Worldlex Wiki Les normes relatives à l'enseignement des sciences définissent les attentes en matière de développement de la compréhension chez les élèves tout au long de leur scolarité, de la maternelle à la terminale, et au-delà. Les disciplines traditionnelles incluses dans ces normes sont les sciences physiques , les sciences de la vie , les sciences de la Terre , les sciences de l'espace et les sciences humaines .
école publique britannique est William Sharp , qui quitta son poste à la Rugby School en 1850 après avoir intégré les sciences au programme scolaire. On dit que Sharp a établi un modèle d'enseignement des sciences pour l'ensemble du système des écoles publiques britanniques .L’ Association britannique pour l’avancement des sciences (BAAS) publia en 1867 un rapport préconisant l’enseignement des sciences fondamentales et la formation à la démarche scientifique. Le mouvement de l’éducation progressiste soutenait l’idéologie de la formation intellectuelle par les sciences. La BAAS insistait sur la nécessité d’une formation préprofessionnelle distincte dans l’enseignement secondaire des sciences, afin de préparer les futurs membres de l’association.
Le développement initial de l'enseignement des sciences a été freiné par le manque d'enseignants qualifiés. Un élément clé a été la création du premier Conseil scolaire de Londres en 1870, chargé de débattre du programme scolaire ; un autre a été la mise en place de formations pour fournir au pays des professeurs de sciences compétents. Dans les deux cas, l'influence de Thomas Henry Huxley a été déterminante . John Tyndall a également joué un rôle important dans l'enseignement des sciences physiques.
Aux États-Unis, l'enseignement des sciences était un ensemble disparate de matières avant sa standardisation dans les années 1890. L'élaboration d'un programme de sciences s'est faite progressivement, après de longs débats entre deux courants : la science participative et la formation préprofessionnelle. Suite à une conférence réunissant trente éminents professeurs du secondaire et de l'enseignement supérieur en Floride, la National Education Association a créé en 1892 un Comité des Dix, chargé d'organiser les réunions ultérieures et de constituer des comités de spécialistes pour les principales matières enseignées dans le secondaire. Ce comité était composé de dix enseignants et présidé par Charles Eliot, de l'Université Harvard. Le Comité des Dix a créé neuf comités de conférence : latin ; grec ; anglais ; autres langues vivantes ; mathématiques ; histoire ; gouvernement civil et économie politique ; physique, astronomie et chimie ; histoire naturelle ; et géographie. Chaque comité était composé de dix spécialistes reconnus issus des universités, des écoles normales et des établissements d'enseignement secondaire. Les rapports des comités étaient soumis au Comité des Dix, qui se réunissait pendant quatre jours à New York afin d'établir un rapport de synthèse. En 1894, la NEA a publié les résultats des travaux de ces comités de conférence.
Selon le Comité des Dix, l’objectif du lycée était de préparer tous les élèves à réussir dans la vie, en contribuant à leur bien-être et au bien de la société. Un autre objectif était de préparer certains élèves à réussir dans l’enseignement supérieur.
Ce comité a soutenu l'approche de la science citoyenne axée sur l'entraînement mental et a exclu les résultats en sciences de la prise en compte pour l'admission à l'université. La BAAS a encouragé son modèle plus ancien au Royaume-Uni. Les États-Unis ont adopté un programme d'études caractérisé comme suit :
- L'enseignement élémentaire des sciences devrait se concentrer sur les phénomènes naturels simples (étude de la nature) au moyen d'expériences réalisées « sur le terrain ».
- L'enseignement secondaire des sciences devrait se concentrer sur les travaux pratiques en laboratoire et les listes d'expériences spécifiques préparées par le comité.
- Enseignement des faits et des principes
- Préparation aux études supérieures
Le format de la formation mentale partagée et de la formation préprofessionnelle a constamment dominé les programmes scolaires depuis leur création jusqu'à aujourd'hui. Cependant, le mouvement visant à intégrer une approche humaniste , telle que l'inclusion des arts (STEAM) , des sciences, des technologies, de l'éducation à la société et à l'environnement, prend de l'ampleur et se généralise depuis la fin du XXe siècle. Les rapports de l'Académie américaine pour l'avancement des sciences (AAAS), notamment le Projet 2061, et du Comité national sur les normes et l'évaluation de l'enseignement des sciences, détaillent des objectifs pour l'enseignement des sciences qui relient les sciences enseignées en classe à des applications pratiques et à leurs implications sociétales.
Domaines de l'enseignement des sciences
L'enseignement de la physique
L'enseignement de la physique dans les lycées américains a décliné ces vingt dernières années, car de nombreux États n'exigent plus que trois matières scientifiques, à savoir les sciences de la Terre/physique, la chimie et la biologie. Le fait que beaucoup d'élèves ne suivent pas de cours de physique au lycée complique leur accès aux études scientifiques à l'université.
Au niveau universitaire, l'utilisation de projets technologiques appropriés pour susciter l'intérêt des étudiants non spécialisés en physique s'est avérée efficace. [23] Il s'agit là d'une opportunité potentielle de créer un lien entre la physique et le bien commun.
enseignement de la chimie
La chimie est l'étude des substances chimiques, des éléments, de leurs effets et de leurs propriétés. Les élèves apprennent le tableau périodique des éléments. Cette branche des sciences, la chimie, doit être enseignée dans un contexte pertinent afin de favoriser une compréhension approfondie des enjeux actuels du développement durable . Comme l'indique cette source, la chimie est une matière très importante à l'école car elle permet aux élèves de comprendre les problèmes du monde. L'intérêt naturel des enfants pour le monde qui les entoure est un atout précieux pour les enseignants de chimie , qui peuvent ainsi approfondir leurs connaissances . La chimie est une discipline très pratique : la majeure partie du temps de classe est consacrée à la réalisation d'expériences.
enseignement de la biologie
L’enseignement de la biologie se caractérise par l’étude de la structure, de la fonction, de l’hérédité et de l’évolution de tous les organismes vivants. La biologie elle-même est l’étude des organismes vivants, à travers différents domaines tels que la morphologie, la physiologie, l’anatomie, le comportement, l’origine et la distribution.
Selon le pays et le niveau d'enseignement, il existe de nombreuses approches pour enseigner la biologie. Aux États-Unis, on accorde une importance croissante à la capacité d'étudier et d'analyser des questions liées à la biologie sur une période prolongée. Les normes actuelles en matière d'enseignement de la biologie reposent sur les décisions du Comité des Dix, qui visait à standardiser l'apprentissage pré-universitaire en 1892. Ce comité a souligné l'importance d'apprendre d'abord l'histoire naturelle (biologie), en privilégiant l'observation par le biais de travaux pratiques en laboratoire.
Nature de l'enseignement des sciences
L’enseignement de la nature des sciences porte sur l’étude de la manière dont la science est une initiative humaine, de ses interactions avec la société, des activités des scientifiques, de la construction et de la diffusion des connaissances scientifiques, de leur évolution et de leurs applications. Il met l’accent sur la nature empirique et les différentes méthodes employées en science. Cet enseignement vise à aider les élèves à évaluer les énoncés scientifiques et pseudo-scientifiques, à les motiver à étudier les sciences et à mieux les préparer à une carrière scientifique ou dans un domaine en lien avec les sciences.
Pédagogie
Bien que l'image publique de l'enseignement des sciences puisse se réduire à un simple apprentissage par cœur , l'enseignement des sciences, ces dernières années, s'est généralement concentré sur l'enseignement des concepts scientifiques et la correction des idées fausses que les apprenants peuvent avoir à leur sujet ou concernant d'autres contenus. Thomas Kuhn , dont l'ouvrage de 1962, La Structure des révolutions scientifiques , a fortement influencé la philosophie post-positiviste des sciences, a soutenu que la méthode d'enseignement traditionnelle en sciences naturelles tend à engendrer une pensée rigide .
Depuis les années 1980, l'enseignement des sciences est fortement influencé par la pensée constructiviste. Le constructivisme en didactique des sciences s'appuie sur un vaste programme de recherche portant sur la pensée et l'apprentissage des élèves en sciences, et notamment sur la manière dont les enseignants peuvent faciliter l'évolution conceptuelle vers une pensée scientifique canonique. Le constructivisme met l'accent sur le rôle actif de l'apprenant, sur l'importance des connaissances et de la compréhension actuelles dans la médiation de l'apprentissage, et sur l'importance d'un enseignement qui offre un accompagnement optimal aux apprenants.
Selon un Policy Forum de 2004 dans le magazine Science , « l’enseignement scientifique implique des stratégies d’apprentissage actif pour impliquer les étudiants dans le processus scientifique et des méthodes d’enseignement qui ont été systématiquement testées et qui se sont révélées efficaces pour atteindre des étudiants de tous horizons ».
Le volume de 2007 intitulé Scientific Teaching énumère trois grands principes de l'enseignement scientifique :
- Apprentissage actif : Processus dans lequel les élèves participent activement à leur apprentissage. Il peut s’agir d’un apprentissage par la recherche, d’un apprentissage coopératif ou d’un apprentissage centré sur l’élève.
- Évaluation : Outils permettant de mesurer les progrès accomplis et l'atteinte des objectifs d'apprentissage.
- Diversité : L’ensemble des différences qui rendent chaque étudiant, chaque promotion et chaque expérience d’enseignement uniques. La diversité englobe tous les aspects de la salle de classe : les étudiants, les enseignants, le contenu, les méthodes pédagogiques et le contexte.
Ces éléments devraient guider les décisions pédagogiques et éducatives en classe. L’environnement d’apprentissage « SCALE-UP » illustre l’application de la démarche scientifique. En pratique, cette démarche repose sur une conception à rebours. L’enseignant définit d’abord les connaissances et les compétences que les élèves doivent acquérir (objectifs d’apprentissage), puis détermine les indicateurs de leur atteinte, et enfin conçoit les évaluations permettant de mesurer cette atteinte. Enfin, il planifie les activités d’apprentissage, qui doivent favoriser l’apprentissage par la découverte scientifique.
Approches pédagogiques scientifiques
Plusieurs approches pédagogiques sont importantes dans l'enseignement moderne des sciences. Chacune d'elles s'appuie sur des fondements philosophiques distincts et implique des stratégies pédagogiques différentes. Parmi celles-ci figure la pédagogie centrée sur l'enseignant, une approche behavioriste traditionnelle où l'enseignant est la principale source de connaissances et dirige l'apprentissage. Cependant, des approches plus constructivistes, davantage centrées sur l'apprenant, sont aujourd'hui souvent privilégiées. La découverte pure implique une grande autonomie des élèves et un rôle minimal de l'enseignant. L'approche guidée par l'apprenant, où l'enseignant accompagne et facilite l'apprentissage, est quant à elle plus répandue. Des illustrations pratiques de cette approche sont disponibles. Une autre forme d'apprentissage est l'apprentissage par l'enquête, où l'élève endosse le rôle de chercheur, l'enseignant fournissant souvent les questions initiales à explorer. En sciences pratiques et expérimentales, l'accent est mis sur l'expérimentation directe et concrète, les élèves réalisant eux-mêmes les expériences. Souvent, une combinaison de ces méthodes est utilisée en fonction du contexte et de la leçon.
Recherche
La pratique de l'enseignement des sciences est de plus en plus influencée par la recherche en didactique des sciences. Cette recherche s'appuie sur une grande variété de méthodologies , empruntées à de nombreuses branches des sciences et de l'ingénierie, telles que l'informatique, les sciences cognitives, la psychologie cognitive et l'anthropologie. Elle vise à définir ou à caractériser ce qui constitue l'apprentissage des sciences et comment il se produit.
John D. Bransford et al. ont résumé une vaste recherche sur la pensée des étudiants en trois conclusions principales :
- idées préconçues
- Les idées préconçues sur le fonctionnement des choses sont étonnamment tenaces, et un enseignant doit s'attaquer explicitement aux conceptions erronées spécifiques d'un élève pour que celui-ci puisse les modifier et adopter une autre explication. Il est donc essentiel que les enseignants sachent identifier les conceptions préconçues des élèves et intègrent systématiquement cette démarche à leur planification pédagogique.
- Organisation des connaissances
- Pour devenir véritablement alphabétisé dans un domaine scientifique, les étudiants doivent : « (a) avoir une base solide de connaissances factuelles, (b) comprendre les faits et les idées dans le contexte d’un cadre conceptuel, et (c) organiser les connaissances de manière à faciliter la récupération et l’application. »
- Métacognition
- Les élèves tireront profit d'une réflexion sur leur propre pensée et leur apprentissage. Il est essentiel de leur enseigner comment évaluer leurs connaissances et leurs lacunes, leurs méthodes de raisonnement et leurs conclusions. Certains enseignants et autres intervenants ont mis en pratique et préconisé des discussions sur la pseudoscience afin de mieux comprendre la démarche scientifique et d'aborder les problèmes qu'elle soulève.
Les technologies éducatives sont perfectionnées pour répondre aux besoins spécifiques des enseignants de sciences. Une étude portant sur l’utilisation des téléphones portables dans l’enseignement des sciences au niveau postsecondaire a démontré que les technologies mobiles peuvent accroître l’engagement et la motivation des étudiants en classe de sciences.
D'après une bibliographie de 2005 portant sur la recherche constructiviste en didactique des sciences, environ 64 % des études recensées concernent la physique, 21 % la biologie et 15 % la chimie. Cette prédominance de la physique dans la recherche sur l'enseignement et l'apprentissage s'explique principalement par les difficultés inhérentes à sa nature même. Les recherches sur les conceptions des élèves montrent que la plupart des idées pré-pédagogiques (du quotidien) qu'ils apportent à l'enseignement de la physique contrastent fortement avec les concepts et principes physiques à maîtriser, de la maternelle à l'université. Bien souvent, leurs conceptions sont incompatibles avec les conceptions de la physique. Cela vaut également pour leurs modes de pensée et de raisonnement plus généraux.
Par pays
Australie
Comme en Angleterre et au Pays de Galles, l'enseignement des sciences est obligatoire en Australie jusqu'en classe de première (Year 11). Les élèves peuvent alors choisir d'étudier une ou plusieurs des filières mentionnées précédemment. S'ils ne souhaitent pas poursuivre leurs études scientifiques, ils peuvent ne choisir aucune filière. Le cursus scientifique est unique jusqu'en première, ce qui permet aux élèves d'aborder toutes les filières et d'acquérir une vision d'ensemble des sciences. Le Conseil national des programmes scolaires d'Australie (2009) a déclaré que « le programme de sciences s'articule autour de trois axes interdépendants : la compréhension des sciences ; les compétences d'investigation scientifique ; et les sciences en tant qu'activité humaine » . Ces axes offrent aux enseignants un cadre pédagogique pour guider leur enseignement.
En 2011, un rapport a révélé qu'un problème majeur affectant l'enseignement des sciences en Australie au cours de la dernière décennie est la baisse d'intérêt pour les sciences. De moins en moins d'élèves de seconde choisissent d'étudier les sciences en première, ce qui est problématique car ce sont les années où les élèves se forgent une opinion quant à une éventuelle carrière scientifique. Ce problème n'est pas propre à l'Australie ; il se manifeste dans de nombreux pays à travers le monde.
Chine
La qualité de l'éducation en Chine souffre du fait qu'une classe typique compte entre 50 et 70 élèves. Avec plus de 200 millions d'élèves, la Chine possède le plus grand système éducatif au monde. Cependant, seulement 20 % des élèves achèvent le rigoureux programme de dix ans de scolarité formelle.
Comme dans de nombreux autres pays, le cursus scientifique comprend des cours séquentiels de physique, de chimie et de biologie. L’enseignement des sciences y est une priorité et repose sur des manuels scolaires élaborés par des comités de scientifiques et d’enseignants. En Chine, cet enseignement privilégie la mémorisation et accorde beaucoup moins d’importance à la résolution de problèmes, à l’application des principes à des situations inédites, à l’interprétation et à la prédiction.
Royaume-Uni
En septembre 2006, un nouveau programme d'études scientifiques, intitulé « Sciences du XXIe siècle », a été introduit comme option GCSE dans les écoles britanniques. Ce programme visait à « offrir à tous les jeunes de 14 à 16 ans une expérience scientifique enrichissante et stimulante » . En novembre 2013, une enquête menée par l'Ofsted sur l'enseignement des sciences dans les écoles a révélé que l'enseignement pratique des sciences n'était pas jugé suffisamment important . Dans la plupart des écoles anglaises, les élèves ont la possibilité de suivre un programme scientifique distinct dans le cadre de leurs GCSE. Ce programme implique de passer six épreuves à la fin de la 11e année (Year 11). Ce programme occupe généralement l'un de leurs blocs d'options et requiert davantage d'heures de cours de sciences que pour les élèves qui choisissent de ne pas suivre ce programme ou qui n'y sont pas invités. D'autres élèves choisissent de ne pas suivre le cours de sciences supplémentaire obligatoire. Dans ce cas, ils passent quatre épreuves et obtiennent deux GCSE, contre trois pour ceux qui suivent le programme scientifique distinct.
États-Unis
Dans de nombreux États américains, les enseignants du primaire et du secondaire doivent se conformer à des normes ou des cadres rigides définissant le contenu à enseigner à chaque groupe d'âge. Cela les conduit souvent à survoler la matière sans véritablement l'enseigner. De plus, la démarche scientifique, notamment la méthode scientifique et la pensée critique , est souvent négligée. Cette approche peut produire des élèves qui réussissent les tests standardisés sans avoir acquis de compétences complexes en résolution de problèmes. Bien qu'à l'université, l'enseignement des sciences aux États-Unis soit généralement moins réglementé, il est en réalité plus rigoureux, les enseignants et les professeurs devant aborder un programme plus dense dans le même laps de temps.
En 1996, l' Académie nationale des sciences des États-Unis a élaboré les Normes nationales d'enseignement des sciences , disponibles gratuitement en ligne sous différentes formes. L'approche privilégiant une démarche scientifique fondée sur l'investigation , basée sur le constructivisme plutôt que sur l'enseignement direct des faits et des méthodes, demeure controversée. Certaines recherches suggèrent qu'elle constitue un modèle plus efficace pour l'enseignement des sciences.
Les normes exigent plus qu’une simple approche « science comme processus », où les élèves acquièrent des compétences telles que l’observation, l’inférence et l’expérimentation. L’investigation est au cœur de l’apprentissage des sciences. Lorsqu’ils s’engagent dans une démarche d’investigation, les élèves décrivent des objets et des événements, posent des questions, élaborent des explications, les confrontent aux connaissances scientifiques actuelles et communiquent leurs idées. Ils identifient leurs hypothèses, font preuve d’esprit critique et logique et envisagent d’autres explications. Ainsi, les élèves développent activement leur compréhension des sciences en combinant connaissances scientifiques, raisonnement et pensée critique.
Les préoccupations concernant l'enseignement et les normes scientifiques sont souvent alimentées par la crainte que les élèves et même les enseignants américains soient à la traîne par rapport à leurs homologues dans les classements internationaux . Un exemple notable est la vague de réformes éducatives mises en œuvre après le lancement du satellite Spoutnik par l' Union soviétique en 1957 La première et la plus importante de ces réformes a été menée par le Comité d'étude des sciences physiques du MIT . Ces dernières années, des chefs d'entreprise comme Bill Gates, président de Microsoft , ont plaidé pour une plus grande importance accordée à l'enseignement des sciences, affirmant que les États-Unis risquent de perdre leur avantage économique . À cette fin, l'organisation « Tapping America's Potential » vise à accroître le nombre d'étudiants diplômés en sciences, technologies, ingénierie et mathématiques . Cependant, les sondages d'opinion indiquent que la plupart des parents américains sont indifférents à l'enseignement des sciences et que leur niveau d'inquiétude a même diminué ces dernières années
De plus, dans la récente enquête nationale sur les programmes scolaires menée par ACT, les chercheurs ont mis en évidence un possible manque de communication entre les enseignants de sciences. « Les professeurs de collège et les enseignants de sciences du supérieur considèrent les compétences de démarche et d’investigation comme plus importantes que les contenus scientifiques avancés ; les professeurs de lycée, quant à eux, les classent dans l’ordre inverse. » Une meilleure communication entre les enseignants des différents niveaux scolaires est sans doute nécessaire pour garantir des objectifs communs pour les élèves.
Cadre d'éducation scientifique de 2012
Selon un rapport de l'Académie nationale des sciences, les sciences, les technologies et l'éducation occupent une place primordiale dans le monde moderne, mais les États-Unis ne comptent pas suffisamment de personnes s'orientant vers les professions scientifiques, technologiques, d'ingénierie et mathématiques (STIM). En 2012, le Comité de l'Académie nationale des sciences sur un cadre conceptuel pour de nouvelles normes d'enseignement des sciences de la maternelle à la terminale a élaboré un cadre directeur visant à standardiser cet enseignement et à l'organiser de manière systématique tout au long du cursus scolaire. Intitulée « Un cadre pour l'enseignement des sciences de la maternelle à la terminale : pratiques, concepts transversaux et idées fondamentales » , cette publication encourage la standardisation de l'enseignement des sciences aux États-Unis. Elle souligne l'importance pour les enseignants de sciences de se concentrer sur un nombre limité d'idées fondamentales et de concepts transversaux propres à chaque discipline, de concevoir les programmes de manière à ce que les élèves développent et approfondissent continuellement leurs connaissances et leurs compétences sur plusieurs années, et de favoriser l'intégration de ces connaissances et compétences aux pratiques nécessaires à la démarche scientifique et à la conception technique.
Le rapport indique qu'au XXIe siècle, les Américains ont besoin d'un enseignement scientifique pour s'engager et « étudier systématiquement les questions liées à leurs priorités personnelles et communautaires », ainsi que pour raisonner scientifiquement et savoir appliquer les connaissances scientifiques. Le comité qui a conçu ce nouveau cadre considère cet impératif comme une question d' équité éducative pour l'ensemble des élèves, dans toute leur diversité. Accroître la diversité des élèves dans les filières STEM est, de l'avis du comité, une question de justice sociale.
Normes scientifiques de nouvelle génération 2013
En 2013, de nouvelles normes pour l'enseignement des sciences ont été publiées, actualisant les normes nationales de 1996. Élaborées par 26 États américains et des organisations nationales de scientifiques et d'enseignants de sciences, ces directives, appelées « Next Generation Science Standards » , visent à « combattre l'ignorance scientifique généralisée, à harmoniser l'enseignement entre les États et à accroître le nombre de lycéens qui choisissent des filières scientifiques et techniques à l'université… ». Elles comprennent des recommandations pour enseigner aux élèves des sujets tels que le changement climatique et l'évolution. L'accent est mis sur l'enseignement de la démarche scientifique afin que les élèves comprennent mieux les méthodes scientifiques et soient capables d'évaluer de manière critique les preuves scientifiques. Parmi les organisations ayant contribué à l'élaboration de ces normes figurent la National Science Teachers Association , l' American Association for the Advancement of Science , le National Research Council et Achieve, une organisation à but non lucratif qui a également participé à l'élaboration des normes en mathématiques et en anglais.
Normes scientifiques de nouvelle génération
Aux États-Unis, le programme d'enseignement des sciences est défini par les Next Generation Science Standards (NGSS), publiés en avril 2013. L'objectif des NGSS est d'établir un programme de sciences standardisé de la maternelle à la terminale. Ces normes ont été instaurées dans l'espoir de réformer l'ancien système d'enseignement des sciences et de favoriser la réussite scolaire des élèves grâce à un programme amélioré et au développement professionnel des enseignants. Les Next Generation Science Standards se composent de trois éléments : les idées fondamentales disciplinaires, les pratiques scientifiques et d'ingénierie, et les concepts transversaux. Ces éléments constituent les trois dimensions des Next Generation Science Standards. Ces normes mettent l'accent sur l'alignement avec les normes communes des États (Common Core) de la maternelle à la terminale . La dimension intitulée « pratiques scientifiques et d'ingénierie » est axée sur l'apprentissage de la méthode scientifique par les élèves. Cela signifie que cette dimension privilégie une pratique concrète des sciences, offrant aux élèves la possibilité d'observer les processus scientifiques, de formuler des hypothèses et d'observer les résultats. Cette dimension met l'accent sur les méthodes empiriques des sciences. La dimension intitulée « concepts transversaux » met l'accent sur la compréhension des thèmes clés du domaine scientifique. Les « concepts transversaux » sont des thèmes récurrents et pertinents dans de nombreuses disciplines scientifiques, tels que les flux d’énergie et de matière, la relation de cause à effet, les systèmes et leurs pratiques, les modèles, la relation entre structure et fonction, et la stabilité et le changement. L’objectif de la présentation de ces thèmes clés est lié à un apprentissage général, car leur efficacité réside dans l’importance de ces concepts dans toutes les disciplines scientifiques. L’intention est que leur apprentissage permette aux étudiants d’acquérir une compréhension globale des sciences. La dimension intitulée « idées fondamentales disciplinaires » définit un ensemble d’idées clés pour chaque domaine scientifique. Par exemple, les sciences physiques possèdent un ensemble d’idées fondamentales définies par le cadre de référence.
L'enseignement des sciences et le tronc commun
Les normes éducatives du Common Core mettent l'accent sur la lecture, l'écriture et les compétences en communication. Ces normes, relatives à l'anglais et aux mathématiques, visent à définir des objectifs d'apprentissage mesurables, alignés sur les normes en vigueur dans d'autres pays, afin de préparer les élèves américains à réussir à l'échelle mondiale. Elles ont pour but d'établir des normes académiques rigoureuses et de préparer les élèves à l'enseignement supérieur. Il est également précisé que les élèves en situation de handicap doivent bénéficier d'aménagements appropriés, conformément aux normes du Common Core, par le biais d'un plan d'enseignement individualisé (PEI). Dans le cadre de ces normes, la compréhension de l'écriture scientifique est devenue une compétence essentielle que les élèves doivent acquérir grâce aux manuels scolaires.
Stratégies d'enseignement des sciences
Il semblerait toutefois que les élèves apprennent les sciences plus efficacement par le biais d'un apprentissage pratique, actif et fondé sur l'investigation, plutôt que par l'étude de manuels scolaires. On a constaté que les élèves, notamment ceux présentant des troubles d'apprentissage, obtiennent de meilleurs résultats aux évaluations après avoir appris les sciences par l'expérience, plutôt que par l'étude de manuels. Ainsi, il est avancé que les sciences s'apprennent mieux par l'expérimentation. De plus, il a été rapporté que les élèves, en particulier ceux présentant des troubles d'apprentissage, préfèrent et estiment apprendre plus efficacement par le biais d'un apprentissage actif. Ces informations peuvent contribuer à orienter l'enseignement des sciences et à le rendre plus efficace pour tous les élèves, quel que soit leur niveau. Le laboratoire est un exemple fondamental d'apprentissage pratique et actif. Au laboratoire, les élèves utilisent du matériel pour observer des concepts et des phénomènes scientifiques. Le laboratoire, dans le cadre de l'enseignement des sciences, peut comprendre plusieurs phases : la planification et la conception, la réalisation, ainsi que l'analyse et l'interprétation. De nombreux enseignants estiment que le travail en laboratoire favorise la pensée scientifique, les compétences en résolution de problèmes et le développement cognitif des élèves. Depuis 1960, les stratégies pédagogiques en sciences ont pris en compte le modèle développemental de Jean Piaget et ont donc commencé à introduire des matériaux concrets et des environnements de laboratoire, ce qui exigeait que les élèves participent activement à leur apprentissage.
Outre l'importance du laboratoire dans l'apprentissage et l'enseignement des sciences, l'utilisation d'outils informatiques revêt une importance croissante. Ces outils, devenus extrêmement courants dans les disciplines STEM grâce aux progrès technologiques, soutiennent l'apprentissage des sciences. L'enseignement des sciences informatiques en classe devient fondamental pour la compréhension des concepts scientifiques modernes. De fait, les normes scientifiques de nouvelle génération (Next Generation Science Standards) font explicitement référence à l'utilisation d'outils informatiques et de simulations. Grâce à ces outils, les élèves développent la pensée informatique, un processus cognitif dont l'interaction avec des outils informatiques, tels que les ordinateurs, est un élément clé. La pensée informatique prenant une importance grandissante en sciences, elle devient un aspect essentiel de l'apprentissage que les enseignants de sciences doivent prendre en compte.
Une autre stratégie, pouvant inclure à la fois des activités pratiques et l'utilisation d'outils informatiques, consiste à créer des expériences d'apprentissage scientifique authentiques. Plusieurs perspectives d'enseignement authentique des sciences ont été proposées, notamment : la perspective canonique – rendre l'enseignement des sciences aussi proche que possible de la pratique scientifique dans le monde réel ; la perspective centrée sur les jeunes – résoudre des problèmes qui intéressent les jeunes élèves ; et la perspective contextuelle – une combinaison des perspectives canonique et centrée sur les jeunes. Bien que les activités impliquant une investigation pratique et des outils informatiques puissent être authentiques, certains ont soutenu que les tâches d'investigation couramment utilisées dans les écoles ne sont pas suffisamment authentiques et reposent souvent sur des expériences simplistes et standardisées. Les expériences d'apprentissage scientifique authentiques peuvent être mises en œuvre sous diverses formes. Par exemple : l'investigation pratique, de préférence une investigation ouverte ; les partenariats élèves-enseignants-chercheurs (PEEC) ou les projets de sciences participatives ; l'apprentissage par la conception (APC) ; l'utilisation d'environnements web utilisés par les scientifiques (avec des outils de bioinformatique comme les bases de données de gènes ou de protéines, les outils d'alignement, etc.). L’apprentissage par la littérature primaire adaptée (APL) permet aux élèves de découvrir comment la communauté scientifique communique les connaissances. Ces exemples, parmi d’autres, peuvent être appliqués à divers domaines scientifiques enseignés à l’école (ainsi qu’à l’université) et répondent aux appels à intégrer les pratiques scientifiques dans les programmes d’études scientifiques.
éducation scientifique informelle
L’éducation scientifique informelle désigne l’enseignement et l’apprentissage des sciences qui se déroulent en dehors du cadre scolaire formel, notamment dans les musées, les médias et les programmes communautaires. La National Science Teachers Association a publié une déclaration de position sur l’éducation scientifique informelle afin de définir et d’encourager l’apprentissage des sciences dans de nombreux contextes et tout au long de la vie. Aux États-Unis, la recherche en éducation scientifique informelle est financée par la National Science Foundation . Le Center for Advancement of Informal Science Education (CAISE) met à disposition des ressources pour la communauté de l’éducation scientifique informelle.
L'éducation scientifique informelle se manifeste notamment à travers les centres de sciences, les musées des sciences et les nouveaux environnements d'apprentissage numériques ( comme le Global Challenge Award ), dont beaucoup sont membres de l' Association des centres de sciences et de technologies (ASTC) . Le Franklin Institute de Philadelphie et le Musée des sciences de Boston sont les plus anciens musées de ce type aux États-Unis. Parmi les médias, on trouve des émissions télévisées telles que NOVA , Newton's Apple , « Bill Nye the Science Guy », « Beakman's World », The Magic School Bus et Dragonfly TV . Les premières émissions d'éducation scientifique à la télévision américaine incluent celles de Daniel Q. Posin , comme « Dr. Posin's Universe », « The Universe Around Us », « On the Shoulders of Giants » et « Out of This World ». Les programmes communautaires comprennent notamment les programmes de développement de la jeunesse 4-H , Hands On Science Outreach , les programmes périscolaires de la NASA et Girls at the Center. L’instruction à domicile est encouragée par des produits éducatifs tels que l’ancien service d’abonnement (1940–1989) Things of Science .
En 2010, les Académies nationales ont publié *Surrounded by Science: Learning Science in Informal Environments * un ouvrage basé sur l'étude du Conseil national de la recherche intitulée * Learning Science in Informal Environments: People, Places, and Pursuits * . *Surrounded by Science* est un ouvrage de référence qui montre comment les recherches actuelles sur l'apprentissage des sciences dans des contextes informels peuvent orienter la réflexion, le travail et les discussions des acteurs de ces sciences. Ce livre rend accessibles des recherches précieuses à tous ceux qui œuvrent dans ce domaine : éducateurs, professionnels de musées, professeurs d'université, animateurs jeunesse, spécialistes des médias, éditeurs, journalistes et bien d'autres.