent avant tout que c’est pour avoir de l’énergie. Viennent ensuite <strong>les</strong> idées de rester en<br />
vie, de nourrir le corps et d’avoir des forces.<br />
Tous niveaux confondus, <strong>les</strong> quatre propositions susmentionnées sont donc <strong>les</strong> plus fréquemment choisies par <strong>les</strong> élèves ;<br />
c’est la façon dont el<strong>les</strong> s’ordonnent en suivant <strong>les</strong> fréquences de choix qui permet de distinguer <strong>les</strong> élèves du primaire de<br />
ceux du secondaire.<br />
<strong>La</strong> proposition «pour servir de matériaux de construction» est globalement peu choisie. On note toutefois une cassure qui<br />
se marque assez nettement au passage de la première à la deuxième secondaire (maximum 15% en primaire et en 1re<br />
secondaire ; 25% en 2e). Le choix relativement faible de cette proposition peut sembler interpellant puisque nombreux<br />
sont <strong>les</strong> parents qui répètent à leurs enfants de bien manger de tout pour «devenir grand». Bien qu’ils aient déjà sans<br />
doute entendu ce genre de réflexion, <strong>les</strong> élèves testés ne semblent pas avoir intériorisé le concept selon lequel <strong>les</strong> aliments<br />
aident notre corps à grandir et à se construire.<br />
Toutes <strong>les</strong> autres propositions ont globalement attiré peu d’élèves.<br />
Bulletin d’informations pédagogiques Janvier 2004 - N° 55<br />
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Le système digestif : étude des <strong>représentations</strong> des élèves de fin d’ens. primaire et de début d’ens. secondaire<br />
Élimination - Absorption<br />
Imagine que tu manges un sandwich. Que va-t-il devenir dans <strong>les</strong> heures qui suivent ton repas ?<br />
Le tableau suivant présente une répartition des réponses fournies par <strong>les</strong> élèves. Comme pour la question ouverte relative<br />
à la fonction de l’alimentation, el<strong>les</strong> ont été codées en quatre grandes catégories non exclusives :<br />
<strong>La</strong> question visait à analyser <strong>les</strong> conceptions des élèves en ce qui concerne <strong>les</strong> fonctions d’élimination et d’absorption de<br />
l’organisme. En ce sens, ce sont principalement <strong>les</strong> deux dernières catégories de réponses qui nous intéressent.<br />
On peut noter que l’élimination est assez souvent mentionnée par <strong>les</strong> élèves : plus d’un tiers des élèves de quatrième primaire<br />
et plus de la moitié des élèves de 6e primaire, 1re et 2e secondaire y font référence. Précisons cependant qu’il n’y<br />
a qu’une minorité d’élèves qui évoque clairement que seule une partie du sandwich digéré sera éliminée ; pour <strong>les</strong> autres,<br />
la formulation de la réponse laisse entendre que «le sandwich» (dans sa totalité ?) sera évacué par <strong>les</strong> sel<strong>les</strong>. Pour ces<br />
élèves, on peut se questionner sur la fonction et l’intérêt d’une alimentation qui s’élimine entièrement (serait-ce là une nouvelle<br />
recette miracle de régime ?).<br />
Exemp<strong>les</strong> d’élèves<br />
Une partie sera évacuée, éliminée - Le corps va prendre <strong>les</strong> vitamines (absorption ?) et le reste va partir par <strong>les</strong> sel<strong>les</strong> (6e<br />
primaire) - Les déchets inutilisab<strong>les</strong> vont se transformer en sel<strong>les</strong> (2e secondaire).<br />
Tout sera évacué, éliminé - Il va devenir des sel<strong>les</strong> (4e primaire) - Le sandwich sortira par <strong>les</strong> sel<strong>les</strong> (1re secondaire) -<br />
Il va partir en sel<strong>les</strong> (2e secondaire).<br />
Notons encore que quelques élèves de 6e année primaire (5%) font preuve dans leur réponse d’une confusion <strong>entre</strong> le<br />
système digestif et le système urinaire. Les élèves qui ont mentionné ce type d’idée se retrouvent massivement groupés<br />
dans une même classe et on peut donc penser que le système excréteur a été abordé et mal compris par ces élèves.<br />
34 Bulletin d’informations pédagogiques Janvier 2004 - N° 55
Le système digestif : étude des <strong>représentations</strong> des élèves de fin d’ens. primaire et de début d’ens. secondaire<br />
Exemp<strong>les</strong> d’élèves<br />
Confusion avec le système urinaire - Le sandwich est digéré et se trouve dans l’estomac puis ça passe dans <strong>les</strong> reins où<br />
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<br />
vers <strong>les</strong> reins où l’eau va <strong>les</strong> transformer en urine (6e primaire)<br />
(le sandwich est digéré) et pour finir, il se liquéfie avec l’eau qui donne l’urine où il est compressé et rejeté directement<br />
par <strong>les</strong> intestins (6e primaire) - Le plus gros de ton repas va dans ton estomac puis dans tes intestins et se dirige vers l’urine<br />
(6e primaire).<br />
L’idée selon laquelle <strong>les</strong> aliments digérés (<strong>les</strong> nutriments) seront absorbés par l’organisme et utilisés par le corps est évoquée<br />
nettement moins fréquemment que l’idée d’élimination. On constate un progrès en deuxième secondaire où plus de<br />
20% des élèves mentionnent cette idée alors qu’ils ne sont qu’environ 10% en primaire et en première secondaire. Notons<br />
encore que cette idée est majoritairement évoquée de manière relativement peu précise.<br />
Exemp<strong>les</strong> d’élèves<br />
Idée d’absorption évoquée de manière précise et correcte - Les intestins vont digérer <strong>les</strong> aliments qui vont devenir des<br />
nutriments. Ces nutriments <strong>entre</strong>nt dans le sang et <strong>les</strong> musc<strong>les</strong> vont consommer ces nutriments (2e secondaire) - Il va passer<br />
dans l’appareil digestif qui va en retirer <strong>les</strong> «matières» qui seront transformées et ensuite utilisées. Le reste sortira par<br />
l’anus (2e secondaire)<br />
Idée d’absorption évoquée de manière moins précise - Les vitamines et ce qui est bon pour notre corps reste, le reste est<br />
rejeté par <strong>les</strong> sel<strong>les</strong> (6e primaire) - Une partie va devenir de la pâte pour nourrir notre corps (1re secondaire) - Le corps<br />
va garder <strong>les</strong> meilleures parties (1re secondaire) - Les bons aliments vont aller dans le sang (2e secondaire)<br />
On peut noter que l’idée d’absorption (d’une partie des aliments, de ce qui est bon pour notre corps,…) est généralement<br />
liée à l’idée d’élimination (du reste, de ce qui n’est pas bon pour le corps,…). Inversement, lorsque l’idée d’élimination<br />
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<br />
clairement exprimée. Par contre, l’élimination de la totalité des aliments ne permet pas de percevoir l’idée d’absorption<br />
et dès lors la fonction de l’alimentation…<br />
Pour terminer ce premier angle d’analyse de la question, il convient encore de mentionner l’occurrence importante des<br />
deux autres catégories de réponses. En effet, l’idée selon laquelle le sandwich sera broyé, décomposé,… est évoquée par<br />
plus de la moitié des élèves de chaque niveau sondé, avec des taux qui atteignent plus de 70% en deuxième secondaire.<br />
Ce sont principalement l’action mécanique (broyage par <strong>les</strong> dents) et <strong>les</strong> idées généra<strong>les</strong> évoquant le processus de digestion<br />
qui sont mentionnées.<br />
Exemp<strong>les</strong> d’élèves<br />
Idée qu’il sera broyé par <strong>les</strong> dents (action mécanique) - Il va se détruire en petits morceaux (4e primaire) - Il sera mâché<br />
(6e primaire).<br />
Idée qu’il sera décomposé en petites particu<strong>les</strong> (action chimique ?) - Un genre d’acide va le transformer (6e primaire) -<br />
Il va être dissous par différents sucs digestifs : <strong>les</strong> sucs gastriques, <strong>les</strong> sucs pancréatiques, la bile,… (2e secondaire) - <strong>La</strong><br />
salive va commencer à décomposer l’aliment, puis dans l’estomac (6e primaire).<br />
Combinaison des actions mécaniques et chimiques - Le sandwich se fait couper en petits morceaux par la mâchoire puis<br />
se transforme en particu<strong>les</strong> qui ont été digérées par l’estomac (6e primaire).<br />
Idée générale indiquant qu’il sera digéré - Il va être digéré (idée souvent évoquée) - Il va être en miettes et comme de la<br />
pâte (1re secondaire) - Mon estomac va le digérer et après quelques heures, il aura de nouveau faim (2e secondaire).<br />
Une proportion non négligeable d’élèves évoque également le trajet suivi par le sandwich au cours de sa digestion et/ou<br />
son lieu d’arrivée : de 23 à 38% selon <strong>les</strong> niveaux sondés (avec une progression qui n’est pas continue de la 4e primaire<br />
à la 2e secondaire).<br />
Exemp<strong>les</strong> d’élèves<br />
Il va passer dans l’appareil digestif (idée souvent évoquée) - Il va dans l’estomac (idée souvent évoquée) - Il va être mis<br />
avec <strong>les</strong> autres aliments dans l’intestin grêle (1re secondaire).<br />
Bulletin d’informations pédagogiques Janvier 2004 - N° 55<br />
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Le système digestif : étude des <strong>représentations</strong> des élèves de fin d’ens. primaire et de début d’ens. secondaire<br />
Pour compléter cette analyse, il paraît intéressant d’observer comment <strong>les</strong> élèves réagissent face à<br />
la question fermée qui leur était proposée.<br />
Voici trois schémas qui expliquent de manière simplifiée certains mécanismes de la digestion. Coche le schéma qui te<br />
semble le plus correct. Attention, avant de répondre, lis bien <strong>les</strong> explications.<br />
Tout ce qu’on mange<br />
est éliminé par <strong>les</strong> sel<strong>les</strong>.<br />
Aliments Aliments Aliments<br />
Sel<strong>les</strong> Sel<strong>les</strong> Sel<strong>les</strong><br />
Une partie de ce qu’on mange est<br />
absorbée par le corps et le reste<br />
est éliminé par <strong>les</strong> sel<strong>les</strong>.<br />
Le tableau qui suit présente la répartition des choix des élèves sondés.<br />
Tout ce qu’on mange et <strong>les</strong><br />
déchets fabriqués par le corps<br />
sont éliminés par <strong>les</strong> sel<strong>les</strong><br />
36 Bulletin d’informations pédagogiques Janvier 2004 - N° 55
Le système digestif : étude des <strong>représentations</strong> des élèves de fin d’ens. primaire et de début d’ens. secondaire<br />
Notons tout d’abord que plus de 60% des élèves du primaire et près de 80% de ceux du secondaire ont choisi le dessin<br />
et l’explication correcte des mécanismes de la digestion : notre corps absorbe une partie de ce que nous mangeons et élimine<br />
le reste via <strong>les</strong> sel<strong>les</strong>.<br />
Les élèves du niveau primaire se distinguent de ceux du secondaire par le fait qu’ils sont plus nombreux (<strong>entre</strong> 10 et 14%<br />
contre maximum 6% au secondaire) à penser simplement que tout ce que nous mangeons est éliminé via <strong>les</strong> sel<strong>les</strong> et donc<br />
que <strong>les</strong> aliments ne font que transiter un certain temps dans le corps sans rien lui apporter. Ils sont encore 22% en 6e primaire<br />
et 14% au trois autres niveaux sondés à avoir une représentation erronée de ces mécanismes puisqu’ils pensent<br />
que tout ce que l’on mange ainsi que <strong>les</strong> déchets produits par notre organisme, sont éliminés par <strong>les</strong> sel<strong>les</strong>.<br />
<strong>La</strong> somme de ces deux distracteurs nous indique qu’environ 30% des élèves du primaire et 20% de ceux du secondaire<br />
ne perçoivent pas clairement la fonction d’absorption du système digestif. Dans ce cas, à quoi pensent-ils que <strong>les</strong> aliments<br />
servent ? Pourquoi devons-nous régulièrement nous alimenter puisque selon eux, rien n’est utilisé par le corps ? Comment<br />
le corps fait-il pour grandir, pour se protéger, pour réduire une fracture, .... ?<br />
Conclusions<br />
Comment peut-on caractériser <strong>les</strong> conceptions des élèves à la lueur de ces trois ang<strong>les</strong> d’analyse ?<br />
Les élèves de 4e primaire ont principalement une conception de l’appareil digestif en tant que «tuyau imperméable»<br />
(Clément, 1991) dont la fonction pour l’organisme n’est pas clairement définie.<br />
◆ 70% des schémas évoquent une représentation de type «tuyauterie» (22% de «tuyaux seuls» et 48% de «tuyaux accompagnés<br />
d’un estomac ou d’intestins»).<br />
◆ Les aliments servent principalement à nourrir le corps ; ce qui permet de rester en vie.<br />
◆ Les aliments sont broyés, décomposés,… puis éliminés ! Très peu d’élèves (10%) évoquent spontanément l’idée d’absorption<br />
par l’organisme. Le tuyau est imperméable et rien ne s’en échappe (il n’y a donc pas d’absorption) avant la sortie<br />
par <strong>les</strong> sel<strong>les</strong>. Même dans la question fermée, seuls 60% choisissent de façon correcte la proposition selon laquelle<br />
«une partie de ce qu’on mange est absorbée par l’organisme et le reste est éliminé par <strong>les</strong> sel<strong>les</strong>».<br />
A partir de la 6e primaire et jusqu’à la deuxième secondaire, la conception de type «tuyauterie» reste présente mais des<br />
conceptions plus «évoluées» (et plus correctes) apparaissent avec une occurrence non négligeable.<br />
◆ Les schémas de l’appareil digestif restent rudimentaires puisqu’ils sont moins de 50% en 6P, 1S et 2S à représenter <strong>les</strong><br />
trois organes par <strong>les</strong>quels passent <strong>les</strong> aliments (œsophage, estomac et intestins) ; ils ne sont qu’un peu plus de 30% à dessiner<br />
un trajet complet de la bouche à l’anus.<br />
Plus de 30% des élèves de chaque année limitent leur représentation à un tuyau accompagné d’un estomac ou d’intestins.<br />
On observe encore 10% des élèves de 6P et 5 à 6% des élèves de secondaire qui représentent un tuyau seul. De plus,<br />
on rencontre aussi 5 à 6% de dessins en secondaire indiquant un estomac ou des intestins «perdus» au milieu du v<strong>entre</strong>…<br />
Enfin, notons quand même un léger progrès <strong>entre</strong> <strong>les</strong> élèves du primaire et ceux du secondaire, puisque ce n’est que chez<br />
ces derniers qu’on rencontre quelques dessins représentant l’ensemble des organes de l’appareil digestif (7% en 1S et 6%<br />
en 2S).<br />
◆ <strong>La</strong> fonction de l’alimentation n’est évoquée relativement clairement dans la question ouverte que par une minorité<br />
d’élèves de chacun des niveaux : ils sont moins de 30% à évoquer <strong>les</strong> idées de force ou d’énergie et ils sont de 22 à 38%<br />
à mentionner l’apport de composants alimentaires nécessaires au fonctionnement de l’organisme.<br />
Bulletin d’informations pédagogiques Janvier 2004 - N° 55<br />
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Le système digestif : étude des <strong>représentations</strong> des élèves de fin d’ens. primaire et de début d’ens. secondaire<br />
Notons que l’on observe un progrès <strong>entre</strong> la 4P et la 6P (14% => 22%), puis <strong>entre</strong> la 6P et le secondaire (22% => 29 et<br />
28%) pour <strong>les</strong> notions d’énergie et de force ; ainsi qu’un progrès continu de la 4P à la 2S pour l’apport de composants<br />
alimentaires (14% => 22% => 33% => 38%)<br />
Les idées généralistes «pour vivre» et «pour nourrir le corps» sont encore évoquées par plus de 20% des élèves de chacun<br />
des niveaux sondés.<br />
A la question fermée, s’ils sont plus de la moitié (de 52 à 67% selon <strong>les</strong> années) à choisir l’apport d’énergie, ils ne sont<br />
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<br />
pour l’organisme…<br />
◆ Comme en 4e primaire, l’idée d’une «tuyauterie continue» ressort à travers l’analyse de la question ouverte : plus de<br />
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<br />
à peine plus qu’en 4P) à évoquer spontanément l’absorption. Un léger progrès se marque en 2S où 22% des élèves<br />
évoquent l’absorption d’une partie des aliments digérés. <strong>La</strong> «tuyauterie» reste donc imperméable pour la plupart des<br />
élèves.<br />
A la question fermée, la proposition correcte évoquant le couple «élimination / absorption» n’est encore choisie que par<br />
environ deux tiers des élèves de 6P (c’est-à-dire à peine plus qu’en 4P). Un progrès se marque alors au secondaire<br />
puisque la proportion de choix corrects atteint presque <strong>les</strong> 80%.<br />
Finalement, malgré <strong>les</strong> progrès notab<strong>les</strong> <strong>entre</strong> la 4P et la 6P et <strong>les</strong> progrès plus légers qui interviennent encore en début<br />
de secondaire, <strong>les</strong> conceptions des élèves (et même cel<strong>les</strong> des plus âgés) restent encore fort éloignées des concepts partagés<br />
par la communauté scientifique à l’heure actuelle.<br />
Pour la construction des séquences didactiques, il conviendra de procéder à une ré-analyse fine des différentes conceptions<br />
mises en lueur au travers de l’ensemble du test (qui, pour rappel, envisageait de multip<strong>les</strong> ang<strong>les</strong> d’analyse). En effet,<br />
il conviendra de distinguer, parmi ces conceptions, quel<strong>les</strong> sont cel<strong>les</strong> qui doivent «simplement» être précisées pour être<br />
dépassées et quel<strong>les</strong> sont cel<strong>les</strong> qui risquent de créer un réel obstacle (Vuala, 1991) à l’apprentissage des concepts scientifiques<br />
visés.<br />
Dans l’analyse présentée dans le cadre de cet article, on peut voir un obstacle dans la conception de type «tuyauterie à<br />
paroi imperméable». C’est en effet la perméabilité de la paroi des intestins qui doit permettre de comprendre la fonction<br />
essentielle de l’alimentation (via le processus d’absorption notamment). Cette perméabilité est également nécessaire à la<br />
compréhension du système excréteur et, particulièrement, à une perception adéquate de l’élimination des liquides via l’urine<br />
(voir Clément, 1991, pour une analyse de la conception «tuyauterie continue digestion – excrétion»).<br />
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Le système digestif : étude des <strong>représentations</strong> des élèves de fin d’ens. primaire et de début d’ens. secondaire<br />
Références<br />
CLÉMENT, P. Sur la persistance d’une conception : la tuyauterie continue digestion – excrétion. Aster,1991.pp. 13, 133-155<br />
FAGNANT, A. & FLAMMANG, C. Etude des <strong>représentations</strong> des élèves relatives aux systèmes digestif et circulatoire.<br />
Rapport final de 2e année de recherche – «Conception d’outils didactiques pour l’intégration et le développement d’une<br />
composante historique à l’éducation scientifique». Service de Pédagogie expérimentale, Université de Liège, document<br />
non publié. 2003.<br />
FLAMMANG, C., VLASSIS, J. & BURTON, R. <strong>La</strong> <strong>respiration</strong>: évolution historique des concepts et <strong>représentations</strong> menta<strong>les</strong><br />
des élèves. Rapport final de 1re année de recherche – «Conception d’outils didactiques pour l’intégration et le développement<br />
d’une composante historique à l’éducation scientifique». Service de Pédagogie expérimentale, Université de<br />
Liège, document non publié. 2002.<br />
GIORDAN, A. (sous la direction scientifique de). Histoire de la biologie. Paris, Technique & Documentation – <strong>La</strong>voisier :<br />
Petite collection d’histoire des sciences. 1987.<br />
PACCAUD, M. Les conceptions comme levier d’apprentissage du concept de <strong>respiration</strong>. Aster,1991. pp. 13, 35-58.<br />
TAVERNIER, R. Enseigner la biologie et la géologie à l’école. Guide des professeurs des éco<strong>les</strong>. IUFM. Bordas. 2001.<br />
VUALA, J. Le rôle d’un dessin animé dans l’évolution des conceptions des élèves sur la <strong>respiration</strong>. Aster, 1991. pp. 13, 7-34.<br />
Notes<br />
1 <strong>La</strong> recherche, commanditée par l’Administration Générale de l’Enseignement et de la Recherche Scientifique, s’intitule<br />
«Conception d’outils didactiques pour l’intégration et le développement d’une composante historique à l’éducation scientifique».<br />
2 En 4e et en 6e primaire, la grande majorité des dessins de cette catégorie ne comporte aucune glande digestive (14%<br />
sur <strong>les</strong> 16% de dessins de ce type en 4e et 36% sur 43% en 6e). En secondaire, <strong>les</strong> élèves représentent nettement plus fréquemment<br />
une glande (généralement le foie) : un peu moins de la moitié en 1re (16% sur 38%) et plus de la moitié en<br />
2e (25% sur 41%).<br />
3 L’apport de composants alimentaires peut être exprimé en termes corrects, approximatifs ou généraux : apport de glucides<br />
ou de sucre, apport de protéines, de protides ou d’acides aminés, apport de graisses ou de lipides, apport de vitamines,<br />
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<br />
de construction) n’est généralement pas mentionné explicitement par <strong>les</strong> élèves.<br />
4 L’idée précise et correcte doit évoquer qu’une partie des aliments digérés (<strong>les</strong> nutriments) est absorbée par l’organisme<br />
(ou qu’elle passe dans le corps) en vue d’être utilisée par <strong>les</strong> organes pour fonctionner.<br />
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