« Votre professeur s'est trompé ! » C'est une phrase que beaucoup d'étudiants du secondaire ou de l'université ont entendue. En tant qu'enseignants et anciens professeurs de sciences, nous avons déjà été confrontés à cette accusation.

Alors que ceux qui ont des connaissances scientifiques avancées (y compris les professeurs des élèves et les enseignants du secondaire) peuvent très bien dire que leurs anciens enseignants avaient « tort, « « incomplet » pourrait être plus approprié. Ces enseignants ont probablement eu raison de choisir des modèles scientifiques adaptés à l'âge et de les enseigner de manière appropriée.

Si on mettait Einstein devant une classe de 7e, il pourrait bien présenter un contenu à ces étudiants bien au-delà de leur niveau de compréhension. Cela met en évidence une incompréhension courante de ce qui est (et n'est pas) enseigné dans les écoles, et pourquoi.

Enseignement au niveau des élèves

Notre développement cognitif, défini par différentes étapes selon l'âge, signifie que l'apprentissage est progressif. Enseigner implique de choisir les bonnes pédagogies pour transmettre des connaissances et des compétences aux élèves d'une manière qui correspond à leur développement cognitif.

Dans cet article, nous utiliserons la compréhension des forces en science pour démontrer cette progression et cette évolution progressives de l'éducation.

Dans les écoles australiennes, forces sont enseignées de la maternelle (fondation) à la 12e année. Tout au long de leur scolarité, et surtout dans l'enseignement primaire malgré les différents défis, il est plus important que les élèves acquièrent des compétences en recherche scientifique que de simples faits scientifiques. Cela se fait dans le contexte de tous les sujets scientifiques, y compris les forces.

Les étapes de l'apprentissage sont un long voyage

Avant qu'un enfant puisse découvrir la science du monde qui l'entoure, il doit d'abord acquérir des compétences linguistiques par le biais d'interactions avec des adultes telles que la lecture de livres (en particulier des livres d'images).

En maternelle et en maternelle, l'apprentissage basé sur le jeu utilisant les principes d'apprentissage de la petite enfance est particulièrement important. Faire tomber des objets tels que des pierres et des plumes pour voir ce qui tombe le plus rapidement, ou ce qui coule, peut conduire à des commentaires tels que « les choses lourdes tombent plus vite » ou « les choses lourdes coulent ». Bien sûr, c'est "faux" car la résistance à l'air n'est pas prise en compte, ou densité par rapport à l'eau, mais c'est "correct" pour les enfants de cinq ans.

À cet âge, ils apprennent à faire des observations pour donner un sens au monde qui les entoure à travers un jeu curieux. Les enfants peuvent ne pas comprendre pleinement des sujets compliqués jusqu'à ce qu'ils soient capables de raisonnement proportionnel.

Au collège, les élèves découvrent les lois du mouvement de Newton à travers diverses expériences. Ceux-ci utilisent généralement des équipements traditionnels tels que des chariots, poulies et poids, ainsi que des interactifs en ligne.

Dans les années seniors, les élèves examinent l'accélération uniforme et ses causes. En plus de mener des enquêtes de première main, comme lancer des balles en l'air et utiliser l'analyse vidéo, les élèves ont besoin de compétences mathématiques supérieures pour faire face à l'algèbre impliquée. À proprement parler, ils doivent tenir compte des frottements, mais l'ignorer est normal à ce niveau.

Les simulations en ligne sont particulièrement intéressantes pour ce sujet. Notre recherche a montré que les simulations peuvent avoir un effet statistiquement significatif et positif sur l'apprentissage des élèves, en particulier avec les opportunités centrées sur l'étudiant qu'ils présentent. (Ils sont également très utiles pour apprendre de chez soi en confinement.)

Les étudiants étendent ensuite leur apprentissage à la loi universelle de la gravitation de Newton. Les étudiants doivent maintenant appliquer des compétences mathématiques supérieures, avec davantage d'algèbre et potentiellement de calcul. Bien que ce modèle soit incomplet, et ne peut pas expliquer l'orbite de Mercure (entre autres), cette connaissance était suffisante pour nous amener sur la Lune et revenir.

Dépasser la physique newtonienne et ses limites, les étudiants de premier cycle apprennent la théorie de la relativité générale d'Einstein où la gravité n'est pas considérée comme une force entre deux objets, mais comme le gauchissement de l'espace-temps par les masses. Pour aborder ce contenu, les élèves ont besoin de prouesses mathématiques pour résoudre les équations de champ non linéaires d'Einstein.

La science est toujours incomplète

Avons-nous enfin atteint la bonne vue ? Non, la relativité générale ne fournit pas une explication complète. Les physiciens théoriciens travaillent sur une théorie quantique de la gravité. Malgré un siècle de recherche, nous n'avons toujours aucun moyen de concilier gravité et mécanique quantique. Même ceci est un modèle inachevé.

Les enseignants n'ont pas « tort, " ils sont convenablement incomplets, tout comme Einstein était incomplet. Alors comment éviter de telles accusations ?

La réponse réside peut-être dans la langue que nous utilisons en classe. Plutôt que de dire « C'est comme ça… », nous devrions plutôt dire « Une façon de voir les choses, c'est… », ou "Une façon de modéliser ceci est …", pas comme une question d'opinion, mais comme une question de complexité. Cela permet à l'enseignant de discuter du modèle ou de l'idée, tout en faisant allusion à une réalité plus profonde.

Einstein a-t-il vraiment tort ? Bien sûr que non, mais il est important de réaliser que nos modèles de forces et de gravité sont incomplets, comme avec la plupart des sciences, d'où la poursuite académique de connaissances supérieures.

Plus important, nos enseignants comprennent le processus d'introduction des élèves à des modèles de plus en plus sophistiqués afin qu'ils comprennent mieux l'univers dans lequel nous vivons. Cela correspond à leur développement cognitif tout au long de l'enfance.

Apprendre est un voyage, pas simplement le point final. Comme le dit l'aphorisme attribué à Einstein, "Tout doit être aussi simple que possible, mais pas plus simple."

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.