193 – Cycle de vie des plantes à fleurs : modèles mentaux des élèves et représentations dans les manuels scolaires en Alsace et au Baden-Württemberg

 

 

Jana Quinte

Université de Strasbourg, France

Pädagogische Hochschule Karlsruhe, Allemagne

 

Michèle Kirch

Université de Strasbourg, France

 

Nicole Poteaux

Université de Strasbourg, France

 

Hans-Joachim Lehnert

Pädagogische Hochschule Karlsruhe, Allemagne

 

 

Mots clés : cycle de vie végétal, représentations, étude comparative.

 

Résumé : Cette recherche s’intéresse aux représentations du cycle de vie des plantes à fleurs chez les élèves alsaciens d’une part et ceux du Baden-Württemberg d’autre part, âgés de 10 à 15 ans. Le concept de cycle de vie est explicité dans les programmes scolaires français. Il est absent de ceux du Baden-Württemberg. Nous faisons l’hypothèse que les programmes scolaires, la verbalisation et l’enseignement ont une influence sur les représentations des élèves.

Cette étude s’inscrit dans le cadre des recherches des modèles mentaux (Vosniadou & Brewer, 1994). Les études effectuées par Benkowitz et Lehnert (2009) ont montré que les élèves du Baden-Württemberg n’avaient généralement pas de conception solide du cycle de vie végétal.

Dans l’étude exploratoire, 16 élèves du Baden-Württemberg et 30 élèves alsaciens ont été interrogés sur le cycle de vie végétal à l’aide d’entretiens semi-directifs. Dans ces entretiens, les différents concepts clés (graine, fleur, fruit) ainsi que les processus clés (pollinisation, fécondation, formation du fruit/des graines, dissémination) ont été abordés, ces différentes notions n’étant pas explicitement mentionnées. Ainsi les élèves étaient amenés à placer les stades de développement de différentes plantes (plante de moutarde, pommier, cerisier, plante de petit pois et de poivron) dans l’ordre de leur développement. Pour effectuer cette tâche, les élèves avaient devant eux les stades suivants : une graine, une plantule, une fleur, un fruit et plusieurs graines. Après le placement, les élèves devaient justifier leur choix. Ils ont également été confrontés à deux situations illustrées permettant d’aborder pour l’une, le rôle des abeilles quant à la pollinisation d’un pommier en fleurs et à la formation de fruits, et pour l’autre, la dissémination des glands dans une forêt. Les entretiens ont donné lieu à une analyse de contenu menée avec le logiciel MAXQDA. 22 entretiens ont pu être exploités pour  analyser les modèles mentaux des élèves.

La communication présentera les résultats de l’enquête exploratoire (Quinte, Lehnert & Lindemann-Matthies, 2013). Dix variantes du modèle « cycle de vie végétal » ont pu être identifiées. Ces variantes ont été classées dans les catégories suivantes: modèle au sens botanique, modèles dans lesquels l’humain intervient et modèles dans lesquels les graines et/ou la fleur et /ou le fruit sont reconnus comme point de rupture (par rapport au modèle au sens botanique). Par exemple : les élèves dont le point de rupture se situait au niveau de la graine, exprimaient que les nouvelles graines « sortent de la fleur » ou qu’une graine « se multiplie ou se divise ». Ces résultats seront confrontés à l’analyse des programmes et des manuels scolaires des deux régions, afin de formuler des hypothèses quant à la répartition de ces modèles chez des élèves alsaciens et du Baden-Württemberg (objet de l’enquête principale à venir).

 

1. Introduction

            Cette étude transfrontalière s’intéresse à la représentation qu’ont les élèves du cycle de vie des plantes à fleurs. Elle a aujourd’hui tout son intérêt dans le cadre de l’éducation au développement durable et notamment dans la compréhension de certains problèmes d’environnement. Donnons deux exemples de problèmes d’environnement : (1) la mort ou la disparition des abeilles engendrant une diminution des récoltes ou obligeant les agriculteurs à pratiquer une pollinisation manuelle ; (2) la vente exclusive de plantes hybride ou OGM : les conditions contractuelles des entreprises semencières et la vente exclusive de plantes hybrides ou OGM ont pour conséquence que l’achat des semences doit être renouvelé chaque année. Les graines cultivées ne peuvent effectivement pas être réutilisées l’année suivante soit parce qu’il s’agit de plantes stériles soit parce que le brevet et le contrat ne le permettent pas. Les entreprises semencières assurent ainsi la dépendance des agriculteurs (Bundesamt für Naturschutz, 2008). Ces exemples montrent l’importance des connaissances concernant la reproduction (avec la formation des fruits) et la dissémination des angiospermes ainsi qu’une compréhension du cycle de vie au sens de la perpétuation de l’espèce. 

Dans son article 33, la Stratégie de la CEE en vue du développement durable (Nations Unies, 2005) signée à Vilnius a d’ailleurs stipulé que :

« Pour être efficace, l’éducation en vue du développement durable devrait : […] Aider à mieux comprendre les problèmes d’environnement […] en les expliquant par le biais du cycle de vie […]. »

D’après Hickling et Gelman (1995), les enfants commencent à l’âge de 4 ans et demi à développer une compréhension cyclique. Pour des enfants plus jeunes par contre, il semble exister une discontinuité entre l’origine de la graine (plante à graine) et le devenir de celle-ci (graine à plante). Ils ne sont pas encore en mesure de mettre en relation les stades de développement (graine à plante à graine). Benkowitz et Lehnert (2009) ont également montré dans leur étude que la compréhension du cycle de vie végétal augmente avec l’âge. Cependant les représentations se réfèrent souvent à des plantes particulières et les enfants de moins de 10 ans ont du mal a généraliser (Boyer, 2000 ; Meunier & Cordier, 2004).

Cette communication présentera dans un premier temps les modèles mentaux qu’ont les élèves alsaciens et du Baden-Württemberg concernant le cycle de vie des plantes à fleurs (Quinte, Lehnert & Lindemann-Matthies, 2013). Nous entendons par cycle de vie (ou cycle de développement) « l’ensemble des étapes de croissance et de développement d’une plante, ayant lieu entre l’apparition et la réapparition d’un même stade (Ex : graine) de l’organisme » (Marouf, 2000). Ainsi d’une graine se développe la plantule, qui croît et en temps donné forme des bourgeons et des fleurs. Ces fleurs sont pollinisées puis fécondées. Alors que certaines parties de la fleur fanent, le fruit mûrit. Dans celui-ci les graines de la nouvelle génération se développent. Elles seront alors disséminées avant qu’une nouvelle plante ne naisse. Le modèle du cycle de vie ne se résume cependant pas à un simple concept. Il nécessite plutôt la compréhension d’une interaction complexe entre différents concepts (graine – fleur – fruit) et processus (pollinisation, fécondation, formation des fruits et des graines, dissémination) (cf. Vosniadou & Brewer, 1994).

Les différents modèles mentaux seront dans un deuxième temps confrontés à l’analyse des programmes et des manuels scolaires des deux régions étudiées quant à la notion et au concept de cycle de vie végétal.

 

2. Modèles mentaux du cycle de vie végétal

Dans l’étude exploratoire, nous avons recueilli les représentations des élèves de 10 à 15 ans des deux côtés du Rhin afin d’obtenir des modèles mentaux concernant le cycle de vie des plantes à fleurs. Dans cette partie, nous allons d’abord définir ce que nous entendons par modèles mentaux avant d’étayer notre questionnement ainsi que la méthodologie pour finir avec la schématisation de ces modèles illustrés par des exemples.

 

2.1. Théorie : modèles mentaux

D’après Krüger (2007), qui se base sur la théorie constructiviste, l’humain est compris comme un constructeur actif de ses connaissances. Il se procure ainsi une compréhension fondamentale de son environnement. Vosniadou et Brewer (1994) partent du principe qu’un humain dans son plus jeune âge construit des conceptions élémentaires ontologiques et épistémologiques. Ces conceptions élémentaires sont, la plupart du temps inconscientes et ne peuvent être abandonnées que difficilement. Elles influencent cependant l’interprétation d’autres observations, expériences et informations. C’est ainsi que les modèles mentaux spécifiques sont également influencés et développés par ces conceptions élémentaires (Vosniadou & Brewer, 1994).

D’après ces derniers, les modèles mentaux sont des structures dynamiques qui sont créées pour expliquer certaines situations-problèmes. Ils se définissent par trois caractéristiques : (1) leur structure correspond à l’état du monde qu’ils représentent ; (2) ils peuvent être manipulés mentalement afin de pouvoir prédire dans des situations concrètes des évènements possibles ; (3) ils proposent des explications pour des phénomènes de sciences naturelles.

 

2.2. Questionnement

L’objet de cette enquête exploratoire était avant tout de recueillir les modèles mentaux des élèves d’Alsace et du Baden-Württemberg. Une comparaison détaillée des deux cultures ne se fera cependant que dans le cadre de l’enquête principale. Nous attendons que les résultats de l’enquête exploratoire nous révèlent des tendances pouvant être vérifiées lors de l’enquête à venir. Trois questions guident cette étude :

1)    Quels sont les modèles mentaux que développent des élèves de CM2, 6e et 4e concernant certaines plantes à fleurs ?

2)    A quel moment du cycle de vie végétal existe-t-il des points de rupture avec le modèle botanique ?

3)    Quelles sont les sources d’information desquelles, les élèves déduisent leurs représentations du cycle de vie végétal ? Quelles difficultés pourraient ainsi se développer ?

 

Pour cette communication nous n’aborderons que les questions 1) et 2).

 

2.3. Méthodologie

Les données pour l’enquête exploratoire ont été relevées dans une école élémentaire et un collège à Strasbourg (France) ainsi qu’une Realschule à Birkenfeld (Allemagne). Les participants ont été choisis de manière à ce qu’ils diffèrent en fonction de leur âge, de leurs pré-connaissances et de leur lieu d’habitation (tableau 1). Cela permettrait d’obtenir un spectre assez large de participants et donc de représentations du cycle de vie végétal.

 

Tableau 1 : Comparaison des cohortes

Caractéristiques

Lieu de l’enquête

Strasbourg
(Alsace)

Birkenfeld
(Baden-Württemberg)

Etablissements

Une école élémentaire (CM2) et un collège (6e et 4e)

Une Realschule (classes 5, 6 et 8)

Secteur géographique

Urbain

Rural

Enseignement du cycle de vie végétal

En 6e

En classes 5 et 6

Enseignante

Même enseignante pour les classes du collège

Même enseignante pour toutes les classes interrogées

 

Dans toutes les classes participantes de CM2, 6e et 4e, deux à trois élèves ont été tirés au sort et ont participé à un entretien individuel d’une trentaine de minutes. En tout, 46 élèves ont été interrogés sur le cycle de vie des plantes à fleurs.

Les représentations du cycle de vie ont été recueillies à l’aide d’un entretien semi-directif, étayé par des supports. L’élément central était un test dans lequel les élèves ont dû placer différentes plantes à fleurs dans leur ordre de développement (cf. Benkowitz & Lehnert, 2009). Les élèves avaient d’abord six pots devant eux contenant chacun une plante de moutarde à un stade de développement différent (une graine – une plantule – une plante avec des bourgeons – une plante en fleurs – une plante portant des fruits – plusieurs graines). Puis des images de pommier, de cerisier, de plante de poivron et de petit pois à mettre dans l’ordre. Les stades /une graine – plantule – fleur – fruit – plusieurs graines/ y étaient représentés. Après chaque placement, les élèves devaient justifier leur choix. Des questions de compréhension et d’approfondissement ont été posées par la suite.

Par ailleurs, les élèves ont été questionnés sur leur familiarité avec les notions de « cycle de vie » et « cycle de développement » ainsi que sur le contexte dans lequel ces notions avaient été entendues. Dans la dernière partie de l’entretien, les élèves ont dû expliquer deux situations-problèmes qui leur avait été présentées sous forme d’illustrations et de textes racontés (cf. Nyberg, 2005). Ces situations ce référaient à la dissémination des graines et le développement des graines en nouvelle plante ainsi qu’à la pollinisation et au développement des fruits, plus précisément au rôle des abeilles pour la formation des pommes.

Les entretiens ont été transcrits avec le logiciel Videograph et soumis à une analyse qualitative. Il s’agissait d’abord d’une analyse ouverte puis d’une codification thématique à l’aide du logiciel d’analyse qualitative MAXQDA. 22 des 46 entretiens étaient adaptés à une étude de cas à partir desquels des modèles mentaux ont pu être élaborés puis visualisés schématiquement. Onze des 22 entretiens ont pu être relus et validés par des pairs.

 

2.4. Modèles mentaux des élèves

Cinq catégories de modèles mentaux du cycle de vie végétal ont pu être développées à partir des 22 entretiens (figures 1-10). L’une d’elles est le modèle scientifique (modèle A). Les quatre autres dévient de ce modèle scientifique aux points de rupture (PR) suivants :

-       PR intervention humaine (modèles B) : l’humain est responsable du bon développement de la plante ;

-       PR graines (modèles C) : les réponses aux questions « comment naissent les graines, d’où viennent-elles, que deviennent-elles ? » dévient du modèle scientifique. ;

-       PR fleur-fruit (modèles D) : les fleurs ne sont pas reconnues comme organes reproducteurs ; le concept de la formation du fruit dévie du modèle scientifique ;

-       PR graine-fleur-fruit (modèle E) : ce point de rupture se compose du PR graines (modèles C) et du PR fleur-fruit (modèles D).

Les différentes catégories de modèles mentaux ainsi que leurs variantes seront par la suite nommées, leurs caractéristiques expliquées et représentées sous forme de schémas. Les différents modèles seront illustrés par des énonciations d’élèves.

Commençons par le modèle de catégorie A. Il représente le cycle de vie au sens botanique (figure 1). Les élèves utilisant ce modèle avancent les concepts suivants :

-       les graines proviennent des fruits,

-       la fleur se développe en fruit contenant des graines.

Les sujets qui utilisaient ce modèle scientifique étaient également en mesure d’expliquer les mécanismes telles la pollinisation, la formation du fruit et la dissémination. Le niveau de formulation variait cependant d’un élève à l’autre.

 

Figure 1: Modèle A - cycle de vie au sens botanique

Des énonciations types d’élèves à propos de ce modèle étaient:

« Au début c’est juste un noyau. Le noyau se développe, il germe et ça donne un petit cerisier. Quand il est grand, il fait des fleurs. Les fleurs fanent et donnent des cerises, c’est les fruits. Dans les cerises, il y a les noyaux. Après ça recommence comme ça tout le temps. [...] Les fleurs sont fécondées et ça donne des fruits. [...] il y a des grains de pollen qui doivent aller dans le pistil pour féconder les ovules. » (garçon E1, 12 ans, Collège Strasbourg).

 

„Hier ist wieder der Samen. Aus dem Samen kommt der Baum raus. Hier sind dann die Blüten. Aus den Blüten werden die Kirschen. In den Kirschen sind ja auch Samen drin. Nach einer Zeit werden die Kirschen bräunlich und nach einer Zeit bleiben dann nur noch die Kerne übrig. Die fallen dann wieder runter und dann kommt ein neuer Baum [...] Die Biene streicht ja sozusagen über die Blume, die Pollen bleiben an ihrem Fell hängen. Dann bleiben die Pollen am Stempel hängen und durch den Stempel kommt da die Frucht.“ [Ici c’est à nouveau la graine. De la graine sort l’arbre. Ici ce sont les fleurs. Les fleurs deviennent les cerises. Dans les cerises il y a aussi des graines. Après un certain temps, les cerises brunissent et après un certain temps il ne reste plus que les pépins. Ils tombent à nouveau et après un nouvel arbre vient [...] L’abeille frôle la fleur, les grains de pollen restent accrochés à son pelage. Après les grains de pollen restent accrochés au pistil et par le pistil vient le fruit.] (fille E2, 11 ans, RS Birkenfeld).

 

Concernant les modèles de catégorie B « intervention humaine », les élèves partent du principe que les plantes ne peuvent pousser sans la participation de l’Homme (figures 2 et 3). L’Homme doit à chaque fois semer les graines. Pour cela il les prélève soit du fruit (modèle B1 ; Figure 2) soit d’une autre partie de la plante (modèle B2 ; Figure 3).

Figure 2: Modèle B1 - intervention humaine / graines du fruit

 

Voici les énonciations types d’élèves répondant à la question « les graines peuvent-elles se répandre naturellement sans l’intervention de l’Homme ? » :

« Non parce qu’il faut l’enterrer parce que si on la laisse [la graine] dans le jardin et qu’on ne l’a pas enterrée, la graine ne va pas pouvoir se développer parce que les graines si on ne les plante pas dans la terre pendant qu’il fait jour, la graine va pourrir et ne sera plus bonne et le cerisier ne pourra plus pousser. » (garçon E3, 10 ans, école élémentaire Strasbourg).

 

Das wäre ein bisschen komisch, weil es dann auch richtig warm sein müsste. Mein Vater lässt die Samen schon ein bis zwei Wochen austrocknen. Wenn die Paprika dann schimmelt und dann die Samen übrig bleiben - also bis sie trocken sind -  braucht es schon eine Weile, und dann sind sie ja schon in der Erde und die Erde ist feucht. Ich glaube das würde nicht gehen.“ [Ce serait un peu étrange parce qu’il faudrait alors qu’il fasse aussi vraiment chaud. Mon père laisse tout de même sécher les graines une à deux semaines. Lorsque le poivron pourri et que les graines restent – enfin jusqu’à ce qu’elles soient sèches – il faut quand même un moment et puis elles sont aussi déjà dans la terre et la terre est humide. Je pense que ça n’irait pas.] (garçon E4, 12 ans, RS Birkenfeld).

Figure 3: Modèle B2 - intervention humaine

Une réponse type à la question « d’où viennent les graines ? » était : « Là, dans la plante, dans la tige, ça commence à former des graines pour les récupérer ensuite. » (garçon E5, 10 ans, école élémentaire Strasbourg).

 

Pour le modèle de catégorie C, le point de rupture se trouve au niveau des graines. Il existe quatre variantes (figures 4-8):

1.     L’origine des graines n’est pas connue. Les élèves ont de ce fait une représentation au sens du développement d’un individu de la naissance à sa mort (modèle C1 ; Figure 4).

Figure 4 : Modèle C1 – développement au sens de l’individu

A la question sur l’origine des graines, une élève (E6, 10 ans ½, école élémentaire Strasbourg) a répondu: « Il y a des magasins où on peut les acheter [...] peut-être qu’ils les prennent d’un jard... je sais pas, parce qu’on ne peut pas les trouver comme ça les graines. »

 

2.     Ce n’est pas le fruit, mais la fleur qui comporte et dissémine les graines. Cette variante est décrite comme cycle floral (modèle C2 ; figure 5).

Figure 5 : Modèle C2 - cycle floral

A la question sur l’origine des graines, une réponse type d’élève était: „Die würde ich sagen geben die Blüten ab. Also im Herbst vielleicht, wenn sie runter fallen.“ [Je dirai que celles-ci sont cédées par les fleurs. Peut être en automne lorsqu’elles tombent.] (garçon E7, 15 ans, RS Birkenfeld). Le fruit se développe cependant dans la fleur also in der Mitte kommt dann so ein Apfel raus“ [au milieu sort alors une pomme].

 

3.     Les graines ne proviennent ni du fruit ni de la fleur, mais d’une autre partie de la plante comme par exemple de la tige ou des racines (modèle C3 ; figure 6).

Figure 6 : Modèle C3 - graines d'une autre partie de la plante

A la question sur l’origine des graines, une élève (E2, 11 ans, RS Birkenfeld) répondit : « Aus der Erde. Ich glaube durch die Wurzeln kann ein Samen entstehen. Ich glaube, es muss auch ein Apfelbaum sein. » [De la terre. Je crois par les racines, une graine peut se développer. Je crois, cela doit également être un pommier].

 

4.     Les graines se divisent ou se multiplient. Ainsi plusieurs graines se développent à partir d’une seule graine (modèle C4 ; figure 7).

Figure 7 : Modèle C4 - les graines se divisent ou se multiplient

Des énonciations type pour ce modèle étaient :

« Après il y a la graine qui se divise. » (garçon E8, 13 ans, Collège Strasbourg).

„Aus dem Samen kommen dann noch mehr Samen.“ [de la graine viennent encore plus de graines] (fille E2, 11 ans, Birkenfeld).

„Weil da der einzelne Samen ist; da vermehrt er sich erst mal, dann entsteht die Pflanze mit ihren Wurzeln.“ [Parce que là, il y a la graine individuelle; alors elle se reproduit d’abord, puis se développe la plante avec ses racines] (garçon E9, 14 ans, RS Birkenfeld).

 

Le modèle de catégorie D concernant le point de rupture « fleur-fruit » présente trois variantes (figures 8-10) :

1.     L’ordre chronologique correspond à celui du modèle scientifique (modèle A). Les élèves ne voient cependant pas de lien sexuel entre la fleur et le fruit (modèle D1 ; figure 8).

Figure 8 : Modèle D1 - ordre chronologique

Une énonciation type concernant ce modèle était: „Weil die Blüten früher kommen als die Kirschen“ [Parce que les fleurs viennent avant les cerises] (garçon E4, 12 ans, RS Birkenfeld). Cet élève ne pensait pas qu’il y avait un lien entre la fleur et la cerise. Pour lui, le cerisier avait ses fleurs „damit es auch ein bisschen schön aussieht [...] Ein Baum muss ja wie der Mensch zeigen, wie er ist [...] damit die Leute den Baum bewundern.“ [pour que ça fasse aussi un peu joli […] Un arbre doit, tout comme l’homme, montrer comment il est […] afin que les gens l’admirent].

 

2.     Les fleurs et les fruits se trouvent en même temps sur la plante sans lien sexuel (modèle D2 ; figure 9).

Figure 9 : Modèle D2 - fleur et fruit en même temps

Voici une énonciation d’élève pour ce modèle-ci:

„In der Nähe von der Blüte erscheint dann immer die Paprika. So war das halt immer bei uns ; da war die Blüte und dann in der Nähe so daneben beim Stock ist dann die Paprika gewachsen. Wahrscheinlich weil die Blüte direkt Kohlenstoffdioxid einatmet und das geht dann direkt in die Paprika da, dass dann die Paprika gleich wachsen kann.“  [A côté de la fleur apparaît alors toujours le poivron. C’était comme ça chez nous ; il y avait la fleur puis à côté près de la tige le poivron a alors poussé. Probablement parce que la fleur inspire directement le dioxyde de carbone et ça va alors directement dans le poivron là, pour que le poivron puisse alors de suite pousser] (garçon E4, 12 ans, RS Birkenfeld).

 

3.     La fleur apparaît après le fruit (modèle D3 ; figure 10).

Figure 10 : Modèle D3 - fruit puis fleur

 

Des énonciations type étaient:

« La graine; ça pousse; il y a le poivron après; quand il tombe et que la matière organique s’enlève, il y a les graines qui sont au sol qui peuvent repousser et quand le poivron est tombé, il y a une fleur, une fleur du fruit. » (fille E10, 12 ans, Collège Strasbourg).

 

„Zuerst wieder die Samen, dann wächst es, dann kommt die Paprika und dann blüht das. [...]Dass dann die Samen von der Paprika in die Erde und dann wächst wieder eine neue Paprikapflanze.“ [D’abord à nouveau les graines, puis ça pousse, après vient le poivron et puis ça fleurit. […] Après les graines du poivron [vont] dans la terre et après une nouvelle plante de poivron pousse à nouveau] (fille E11, 12 ans, RS Birkenfeld).

 

Pour le modèle E, le point de rupture se réfère aux graines, à la fleur et au fruit. Les élèves qui utilisent ce modèle énoncent des concepts à la fois du modèle de catégorie C et du modèle de catégorie D.

Une énonciation type d’élève était: „Aus dem Samen kommt dann die Pflanze raus; hier kommen dann die Blüten; aus den Blüten kommen Äpfel und Blüten hängen ja noch dran; aus den Blüten kommen dann noch mal Samen.“[De la graine sort alors la plante ; ici viennent alors les fleurs ; des fleurs viennent les pommes et des fleurs sont toujours accrochées ; des fleurs viennent alors à nouveau des graines] (modèle C2, fille E2, 11 ans, RS Birkenfeld). Plus tard, la fille rejette ce qu‘elle a dit et ne croit plus que les pommes se développent à partir des fleurs, mais plutôt que les pommes et les fleurs se trouvent au même moment sur l’arbre (modèle D2). Elle pense par ailleurs „durch Wurzeln kann ein Samen entstehen. [Une graine peut se développer par les racines] (modèle C3).

 

Comme nous l’avons énoncé dans le cadre méthodologique (2.3.), nous avons également demandé à 38 élèves sur les 46 interrogés ce qu’était pour eux le cycle de vie d’une plante à fleurs. Nous pouvions constater que huit élèves de primaire sur neuf répondaient dans le sens du développement de l’individu. Ils définissaient le cycle de vie par « de la graine à l’arbre » ou « du début à la fin ». Il n’y avait dans leur explication pas d’idée de recommencement. L’explication donnée par le dernier élève des neuf n’a pas été assez claire pour en déduire son sens (cyclique ou non). En 6e et 4e, cette idée de recommencement apparaissait plus fréquemment : réciproquement cinq élèves sur neuf et trois élèves sur six. Précisons que seul un élève de 6e a donné une explication au sens du développement d’un individu, et aucun en 4e. A Birkenfeld, en classe 5 (équivalent du CM2) un élève sur trois a donné une explication cyclique, en classe 6 (équivalent de la 6e) deux sur cinq et en classe 8 (équivalent de la 4e) cinq sur six. Pour chacun des niveaux, un seul élève a mentionné le développement d’un individu.

Par ailleurs, la notion de cycle de vie a surtout été entendue à l’école. Certains élèves de Strasbourg l’avaient également entendue dans les médias. Cependant, la formation du fruit avait été apprise à l’école.

Suite à ces constats, il nous paraissait intéressant de comparer les programmes et manuels scolaires quant à cette notion de cycle de vie. Il nous semblait également intéressant de mentionner quelques particularités des systèmes scolaires qui nous permettront de formuler des hypothèses de travail quant à l’enquête principale à venir.

 

3. Programmes et manuels scolaires en France et au Baden-Württemberg

Au sein de notre étude, nous avons analysé à la fois les deux systèmes scolaires ainsi que 54 manuels français et allemands du Baden-Württemberg. En effet, les programmes et les manuels scolaires sont centralisés en France, contrairement à ceux du Baden-Württemberg. La rédaction et la mise en place du « Bildungsplan » (plan d’éducation) en accord avec les directives nationales imposées par la « Kultusministerkonferenz » (conférence du ministère de l’éducation et des affaires culturelles) sont sous la responsabilité des « Länder ». Il en est de même pour l’autorisation des manuels scolaires délivrée par le « Landesinstitut für Schulentwicklung » (institut régional du développement de l’école).

Nous allons d’abord voir si le cycle est présent dans les programmes et comment celui-ci y est défini, puis comment celui-ci est représenté dans les manuels. Au préalable, nous préciserons quelques aspects méthodologiques quant à l’analyse des manuels.

 

3.1. Cadre méthodologique de l’analyse des manuels scolaires

Dans le cadre de cette étude, les manuels ont été sélectionnés selon 4 critères : le marché de l’édition scolaire (France), la liste des manuels autorisés (Baden-Württemberg), les programmes en vigueur, le champ disciplinaire. D’après un article du Figaro de 2010[1], les principaux éditeurs français sont Belin, Bordas, Hachette, Hatier, Magnard et Nathan. Concernant les éditeurs du Baden-Württemberg, nous avons choisi les manuels parmi la liste des manuels autorisés[2] actualisée en 2013, en veillant qu’il y ait des manuels à la fois du primaire et du secondaire d’un même éditeur. Ainsi ont été retenus les éditeurs suivants : Cornelsen, Klett, Schroedel et Westermann.

Les programmes en vigueur publiés dans le bulletin officiel de l’Éducation nationale française datent de 2008 (MEN, 2008a-b). Cependant, certains éditeurs n’ont pas renouvelé leurs manuels. Après une comparaison des programmes de 2005, 2007 et 2008 concernant notre sujet de recherche et le constat d’aucun changement quant au contenu énoncé, nous avons décidé d’analyser les manuels de 4e de 2007, et d’ajouter aux manuels de 6e de 2009/2013 deux manuels de 2005 (de Hachette éducation et Hatier) pour élargir notre échantillon.

Au Baden-Württemberg, les derniers programmes scolaires datent de 2004 (MKJS, 2004a-d). Ainsi nous avons sélectionné les manuels de la Grundschule ainsi que des trois types d’établissement du secondaire, à savoir : de la Hauptschule, de la Realschule et du Gymnasium correspondant à ces programmes.

D’après les programmes, nous retenons pour cette analyse uniquement les manuels de sciences : découverte du monde (cycle 2, primaire), sciences expérimentales et technologie (cycle 3, primaire), sciences de la vie et de la Terre (6e et 4e, collège), « Mensch, Natur und Kultur » (Grundschule), « Mensch, Materie und Technik » (Hauptschule), « Naturwissenschaftliches Arbeiten » (Realschule), Biologie (Gymnasium). Mentions qu’à la Grundschule, le regroupement disciplinaire « Mensch, Natur und Kultur » est composé à la fois des domaines scientifiques et des domaines artistiques et culturels. A la Hauptschule et la Realschule, les disciplines scientifiques (hormis les mathématiques) sont regroupées.

Notre grille d’analyse comportait des items d’ordre général (auteurs, nombre de pages, chapitres, organisation et structuration…), sur la présentation des concepts et processus clés du cycle de vie (cf. introduction) ainsi que sur celle du cycle de vie dans son ensemble. C’est ce dernier point que nous allons aborder par la suite.

 

3.2. Le cycle de vie dans les programmes scolaires

Abordons tout d’abord les programmes officiels français. Les programmes de l’école maternelle (MEN, 2008a) ainsi que les progressions proposées pour le cours préparatoire (MENJVA, 2012a) et le cours élémentaire deuxième année (MENJVA, 2012b) explicitent la notion de cycle de vie. Cependant, cette notion est définie différemment selon le niveau : au cycle 1 et 2, il s’agira d’étudier les différents stades de développement des êtres vivants, notamment des végétaux, donc naissance, croissance, reproduction et mort alors qu’au cycle 3 l’idée de perpétuation de l’espèce est énoncé par l’exemple « de la graine à la graine ». Nous avons donc deux conceptions différentes d’une même notion explicitée.

Au secondaire, notamment en 6e et 4e  (MEN, 2008b), la notion même de cycle de vie n’est pas mentionnée. Le concept cependant est présent dans les programmes. En 6e, les différents stades du cycle ainsi que le lien intergénérationnel (de la formation jusqu’à la germination de la nouvelle génération) par le peuplement du milieu sont à étudier. En 4e c’est le « maintien de l’espèce », autrement dit la perpétuation de l’espèce, par la reproduction sexuée qui est au programme.

Au Baden-Württemberg, seuls les programmes de la Realschule (MKJS, 2004c) préconisent d’aborder la reproduction comme condition pour la continuité de la vie. C’était par ailleurs l’une des raisons pour laquelle nous avons choisi d’interroger les élèves de la Realschule lors de l’enquête exploratoire. Mentionnons que les programmes scolaires du Baden-Württemberg (MKJS, 2004a-d), sont essentiellement basés sur des compétences et que seuls quelques contenus plus ou moins précis y sont formulés. Ainsi, par exemple, dans les programmes de primaire et secondaire inférieur du Baden-Württemberg figure soit la multiplication soit la reproduction des végétaux. Cependant, il n’est pas précisé s’il s’agit de la multiplication/reproduction sexuée ou asexuée. Concernant la notion de cycle de vie, les enseignants sont plus ou moins libres d’aborder ce concept dans leurs cours.

Ainsi il existe effectivement quelques différences entre les programmes scolaires français et ceux du Baden-Württemberg. Il nous paraît donc intéressant de voir comment les éditeurs et auteurs des manuels scolaires traduisent ces textes officiels et par là, si, et comment le cycle de vie y est représenté.

 

3.3. Le cycle de vie dans les manuels scolaires

Nous avons mentionné ci-dessus que la notion de cycle de vie n’est pas définie uniformément dans les programmes scolaires du cycle 2 et 3 (MEN, 2008a-b). Nous retrouvons en effet dans cinq manuels sur dix des classes de cycle 3 une représentation cyclique du sujet. Cela peut être sous forme de cycle ouvert (Bordas CE2 2009 et CM, 2010), fermé (Hatier CE2, 2012) ou encore sous forme de spirale (Hatier CM2, 2012 ; Magnard C3, 2010). Notons qu’effectivement, au cycle 2, aucun manuel ne propose une représentation schématique du cycle de vie végétal. Cependant, deux éditeurs (Bordas CP-CE1, 2009 ; Hatier C2, 2008) visualisent une suite d’images numérotées, non fléchée, présentant les différents stades de développement d’une plante à fleurs. Par ailleurs, dans les guides du maître de deux autres éditeurs, ce cycle figure pour l’un en guise de résumé à destination des élèves (Hachette CP-CE1, 2011) et pour l’autre en guise d’information pour l’enseignant (Magnard CP-CE1, 2011).

Qu’en est-il dans les manuels de la Grundschule au Baden-Württemberg ? Seuls deux manuels de classe 1 (équivalent du CP) (Cornelsen Jo-Jo 1, 2004 ; Westermann Mobile 1, 2004) ont une représentation graphique du cycle de vie végétal. Dans celui de Westermann, cependant, ce cycle est présenté de manière linéaire sur deux générations : une graine de tournesol germe, une plante se développe, elle fleurit et de la fleur fanée tombent les graines qui l’année suivante (ligne suivante) germent, etc. Ni sur les images, ni dans le texte, la formation du fruit n’est mise en avant. Dans les manuels de classe 3 et 4 le concept de cycle de vie végétal est absent.

Regardons pour finir la représentation du cycle de vie dans les manuels du secondaire. En France, dans trois manuels de 6e (Bordas 2009, Hachette 2005, Nathan 2009) sur six ainsi que dans deux manuels de 4e (Hachette 2007, Magnard 2007) sur cinq, le concept y est représenté sous forme de cycle fermé. Dans deux manuels seulement du Baden-Württemberg (Klett Nawigator[3] 1, 2004 ; Klett Natura[4] 1, 2004) figure une schématisation du cycle. Pour le premier sous forme de cycle fermé, pour le second sous forme linéaire dont le début et la fin sont la graine. Un troisième manuel (Klett, Einblicke[5] 1, 2004) évoque le concept dans son texte. Ainsi, un seul éditeur de manuels scolaires pour le secondaire semble donner une importance au concept de cycle de vie. Et ce malgré la présence du concept dans les programmes scolaires de la Realschule.

 

En guise de résumé, voici le tableau 2 récapitulant les manuels dans lesquels figure une représentation du cycle de vie :

 

Tableau 2 : Représentation du cycle de vie dans les manuels scolaires français et ceux du Baden-Württemberg

Pays /Land

Éditeur

Niveau ou

nom du manuel

Nature de la représentation

du cycle de vie

France

Bordas

CP-CE1

Images numérotées

 

CE2

Cycle ouvert

 

CM

Cycle ouvert

 

6e

Cycle fermé

Hachette

6e

Cycle fermé

 

4e

Cycle fermé

Hatier

Cycle 2

Images numérotées

 

CE2

Cycle fermé

 

CM2

Spirale

Magnard

C3

spirale

 

4e

Cycle fermé

Nathan

6e

Cycle fermé

Baden-Württemberg

Cornelsen

1 (CP)

Cycle fermé

Westermann

1 (CP)

Linéaire

Klett

Einblicke 1

Texte

 

Nawigator 1

Cycle fermé

 

Natura 1

Linéaire

 

4.     Conclusion

Dans la première partie de notre communication, nous avons présenté les différents modèles mentaux que pouvaient avoir les élèves âgés de 10 à 15 ans en Alsace et au Baden-Württemberg : le modèle du cycle de vie au sens botanique ainsi que ses neuf variantes. Ces variantes dévient du modèle botanique au niveau des graines, de la fleur / formation du fruit ou se différencient par l’intervention nécessaire de l’humain. Ces modèles seront la base de l’enquête principale qui vise à connaître la répartition de ces modèles parmi les élèves alsaciens et du Baden-Württemberg : quels sont les modèles les plus fréquents ? La deuxième partie nous a permis de voir quelques différences au sein des systèmes scolaires des deux régions (tableau 3).

 

Tableau 3 : Comparaison de quelques aspects des systèmes scolaires des régions étudiées

Particularités

Région

Alsace

Baden-Württemberg

Organisation des programmes scolaires

Contenus

Compétences

Enseignement disciplinaire

A partir de la 6e

A partir de la classe 5 (CM2)

Cycle de vie dans les programmes scolaires

En maternelle, primaire, 6e et 4e

En Realschule

Représentation graphique du cycle de vie dans les manuels scolaires

Cycle 2 : 0/5

Cycle 3 : 5/10

Classe 1-2 : 2/8

Classe 3-4 : 0/8

6e : 3/6

4e : 2/5

WRS : 0/4

RS : 1/5

GYM : 1/3

 

Etant donné la présence du concept de cycle de vie dans les programmes et les manuels scolaires en France et sa quasi absence dans ceux du Baden-Württemberg, nous supposons, que d’avantage d’élèves français ont une représentation botanique du cycle de vie de certaines plantes. En effet, l’enquête exploratoire nous a également permis de constater que les élèves n’avaient pas forcément un même modèle mental pour toutes les plantes proposées. Ainsi un élève (E5, 11 ans, école élémentaire Strasbourg) avait le modèle B1 (intervention humaine, graines du fruit) pour le pommier et le cerisier, et le modèle B2 (intervention humaine, graines de plante) pour la plante de poivron et de moutarde. Meunier et Cordier (2004) avait décrit que les élèves catégorisaient les plantes. De ce fait, nous nous demandons si les élèves ne développent pas un modèle pour une catégorie de plantes. Dans l’enquête principale, nous utiliserons trois questionnaires abordant chacun le cycle de vie d’un type de plante, à savoir : les « fleurs » à l’exemple du rosier, l’arbre fruitier donc le « fruit » (au sens culinaire) à l’exemple du poirier et le « légume » à l’exemple du haricot. Nous supposons que pour la catégorie « fleurs » par exemple, les élèves ne reconnaissent pas forcément le fruit (au sens botanique) et que cette reconnaissance peut avoir une influence sur leur représentation du cycle de vie de cette plante.

Précisons pour finir que l’étude dans son ensemble cherche à savoir s’il existe des relations entre différents facteurs d’influence possible tels le système scolaire, l’enseignement, la langue et le contexte culturel avec le développement d’un concept solide du cycle de vie des plantes à fleurs. Les résultats de l’étude devront nous permettre de dégager des lignes directrices pour l’enseignement concernant notamment les différents points de rupture.

 

 

Bibliographie :

 

Benkowitz, D., Lehnert, H.-J. (2009) : Denken in Kreisläufen - Lernerperspektiven zum Entwicklungszyklus von Blütenpflanzen. Berichte des Instituts der Didaktik der Biologie, 17, 31-40.

 

Boyer, Catherine (1998) : Conceptualisation de la reproduction végétale à l'école primaire. Université Paris V.

 

Bundesamt für Naturschutz (Ed.) (2008): Welternährung, Biodiversität und Gentechnik. Kann die Agro-Gentechnik zur naturverträglichen und nachhaltigen Sicherung der Welternährung beitragen? Bonn.

 

Hickling, Anne K. ; Gelman, Susan A. (1995) : How does Your Garden Grow? Early conceptualization of seeds and their place in the plant growth cycle. Child Development 66, 856–876.

 

Krüger, D. (2007) : Die Conceptual-Theorie. In Krüger, D. et Vogt, H. (Eds.) : Theorien in der Biologiedidaktischen Forschung – Ein Handbuch für Lehramtsstudenten und Doktoranden. Berlin : Springer.

 

Marouf, A. (2000) : Dictionnaire de botanique. Les Phanérogames. Paris : Dunod.

 

Meunier, B.; Cordier, F. (2004) : La catégorie des plantes. Etude développementale de son organisation. Enfance, 56, 163–185.

 

Ministère de l’Education Nationale (2008a) : Les programmes d’enseignement de l’école primaire. Bulletin officiel de l’Éducation nationale, hors-série n°3, Paris.

 

Ministère de l’Education Nationale (2008b) : Les programmes des sciences de la vie et de la Terre au collège. Bulletin officiel de l’Éducation nationale, spécial n°6, Paris.

 

Ministère de l’Education nationale, de la Jeunesse et de la Vie associative (2012a) : Progressions pour le cours préparatoire et le cours élémentaire première année : découverte du monde. MENJVA / DGESCO.

 

Ministère de l’Education nationale, de la Jeunesse et de la Vie associative (2012b) : Progressions pour le cours élémentaire deuxième année et le cours moyen : sciences expérimentales et technologie. MENJVA / DGESCO.

 

Ministerium für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg (2004a) : Bildungsplan 2004 : Grundschule. Stuttgart.

 

Ministerium für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg (2004b) : Bildungsplan 2004 : Hauptschule. Stuttgart.

 

Ministerium für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg (2004c) : Bildungsplan 2004 : Realschule. Stuttgart.

 

Ministerium für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg (2004d) : Bildungsplan 2004 : Allgemein bildendes Gymnasium. Stuttgart.

 

Nations Unies (2005) : Stratégie de la CEE pour l'éducation en vue du développement durable. Conseil économique et social. Vilnius.

 

Nyberg, E. (2005) : Elementary school students’ understanding of life cycles. In Marid, E., Lewis, J. et Zogza, V. (Eds) : Trends in biology education research in the new biology era. Proceedings of the Vth Conferenxe of the European Researchers in Didactics of Biology (ERIDOB), 21 au 25 septembre 2004, Patras, Grèce. Patras University, 27-41.

 

Quinte, J., Lehnert, H.-J., Lindemann-Matthies, P. (2012) : Denkmodelle vom Lebenszyklus der Samenpflanzen. Erkenntnisweg Biologiedidaktik, 11, 37-52.

 

Vosniadou, S., Brewer, W. F. (1994) : Mental models of the day/ night cycle. Cognitive Science, 18, 123-183.

 

Manuels scolaires :

Bordas :

Tavernier, R. (dir.) (2009) : La découverte du monde CP-CE1. Collection Tavernier. Bordas.

 

Tavernier, R. (dir.) (2009) : Sciences expérimentales et technologie CE2. Collection Tavernier. Bordas.

 

Tavernier, R. (dir.) (2010) : Sciences expérimentales et technologie CM2. Collection Tavernier. Bordas.

 

Audebert, V., Baude, D., Duttet, C., Fouquet, N., Josse, E., Lizeaux, C., Ménard-Parrod, A., Perrier, M., Peyridieu, C., Sautereau, M., Chaleix, A. (2009) : SVT 4e. Collection C. Lizeaux et D. Baude. Bordas.

 

Hachette éducation :

Blandino, G., Bourgouint, P., Géhin, M. et J. (2012) : Découverte du monde CP-CE1. Collection Les ateliers Hachette. Hachette éducation.

 

Hervé, M. C. (dir.) (2005) : SVT 6e. Hachette éducation.

 

Hervé, M. C., Desormes, H. (dir.) (2007) : SVT 4e. Hachette éducation.

 

Hatier :

Yvinec, Y., Le Callennec, S., Thévenin, P. (2008) : Education civique et découverte du monde cycle 2. Collection Magellan. Hatier.

 

Courdent, A. (dir.) (2012) : Sciences expérimentales et technologie CE2. Collection Les cahiers de la Luciole. Hatier.

 

Courdent, A. (dir.) (2012) : Sciences expérimentales et technologie CM2. Collection Les cahiers de la Luciole. Hatier.

 

Dupuis, M. (dir.) (2005) : SVT 6e. Hatier.

 

Magnard :

Koné, M., Pommier, P., Rolando, J.-M. (2011) : Découvrir le monde CP-CE1. Collection Odysséo. Magnard.

 

Rolando, J.-M., Pommier, P., Simonon, M.-L. et G., Nomblot, J., Laslaz, J.-F., Lombaluzier, S. (2010) : Sciences – 64 enquêtes pour comprendre le monde. Collection Odysséo. Magnard.

 

Périlleux, E. (dir.) (2007) : SVT 4e. Magnard.

 

Nathan :

Salviat, B. (dir.) (2009) : SVT 6e. Nathan.

 

Klett :

Ludwig, M. M., Tompert, A. (dir.) (2004) : Einblicke 1 MNT. Klett.

 

Kühner, U., Bieck, O., Hofmeister, C., Reichle, A. (dir.) (2004) : NAWIgator. Klett.

 

Fehrmann, U. (dir.) (2004) : Natura. Klett.

 

Cornelsen :

Rosenthal, C., Kister, U. (dir.) (2004) : Jo-Jo 1. Cornelsen.

 

Westermann :

Meier, R. (dir.) (2004) : Mobile 1. Westermann.