L’éducation scientifique joue un rôle indispensable et important dans la formation des talents scientifiques et technologiques et des talents innovateurs. Ce numéro s’intéresse à la manière dont les etats-unis, l’Angleterre, l’allemagne et le Japon offrent de solides garanties pour le développement de l’éducation scientifique des jeunes et des grands.
Au cours des dernières décennies, l’europe, les etats-unis et d’autres pays développés ont accordé une grande importance à l’éducation scientifique. Bien que la formulation de l’enseignement des sciences varie d’un pays à l’autre, comme STEM (science, technologie, ingénierie et mathématiques) aux États-Unis et MINT (abréviation allemande pour mathématiques, ingénierie de l’information, sciences naturelles, technologie) en allemagne, les connotations de l’enseignement des sciences sont largement identiques d’un pays à l’autre.
Globalement, l’analyse des tendances de l’enseignement des mathématiques et des sciences (TIMSS) et pour le suivi des acquis des élèves (PISA), la diffusion et la reconnaissance du projet est relativement élevé et internationaux liés à la culture scientifique chez les adolescents, chaque publication des résultats du dernier PingCe déclenchant, de Singapour, de la Finlande, du Japon, l’éducation scientifique mondial star. De plus, en tant que puissance technologique et berceau de l’éducation STEM, les États-Unis ont une vaste expérience de l’éducation scientifique des jeunes; Au Royaume-Uni, l’importance des matières scientifiques figure au cœur du programme national au niveau de l’enseignement de base, aux côtés des mathématiques et de l’anglais; En allemagne, où le secteur manufacturier est très développé, l’enseignement MINT a fortement contribué à la transformation et à la modernisation de sa société industrielle. L’expérience de l’enseignement scientifique dans les pays susmentionnés peut nous servir de référence et de référence.
Renforcer la conception de haut niveau, jouer une bonne éducation scientifique pour développer "premier jeu"
En décembre 2018, les États-Unis ont publié le livre tracer le chemin du succès: La stratégie américaine pour le développement de l’éducation STEM, qui vise à devenir un chef de file mondial en matière de culture nationale, d’invention et d’emploi de la main-d’œuvre dans les STEM, appelle les écoles, les familles, les communautés, les entreprises et les associations industrielles à travers les États-Unis à unir leurs forces pour faire de l’amérique une «étoile du nord» mondiale dans les STEM. En décembre 2022, le ministère de l’éducation des États-Unis a publié le rapport «améliorer les normes: un plan d’excellence STEM pour tous les étudiants», qui met l’accent sur la poursuite de la mise en œuvre et l’expansion d’une éducation STEM équitable et de qualité pour tous les étudiants, de l’éducation préscolaire à l’enseignement supérieur, afin de développer la compétitivité mondiale des étudiants et de les préparer à leur future participation à la concurrence mondiale.
En février 2019, le ministère fédéral allemand de l’éducation et de la recherche a lancé le cadre stratégique «plan d’action MINT — vers l’avenir de l’éducation MINT», qui regroupe diverses mesures pour soutenir et renforcer l’éducation MINT, L’accent est mis en particulier sur quatre aspects importants: l’éducation des jeunes MINT, la formation des professionnels MINT, l’amélioration des chances des femmes dans le secteur MINT et l’éducation MINT dans la société. En juin 2022, l’allemagne a lancé le plan d’action MINT 2.0, qui définit cinq nouveaux domaines d’action: coopération, qualité, réseautage, famille, recherche et culture précoce.
Établir des normes nationales pour promouvoir la mise à niveau de l’enseignement des sciences
En 2011, l’académie nationale des sciences des États-Unis a dirigé le cadre de l’enseignement des sciences du k-12, qui a plus tard servi de base à l’élaboration des normes de la nouvelle génération pour l’enseignement des sciences, publiées en 2013. Cette norme établit trois dimensions de l’enseignement des sciences: le concept de base de la matière, les pratiques scientifiques et d’ingénierie et le concept d’interdisciplinarité. Elle est actuellement le document cadre qui régit l’enseignement et l’apprentissage des programmes de sciences aux États-Unis et remplace les normes nationales pour l’enseignement des sciences publiées en 1996.
Au début des années 2000, la conférence conjointe des ministres de l’éducation et de la culture des l ä nder allemands a concentré ses efforts sur l’élaboration et la mise en œuvre de normes éducatives nationales. L’institut pour le développement de la qualité de l’éducation, rattaché à l’université humboldt de berlin, a été créé en 2003 à l’initiative de la conférence conjointe des ministres de l’éducation et de la culture des l ä nder allemands. L’une des principales tâches de cet institut est d’établir des normes nationales pour l’enseignement primaire et secondaire. Depuis lors, la conférence conjointe des ministres de l’éducation et de la culture des l ä nder allemands a adopté des normes nationales pour les principales matières du primaire et du secondaire. Les disciplines des sciences naturelles ont toutes adopté le même système d’objectifs à quatre dimensions, à savoir la connaissance du sujet, la capacité à être informé, la capacité à communiquer et la capacité à juger.
Les principes fondamentaux de l’orientation des études, révisés tous les 10 ans au Japon, sont un «indicateur» de la réforme des programmes scolaires dans les écoles primaires et secondaires. Après la seconde guerre mondiale, le Japon a connu une forte croissance économique et une nette tendance à la hausse du nombre d’heures de sciences dans les écoles primaires et secondaires. Depuis le 21e siècle, pour accompagner la reprise et la revitalisation de l’économie et de l’éducation au Japon, le Japon a réaffirmé sa politique nationale de «fondation de la science et de la technologie» de «fondation de l’éducation» et a fait de la transformation et de l’amélioration de l’éducation scientifique l’un des chemins clés. En conséquence, le nombre d’heures de sciences au Japon a considérablement augmenté depuis 2008, tant dans les écoles primaires que dans les collèges.
Au Royaume-Uni, la loi sur la réforme de l’éducation de 1988 a officiellement inscrit les sciences dans le programme national de base et le statut de l’enseignement des sciences dans les écoles primaires et secondaires est légalement reconnu. En 1989, le ministère britannique de l’éducation et des sciences de l’époque a publié officiellement le national curriculum for england: science, premier guide officiel pour l’enseignement des sciences dans les écoles primaires et secondaires du Royaume-Uni. Par la suite, les normes des programmes scientifiques ont été révisées à plusieurs reprises. Les normes de science actuellement suivies dans les écoles britanniques pour les classes 1 à 9 sont celles publiées en septembre 2013, et celles pour les classes 10 à 11 sont celles publiées en décembre 2014.
Structurer un système de programmes de base et ancrer fermement l’enseignement des sciences
En Finlande, une nouvelle version du programme national de base pour l’enseignement de base a été promulguée en 2014 et mise en œuvre dans les écoles primaires et secondaires à travers le pays à l’automne 2016, inaugurant officiellement un nouveau cycle de réformes du programme. Le programme national finlandais de base pour l’enseignement de base propose sept compétences transversales pour le développement des élèves: apprendre à apprendre et à penser, alphabétisation, compétences pour la vie quotidienne, multi-littératie, compétences en information, compétences professionnelles et entrepreneuriales et développement durable.
La construction du système finlandais de cursus de sciences pour les écoles primaires et secondaires met l’accent sur la formation transversale des compétences, met l’accent sur la recherche sur l’apprentissage de sujets interdisciplinaires et préconise des modèles d’enseignement intégrés tels que l’enseignement par projet et l’enseignement des phénomènes. En Finlande, le programme de sciences au niveau primaire présente un caractère général, intitulé études environnementales, et occupe la troisième place pour le nombre total d’heures par semaine. Au niveau secondaire inférieur, le programme des sciences est divisé en cinq matières: biologie, géographie, physique, chimie et éducation à la santé.
Le ministère de l’éducation de Singapour a élaboré en 2012 un nouveau programme d’études pour les sciences du secondaire inférieur qui a été officiellement mis en œuvre dans tout le pays l’année suivante. En 2014, Singapour a adopté un nouveau programme de sciences pour les écoles primaires. Les écoles primaires sont structurées de la même manière que les écoles secondaires inférieures et visent à établir un équilibre entre les connaissances scientifiques, les compétences et les valeurs de la recherche scientifique, tout en permettant de passer de l’acquisition à l’utilisation des connaissances. Tous les élèves de Singapour suivent un programme de sciences intégré de la 3ème à la 6ème année et de la 1ère à la 2ème année. Les connaissances acquises servent de base pour construire leur culture scientifique tout au long de leur vie. Les sciences et l’anglais, la langue maternelle et les mathématiques sont les quatre matières principales du programme de l’enseignement primaire et occupent la même place dans les examens.
Actuellement, le Japon a réalisé une articulation efficace des programmes de sciences dans les écoles primaires et secondaires, mettant l’accent sur la cohérence et la systématisation des objectifs de développement des «qualifications et compétences» à tous les niveaux. Les programmes de sciences au Japon appliquent la structure de base du «double domaine», c’est-à-dire les domaines «matière A · énergie» et «vie B · terre». De l’école primaire à l’école secondaire, les élèves japonais connaissent des choses et des phénomènes à un niveau croissant de contenu. L’ensemble est un processus de connaissance du macro au micro, du concret à l’abstrait. Le nouveau document révisé du ministère de l’éducation et des sciences en 2018 définit la nouvelle discipline «les nombres rationnels». Il est composé de deux cours: «les bases de l’enquête sur les nombres rationnels» et «l’enquête sur les nombres rationnels». Il vise à développer la capacité des étudiants à utiliser les perspectives et la pensée scientifiques de manière intégrée pour résoudre des problèmes complexes, afin de s’adapter à une époque en rapide évolution.
Valoriser les apprentissages non formels en dehors de l’école pour une bonne écologie de l’éducation scientifique
L’apprentissage STEM extrascolaire aux États-Unis, qui adopte principalement des modèles d’apprentissage basé sur des projets et d’apprentissage basé sur des problèmes, a obtenu des résultats significatifs en compensant l’éducation STEM des élèves défavorisés et en compensant le manque d’éducation STEM à l’école. Il est de plus en plus considéré comme un élément essentiel de l’écologie de l’éducation scientifique. Les acteurs de la mise en œuvre de l’apprentissage STEM extrascolaire aux États-Unis sont très diversifiés. Les organismes communautaires sont les principaux organisateurs et assument la plupart de la mise en œuvre organisationnelle de l’apprentissage STEM extrascolaire, tels que les clubs de filles scientifiques, les musées scientifiques, les centres scientifiques, etc. D’autres parties prenantes, telles que les parents, les entreprises et les fondations, sont également des organisateurs importants. Les entreprises et les fondations, en tant que partenaires principaux, sont responsables du soutien financier. La plupart des études STEM en dehors des écoles américaines sont gratuites et sont largement réalisées par le biais de camps d’été, de programmes après l’école et de cours du samedi.
La Finlande accorde une grande importance à l’enseignement des sciences dans le cadre de pratiques sociales étendues, en dehors de la classe. En Finlande, les musées, les laboratoires universitaires, les camps d’étudiants, les centres scientifiques, etc., peuvent offrir aux étudiants de nombreuses possibilités d’apprentissage informel des sciences. En Finlande, LUMA est l’abréviation de «LUonnontietee» (matière naturelle en finnois) et de «Mathematics» (mathématiques). Presque toutes les villes finlandaises ont actuellement un centre LUMA chargé de vulgariser et de promouvoir l’enseignement des sciences. Le centre LUMA dispose d’un matériel d’enseignement et de recherche relativement complet et avancé, que les écoles peuvent emprunter. Les enseignants du primaire et du secondaire peuvent prendre rendez-vous avec le centre LUMA en fonction des besoins pédagogiques et pédagogiques pour mener les élèves à des opérations pratiques. Dans le même temps, le centre de LUMA est doté de professionnels hautement qualifiés pour former les enseignants en service à l’enseignement des matières scientifiques, techniques et autres. L’organisation de camps d’étudiants est également l’une des méthodes d’apprentissage STEM informel en dehors de l’école en Finlande. La mise en œuvre est organisée par le centre LUMA en Finlande ou par les centres de recherche des universités.
Pour promouvoir la qualité de l’enseignement des sciences, Singapour a organisé une combinaison organique de programmes en dehors de l’école et de cours sur le campus. Les instituts de recherche et les organisations industrielles sont ainsi devenus des partenaires actifs dans le développement de l’enseignement des sciences dans les écoles. Ces institutions et organisations fournissent à Singapour un soutien important pour le développement de l’apprentissage non formel extrascolaire. Comme centres scientifiques spécialisés en 2014 Singapour STEM les secteurs de l’éducation et de la promotion, en plus des possibilités qu’ils offrent aux écoles de conseils d’experts, de contribuer à l’établissement de liens avec l’industrie, mais également pour les enseignants et l’électronique, l’internet des objets, découpe et gravure laser 3D de conception assistée par ordinateur, l’impression 3D et des séminaires de formation, tels que les PCB autres que ceux de la conception et de la fabrication.
Intégrer les forces sociales pour une nouvelle approche de l’éducation scientifique
Une caractéristique qui distingue l’enseignement des sciences des autres types d’enseignement est la place très importante occupée par les apprentissages non formels en dehors de l’école, qui jouent un rôle non moins important que l’enseignement scolaire. La mobilisation et l’intégration des forces sociales pour une participation profonde, à long terme et efficace dans la mise en œuvre organisationnelle de l’apprentissage non formel en dehors de l’école sont essentielles pour déterminer les effets des pratiques d’apprentissage. Le support de force sociale omnidirectionnel et tridimensionnel couvre les lieux, les installations, les talents, les fonds et de nombreux autres aspects, chacun jouant avec le directeur pour former une force combinée efficace.
Le document américain 2026: vision STEM, publié en 2016, propose d’intégrer des ressources provenant de tous les horizons, y compris les écoles, les bibliothèques, les musées, les fondations, les entreprises, les organisations communautaires et les professionnels, afin de créer ensemble des communautés de pratique STEM avec un caractère local. Aux États-Unis, les musées jouent un rôle actif dans la promotion de l’alphabétisation scientifique des jeunes. Par exemple, le programme d’action pour la science, élaboré par le musée des sciences industrielles de chicago, établit des ponts entre les interactions entre la science et les jeunes, inspirant et guidant les jeunes à réaliser leur potentiel dans les STEM. En outre, le centre des sciences de l’exploration et le centre d’apprentissage communautaire du 21e siècle aux États-Unis ont organisé des activités de différentes catégories d’éducation scientifique extrascolaire, ce qui a élargi l’accès à l’éducation scientifique extrascolaire et enrichi son contenu.
En 2003, le centre national finlandais LUMA a été officiellement créé sous les auspices du ministère finlandais de l’éducation, du conseil national finlandais de l’éducation, afin de développer la coopération éducative nationale et internationale autour de l’enseignement des mathématiques et des sciences. En 2019, il y avait 13 centres LUMA en Finlande, répartis dans 13 établissements d’enseignement supérieur, dont l’université d’helsinki. Les centres LUMA constituent le réseau de soutien à l’enseignement des sciences le plus connu de Finlande.
Le développement de l’enseignement scientifique en allemagne est également axé sur le rôle de soutien puissant des forces sociales. Actuellement environ 250 entreprises et institutions en allemagne sont devenues des partenaires et des sponsors de MINT education, des entreprises mondiales et des instituts de recherche. Les scientifiques de 26 instituts de recherche allemands et le laboratoire européen de recherche en physique des particules forment également le «réseau mondial des particules», qui facilite l’accès des enseignants et des étudiants aux connaissances les plus récentes en astronomie et en physique des particules.
Au Royaume-Uni, de nombreuses organisations et institutions sociales coopèrent activement à la participation à des activités extrascolaires d’enseignement scientifique et de formation des enseignants. Le musée des sciences de londres, par exemple, organise une grande variété d’activités et de cours d’exploration scientifique. Pour encourager la participation des forces sociales, le réseau national d’apprentissage STEM du Royaume-Uni a lancé le programme «ambassadeurs STEM», qui guide toutes sortes d’organisations et d’institutions, y compris les établissements universitaires, les instituts de recherche et les entreprises technologiques, à fournir des activités pratiques d’éducation STEM aux étudiants, en salle de classe et au-delà. Le royal council for engineering education and skills a lancé en 2016 le plan directeur pour l’éducation STEM au Royaume-Uni, qui a dévoilé plus de 600 organisations de soutien qui peuvent offrir une multitude de ressources et de programmes aux étudiants et aux enseignants.
Renforcer les équipes de talents et garantir un développement de haute qualité de l’éducation scientifique
L’association américaine des professeurs de sciences, en collaboration avec l’association pour l’avancement de la formation des professeurs de sciences, a élaboré les normes de formation des professeurs de sciences en 1998, qui énoncent des exigences réglementaires spécifiques pour la formation des professeurs de sciences dans les universités, les collèges et les établissements de formation aux États-Unis. Ces normes ont été mises à jour trois fois en 2003, 2012 et 2020. La dernière édition de la norme souligne la nécessité pour les enseignants non seulement d’avoir un niveau élevé de connaissances disciplinaires et pédagogiques, mais aussi d’avoir une idée de réflexion permanente, d’apprentissage autonome et de développement professionnel, capable de s’adapter rapidement aux changements continus des programmes, des normes, des techniques et des étudiants.
A l’heure actuelle, le Japon a mis en place à l’échelle nationale un système de «discipline en poste» pour les classes supérieures (4e à 6e année), ce qui a changé le modèle précédent, où presque toutes les matières étaient enseignées par des professeurs de classe, à un modèle où les différentes matières étaient confiées à des enseignants à temps plein. Ce modèle est largement appliqué à l’enseignement des sciences dans les classes supérieures du primaire. En 2020, 48% des écoles primaires au Japon ont mis en place un système de «placement des matières» dans l’enseignement des sciences en sixième année, mettant l’accent sur l’observation, l’expérimentation et l’éducation à la programmation. En outre, afin de promouvoir l’amélioration de l’enseignement des sciences dans les collèges et les lycées, de nombreuses écoles à tokyo, au Japon, accueillent un enseignant de soutien pour les enseignants de sciences à temps plein. La plupart de ces enseignants de soutien sont retraités et réembauchés, et sont spécifiquement chargés de fournir un soutien supplémentaire aux élèves dans le cadre, par exemple, de l’enseignement expérimental.