Concept et conceptogramme... ou comment programmer une progression en sciences à partir d'un concept

Un conceptogramme ?

Un conceptogramme est une représentation schématique ordonnée (organisée: on dit aussi un organigramme) d'un concept. On peut utiliser ce mot en enseignement des sciences expérimentales dans la mesure où il permet à un enseignant de programmer la progression des notions liées à un concept en étant certain qu'il n'en oublie aucune. Ce n'est pas un outil à destination des enfants mais bien des enseignants. Il est bien sûr perfectible. Plus le niveau scientifique du concepteur sera élevé, plus le conceptogramme sera "complet".

Il est d'usage d'y associer des niveaux de formulation ce qui permet de visualiser la progression des notions sur les trois cycles de l'école.

Un conceptogramme ne constitue qu'un type d'approche (centrée sur le concept scientifique). D'autres approches par exemples centrées sur les méthodes ou sur d'autres apprentissages peuvent bien sûr être réalisées: dans ce cas on parle de façon plus appropriée d'organigramme.

Un exemple: un conceptogramme sur la nutrition.

A titre de comparaison je renvoie à celui présentée par Maryline Cantor et ses collègues dans "De la découverte du monde à la biologie aux cycles II et III", p 90 (Nathan, 1996).

Ce conceptogramme, volontairement anthropomorphique, ne présente bien sûr que quelques formulations.
On peut lui associer des formulations complémentaires classées par cycle:

cycle 1
cycle 2
cycle 3

Se nourrir c'est consommer de la matière et de l'énergie pour vivre (vivre c'est avoir des relations avec les autres, se nourrir, grandir et se reproduire). C'est aussi rejetter des déchets.

Le métabolisme d'un organisme vivant c'est l'ensemble des réactions chimiques qui se passent à l'intérieur de l'organisme. Plus un organisme est de grande taille, plus il consomme d'énergie et plus son métabolisme est elevé.

La vie est sans cesse au travail: ce sont ces réactions chimiques qui se passent sans arrêt dans l'organisme, même pendant le sommeil.

La plante, pour vivre, a besoin d'eau, d'air et de lumière.

La vie de la plante nécessite une nutrition active : elle prend des éléments minéraux et de l'eau dans le sol par ses racines et de l'air par ses feuilles. Elle utilise ensuite cette matière et l'énergie solaire captée par ses feuilles pour fabriquer sa propre matière.

La plante est un producteur de matière organique dans l'écosystème. Elle prend de la matière minérale dans le sol (eau et sels minéraux) et dans l'air (gaz carbonique). Elle fabrique sa propre matière organique à partir de l'énergie solaire grâce à des pigments (comme la chlorophylle) contenus dans ses feuilles (c'est la photosynthèse qui veut dire "synthèse" (ou fabrication) "à la lumière"). A la lumière, la plante qui réalise une photosynthèse active, rejette du dioxygène.

Mais la plante respire aussi et "brûle" (le terme exact est "oxyde") une partie de la matière organique synthétisée en produisant du dioxyde de carbone et en consommant du dioxygène.

Les animaux et l'homme boivent, respirent et mangent pour vivre et grandir.

La vie des animaux nécessite une nutrition à partir d'aliments organiques transformés en nutriments qui pénètrent dans les cellules

Les animaux et l'homme sont des consommateurs de matière organique dans l'écosystème. Les aliments transformés en nutriments fournissent matière et énergie grâce à la respiration. Lors de la respiration la cellule (ou l'organisme) "brûle" (ou "oxyde") la matière organique des nutriments. La respiration consomme du dioxygène et produit du dioxyde de carbone qui est rejeté par l'animal.

Les nutriments fournissent la matière nécessaire à la croissance de chaque animal.

Ce sont aussi les nutriments qui fournissent l'énergie qui permet à l'organisme de fabriquer sa propre matière et de réaliser son travail du vivant. Les réactions chimiques qui fournissent cette énergie font partie de ce que l'on appelle la "respiration cellulaire"

vocabulaire :

  • l'utilisation du terme de dioxygène (maintenant exigé dès le collège), en remplacement d'oxygène, est bien sûr préférable, sans en faire une priorité.
  • l'appellation de cellule, unité du monde vivant, (plutôt que la notion de cellule qui reste bien évidemment très incomplète), peut être abordée très tôt si l'on a un microscope et que l'on a présenté une classification en 5 règnes). Ce n'est pas déflorer le sujet que de dire simplement que tous les êtres vivants sont composés de cellules qui ressemblent à de "petites boîtes" vivantes et tant pis pour les représentations engendrées chez les enfants qui auront bien le temps d'en changer avant la fin du collège.
  • les terme vivant / non vivant font référence à des organismes entiers ou à des fragments qui pourraient être greffés à nouveau sur un organisme vivant et continuer à vivre et non à de la matière (matière vivante ne veut rien dire : soit la matière est douée de vie et dans ce cas elle est plus que seulement de la matière (même si, chimiquement, il n'y a pas de différence de composition...), soit elle est matière morte): une graine est vivante, un cœur peut encore être vivant s'il peut être greffé et continuer à exercer sa fonction....
  • le terme organique désigne de la matière carbonée réduite par les organismes vivants: à l'école, étant donné que l'oxydo-réduction ne peut être abordée, il persistera toujours une légère ambiguité : on parlera donc de matière carbonée en provenance du vivant; le CO2 dégagé par un organisme qui respire est bien minéral même s'il provient de la décomposition par le vivant de la matière organique; le dioxygène absorbé par respiration est bien minéral et conduit à la production d'eau qui est toujours minérale (car non carbonée); dans le sol la matière organique peut appartenir au vivant (on dit parfois "matière organique vivante" mais c'est un abus de language) ou au non vivant (voir par exemple le sol); la matière inorganique est la matière minérale qui vient des roches ou de l'atmosphère (et des autres éléments du monde non vivant); on oppose ici de façon absolue minéral et organique mais il est clair que cette opposition ne tient pas à un plus haut niveau de conceptualisation.
  • la vie est un travail: une formulation pédagogique riche: travail de nutrition, travail de relation, travail de reproduction.
  • le métabolisme et réaction chimique ne sont que des broutilles en sachant qu'en physique on utilise le terme de réacteur nucléaire sans tiquer. Ce sont bien sûr des mots (concepts) à expliquer, à faire comprendre: une réaction chimique peut par exemple être mise en évidence avec les changements de couleur des indicateurs de pH (voir quelques exemples sur la mise en évidence du dioxyde de carbone par exemple dans un liquide), la révélation d'une pellicule photo, des préparations culinaires (réactions de Maillard entre les sucres réducteurs et les protéines qui caractérisent la première étape du brunissement de la viande lors de la cuisson)...

Pour pouvoir construire et utiliser un conceptogramme il est évident qu'il faut se mettre d'accord sur le contenu du concept à représenter. Les données ci-dessus sont conformes à celles qui se trouvent dans la page sur la nutrition.