Il est important de bien saisir la nature des sciences car sa compréhension influe sur les pratiques de l’enseignement. 

• Les sciences tentent de décrire et d’expliquer des organismes, des objets et des phénomènes donnant ainsi lieu à un ensemble de savoirs organisés au sujet de l’univers vivant et de l’univers non vivant.
• Communément appelés les connaissances scientifiques, les énoncés d’observation, des concepts, de lois, de théories forment ce qu’on appelle le savoir déclaratif.  C’est le savoir quoi!
• Correspondant à l’enquête, les divers stratégies, habiletés, processus, outils, procédés divers forment ce qu’on appelle le savoir procédural. C’est le savoir comment!
• Il est essentiel de connaître les conditions et les contextes associés à des procédés spécifiques ou à des connaissances particulières.  Ce savoir conditionnel se concentre sur le savoir quand et le savoir pourquoi!

Savoir déclaratif

Habituellement, on décrit le savoir déclaratif comme étant les faits.  « Il y a de l’oxygène dans l’air », « la Terre tourne autour du Soleil », « l’eau bout à 100 °C », « la cellule est l’unité structurale de la vie » sont des exemples de savoirs qui font partie du savoir déclaratif.

• Le savoir déclaratif est un savoir qui est construit.

• Un concept peut être considéré comme une entité de la pensée;  il représente une régularité perçue dans les objets et/ou les événements et est identifié par des symboles ou des mots.  À titre d’exemple, la solubilité est un concept comme le sont la cellule, la gravité et les mélanges.
• Les concepts n’existent pas seuls.  Plusieurs concepts sont interreliés et rende ainsi possible leur regroupement pour former des systèmes et/ou des structures hiérarchiques.  Une organisation de concepts interreliés est appelée un réseau conceptuel.  
• Quoique quelques aspects du savoir déclaratif se modifient dans le temps, il demeure néanmoins que ce savoir est élaboré de sorte à résister au changement.

Savoir procédural

Les concepts, théories, lois et modèles qui forment l’ensemble du savoir scientifique sont élaborés et/ou modifiés en utilisant des moyens qu’on appelle le savoir procédural.

• Ce savoir comment comprend des habiletés, des procédés et des méthodes qui constituent les fondements de l’enquête scientifique.
• L’enquête a pour but de mettre à l’épreuve une idée, une théorie en effectuant une investigation.  L’enquête étant effectuée dans le but de valider une idée, il s’ensuit que le parcours suivi durant l’enquête peut entraîner un changement conceptuel.
• Une enquête ne peut se concrétiser sans le concours d’habiletés intellectuelles.  Habituellement, les habiletés se situent à deux niveaux : les habiletés de base et les habiletés complexes.

Savoir conditionnel

L’utilisation judicieuse du savoir déclaratif et du savoir procédural repose sur la connaissance des conditions et des contextes liés à la situation donnée. En d'autres mots, le savoir conditionnel est l’application des savoirs déclaratifs et des savoirs procéduraux dans différentes situations. Voici des exemples.

• L’élève sait que la masse est la quantité de matière i.e.du savoir déclaratif.  Va-t-il savoir pourquoi l’appliquer dans le calcul de la masse volumique?
• L’élève sait comment construire un tableau i.e. du savoir procédural. Va-t-il savoir quand appliquer cette connaissance dans la manipulation de données?
• L’élève sait mesurer la masse d’un objet à l’aide d’une balance. Face à une manipulation quelconque, va-t-il savoir si et quand il sera nécessaire d’utiliser la balance?  De plus, va-t-il savoir s’il est nécessaire de trouver la masse approximative de l’objet ou sa masse à un dixième ou à un centième près?

Tous ces exemples illustrent des situations où il est important de savoir quand et de savoir pourquoi certaines connaissances ou certains procédés doivent être utilisés.

Voyons comment se construit un savoir scientifique.  De nos jours, il est fort connu que l’oxygène est présent dans l’air et entretient la combustion.  Les scientifiques ont-ils été en mesure de voir l’oxygène? L’a-t-on observé? Sans doute que non;  de nos jours, il est toujours impossible de voir des molécules.  Mais comment sommes-nous arrivés à en conclure de sa présence et de son action? 

Un retour en histoire nous rappelle les événements suivants.

• Depuis la Grèce antique et dans les premières civilisations, on explorait plusieurs phénomènes de combustion dont celle des chandelles.
• Plusieurs personnes dont Empédocle, Héraclite et Aristote avaient aussi émis l’idée que la nature était principalement faite de quatre éléments fondamentaux soit l’eau, le feu, l’air et la terre.  On expliquait que les flammes s’élèvent car elles retrouvent leur place au-dessus de l’air.  La présence du Soleil dans le ciel confirmait ce mouvement des flammes.
• Vers la fin du 17^e siècle, la théorie du phlogistique est développée davantage par Johann Bêcher et Georg Stahl.  Cette théorie propose que les substances qui brûlent renferment une substance incolore, inodore, sans saveur et sans masse appelée phlogistique.  Quand la substance brûle, le phlogistique est libéré.
• De 1774 à 1778, Priestley, Lavoisier et autres scientifiques non satisfaits de la théorie du phlogistique travaillent dans le but de comprendre la combustion.  Par un ensemble de manipulations, de vérifications et de réflexions, leur recherche aboutit à la conclusion qu’il y dans l’air une substance responsable de la combustion, d’où la découverte de l’oxygène.

Ce bref résumé souligne quatre aspects importants de la construction du savoir en sciences.

1. Le savoir scientifique est découvert en fonction de l’évolution des idées dans le temps.
2. Il y a la mise à contribution du travail de plusieurs personnes. La dimension sociale et humaine ne peut être évacuée de la construction du savoir scientifique.
3. L’imagination et la curiosité (et autres attitudes telle la persévérance) jouent un rôle prépondérant dans la construction de nouvelles théories.
4. Les conditions et les contextes dans lesquels le savoir scientifique est construit influencent le développement du savoir.  On n’a qu’à penser à la recherche mettant en cause les cellules souches ou le changement climatique pour comprendre comment la société et ses préoccupations de l’heure peuvent influer sur le type de recherches effectuées. Pour avoir une meilleure appréciation de l’influence des conditions et du contexte sur la construction du savoir en sciences, on peut revoir la censure et les attaques personnelles envers Galileo Galilei au 16^e siècle pour ses idées controversées à l’époque, au sujet de la rotation de la Terre autour du Soleil.   Les  sites web suivants offrent un bon aperçu des difficultés rencontrées par Galileo.

Galileo sur Wikipedia
Galileo sur infoscience

En conséquence de ce qui précède, il est possible d’affirmer que :

• plusieurs théories ou idées au sujet d’un phénomène peuvent exister en même temps;
• la suprématie d’une théorie par rapport à l’autre repose sur l’ensemble des processus utilisés pour la tester et l’évaluer;
• l’observation des phénomènes de la nature n’est pas objective;  elle se fait par l'entremise de théories préexistantes de l’observateur;
• les préoccupations de la société jouent un rôle dans le développement du savoir scientifique;
• tout comme les gens de la Grèce ancienne et du 18^e siècle, les élèves ont aussi des idées au sujet des objets, des phénomènes et des organismes.  Ils ont élaboré leurs propres explications de divers phénomènes qui relèvent du domaine scientifique.  Ces conceptions préalables sont bien ancrées et sont souvent très différentes de celles des scientifiques. Elles vont guider leurs observations.



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