TIMSS 2015 mathématiques et sciences : Évaluation internationale des élèves de CM1 (MEN-DEPP)

Note d'information, n° 33

11.2016

Auteurs : Marc Colmant et Marion Le Cam

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L’étude internationale TIMSS 2015 mesure les performances en mathématiques et en sciences des élèves à la fin de la quatrième année de scolarité obligatoire (cours moyen 1^ère année pour la France). Ces élèves sont entrés en cours préparatoire en 2011.

Avec un score de 488 points en mathématiques et de 487 points en sciences, la France se situe en deçà de la moyenne internationale (500 points en mathématiques et en sciences), et de la moyenne européenne (527 points en mathématiques ; 525 points en sciences), globalement et quel que soit le domaine de contenus ou le domaine cognitif considéré.

En sciences, filles et garçons obtiennent le même score. En mathématiques en revanche, les garçons font mieux que les filles, de manière significative, bien que peu marquée. Interrogés sur leurs pratiques d’enseignement, les enseignants français expriment plus fréquemment que leurs collègues européens un certain malaise face à ces deux disciplines.

En avril-mai 2015, 49 pays ou provinces ont participé à l’enquête internationale TIMSS (Trends in International Mathematics and Science Study) organisée par l’IEA pour évaluer les performances en mathématiques et en sciences des élèves de cours moyen 1^ère année (CM1).

La classe cible de l’enquête est celle qui représente quatre années d’enseignement après le début des apprentissages systématiques de la lecture, de l’écriture et des mathématiques. TIMSS s’intéresse à l’ensemble des élèves présents à ce niveau de la scolarité, quels que soient leur âge, leur parcours et l’organisation du système éducatif (proportion d’élèves en retard, etc.).

Au moment de la passation, la moyenne d’âge internationale est de 10,2 ans, la moyenne européenne de 10,3 ans ; les élèves français ont 9,9 ans.  Les plus jeunes sont les Italiens (9,7 ans) et les plus âgés les Danois (10,9 ans). Les politiques de chaque pays en matière d’âge de scolarisation, de promotion et de rétention de classe ne permettent pas d’établir un lien direct entre résultats et âge moyen des élèves.

En France, les élèves évalués dans TIMSS 2015 ont effectué leur cours préparatoire (CP) pendant l’année scolaire 2011-2012, voire 2010-2011 s’ils ont pris du retard. Ils ont donc suivi toute leur scolarité élémentaire avec les programmes mis en place en juin 2008.  Les nouveaux programmes d’enseignement de l’école élémentaire sont entrés en vigueur après l’évaluation TIMSS, à la rentrée scolaire 2016.

Pour les mathématiques, le préambule des programmes de 2008 indique qu’à cette étape de la scolarité, « les élèves enrichissent leurs connaissances, acquièrent de nouveaux outils, et continuent d’apprendre à résoudre des problèmes. Ils renforcent leurs compétences et acquièrent de nouveaux automatismes toujours associés à une intelligence de leur signification. »

Pour les sciences, les programmes indiquent qu’il « s’agit de comprendre et de décrire le monde réel, celui de la nature et celui construit par l’Homme, d’agir sur lui, et de maîtriser les changements induits par l’activité humaine. L’étude des sciences contribue à faire saisir aux élèves la distinction entre faits et hypothèses vérifiables d’une part, opinions et croyances d’autre part. »

Des résultats inférieurs à la moyenne internationale

Les élèves français obtiennent un score moyen de 488 en mathématiques et de 487 en sciences. Ces scores sont significativement inférieurs aux moyennes internationales des deux échelles TIMSS fixées à 500. Pour chaque discipline, le score moyen de la France est différent de manière statistiquement significative de celui de chacun des pays de l’étude, excepté de ceux de la Nouvelle-Zélande (491) et de la Turquie (483) pour les mathématiques et de ceux de la Turquie (483) et de Chypre (481) pour les sciences.

En mathématiques, cinq pays d’Asie orientale se partagent les meilleurs résultats : Singapour (618), Hong Kong (614), la Corée du Sud (608), Taïwan (596) et le Japon (593). Le premier pays de l’Union européenne (UE), l’Irlande du Nord (570), est 6^e.

En sciences, les mêmes cinq pays occupent les   premières places (avec des scores compris entre 555 et 590), rejoints toutefois par la Fédération de Russie (567).  Le premier pays de l’UE, la Finlande (554), occupe le 7^e rang.

Dans les deux disciplines, environ 6 pays sur 10 obtiennent des scores moyens globaux significativement supérieurs à la moyenne internationale. En revanche, 3 pays sur 10 (dont la France) ont des performances globales significativement inférieures.

La moitié des élèves n'ont pas d'enseignement des sciences en Primaire

Avis présenté au nom de la Commission des Affaires culturelles et de l’éducation sur le projet de loi de finances pour 2014

par  Julie Sommaruga

Assemblée nationale

n° 1429

10.2013 

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La députée PS Julie Sommaruga consacre donc ce rapport à l’enseignement des sciences au primaire et au collège.

Elle commence par un constat que chacun peut faire : « L’enseignement scientifique dispensé au primaire et au collège est en souffrance, voire en crise, ce que traduisent les résultats des élèves, qui par ailleurs manifestent peu d’intérêt pour les matières concernées. »

Précisant pour le Primaire : « D’une part, en calcul, les performances des élèves du primaire baissent ou stagnent, comme le montre l’enquête Lire, écrire, compter de la direction de l’évaluation, de la prospective et de la performance (DEPP), effectuée en fin de CM2 en 1987, 1999 et 2007 [1]. Les scores obtenus entre 1987 et 1999 ont en effet diminué de manière importante, soit une diminution du score moyen d’environ deux tiers d’écart-type. De 1999 à 2007, il s’est opéré un tassement des résultats, avec un score moyen en légère baisse, mais de manière peu significative au regard des marges d’erreur inhérentes à ce type d’étude. (…) D’autre part, au primaire, comme au collège, on constate la persistance d’un “noyau dur” d’élèves en grande difficulté dans les sciences expérimentales. Les évaluations dites CEDRE [2] montrent ainsi qu’en fin d’école élémentaire, si plus de la moitié des élèves atteint un premier niveau de conceptualisation et peut exploiter des données organisées, 15 % des élèves ne peuvent répondre qu’à des questions en lien avec leur expérience quotidienne. »

Selon l’auteur du rapport, « cette situation résulte de facteurs structurels. » Lesquels ?

Il y a d'abord, bien sûr, les programmes, que les constructivistes de tout poil trouvent toujours trop lourds. L’air est connu : leurs objectifs sont « trop ambitieux et leur caractère élitiste et formel. » Explication : « Cette situation s’explique par le fait que cet enseignement, à commencer par celui des mathématiques, est conçu comme un outil de sélection scolaire. C’est l’un des effets pervers d’un système éducatif ultra-hiérarchisé. » Avec les mots “sélection” et “ultra-hiérarchisé”, inutile de rajouter quoi que ce soit. La sentence est tombée. Pourtant, il serait bon de préciser que ces fameux programmes “trop lourds” n'ont cessé d'être allégés depuis les années 80. Et ce n'est pas fini ! Quand on adopte des pratiques d'enseignements inefficaces comme les pratiques de découverte, on est bien obligé de rabattre ses prétentions encore et encore.

Ensuite, il y a la « la démarche d’investigation [qui] est préconisée par l’ensemble des programmes concernés du primaire et du collège. » Ce dont il faudrait « se réjouir ». Si on avait eu un doute après le couplet sur les programmes, on a ici la certitude que Julie Sommaruga est complètement acquise au camp constructiviste. Elle fait même fort en affirmant que cette démarche pédagogique « est indispensable à l’acquisition des fondamentaux  », alors que son caractère inefficace est maintenant largement prouvé. Les croyances ont la peau dure...

Selon l’auteur du rapport, si les enseignants ne les ont pas mise en œuvre (air connu), c’est parce que les conditions du métier se sont dégradées et parce que les formations initiale et continue sont insuffisantes. Bien que ces deux facteurs soient bien réels, ils n’expliquent en rien la faillite de l’enseignement des sciences. D'une part, la dégradation des conditions d’exercice du métier a un retentissement sur l’ensemble des enseignements dispensés et pas seulement sur les sciences. Et d'autre part, les insuffisances de la formation n'existent pas seulement en durée, mais aussi et surtout en contenu : depuis une quarantaine d'années,  les démarches de découverte bénéficient d’une sorte de monopole, surtout en sciences où les formateurs ne jurent que par La Main à la pâte. Or chaque praticien sait que ce dispositif est chronophage, difficile à mettre en œuvre et dispendieux. Passer un trimestre à montrer que l’eau qui chauffe se met à bouillir et celle qu’on refroidit finit par geler est une activité de centre aéré ou de colonie de vacances. Expérimenter sur du vide rappelle le titre du livre (inspiré par une expérience farfelue mais réelle tentée en classe) :  Le poisson rouge dans le Perrier… qui date de 1983. Déjà, à l’époque, on faisait n’importe quoi au prétexte de faire des sciences. Et il faudrait s’étonner de la faillite que déplore l’auteur de ce rapport ?

La réalité est qu'il faut d’abord enseigner les connaissances fondamentales avant de passer à l’expérimentation. Le novice n'est pas un expert, et les démarches qui conviennent à l'expert ne sont pas valides pour le novice.

Le résultat de toutes les errances pédagogiques, dont La Main à la pâte est l’aboutissement, fait que l’enseignement des sciences est aujourd’hui gravement sinistré. La preuve ? « Au primaire, un enseignement de sciences expérimentales qui ne serait pas assuré dans près de la moitié des classes. » (p 20) ; « environ une moitié encore des classes primaires françaises ne respectent sans doute pas les obligations d’enseignement des sciences expérimentales et d’observation » (citation d’un avis de l’Académie des sciences qui préconise obstinément depuis des années le dispositif de La Main à la pâte, prouvant ainsi qu’on peut être à la fois un savant dans sa discipline et un ignare en pédagogie). 

Les procédures d’enseignement des sciences sont devenues tellement compliquées que la moitié des enseignants du Primaire n’osent même plus les tenter. Les manuels, sur lesquels les professeurs et leurs élèves pouvaient s’appuyer, ont pratiquement disparu depuis que la mode est à l’investigation plutôt qu’à l’enseignement. Je dirais même que les constructivistes n’ont jamais eu besoin de manuels, car leur démarche pédagogique repose le plus souvent sur l'improvisation et le bricolage, si possible de dernière minute. L'enseignant devient ainsi un artiste qui réalise des performances. Et non un professionnel efficace.

On ne s'étonnera pas qu’au terme de ce parcours, la solution imaginée par Julie Sommaruga soit le recours à un comité Théodule. C'est décidément devenue une vraie habitude, dont la seule utilité se réduit à caser des copains. En l’occurrence, il s’agit de l’ASTEP, créé en 2009 et dont personne n’a jusqu’alors entendu parler [3]… en-dehors du petit cercle de la Fondation La Main à la pâte. 

Encore une fois, on préfère un machin-bidule qu’on monte en épingle... à la mise en place d’un enseignement explicite et structuré seul à même de renverser la tendance, de rendre leur efficacité aux démarches pédagogiques, de faire en sorte que les apprentissages des élèves débouchent sur des réussites.

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[1] . Voir cet article.

[2] . Voir cet article.

[3] . Je vous donne la signification de ce nouvel acronyme : “accompagnement en sciences et technologie à l’école primaire”. Qui le savait ?

Le naufrage de l'enseignement des sciences en France

Rapport de la Cour des Comptes : Gérer les enseignants autrement, p 148

Source : LesEchos.fr

En 1996, Georges Charpak – qui n'était pas Prix Nobel de pédagogie – a découvert aux États-Unis le programme Hands On. Il en a aussitôt dupliqué une version française : La Main à la pâte. Cela a entraîné une véritable catastrophe dans l'enseignement de sciences en France. Car c'est cette démarche constructiviste qui est depuis lors officiellement recommandée, notamment par l'Académie des sciences et même par les Instructions officielles de 2008. Au mépris de toute liberté pédagogique et sans que cette démarche ne soit validée par la moindre donnée probante, ni même ne fasse l'objet d'une évaluation sérieuse de son efficacité. 

Est-il d'ailleurs besoin d'une évaluation ? Le graphique ci-dessus parle de lui-même : en culture scientifique, le score de la France en 2009 est en recul par rapport à celui de 2000. Pire, il se situe désormais nettement au-dessous de la moyenne OCDE.

Comme pour le reste, l'enseignement des sciences devrait être structuré, progressif et explicite. On ne tire un bénéfice de l'expérimentation qu'à condition d'avoir la maîtrise suffisante des connaissances et des habiletés de base en matière scientifique. 

Malgré ces résultats, il est toujours hors de question de remettre en cause La Main à la pâte. On va encore nous dire que si cette démarche ne fonctionne pas, c'est qu'elle n'est pas assez implantée et répandue ! Argument-type des constructivistes qui ne veulent en aucun cas remettre en cause leurs pratiques ontologiquement inefficaces. Si le constructivisme ne marche pas, c'est forcément la faute des enseignants qui ne le pratiquent pas suffisamment, réellement et correctement. Malgré une formation professionnelle univoque et une hiérarchie totalement acquise à ces méthodes. Depuis quarante ans.

Aussi, passons encore un trimestre à laisser les élèves expérimenter et “découvrir” que l'eau bout si on la chauffe et gèle si on la refroidit. Après avoir inventé l'eau tiède, on pourra ensuite réinventer la roue ou le fil à couper le beurre...

Et pendant que nous nous livrons à ces facéties pédagogiques, les autres pays avancent. Surtout les pays émergents. 

Et pendant qu'eux émergent, nous coulons.

Les compétences des élèves en sciences expérimentales en fin d'école primaire (MEN-DEPP)

Auteurs : Gérard Brézillon et Agnès Brun
Note d'information, n° 11.05
01.2011

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Le dispositif de “La main à la pâte” convient parfaitement aux clubs sciences des quartiers ou des villages. En petits groupes, les enfants expérimentent sous la direction d’un adulte, avec du matériel adéquat, dans un cadre adapté. Mais nous ne cessons de dire et de répéter que ce dispositif, d’inspiration directement constructiviste, est une catastrophe pour l’enseignement des sciences à l’école. Ce secteur est d’ailleurs sinistré depuis que “La main à la pâte” est devenue une obligation, y compris dans les programmes de 2008 qui reconnaissent par ailleurs la liberté pédagogique. Comprenne qui pourra…

Cette étude est donc intéressante : elle montre qu’un quart des élèves s’en sortent alors que 15 % d’entre eux ont définitivement coulé. Entre les deux, 60 % des élèves font ce qu’ils peuvent, tantôt plus, tantôt moins. Belle réussite !

D’autant qu’a été évaluée la démarche d’investigation, qui aurait dû être favorisée par “La main à la pâte”. On remarque alors qu’une situation expérimentale ne permet pas à l’élève de construire seul une notion : l’expérience ne se suffit pas à elle-même, l’observation d’un phénomène n’entraîne pas la construction du concept. De plus, lorsque les élèves doivent produire une explication, l’écrit reste un obstacle même s’ils ont compris ce qu’ils viennent d’observer : la mise en mots est un exercice que peu réussissent. Et quand les élèves conçoivent eux-mêmes le protocole expérimental, on constate une différence de réussite de dix points entre le dispositif prévu et celui effectivement réalisé.

On retrouve donc les défauts majeurs d’une démarche constructiviste inefficace : les élèves se noient dans la complexité, pataugent dans les difficultés et n’en tirent finalement pas grand-chose.

Or la mission de l’école primaire est de mettre en place un certain nombre de connaissances fondamentales en culture générale. Quand on passe un trimestre à observer que l’air chaud tient plus de place que l’air froid, il ne reste plus de temps pour engranger en mémoire longue tout ce qu’un élève devrait savoir en sciences et en technologie en rentrant au Collège.