Rapport d'information fait par la Commission des affaires culturelles, familiales et sociales, sur l'enseignement des disciplines scientifiques dans le primaire et le secondaire

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Compte tenu de la désaffection des jeunes, et surtout des jeunes filles, pour les études scientifiques, la Commission des affaires culturelles, familiales et sociales a créé le 8 novembre 2005 une mission d'information sur l'enseignement des disciplines scientifiques dans l'enseignement primaire et secondaire. Pendant six mois la mission a auditionné 56 personnalités toutes concernées à des titres divers par ce problème puis les membres de la mission se sont rendus en Finlande, au Canada et en Suède réputés pour les résultats des élèves dans les filières scientifiques. Enfin la mission formule des propositions et avance des pistes de réflexion pour chaque niveau scolaire. Elle insiste sur le fait que rien ne pourra changer sans une évolution de la formation initiale et continue des enseignants.

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Publié le 01 mai 2006
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 N°3061 ______  
ASSEMBLÉE NATIONALE CONSTITUTION DU 4 OCTOBRE 1958 DOUZIÈME LÉGISLATURE
 Enregistré à la Présidence de l'Assemblée nationale le 2 mai 2006.     RAPPORTDINFORMATION   DÉPOSÉ  en application de l’article 145 du Règlement    PAR LA COMMISSION DES AFFAIRES CULTURELLES, FAMILIALES ET SOCIALES   sur  L’enseignement des disciplines scientifiques dans le primaire et le secondaire   ET PRÉSENTÉ PARM. JEAN-MARIEROLLAND,  Député.  ___     
 
 
— 3 —       SOMMAIRE ___   
Pages
INTRODUCTION................................................................................................ 9
I.- LA DÉSAFFECTION DES JEUNES POUR LES ÉTUDES SCIENTIFIQUES : UN PROBLÈME MONDIAL................................................. 11
A. L’ÉDUCATION SCIENTIFIQUE DANS LE MONDE PRÉSENTE DE NOMBREUSES CONSTANTES ................................................................ 12
1. Un désenchantement général vis-à-vis de la science ............................ 12
2. Une sous-représentation des femmes dans les carrières scientifiques ........................................................................................... 14
3. Un enseignement trop académique........................................................ 18
B. L’ÉTAT DES LIEUX EN FRANCE .............................................................. 20
1. La désaffection est très nette pour les études universitaires en physique-chimie et en mathématiques ................................................... 21
2. La désaffection pour les filières scientifiques est assez largement une question de genre ........................................................................... 25 C. LES LEÇONS DES ENQUÊTES INTERNATIONALES SUR LES COMPÉTENCES DES ÉLÈVES DE QUINZE ANS.................................... 28
II.- L ENSEIGNEMENT DES SCIENCES ET DES MATHÉMATIQUES NE DOIT PAS ETRE RÉDUIT À SA SEULE EFFICACITÉ SÉLECTIVE................. 33
A. POUR ÊTRE PLUS FORMATEUR L’ENSEIGNEMENT DES MATHÉMATIQUES DEVRAIT ÊTRE MOINS SÉLECTIF .......................... 33
1. Les mathématiques au sommet de la hiérarchie scolaire....................... 33
2. Quelles mathématiques à l’école primaire ?........................................... 35
B. L’IMPORTANCE DE L’ACQUISITION D’UNE CULTURE SCIENTIFIQUE .......................................................................................... 37
1. Apprendre avec les musées scientifiques .............................................. 37
2. Apprendre la science par les médias ..................................................... 41
3. Apprendre la science à travers l’histoire des découvertes et la vie des grands chercheurs........................................................................... 43
C. LA CULTURE SCIENTIFIQUE PARTICIPE À LA CONSTRUCTION DE LA DÉMOCRATIE ................................................................................ 44
 
— 4 —
III.- LA RÉNOVATION DE LENSEIGNEMENT DES MATIÈRES SCIENTIFIQUES PASSE PAR L INNOVATION................................................ 47 A. LES INNOVATIONS PÉDAGOGIQUES PORTEUSES D’AVENIR............ 48
1. L’expérience deLa main à la pâte.......................................................... 48
2. L’expérimentation en mathématiques..................................................... 52
3. Les bons choix en matière d’informatique .............................................. 55
4. L’enseignement pluridisciplinaire des sciences au collège, l’exemple du Québec ............................................................................. 57
5. L’évaluation sans disqualification ........................................................... 60
B. LA CRÉATION D’UNE VÉRITABLE FILIÈRE SCIENTIFIQUE AU LYCÉE ....................................................................................................... 62 1. Créer une option sciences en classe de seconde .................................. 62
2. Instaurer un véritable baccalauréat scientifique ..................................... 63
IV.- LA FORMATION ET LA MOTIVATION DES ENSEIGNANTS : UN ENJEU NATIONAL............................................................................................ 66 A. LA SITUATION ACTUELLE EST TRÈS INSATISFAISANTE .................... 67 1. Des professeurs des écoles sous-formés en science ............................ 67
2. Des enseignants du secondaire enfermés dans leur discipline .............. 68
3. Un déficit général de formation continue ................................................ 69 B. LES INSTITUTS UNIVERSITAIRES DE FORMATION DES MAITRES (IUFM) DOIVENT PROFONDÉMENT ÉVOLUER...................................... 71
1. Un cahier des charges très attendu........................................................ 71
2. Améliorer la préparation des enseignants du secondaire....................... 73
3. Rendre plus attractif le métier d’enseignant dans le second degré ........ 73
SYNTHÈSE DES PROPOSITIONS.................................................................... 77
TRAVAUX DE LA COMMISSION...................................................................... 81
ANNEXES.......................................................................................................... 85
Annexe 1 : Composition de la mission ........................................................ 85
Annexe 2 : Liste des personnes auditionnées à l’assemblée nationale ......    87 
Annexe 3 : Liste des personnes rencontrées lors des déplacements .........    91 Annexe 4 : Les évaluations nationales en 2005 en mathématiques en CE2 et en 6ème..........................................................................................    95 Annexe 5 : Exemples d’exercices de mathématiques dans les évaluations Pisa 2003 ..................................................................................................... 99
   
 
 
  
 
 
 
 
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Annexe 6 : Classement des pays sur les quatre domaines évalués par Pisa 2003.................................................................................................... 105
Annexe 7 : Présentation de l’association maths en jeans (méthode d’apprentissage des théories mathématiques en jumelant des établissements pour une approche nouvelle des savoirs) .......................... 107
Annexe 8 : Présentation de l’association animath ...................................... 109
Annexe 9 : Comptes rendus des auditions ................................................. 111
Réunion du 29 novembre 2005: – audition de Mme Véronique Chauveau, professeur de mathématiques, membre de l’association Femmes et sciences......................................................111 – audition de Mme Marie Reynier, directrice générale de l’école nationale supérieure des arts et métiers (ENSAM), présidente de la commission Amont de la Conférence des Grandes écoles.......................................................117 – audition de M. Dominique Perrin, directeur de l’école supérieure d’ingénieurs en électrotechnique et électronique (ESIEE), de la chambre de commerce et d’industrie de Paris (CCIP). ...........................................................121 
Réunion du 6 décembre 2005:
– audition de M. Christian Margaria, directeur de l’Institut national des télécommunications, président de la Conférence des grandes écoles..................127 – audition de M. Yves Malier, professeur d'université, membre de l'Académie des technologies, ancien directeur de l'Ecole normale de Cachan .................................................................................................................129 – audition de M. Elie de Saint-Jores, chef de service formation initiale au sein de la direction de la formation du MEDEF .................................................132 
– audition de Mme Geneviève Berger, chercheure en biophysique, ancienne directrice du CNRS...............................................................................134 – audition de M. Bernard Hugonnier, directeur-adjoint de la direction de l’éducation de l’OCDE....................................................................................135 
Réunion du 13 décembre 2005:
 – audition de Mme Claudine Peretti, directrice de l'évaluation et de la prospective du ministère de l'Education nationale, de l'enseignement supérieur et de la recherche .................................................................................139  – audition de M. Norberto Bottani, directeur du service de la recherche en éducation du département de l'instruction au canton de Genève ....................142  – audition de M. Laurent Lafforgue, professeur à l’Institut des hautes études scientifiques (IHES), membre de l’Académie des sciences, médaille Fields 2002...........................................................................................................143  – audition de M. Michel Lagües, directeur de l’espace sciences à l’ESPCI (Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles)...................................146  – audition de M. Thierry Aubin, professeur à l’université Pierre et Marie Curie membre de l’Académie des sciences, section mathématiques. .................. .148
Réunion du 20 décembre 2005:
 
– audition de M. Jean-François Bach, professeur à l’université René Descartes, membre de l'Académie des sciences, section biologie humaine et sciences médicales ...........................................................................................151 
— 6 —
 – audition de M. Georges Charpak, professeur émérite à l’École de physique et chimie industrielles et physicien à l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire, membre de l’Institut de France...............................156  – audition de M. Pierre Léna, professeur à l'université Denis Diderot, membre de l'Académie des sciences, section sciences de l’univers membre deLa main à la pâte..............................................................................162 Réunion du 17 janvier 2006:  – audition de M. Anders Hingel, direction de l’éducation de la Commission européenne ..................................................................................169  – audition de M. Pascal Huguet, driecteur de recherche au laboratoire de psychologie cognitive d’Aix-Marseille (CNRS).............................................174  – audition de M. Edouard Brezin, président de l’Académie des sciences et M. Yves Quéré, membre de l’Académie des sciences, co-fondateur deLa main à la pâte.......................................................................178 Réunion du 31 janvier 2006:  – audition de M. Xavier Clément, directeur de la communication et porte-parole du CEA, M. Jean-Pierre Vigouroux, chef de la cellule des affaires publiques, chargé des relations avec le Parlement...............................................185  – audition de M. Christian Orange, professeur des universités en sciences de l'éducation (didactique des sciences), agrégé des Sciences de la vie et de la terre, formateur à l’IUFM des Pays de la Loire ...............................................188  – audition de M. Jean-Pierre Demailly, professeur à l'université de Grenoble I, Institut Fourier, président du groupe de réflexion interdisciplinaire sur les programmes (GRIP), et de M. Michel Delord, vice-président du GRIP, enseignant de collège en mathématiques .....................191  – audition de M. Antoine Petit, directeur interrégional Sud-Ouest du CNRS et de M. Hervé Mathieu, secrétaire général du CNRS.........................................197 Réunion du 7 février 2006:  – audition de M. Marc Peyrade, directeur de l’Ecole nationale supérieure des télécommunications .....................................................................203  – audition de M. Michel Kasser, directeur de lEcole nationale des sciences géographiques ......................................................................................................205  – audition de M. Christian Loarer, inspecteur général du primaire, auteur d’un rapport sur la rénovation de l’enseignement des sciences et de la technologie à l’école ............................................................................................206  – audition de M. Jean-Jacques Dupin, professeur des universités en physique à l’IUFM d’Aix-Marseille, ancien vice-président de la Conférence des directeurs d'IUFM, chercheur en didactique des sciences .........209 Réunion du 21 février 2006:  – audition de M. Philippe Meirieu, directeur de l’IUFM de Lyon ......................211  – audition de M. François Perre,t doyen de l'Inspection générale de l'éducation nationale et M. Claude Boichot, inspecteur général secteur physique chimie au lycée et post bac (CPGE, IUT, STS) ...................................215  – audition de M. Rémi Brissiaud, chercheur en didactique des mathématiques, enseignant à l’IUFM de Versailles, auteur d’ouvrages sur les mathématiques en primaire ............................................................................219 
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Réunion du 28 février 2006: Table ronde des enseignants ..........................................221  – M. Michel Frechet et M. Bruno Descroix, membres de l’association des professeurs de mathématiques de l'enseignement public (APMEP)  – M. Jean-Charles Jacquemin, président de l’union des professeurs de physique et de chimie (UdPPC), et Mme Marie-Françoise Karatchentzeff, membre de l’association  – M. Jean-Michel Schmitt, président de l’union des professeurs de sciences et techniques industrielles (UPSTI)  – M. Yohan Yebbou, président et M.Bruno Jeauffroy, secrétaire général, de l’union des professeurs de spéciales (UPS) classes préparatoires aux grandes écoles  – Mme Eliane Vernet et M. Jean Ulysse, de l’association des professeurs de biologie et géologie (APBG) Réunion du 7 mars 2006:  – audition de M. Christian Forestier, membre du Haut conseil de l’éducation, ancien président du Haut conseil de l’évaluation de l’école................................241  – audition de M. Gilles de Robien ministre de l’éducation nationale de l’enseignement supérieur et de la recherche ........................................................245   de– audition  Kahane, professeur émérite deM. Jean-Pierre mathématiques, membre de l’Académie des sciences, président de la commission de réflexion sur l’enseignement des mathématiques .......................256  – audition de M. Luc Ferry, ancien ministre de léducation nationale et de la recherche, ancien président du Conseil national des programmes, président du Conseil d'analyse de la société ........................................................261 Réunion du 14 mars 2006:  – audition de M. Farid Hamana, secrétaire général de la Fédération des conseils de parents d’élèves (FCPE), et M. Gilbert Lambrecht, chargé de mission à la FCPE................................................................................................265  – audition de M. Roland Debbasch, directeur de l’enseignement scolaire au ministère de l’éducation nationale, de l’enseignement supérieur et de la recherche ..............................................................................................................270  – audition de M. Jean-Marc Monteil,directeur de l’enseignement supérieur au ministère de l’éducation nationale, de l’enseignement supérieur et de la recherche ..............................................................................................................274  – audition de M. Christian Brechot,directeur général de l’INSERM .................279  – audition de Mlle Eva Dumontet, secrétaire nationale à la presse, et de Mlle Floréale Mangin, secrétaire nationale aux questions de société de l'Union nationale lycéenne (UNL) .......................................................................283 
 
 
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I N T R O D U C T I O N
Une grande partie du paradoxe de la technologie moderne est qu’elle s’utilise bien plus facilement qu’elle ne s’explique et que d’une certaine façon elle se retourne contre la science qui l’a rendue possible.
Dès l’instant où nous pouvons utiliser une télécommande nous n’avons plus vraiment besoin de comprendre le fonctionnement de l’appareil. La science et la technologie modernes ont quelque chose de magique et cet aspect risque d’ouvrir la porte à des croyances irrationnelles. Comment peut-on faire la différence entre la réalité et la magie lorsque les réalisations de la science dépassent l’imaginaire ?
À l’autre bout du problème se trouve la science qui ne fait plus rêver, dont l’image sociale est ternie et qui est souvent mise au banc des accusés.
Pourtant la science est au cœur de la bataille mondiale de l’intelligence et la force d’une nation ou d’une région se mesure souvent en nombre d’innovateurs, de chercheurs et de brevets déposés. Alors, pourquoi seulement 7 % des anciens élèves de l’École polytechnique se tournent-ils vers la recherche ?
Cette vaste interrogation de l’homme moderne face à la science, si elle ne contient pas toutes les préoccupations qui ont conduit à la constitution de la mission d’information sur l’enseignement des disciplines scientifiques dans le primaire et le secondaire, n’en a pas moins constitué une toile de fond permanente.
Une précision tout d’abord mérite d’être apportée, de quelle science faut-il parler ? Les mathématiques sont bien entendu une science qui vit sur sa réputation d’excellence pédagogique un peu ternie par son côté « potion amère ». S’y ajoutent les sciences expérimentales et d’observation ou sciences de la nature (biologie, physique, chimie, géologie, astronomie), qui sont expérimentées partout sauf à l’école ou si peu. Mais il ne faut pas oublier la technologie, qui devrait entretenir avec toutes les sciences un rapport étroit, mais a longtemps été reléguée au rang de travaux manuels et consiste trop souvent aujourd’hui à savoir allumer un ordinateur.
Un autre aspect de l’interrogation est de savoir pourquoi, si la science permet à l’homme de devenir « un inventeur de phénomènes », selon les termes de Claude Bernard, son enseignement n’est bien souvent que le « téléchargement de données abstraites » pour reprendre une expression entendue au Québec.
Tout au long des six mois qui ont suivi sa création par la commission des affaires culturelles familiales et sociales, le 8 novembre 2005, la mission d’information sur l’enseignement des disciplines scientifiques a examiné les différentes facettes du problème.
— 10 — Elle a procédé à l’audition de cinquante-six personnes à l’Assemblée nationale, toutes concernées à des titres divers par l’enseignement des sciences. Académiciens, pédagogues, enseignants, directeurs d’instituts de formation des maîtres (IUFM), élèves, parents d’élèves, chercheurs, inspecteurs généraux et directeurs d’administration de l’éducation nationale, ainsi que le ministre de l’Éducation nationale et un ancien ministre, ont fait part de leurs inquiétudes, ou de leur enthousiasme mais aussi de leurs attentes et de leurs propositions.
Elle s’est également déplacée sur le terrain, dans un lycée parisien puis dans une classe de cours préparatoire de Clichy-sous-Bois, pour recueillir un maximum d’informations sur des expériences pédagogiques innovantes. Le rôle des musées des sciences dans la diffusion de la culture scientifique était également au centre des interrogations et la mission s’est ainsi rendue au Palais de la Découverte et à la Cité des sciences et de l’industrie à Paris ainsi qu’au Vaisseau à Strasbourg.
Enfin intrigués autant qu’intéressés par les excellents résultats des élèves en Finlande, au Canada et, dans une moindre mesure, en Suède lors des évaluations internationales de compétences qui tendent à se multiplier, certains membres de la mission se sont rendus dans ces trois pays afin de comparer les méthodes, la philosophie et l’efficacité de ces différents systèmes éducatifs avec ce qui se passe en France.
Sans prétendre apporter des solutions clés en main aux très nombreux problèmes posés, la mission s’est tout d’abord efforcée de faire le point, dans le monde et en France, sur l’inquiétant problème de la désaffection des jeunes pour les études scientifiques. Il était ensuite indispensable de s’interroger sur les contenus, les méthodes mais aussi le rôle et la place dans le système scolaire des disciplines scientifiques.
Quant aux moyens de réconcilier les jeunes – et notamment les jeunes filles – et les sciences, ils dépassent largement les questions purement scolaires même s’il conviendrait d’abord de réconcilier les professeurs avec eux-mêmes. Le poids des stéréotypes et des représentations négatives de la science, un système éducatif trop élitiste et un rapport décourageant entre le long effort à fournir pour faire des études scientifiques et les faibles espoirs de débouchés contribuent largement à figer la situation.
Mais la mission a observé, tant en France qu’à l’étranger, un tel enthousiasme à enseigner, une telle curiosité et une telle soif d’apprendre, dès lors que l’on sort des modes traditionnels de transmission des savoirs qu’elle considère que le levier du changement réside dans ces laboratoires pédagogiques qui tendent à se multiplier bien plus que dans une énième révision des programmes ou des horaires.