Les STEM au-delà de la paillasse : la cour d'école comme laboratoire vivant

Demandez à un enfant de dessiner un scientifique et vous obtenez presque toujours la même image : une blouse blanche, une paillasse, un bécher, à l'intérieur. C'est une vision très étroite des STEM, et elle installe chez les enfants l'idée que la vraie science se déroule là où ils ne sont pas. Pourtant, le laboratoire le plus sous-utilisé dont disposent déjà la plupart des écoles n'a pas de toit. C'est la cour, et pour les sciences, la technologie, l'ingénierie et les mathématiques, c'est sans doute l'un des lieux d'apprentissage les plus authentiques d'une école.

Le problème n'est pas la paillasse, c'est de rester assis

Le reproche que l'on peut faire au confinement des STEM à la paillasse ne tient pas à l'ambiance, mais aux résultats. Dans une méta-analyse de 225 études sur des cours de STEM à l'université, Freeman et ses collègues ont comparé le cours magistral classique à l'apprentissage actif, où l'élève fait quelque chose au lieu d'écouter seulement.¹ Le constat ne laissait guère de place au doute : avec l'apprentissage actif, les résultats aux examens ont progressé de près d'un demi-écart-type, et les étudiants en cours magistral avaient environ une fois et demie plus de risques d'échouer tout court.¹

L'étude s'est déroulée à l'université, et une cour n'est pas un amphithéâtre. Mais le mécanisme qu'elle met en évidence est général et vaut aussi plus bas : un apprentissage qui fait observer, mesurer, tester et construire l'emporte sur un apprentissage où l'on reste assis à recevoir. Une paillasse peut accueillir l'un comme l'autre. L'ennui, c'est qu'une grande partie de l'enseignement des STEM glisse vers le pôle passif, avec le schéma, le tableau déjà rempli et la démonstration suivie depuis un tabouret. Un cours en plein air, lui, est presque naturellement du côté actif.

Le laboratoire le plus sous-utilisé dont disposent déjà la plupart des écoles n'a pas de toit.

Les preuves du laboratoire de plein air

Déplacez le regard de l'amphithéâtre vers le terrain de l'école et le constat tient. Williams et Dixon ont réuni deux décennies de recherche sur l'apprentissage au jardin, soit quarante-huit études, et ont trouvé des effets majoritairement positifs sur les résultats scolaires, avec les gains les plus importants en sciences, puis en mathématiques.² Là où un espace vert sert à enseigner, ce sont donc justement le S et le M des STEM qui profitent le plus. Les auteurs restent prudents, et nous le sommes aussi : les études de base étaient souvent faibles sur le plan méthodologique, si bien que le sens du résultat est plus sûr que son ampleur exacte.² Mais ce sens, lui, est constant.

Deux autres constats vont dans la même direction. Les cours donnés dans un cadre naturel améliorent l'engagement lors du cours suivant à l'intérieur : ils ne laissent pas les élèves trop agités pour travailler, ils aiguisent leur attention pour la suite.³ Et une revue systématique de cours extérieurs réguliers et inscrits à l'emploi du temps relève des bénéfices larges pour l'apprentissage, le développement social et la santé.⁴ Rien de tout cela ne dit que le laboratoire intérieur ne vaut rien. Cela dit que celui du dehors a été très largement sous-estimé.

À quoi ressemblent vraiment les STEM dehors

Le propos abstrait devient concret dès qu'on parcourt le terrain en gardant chaque lettre du sigle à l'esprit.

Les sciences sont l'évidence même. Un seul arbre est une expérience qui dure une année entière. Notez la date où ses bourgeons éclatent, la semaine où il fleurit, le jour où ses feuilles changent, et la classe s'est constitué de ses propres mains une véritable série de données phénologiques. Un parterre est une étude de la pollinisation, des cycles de vie et du sol, une mare est un écosystème, et un mur de lierre appelle tout simplement un relevé d'habitat.

La technologie a elle aussi sa place ici, et pas comme gadget. Cartographier le terrain, consigner des observations, participer à un projet de science citoyenne ou scanner l'étiquette numérique d'une plante pour retrouver et vérifier une donnée : ce sont autant de vraies compétences liées aux données. C'est la même démarche de recueil, de stockage et d'analyse qui porte la science d'aujourd'hui, exercée sur des données que l'élève a contribué à créer.

L'ingénierie est la lettre que les écoles oublient le plus souvent de pouvoir enseigner dehors, et pourtant la cour en déborde. Un jardin de pluie ou un wadi qui gère les eaux pluviales est un système conçu sous de vraies contraintes, au même titre qu'un bac surélevé, un composteur ou une petite station météo. Concevoir, construire, puis regarder si cela fonctionne : voilà le cycle de l'ingénieur en réduction.

Les mathématiques sont partout où un mètre ruban parvient. Les élèves mesurent la circonférence d'un tronc et estiment la hauteur d'un arbre, calculent sa vitesse de croissance entre deux trimestres, abordent la couronne comme un problème d'aire et de proportion, échantillonnent un parterre et en font la moyenne, et mettent en graphique les données phénologiques que le cours de sciences leur a fournies. Les nombres sont réels, et c'est bien pour cela qu'ils restent.

Pourquoi les vrais systèmes enseignent mieux que les systèmes bien rangés

Un jeu de données qu'un élève a recueilli lui-même dehors ne se reçoit pas comme un jeu imprimé dans un manuel. La plante est une vraie variable : elle fluctue, elle surprend, elle refuse de se tenir tranquille. Or se débattre avec ce désordre ressemble bien plus à la science réelle qu'un exercice dont la réponse est déjà donnée. Le contact avec la chose réelle éveille aussi un intérêt qui dure. Quand on demande à des botanistes ce qui les a d'abord attirés vers leur domaine, la réponse la plus fréquente tient en peu de mots : une expérience précoce, les mains dans la terre, et non des faits appris sur une feuille.⁵ Un enfant qui a mesuré un arbre, l'a vu changer et a noté ce changement acquiert à la fois un savoir-faire et un attachement qu'aucun schéma ne procure.

L'essentiel

Les STEM n'ont jamais été un lot de faits que l'on distribue à une table. C'est une façon de découvrir : observer, mesurer, modéliser, construire, puis corriger quand le réel vous contredit. C'est exactement ce à quoi une cour invite, sur de vrais systèmes et avec des données que les élèves recueillent eux-mêmes. Les preuves disent que l'apprentissage actif et concret l'emporte sur le passif,¹ et que ce sont les sciences et les mathématiques qui gagnent le plus dès qu'un espace vert sert à enseigner.² La paillasse garde sa place. Mais une école qui garde toutes ses STEM à l'intérieur laisse son laboratoire le plus authentique inoccupé, dehors, sous la fenêtre.