Pre‐service teachers’ understanding and teaching of nature of science: An intervention study

Abstract:

This study is the third in a line of investigations that examines pre‐service teachers’ conceptions of nature of science (NOS) and the translation of those conceptions into classroom practice. The purpose of the present study was to delineate the effectiveness of an intervention designed to facilitate pre‐service teachers’ inclusion of NOS in their classroom teaching. Four factors were identified as most influential in participants’ teaching efforts: (1) knowledge of NOS, (2) knowledge of subject matter, (3) pedagogical knowledge, and (4) intentions towards teaching NOS. Intentions were the most critical factor. Participants, regardless of NOS views or science background, did not teach in accordance with their NOS views if they had not internalized the importance of teaching NOS. Those with strong intentions to address NOS explicitly were more successful. Those participants with strong intentions, well‐developed NOS views, and extensive knowledge of science content were most successful in their instruction. Implications for the development of pedagogical content knowledge for NOS are discussed.

Sommaire exécutif:

La présente étude a visé à cerner l'efficacité d'une intervention destinée à faciliter chez de futurs enseignants et enseignantes l'intégration de savoir relatif à la nature de la science (NS) dans leurs pratiques d'enseignement. Il s'agit de la troisième étude d'une série de travaux portant sur la compréhension et l'enseignement de la NS chez de futurs maîtres. La recherche montre que la transposition des savoirs dans la pratique est indirecte et influencée par divers facteurs contextuels et personnels. L'intervention qui sous‐tend la présente étude s'est déroulée lors de la cinquième année d'un programme de maîtrise en enseignement Pour favoriser l'intégration de savoir relatif à la NS, quatre modifications ont été apportées au programme de cette année en vue de tenir compte des contraintes qui limitent l'enseignement de la NS et qui ont été décrites ailleurs, soit le manque de savoirs relatifs à la NS, le manque de directives pour son enseignement, le manque d'activités pédagogiques ainsi que le manque de soutien d'un enseignant mentor. La NS a servi de fil conducteur tout au long de cette cinquième année du programme, de sorte que plusieurs travaux des étudiants et étudiantes devaient faire place aux objectifs liés à la NS, a son enseignement et à son évaluation. De plus, deux cours ont été ajoutés au cursus en vue d'enrichir les conceptions des futurs enseignants et enseignantes à l'égard de la NS. Enfin, un fascicule d'activités et de suggestions ou directives pédagogiques portant sur la NS a été fourni aux étudiants et étudiantes avant le début de leur stage d'enseignement Une cinquième modification, qui n'a touché que le cursus des participants et participantes à la présente étude, a consisté en la constitution, par les chercheurs, d'un groupe visant à soutenir les participants et participantes dans leurs efforts pour intégrer des références explicites à la NS dans leurs pratiques d'enseignement

Les principes de la NS mis de l'avant dans ce programme sont ceux qui font l'objet d'un consensus chez les enseignants et enseignantes de sciences quant à leur importance et leur pertinence pour l'éducation, et ce, du préscolaire jusqu'à la fin du secondaire. Ils concordent également avec les principes énoncés dans les documents sur les réformes nationales en éducation. Ces principes stipulent que la science est (a) provisoire ; b) basée sur des pratiques empiriques; c) subjective ; d) un produit de l'imagination, de l'inférence et de la créativité ; et, enfin, (e) socialement et culturellement inscrite. Les différences entre les lois et les théories scientifiques de même qu'entre les inferences et les observations ont aussi fait l'objet d'une attention particulière. Par ailleurs, comme des recherches antérieures suggèrent que l'approche la plus appropriée pour enseigner la NS est une approche explicite et reflexive, c'est une telle approche qui a été mise de l'avant dans tous les volets du programme de maîtrise en enseignement.

Sur la base d'un questionnaire portant sur la NS (Abd‐El‐Khalick, 1998), d'une série d'entrevues, d'observations en classe ainsi que de profils biographiques, nous avons constitué, à partir d'une cohorte de 15 participants et participantes, un sous‐échantillon intentionnel de sept futurs enseignants et enseignantes que nous avons suivis durant les dix semaines de leur stage d'enseignement Les futurs enseignants et enseignantes sélectionnés devaient faire montre (a) de points de vue appropriés, bien que variés, à l'égard de la NS ; (b) de compétences pédagogiques moyennes et au‐dessus de la moyenne ; et (c) d'un intérêt manifeste pour la NS ; ils devaient également bénéficier (d) du support d'un enseignant mentor favorable ou à tout le moins flexible à l'égard de l'enseignement de la NS. Des observations en classe, des plans de cours, des discussions après les séances en classe et des entrevues ont permis de documenter les tentatives des participants et participantes pour intégrer de façon explicite la NS dans leur enseignement, ainsi que leurs perceptions des facteurs facilitant ou inhibant cette intégration.

Les résultats mettent en évidence le succès de tous les aspects de l'intervention relativement à l'enrichissement des points de vue des participants et participantes à l'égard de la NS et de sa valorisation en tant qu'objectif pédagogique. De plus, quatre facteurs jouant un rôle prépondérant dans les efforts pédagogiques des participants et participantes ont pu être identifiés, soit (1) le savoir relatif à la NS, (2) le savoir disciplinaire, (3) le savoir pédagogique et (4) les intentions vis‐à‐vis de l'enseignement de la NS, ce dernier facteur étant, à notre avis, le plus critique. En effet, quel que soit leur point de vue à l'égard de la NS ou leur formation scientifique antérieure, les participants et participantes n'enseignent pas en accord avec le point de vue qu'ils soutiennent pourtant à l'égard de la NS si ils n'ont pas, au préalable, intériorisé l'importance d'enseigner la NS. L'importance des intentions ainsi que du savoir pédagogique lié à l'enseignement de la NS est particulièrement évidente dans le cas du participant qui possédait à la fois les points de vue les plus articulés à l'égard de la NS et la formation scientifique la plus poussée. Ce participant a fait peu d'enseignement explicite de la NS, même s'il croyait en l'importance d'un tel enseignement. Cela est attribuable, selon nous, à son manque d'intentions fermes et au manque de savoir pédagogique spécifiquement lié au contenu ≪ nature de la science ≫. Il ne savait pas comment les deux contenus que constituent la NS et la théorie atomique pouvaient être conciliés de façon à améliorer globalement l'enseignement. De plus, il ne croyait pas que les élèves pouvaient s'approprier deux concepts abstraits en même temps.

Les deux participants qui ont fait le plus d'efforts en vue de pratiquer un enseignement explicite de la NS se distinguent sur le plan de leur compréhension de la NS, sur le plan du savoir disciplinaire et sur celui de l'approche pédagogique. Le premier participant a réussi à intégrer la NS à l'intérieur de ses leçons de sciences. [Agrave] son avis, cela tient à ses points de vue bien articulés sur la NS et à l'étendue considérable de son savoir disciplinaire, qui lui a permis d'étayer par de nombreux exemples la NS. En revanche, la seconde participante, qui a aussi multiplié les efforts pour enseigner explicitement la NS, s'y est pris d'une façon plus générique, en présentant la NS comme un contenu distinct et en se servant du fascicule d'activités reliées à la NS fourni dans le cadre du programme. Sa difficulté à intégrer la NS dans d'autres contextes est attribuable à sa compréhension plus limitée de la NS de même qu'à l'étendue plus restreinte de son savoir disciplinaire.

Ces résultats suggèrent que les participants et participantes qui avaient l'intention ferme de traiter explicitement de la NS affichent un bon taux de réussite à cet égard. Les participants et participantes qui présentaient des intentions fermes, des points de vue bien articulés à l'égard de la NS ainsi que du savoir disciplinaire en sciences approfondi ont été les plus performants. Le savoir disciplinaire, le savoir relatif à la NS et le savoir pédagogique, ainsi que l'interaction entre ces trois domaines, constituent le ≪ savoir pédagogique associé au contenu ‘nature de la science’ ≫. Pour la mise en œuvre de ce savoir pédagogique en situation de classe et l'obtention de résultats probants, l'intention d'enseigner laNS se révèle déterminante. D'autres recherches devront être réalisées en vue de comprendre l'interaction entre les domaines de savoir, les intention et les croyances dans le développement et l'implantation de savoirs pédagogiques associés à la NS.