Physique-Chimie au lycée : dans la perspective de la réforme

TIMSS Advanced et la Physique

Comment les résultats de TIMSS Advanced recoupent les demandes des collègues de physique chimie ?

L’enquête TIMSS Advanced ( Trends in International Mathematics and science Study) mené par l’IEA, une association à but non lucratif de scientifiques indépendants des gouvernements, a testé en France des élèves de terminale S en 2015.

L’intérêt de cette enquête :

La précédente édition de TIMSS Advanced date de 1995, ce qui donne des points de comparaison entre la situation qui précède la réforme Châtel du lycée et celle qui en découle.
Par ailleurs, l’intérêt de TIMSS Advanced et d’avoir aussi dressé des statistiques plus précises sur les élèves de terminale S selon leur spécialité (mathématiques, physique chimie, SVT) et sur les élèves se destinant aux classes préparatoires des grandes écoles dont les résultats demeurent très honorables et qui correspondent sans doute davantage aux élèves scientifiques interrogés dans les autres pays.

Un défaut de cette étude : comparer ce qui n’est pas comparable.

Contrairement à TIMSS4 (qui concerne les élèves de CM1) ou PISA, l’enquête TIMSS Advanced compare très peu de pays : 9 au total ( USA, France, Italie, Liban, Norvège, Portugal, fédération de Russie, Slovénie, Suède).
Cette étude porte sur des élèves en fin de cursus scientifique dans l’enseignement secondaire. Les situations sont variables d’un pays à l’autre. Dans la plupart, la proportion d’élèves en filière scientifique est beaucoup plus faible qu’en France : de 3,5 % à 18% d’une classe d’âge contre 21,5 % en France. Le public de lycéens interrogés est donc beaucoup plus hétérogène et certains élève sont moins motivés par les sciences qu’ailleurs. Rappelons que la réforme Châtel a rendu la terminale S plus généraliste. L’orientation des élèves rend ce phénomène perceptible : En 1995, 61 % des élèves poursuivaient dans une filière scientifique de l’enseignement supérieur contre 43 % aujourd’hui.

Les résultats globaux en physique :

Une baisse du score global est observée dans les 8 pays testés en 1995, sauf en Slovénie dont les résultats demeurent stables. Dans cette chute, la France suit la Suède, pays qui a fait le choix d’une politique de privatisation de son enseignement d’après le CNESCO.
Un point positif cependant, en France, à l’inverse des résultats issus de Pisa, dans la série S, l’écart des scores entre les élèves les plus performants et moins performants et très limité. L’enseignement y est donc plus égalitaire que dans d’autres pays.
On peut noter aussi un grand effort de la France pour parvenir à la parité en terminale S. La proportion de jeunes filles est passée de 37 à 47 % entre 1995 et 2015. Toutefois, on peut encore constater que les garçons réussissent mieux en moyenne que les filles, surtout en France et aux USA.

Entrons dans le détail de TIMSS Advanced :

L’un des problèmes majeurs de l’enquête TIMSS, c’est qu’elle n’est pas entièrement couverte par le programme de terminale S ! Pire encore, le programme des élèves français est celui qui la couvre le moins. Comment des élèves pourraient-ils alors être performants ? Les réponses scientifiques à des problèmes ne s’improvisent pas.

1) Thèmes des questions traitées

Thèmes Sujets enseignés en S Total des sujets
Mécanique et thermodynamique 5 9
Electricité et magnétisme 3 6
Ondes et particules, physique nucléaire 7 7
Total 15 22

Sans surprise, les élèves français ont de meilleurs résultats sur la partie ondes et particules, physique nucléaire, la seule à être totalement couverte par leurs programmes !
On peut aussi noter que la mécanique relativiste qui figure aussi dans leurs programmes n’est pas interrogée par TIMSS...

Est-ce TIMSS qui interroge sur des sujets trop complexes ? ou bien le programme de la série S ne répond-il plus aux attentes d’une réelle culture scientifique ? La réforme Châtel a supprimé 1h30 de Physique-Chimie en 1ere S. Des heures de mathématiques ont aussi été supprimées et certaines notions mathématiques, outils nécessaires aux sciences-physiques, ont été abandonnés au profit d’un enseignement des statistiques. Le programme de physique a donc été largement amputé depuis 1995 et c’est sans doute sur ces sujets que les élèves ont été interrogés par TIMSS. Depuis des années, le SNES-FSU demande le rétablissement d’un programme de physique-chimie ayant une approche plus mathématique. Un véritable enseignement scientifique ne peut pas en faire l’économie. Les professeurs et les élèves soulignent la lourdeur des programmes qui ne font que survoler une pléthore de sujets différents.

Serge Haroche, prix Nobel de physique, s’est aussi exprimé dans ce sens dans l’émission "Rue des écoles" sur France Culture : "On a abandonné des connaissances profondes pour des connaissances plutôt journalistiques. On veut donner une espèce de culture générale et la culture générale ne s’acquiert pas de cette façon. On ne peut pas parler du boson de Higgs à des jeunes qui ne savent pas comment résoudre le mouvement des planètes ou ce qui se passe quand on lance une balle dans l’air, ce qui repose sur des lois extrêmement simples."

2) Les types de questionnement

Les questions soumises aux élèves se divisent en 3 domaines : 30 % de questions de type « connaître", 40 % de type « appliquer » et 30 % de type « raisonner ». Les Français sont plus performants dans le domaine « raisonner », ce qui s’explique par les nouvelles formes d’exercice de type tache complexe attendus au bac. A contrario, ils ont moins bien réussi l’exercice de type « appliquer », ce qui s’explique par l’aspect chronophage des tâches complexes qui limitent le temps consacré par les professeurs à des exercices plus fondamentaux.
Après des années passées avec un programme exclusivement tourné sur des applications mathématiques de la physique puis un nouveau programme consacré au raisonnement, ne serait-il pas possible de construire un futur programme équilibré, laissant la place et le temps à ces deux types d’activités ?

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