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Existe-t-il une méthode inductive en pédagogie ?

 

Il est courant d'opposer à une pédagogie dite traditionnelle, définie péjorativement, la plupart du temps, comme magistrale et abstraite, une pédagogie active concrète, par laquelle l'élève construit son savoir ou au moins participe à son élaboration. On utilise alors parfois, pour désigner cette dernière approche conçue comme supérieure la première, l'expression de méthode inductive. Alors que la méthode déductive consisterait à transmettre à l'élève des connaissances toutes faites, théoriques et générales, la méthode inductive permettrait à l'élève d'élaborer progressivement des concepts à partir de l'observation active d'objets concrets ou de documents. Cette conception est invoquée essentiellement dans l'enseignement des sciences (de la matière ou de l'homme) et prétend tirer sa légitimité d'un principe d'analogie : de même que le savant effectue une observation rigoureuse et systématique de phénomènes naturels et induit à partir d'elle, par des procédés logiques non moins rigoureux, des lois générales et abstraites, et que ce fondement empirique ou expérimental garantit le caractère objectif et scientifique des résultats de cette recherche, de même l'enfant doit, en classe, s'élever de l'observation concrète vers les notions abstraites qui constituent le savoir de la chose observée.

Ce principe d'analogie a été formulé en premier lieu sans doute par Bruner : celui-ci écrit en effet, dans son livre Le processus de l'éducation, que "ce qu'un savant fait dans son bureau ou dans son laboratoire (…) est du même ordre que ce que fait n'importe qui d'autre quand il est engagé dans de semblables activités (…) La différence est de degré, et non de nature. L'écolier qui apprend la physique est un physicien"[1]. Ce principe est affirmé aussi par exemple par Astolfi et Develay dans leur livre consacré à La didactique des sciences : la fonction de l'enseignement scientifique est, selon ces deux auteurs, de transmettre aux élèves des connaissances qui leur permettent de mieux comprendre le monde qui les entoure, mais aussi de développer en eux "des méthodes de pensée qui s'apparentent à celles que les scientifiques mettent en œuvre dans leur laboratoire. Dans son approche du réel, l'apprenant devrait alors se comporter de manière voisine à celle du savant"[2]. Mais ce raisonnement, pour être formellement valide sans doute, ne peut être matériellement juste qu'à la condition que ses prémisses le soient également, et c'est précisément là que le problème semble se poser : "il apparaît que les principes psychopédagogiques sur lesquels s'appuie l'école pour mettre en place des apprentissages scientifiques sont caractéristiques d'une épistémologie aujourd'hui largement remise ne cause"[3]. En d'autres termes, si la méthode inductive de la science n'est pas autre chose qu'un mythe, quelle est alors la légitimité de la méthode pédagogique qui s'en réclame ?

1 Qu'est-ce que la science ?

         S'il faut savoir ce que fait le savant dans son laboratoire pour savoir ce que doivent faire l'élève et le professeur dans la classe, si l'enseignement des sciences doit être sinon conforme, du moins analogue à la pratique réelle de la recherche scientifique (le jargon psychopédagogique contemporain parlerait ici de "savoirs savants" ou de "pratiques sociales de référence"), il est clair alors qu'il nous faut commencer par nous interroger sur la nature de la démarche scientifique, en faisant notamment à ce que peut nous apprendre à ce sujet l'histoire des sciences (il est d'ailleurs probable que l'étude des longs cheminements des savants dans l'élaboration de leur savoir permette de mieux comprendre les processus d'apprentissage des élèves, les obstacles rencontrés par les uns et les autres étant sans doute semblables).

         Qu'est-ce que la science ? Une première définition consisterait à dire qu'elle est une tentative faite par les hommes pour expliquer le monde qui les entoure, pour "expliquer ce qu'on voit par ce qu'on ne voit pas, le monde visible par un monde invisible, qui est toujours le produit de l'imagination"[4]. Mais le mythe ne répond-il pas à la même exigence ? Précisons alors : là où le mythe est une explication totalitaire, définitive, la science est évolutive, soumise à une histoire, car elle s'efforce sans cesse de confronter ses théories explicatives à l'épreuve des faits observables, par un procédé constant d'expérimentation. La science est donc un processus de va et vient entre la théorie et l'expérience : Bachelard exprimait cette idée en disant que la science est toujours "à la croisée des chemins", située entre le "réalisme" et le "rationalisme". C'est sans doute cette dimension expérimentale, ce recours systématique à l'expérience qui fait la valeur de la science.

2 La naissance de la science moderne et l'inductivisme

Ce qu'on appellera le mythe inductiviste est sans doute apparu au début de l'époque moderne, quand la science devait se dégager de l'influence millénaire de la philosophie (celle d'Aristote notamment) et de la religion. Le recours à l'expérience, à la nature, a semblé alors pouvoir garantir l'objectivité à laquelle la science aspirait désormais. Celle-ci a paru rigoureuse et vraie parce que, contrairement au mythe, à la croyance religieuse ou la doctrine métaphysique, elle confronte ses théories à l'expérience, et il était tout naturel alors de penser cette confrontation, comme l'ont fait les Encyclopédistes du 18^ème siècle par exemple, sur le mode d'un rapport de fondation : les théories scientifiques sont vraies car elles sont tirées de l'expérience, qui constituerait donc le point de départ de la démarche expérimentale.

D'Alembert affirmait ainsi, dans son article "Expérimental" de l'Encyclopédie, que l'observation et l'expérience sont "le seul moyen pour connaître la nature", et Diderot opposait la "philosophie rationnelle", déductive, prétentieuse, mais souvent erronée, et la "philosophie expérimentale", modeste, laborieuse, mais sûre. Le modèle de cette science expérimentale, voire empirique, est donné alors par la mécanique newtonienne, on trouve d'ailleurs chez Newton clairement affirmée l'orientation inductiviste de la science (rappelons que l'induction est un mode de raisonnement consistant à passer du concret particulier à l'abstrait général, c'est-à-dire de l'observation des phénomènes à la formulation de lois ou de théories, qui sont universelles et abstraites) : "quant à la raison de ces propriétés de la gravité, je n'ai pu encore la déduire des phénomènes, et je ne forge pas d'hypothèses. En effet tout ce qui n'est pas déduit des phénomènes doit être appelé hypothèse  et les hypothèses, qu'elles soient métaphysiques, physiques, se rapportant aux qualités occultes ou mécaniques, n'ont pas de place en philosophie expérimentale. En cette philosophie les propositions sont déduites des phénomènes et rendues générales par induction"[5]. Les choses en fait ne sont sans doute pas si simples, d'une part parce que Newton lui-même, quelques lignes après ce passage, parle, toujours à propos de la gravité, de "cet esprit très subtil, qui pénètre les corps solides et est caché en eux", et ajoute que "les expériences qui doivent faire connaître et déterminer avec exactitude les lois des actions de cet esprit ne sont pas en nombre suffisant": cet "esprit" n'est-il pas alors autre chose qu'une hypothèse, et Newton ne viole-t-il pas lui-même ce principe de l'induction aussitôt après l'avoir énoncé ? D'autre part on verra plus loin que Newton n'est sans doute pas parvenu à sa théorie de la gravitation universelle par induction à partir de la simple observation des faits – quoiqu'il en dise par ailleurs. Mais revenons à notre histoire des sciences. 

Le schéma de la méthode expérimentale est désormais le suivant – après Bacon, Galilée, Newton et les Encyclopédistes : la première étape est la collecte des faits observés, sans a priori ni hypothèse préalable, la seconde est l'induction de lois ou de théories par généralisation des corrélations observées entre deux phénomènes à tous les phénomènes du même type – en prenant la précaution de multiplier les observations, donc le nombre d'occurrences des corrélations, et de faire varier au maximum les conditions d'observation, afin d'assurer la validité de la synthèse inductive ; la troisième étape est le retour à l'expérience par la déduction, à partir de lois générales, de prédictions de cas particuliers : cette vérification expérimentale confirme ou infirme la loi en question. Une théorie scientifique est donc sûre, avérée, vérifiée, objective, puisqu'elle est le reflet des données d'observation et qu'elle est de plus confirmée par elles, données que peut recueillir n'importe quel observateur faisant un usage normal de ses sens. Chalmers énonce ainsi ce qu'il appelle l'inductivisme naïf :  "Le savoir scientifique set un savoir qui a fait ses preuves. Les théories scientifiques sont tirées de façon rigoureuse des faits livrés par l'observation et l'expérience. Il n'y a pas de place dans la science pour les opinions personnelles et les spéculations de l'imagination. La science est objective. On peut se fier au savoir scientifique parce que c'est un savoir objectivement prouvé"[6]. Cette conception semble satisfaisante, elle confirme en effet l'opinion commune concernant le caractère de la science, sa rigueur, son objectivité par rapport à d'autres formes de connaissance. Mais elle n'en est pas moins fort contestable dans son fond comme dans sa forme, ainsi que nous allons le voir[7]. 

3 Qu'est-ce que percevoir ?

Notre argumentation peut être d'abord d'ordre psychologique, et consiste à établir, à partir de quelques exemples, qu'une observation est impossible sans théorie préalable et qu'un donné brut de la perception n'existe pas. Descartes, en son temps, avait réfuté le préjugé empiriste ou sensualiste du sens commun en montrant, avec son célèbre exemple du morceau de cire[8], que la perception est moins une vision, c'est-à-dire une activité sensorielle, qu'une "inspectio mentis", donc une activité intellectuelle ; c'est l'esprit, plus précisément l'entendement qui perçoit (en langage cartésien : "c'est l'âme qui voit, et non pas l'œil"[9]). La psychologie de la perception explique également aujourd'hui que percevoir est plus penser que sentir, que la perception pure, brute, n'existe pas, contrairement à l'empirisme implicite de la conviction commune, selon laquelle les hommes perçoivent le monde en se servant de leurs organes sensoriels et ont ainsi un accès direct à certaines propriétés des choses qui sont ensuite enregistrées dans le cerveau ; de ce fait deux observateurs qui regardent le même objet du même endroit voient la même chose, le phénomène physico-chimique de la vision étant dans les deux cas le même. Or ces affirmations sont sujette à caution : ce que voit un observateur ne dépend pas seulement des images rétiniennes ou cérébrales formées à partir des objets perçus, comme l'illustre l'exemple des stimulus ambigus, pour lesquels à une seule image rétinienne correspondent deux interprétations possibles : il y a donc plus à voir ou à percevoir que ce qui arrive dans le globe oculaire. Le cas le plus connu est celui de l'escalier qu'on peut voir par dessus ou par dessous, indifféremment. D'ailleurs nous voyons là un escalier parce que notre expérience nous met en relation avec ce genre d'objet  technique, mais dans des tribus africaines qui ignorent la perspective  bidimensionnelle d'objets tridimensionnels et n'ont jamais vu d'escalier, les individus testés ne voient qu'un arrangement bidimensionnel de lignes. 

Une expérience consiste aussi à présenter rapidement à un sujet des cartes à jouer et à lui demander de les reconnaître, alors que certaines cartes sont fictives (piques rouges ou carreaux noirs par exemple): le sujet voit un as de carreau normal ou un as de pique normal quand on présente un as de pique rouge ; par contre  lorsque  l'on  prévient  le  sujet  que certaines cartes sont  anormales, il ne se trompe  plus : les  objets  n'ont  pas  changé, mais l'attente  du sujet n'est  plus la même, donc la perception a changé.

        Ces exemples montrent que ce qu'on voit dépend donc de facteurs psychiques tels que les attentes, la culture, les connaissances préalables, etc., comme l'illustre aussi l'exemple des visages cachés dans les feuillages dans les dessins d'enfants : on voit le visage quand on l'a trouvé là où on ne voyait auparavant que des arbres et des feuilles, alors que l'image rétinienne est pourtant toujours la même. Le cas des clichés radiologiques obscurs au non-initié ou des images dans un télescope est encore plus significatif, car il montre qu'on doit même apprendre à voir. 

         Il faut donc, dans le domaine de la science, distinguer soigneusement observation et expérience, même un inductiviste comme d'Alembert effectue cette distinction : l'observation est stérile si elle est la simple constatation d'un donné sensoriel : l'expérience "ne se borne pas à écouter la nature, elle l'interroge et la presse"[10], elle est une investigation active fondée sur la position préalable de problèmes, sur la formulation d'hypothèses théoriques qui sont les solutions anticipées et conditionnelles des problèmes posés. Dans le domaine de la perception commune comme dans celui de la science on peut donc dire que la théorie précède l'expérience, contrairement à ce qu'affirme l'inductivisme ; les énoncés d'observation ne sont pas la base de la connaissance scientifique ni le fondement d'inductions explicatives, ils sont toujours formulés dans le langage d'une théorie – quelle que soit celle-ci, scientifique, commune ou métaphysique. Chalmers donne ici des exemples  intéressants : l'énoncé d'observation commun "le gaz ne veut pas s'allumer" suppose un contenu théorique implicite important (l'existence de gaz, substances découvertes seulement au 18^ème siècle, et celle de gaz inflammables)[11]. Si on veut par ailleurs établir de façon rigoureuse l'énoncé empirique suivant : "ceci est un morceau de craie", on doit montrer qu'il s'agit de carbonate de calcium qui produit, si on le met en contact avec de l'acide chlorhydrique, un gaz qui est du dioxyde de carbone, car il trouble l'eau de chaux. On voit donc que plus un énoncé d'observation doit être établi, plus le contenu théorique mis à contribution est important, et l'énoncé d'observation est lui-même déjà imprégné de théorie.

4 La méthode expérimentale selon Claude Bernard

         L'expérience n'est pas le point de départ ou le fondement de la démarche scientifique, mais une tentative pour résoudre un problème posé nécessairement dans un cadre théorique, c'est Claude Bernard, dans son Introduction à l'étude de la médecine expérimentale, qui l'a sans doute, parmi les savants, établi le premier : "l'idée a priori ou mieux l'hypothèse est le stimulus de l'expérience. (…) C'est l'idée qui constitue (…) le point de départ ou le primum movens de tout raisonnement scientifique"[12]. Les faits scientifiques ne sont donc constatés, c'est-à-dire observés, que parce qu'ils ont été préalablement provoqués expérimentalement par une hypothèse que l'observation finale va éventuellement confirmer. La méthode expérimentale passe donc par les trois étapes suivantes : d'abord une hypothèse, une idée anticipée est formulée, puis une expérimentation est conçue pour vérifier cette hypothèse, enfin les phénomènes ou faits expérimentalement provoqués sont observés, ce qui permet d'infirmer ou de confirmer l'idée anticipée. Le rapport entre la théorie et l'expérience selon l'inductivisme est donc inversé : la théorie n'est pas une synthèse inductive, simple reflet de l'observation, mais un point de départ, un moteur de la recherche, et le raisonnement scientifique ne consiste pas dans une activité de généralisation et d'abstraction qui suit une phase initiale de simple enregistrement de données empiriques, mais dans une démarche qui traverse de part en part tout le travail du savant, le point de départ comme l'aboutissement de l'expérimentation.

Pourtant Claude Bernard a du mal à se dégager du schéma inductiviste : il écrit juste avant le passage cité ci-dessus que "l'esprit du savant se trouve en quelque sorte toujours placé entre deux observations : l'une qui sert de point de départ au raisonnement, et l'autre qui lui sert de conclusion", et que la méthode expérimentale commence par la constatation d'un fait, se poursuit par la conception d'une idée "à propos de ce fait" et d'une expérience pour tester cette idée. La contradiction entre ces deux textes est évidente. En fait Claude Bernard est bien obligé, à cause de sa pratique de savant, d'affirmer l'importance des idées anticipées, des théories qui provoquent l'expérience, mais il s'efforce par ailleurs de faire une sorte de théorie de la méthode expérimentale, dans laquelle il reste attaché à l'épistémologie inductiviste dominante à son époque, sans voir la contradiction entre ces deux positions, sans voir non plus que les exemples qu'il donne pour justifier ce schéma inductiviste montrent au contraire bien plutôt l'antériorité logique de la théorie sur l'observation. 

On connaît notamment l'histoire maintes fois ressassée de l'urine des lapins : c'est l'observation qui semble produire l'hypothèse vérifiée ensuite qu'un lapin qui jeûne se nourrit de ses propres réserves et a donc une urine claire et acide de carnivore. Mais remarquons tout d'abord que cette découverte est un mauvais exemple, car l'observation concernant la composition de l'urine est faite par hasard sur un lapin acheté au marché ; or ces observations sont rares dans la science, le savant n'attend pas que la nature ou le hasard lui fournisse des faits intéressants, il provoque et produit même ces faits, qui ne sont d'ailleurs pertinents – et c'est notre seconde remarque, la plus importante – qu'en fonction de connaissances ou de théorie préalables. C'est précisément parce que Claude Bernard sait que les lapins, en tant qu'herbivores, ont habituellement une urine trouble et alcaline que l'observation de l'anomalie pose un problème et devient intéressante, en tant que "fait polémique", pour reprendre l'expression de Bachelard ; or ce fait n'est polémique que par rapport à une théorie préexistante, sinon l'observation n'aurait aucun intérêt et resterait inaperçue[13]. 

Prenons comme exemple plus convaincant encore la découvert faite par Claude Bernard de la fonction glycogénique du foie : le savant observe qu'il y a du sucre dans le sang de chiens nourris exclusivement de viande, il formule alors l'hypothèse que l'organisme animal produit lui-même du sucre et localise cette production dans le foie. Le schéma inductiviste, ici encore, paraît vérifié, mais cette apparence est trompeuse : l'observation n'est intéressante, comme dans le cas de l'urine des lapins, que parce qu'elle entre en contradiction avec une théorie admise à l'époque et selon laquelle seuls les végétaux produisent du sucre, les animaux se contentant d'en consommer et d'en tirer leur énergie. L'hypothèse de naît donc pas de l'observation d'un fait, mais d'un problème, qui lui-même n'a de sens que dans un contexte théorique[14]. Ainsi que le dit Bachelard  "pour un esprit scientifique toute connaissance est une réponse à une question"[15].

5 L'apport de l'histoire des sciences

        L'histoire des sciences montre aussi le caractère illusoire de cette conception épistémologique inductiviste, même si celle-ci a contribué à la réhabilitation de l'expérience et ainsi à la réaction contre la science médiévale spéculative et inféodée à l'autorité des Anciens ou de l'Eglise. On proposera à cet effet deux exemples, empruntés à la physique et à la

 biologie. Le premier est celui de l'élaboration de la théorie newtonienne de la gravitation universelle : la petite histoire voudrait que Newton ait eu l'idée de cette théorie en recevant une pomme sur la tête alors qu'il faisait la sieste sous un arbre. L'imagerie d'Epinal de la science conforte la plupart du temps l'inductivisme le plus naïf, mais la réalité est plus complexe : le point de départ de la réflexion de Newton est le problème posé par la trajectoire circulaire (ou quasi circulaire) de la Terre autour du soleil. Pour les Grecs, les astronomes du Moyen-Age ou même encore Copernic, le mouvement circulaire ne pose pas problème, car il est auto-explicatif, il symbolise en effet, par opposition aux autres formes de mouvement, la perfection et l'éternité de Dieu ou des corps célestes, considérés alors plus ou moins comme des entités divines. Mais la science du 17^ème siècle change la conception du mouvement, qui cesse de constituer un désordre, une imperfection ou un simple passage entre deux formes de repos, et est désormais considéré comme un état de la matière : le principe d'inertie formulé à cette époque stipule qu'un corps a tendance à conserver indéfiniment tout état qui lui est attribué, notamment un mouvement ; comme par ailleurs le mouvement est considéré comme étant par essence rectiligne et uniforme, on voit donc maintenant le problème posé à Newton: comment se fait-il que la Terre ne s'éloigne pas indéfiniment du Soleil sur une ligne tangente à son orbite ? La solution à ce problème est la théorie de la gravitation universelle, selon laquelle "deux corps quelconques s'attirent en raison directe de leur masse et en raison inverse du carré de la distance de leurs centres de gravité". Le point de départ de la démarche scientifique de Newton n'est donc pas une observation particulière - Newton disposait d'ailleurs des mêmes objets d'observation que la plupart de ses prédécesseurs -, mais un réseau complexe de problèmes découlant du contexte théorique de l'époque. 

        L'histoire des théories de la fécondation[16] montre aussi que les observations anatomiques, depuis Hippocrate et Aristote jusqu'à la fin du 19^ème siècle, ont produit des hypothèses épigénistes et préformistes, elles-mêmes ovistes ou animalculistes selon qu'on pense que l'embryon est tout entier contenu en germe dans l'ovule ou dans le spermatozoïde. Ces théories ne sont pas induites des énoncés d’observation, car ceux-ci n'ont eux-mêmes de sens que dans le contexte des théories préalables des savants, théories d'ailleurs pas toujours très scientifiques. Ainsi les Grecs anciens pensent que le foetus est le fruit des deux semences de l’homme et de la femme, mais que la semence de la femme est une simple nourriture plutôt qu’une source de vie : l’origine de ce préjugé est facile à apercevoir, comme de celui de Harvey qui, au 17^ème siècle, découvre des ovaires sur des biches disséquées, les appelle "testicules" et ne leur attribue qu’un rôle annexe. Deux savants devant le même objet d'expérience ne voient donc pas la même chose, alors que, selon l'inductivisme strict, ils devraient avoir la même expérience perceptive et formuler par conséquent les mêmes hypothèses explicatives. 

        On le voit, l'histoire des sciences n'est pas ce qu'en dit l'inductivisme, c'est-à-dire l'accumulation de faits de plus en plus nombreux, riches et variés et de synthèses inductives de plus en plus générales, mais elle est bien  plutôt l'histoire des théories, des concepts, des problématiques, de leur évolution et de leurs bouleversements.

 

Gérard Barthoux