68 % des jeunes enfants ont une pensée scientifique « naturelle » – Étude

68 % des enfants, dès le CE1, ont été capables de trouver des solutions plausibles à des questions scientifiques étonnamment complexes lorsque les questions qui leur étaient posées ont commencé par « comment », une formulation qui encourage un raisonnement étape par étape, ont expliqué des chercheurs israéliens et grecs.

Cette étude qui a été réalisée, sous la direction de la professeure Michal Haskel-Ittah du département d’enseignement des sciences de l’Institut Weizmann, par la doctorante Yael Shtechman et par la professeure Marida Ergazaki de l’université grecque de Patras, puis soumise à un comité de lecture, a montré que des enfants de sept ans étaient en mesure de proposer des explications scientifiques détaillées sur des phénomènes biologiques lorsqu’on leur posait des questions qui favorisaient la réflexion sur des processus physiques séquentiels.

En revanche, les questions traditionnelles commençant par « pourquoi » ont souvent amené les enfants à se concentrer sur la fonction d’un élément, renonçant ainsi à tenter de développer une réflexion analytique plus approfondie.

Par exemple, lorsque les adultes leur ont demandé « comment » un poisson-globe parvenait à se gonfler, 68 % des 50 enfants ayant participé à l’étude – élèves du CE1 jusqu’au CM2 – ont expliqué le processus en utilisant une chaîne logique de cause, de processus et d’effet. Lorsqu’il leur a été demandé « pourquoi » un poisson-globe se gonflait, les enfants ont donné des réponses plus simples – comme « pour éloigner les prédateurs ».

« Une majorité d’enfants participant à notre étude a été en capacité fournir des explications qui mettaient en évidence les facteurs sous-jacents et les relations au sein des phénomènes biologiques, et cela a notamment été le cas des élèves de CE1 », a raconté Michal Haskel-Ittah au Times of Israel lors d’un entretien sur Zoom. « Ils ne maîtrisaient pas toujours parfaitement les faits biologiques, mais la structure de leur raisonnement mécaniste était bien présente ».

En mettant l’accent sur le fonctionnement des choses, cette étude, qui a été publiée dans The Journal of the Learning Sciences, propose une stratégie pédagogique dont l’objectif est d’aider les élèves à améliorer leur raisonnement de type cause à effet.

« Si on ne félicite les enfants que lorsqu’ils donnent la bonne réponse, ils apprendront à répéter ce qu’ils ont mémorisé », a ajouté Haskel-Ittah. « Mais si on met également en avant la manière dont ils sont parvenus à cette réponse – même si elle n’est pas scientifiquement exacte – on encourage de bons processus de réflexion ».

Apprendre à répondre par des explications mécanistes

Haskel-Ittah mène des recherches « non seulement en sciences, mais aussi en philosophie des sciences », a-t-elle précisé. « Et en philosophie des sciences, quand on aborde les mécanismes en biologie, on traite des questions commençant par ‘comment’. »

Elle a expliqué qu’à la fin des années 1990 et au début des années 2000, les scientifiques avaient commencé à étudier la manière dont les enfants expliquent les phénomènes biologiques.

Les réponses qui établissent un lien entre cause et effet et qui explorent les facteurs sous-jacents à l’origine de divers phénomènes sont appelées « explications mécanistes ».

Les explications non mécanistes, dites « téléologiques », décrivent la finalité d’un phénomène. Elles n’exigent pas de l’enfant qu’il réfléchisse à la manière dont la nature fonctionne réellement.

Dans le cadre de cette étude, l’équipe de recherche a cherché à déterminer si les enfants disposaient des outils nécessaires pour développer naturelement « une pensée scientifique », et la manière dont ils réagissaient lorsque différents types d’explications leur étaient présentées.

Dans un premier temps, chaque enfant a expliqué, avec ses propres mots, un processus biologique qu’il avait imaginé – par exemple, comment un poisson-globe se gonfle. Ensuite, des explications concurrentes de ces phénomènes naturels leur ont été soumises et il leur a été demandé d’évaluer lesquelles paraissaient être les meilleures.

Haskel-Ittah a expliqué qu’elle souhaitait déterminer si le fait de poser des questions commençant par « comment » était susceptible d’inciter les enfants à commencer à construire un raisonnement logique, étape par étape.

« Comment », et non « pourquoi », un poisson-globe se gonfle-t-il ?

Lorsqu’il leur a été demandé « pourquoi » un poisson-globe se gonflait, les enfants ont généralement donné des réponses téléologiques, expliquant que le poisson se gonflait pour ne pas se faire manger, ou pour ressembler à un monstre géant.

En revanche, lorsqu’il leur a été demandé « comment » le poisson se gonflait, ils ont tenté de comprendre le processus biologique réel, en s’appuyant parfois sur leurs propres expériences ou sur ce qu’ils ont pu entendre autour d’eux.

Elle a raconté qu’un enfant avait eu une « idée géniale » : quand le poisson-globe a peur, « son cœur se met à battre très vite, et il y a quelque chose comme un ressort à l’intérieur qui se contracte, puis tout le poisson-globe se gonfle ».

Même si la réponse était peut-être erronée, elle témoignait d’une pensée créative, a-t-elle déclaré.

Les enfants participant à l’étude étaient répartis de manière à peu près égale entre filles et garçons. Les chercheurs ont indiqué n’avoir constaté aucune différence entre les sexes.

« Cela ne signifie pas qu’il n’y a pas de différences, mais dans notre cas, nous n’avons rien observé de vraiment significatif », a-t-elle précisé.

Une recherche susceptible d’améliorer les capacités d’apprentissage des élèves israéliens

Haskel-Ittah s’est interrogée sur la possibilité d’utiliser cette étude pour améliorer le système scolaire israélien, où les élèves ont obtenu des résultats inférieurs à la moyenne en lecture, en mathématiques et en sciences lors de la dernière session d’évaluations internationales.

« Je pense qu’il est très important de permettre aux élèves de réfléchir par eux-mêmes », a-t-elle indiqué. « Les enseignants devraient mettre l’accent non seulement sur les bonnes réponses, mais aussi sur celles qui incluent un raisonnement ».

Lorsqu’elle forme des professeurs de sciences à l’Institut Weizmann, elle leur suggère de poser des questions commençant par « comment » sur des sujets que leurs élèves n’ont jamais étudiés auparavant.

« Au début, les enseignants sont réticents à l’idée de poser aux élèves des questions sur des notions qu’ils ne leur ont pas encore enseignées », a expliqué Haskel-Ittah. « Mais ils sont toujours émerveillés car les élèves reviennent avec des explications bien structurées et créatives ».

En s’appuyant sur les capacités de raisonnement intuitif, a-t-elle ajouté, les éducateurs peuvent établir des bases plus solides pour la pensée critique.

« C’est exactement ce que font les scientifiques », a-t-elle fait remarquer. « Ils ont des idées différentes. Ils mènent des expériences, et au final, une hypothèse se révèle juste ou fausse ».

« Dans le système scolaire, nous mettons l’accent sur l’exactitude », a-t-elle noté. « Mais nous devons également aider les enfants à exercer leurs capacités de raisonnement avant de les guider vers des concepts scientifiquement exacts ».

Aider les gens à développer leur raisonnement critique

« La force de cette étude réside dans sa stratégie d’interrogation », a dit au Times of Israel la professeure Iris Tabak, professeure associée en sciences de l’apprentissage à la Faculté d’éducation de l’Université Ben Gurion du Néguev.

Tabak n’a pas pris part à cette recherche.

« Les résultats actuels laissent penser que même certains élèves de CE1 pourraient élargir leurs explications fonctionnelles pour y inclure des mécanismes », a-t-elle continué.

Tout en soulignant que des recherches supplémentaires étaient nécessaires sur un groupe plus large d’enfants, Tabak a ajouté : « Cultiver le raisonnement mécaniste peut fournir aux élèves de la maternelle à la terminale un outil pour évaluer de manière critique les informations diffusées dans les médias ».

« Imaginons qu’un article mette en garde contre l’utilisation de la crème solaire en raison d’une corrélation entre celle-ci et le mélanome », a-t-elle continué. Au lieu d’établir une corrélation entre ces deux phénomènes, « les gens pourraient recourir à un raisonnement mécaniste pour émettre l’hypothèse que les personnes les plus exposées au soleil ou ayant une peau plus sensible au soleil sont plus susceptibles d’utiliser de la crème solaire, et qu’elles sont, par la même occasion, plus susceptibles de développer un mélanome ».

En d’autres termes, un raisonnement critique de type cause à effet peut empêcher de tirer de fausses conclusions à partir d’affirmations trompeuses.

« Se demander systématiquement comment une cause proposée peut produire un effet observé fait partie de la vigilance critique », a-t-elle dit.

Haskel-Ittah a souligné que le développement de l’esprit critique est aujourd’hui plus essentiel que jamais, à l’heure où l’information est accessible instantanément.

« L’IA fournira immédiatement des informations aux enfants », a-t-elle expliqué. « Mais ces dernières pourraient inclure ce que nous appelons des ‘boîtes noires”’ c’est-à-dire des systèmes dont le fonctionnement interne est totalement caché ou inconnu. Lorsque les enfants identifient ces boîtes noires, ils peuvent poser des questions supplémentaires. En tant qu’individu, il faut être capable de réfléchir et d’analyser les éléments que l’on ne comprend pas ».