Élèves ayant de hautes compétences en sciences

Messages clés

Les compétences en sciences des élèves mises en contexte

Le rôle grandissant des sciences, des mathématiques et des technologies dans la vie quotidienne signifie que les compétences scientifiques sont importantes pour tous les élèves et pas seulement pour ceux aspirant à faire une carrière scientifique. Il s’agit d’un changement significatif par rapport au passé, lorsque les programmes d’enseignement visaient essentiellement à donner à une poignée de futurs mathématiciens, scienti?ques et ingénieurs les bases de leur formation professionnelle¹.

Le Programme international pour le suivi des acquis des élèves (PISA) est une évaluation internationale des compétences et des connaissances des élèves âgés de 15 ans, coordonnée par l’Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE). Il évalue si les élèves qui approchent de la fin de leur scolarisation obligatoire ont acquis les compétences essentielles, particulièrement en mathématiques, en compréhension de l’écrit et en sciences, pour participer pleinement à la société moderne². Trois évaluations PISA comparables en sciences ont eu lieu en 2006, 2009 et 2012.

Selon l’OCDE, « une bonne compréhension des sciences et des technologies est essentielle pour un jeune qui se prépare à vivre dans une société moderne. […] Cette compréhension leur permet aussi de prendre une part active dans les débats sur l’action publique, lorsque des thématiques en rapport avec les sciences et les technologies ont un impact dans leur vie³. »

Le PISA définit la culture scientifique comme suit :

Les connaissances scientifiques de l’individu et sa capacité d’utiliser ces connaissances pour identifier les questions auxquelles la science peut apporter une réponse, pour acquérir de nouvelles connaissances, pour expliquer des phénomènes scientifiques et pour tirer des conclusions fondées sur des faits à propos de questions à caractère scientifique; la compréhension des éléments caractéristiques de la science en tant que forme de recherche et de connaissance humaine; la conscience du rôle de la science et de la technologie dans la constitution de notre environnement matériel, intellectuel et culturel; et enfin, la volonté de s’engager en qualité de citoyen réfléchi sur des problèmes à caractère scientifique et touchant à des notions relatives à la science⁴.

On considère généralement qu’il est essentiel de posséder des compétences de base en sciences pour être capable d’utiliser les nouvelles technologies, tandis qu’il est indispensable d’avoir d’excellentes compétences pour créer de nouvelles technologies et innover. Par conséquent, pour qu’un pays réussisse dans la nouvelle économie du savoir, il faut absolument que ses citoyens acquièrent des compétences scientifiques grâce à l’enseignement de base.

Qu’entend-on par « hautes compétences en sciences »?

Dans le cadre du PISA, les compétences en sciences sont mesurées sur une échelle où un rendement de 6 correspond au niveau le plus élevé et un rendement de 1, au plus faible. Le Conference Board considère qu’un élève possède de hautes compétences s’il atteint le niveau 5 ou 6 de l’épreuve de sciences du PISA. Au niveau 5, les élèves :

[sont capables] d’identifier les aspects scientifiques de nombreuses situations complexes inspirées de la vie réelle et de leur appliquer à la fois des concepts scientifiques et des connaissances à propos de la science. Ils sont en mesure de comparer, de sélectionner et d’évaluer les faits scientifiques requis pour répondre à ces situations. Les élèves de ce niveau possèdent des facultés bien développées de recherche et sont capables d’établir des liens de manière appropriée entre des connaissances, et de cerner des situations de manière critique. Ils sont capables d’élaborer des explications sur la base des faits et des arguments qui découlent de leurs analyses critiques⁵.

Comment les provinces s’en sortent-elles par rapport aux pays comparables au Canada?

Dans son ensemble, le Canada se classe au sixième rang, mais en raison des excellents résultats des pays les plus performants, il ne reçoit qu’un « C ». Avec juste 11,3 % des élèves de 15 ans qui ont atteint le niveau 5 ou 6 de l’épreuve de sciences du PISA, il est largement devancé par le Japon (18,2 %) et la Finlande (17,1 %) et, dans une moindre mesure, par l’Australie, l’Allemagne et les Pays-Bas.

En ce qui concerne les provinces, deux d’entre elles s’en sortent très bien⁶. Avec respectivement 16,3 % et 15,7 % des élèves ayant atteint le niveau 5 ou 6 de l’épreuve de sciences, l’Alberta et la Colombie-Britannique obtiennent un « A ». Bien que l’Ontario affiche une plus forte proportion (12,2 %) d’élèves ayant de hautes compétences en sciences que le Canada dans son ensemble (11,3 %), la province se contente d’un « C » en raison de l’excellente performance de certains pays comparables au Canada.

Cinq provinces reçoivent un « D » compte tenu des résultats des pays comparables au Canada. Seulement 7,3 % des élèves du Nouveau-Brunswick et 6,8 % de ceux du Québec affichent de hautes compétences en sciences. Sur le plan international, ces provinces côtoient les États-Unis (7,5 %), le Danemark (6,8 %) et la Suède (6,3 %) – qui reçoivent tous un « D ».

Seulement 5,3 % des élèves de l’Île-du-Prince-Édouard possèdent de hautes compétences en sciences, ce qui place cette province en toute dernière position du classement provincial ou international. Comme elle affiche des résultats inférieurs à ceux de tous les pays comparables au Canada, l’Île-du-Prince-Édouard écope d’un « D- ».

Comment les provinces s’en sortent-elles les unes par rapport aux autres?

En plus de classer les provinces par rapport à des pays comparables au Canada, nous les avons comparées entre elles et réparties selon trois catégories : « supérieure à la moyenne », « dans la moyenne » et « inférieure à la moyenne »⁷.

Il existe de grandes différences parmi les provinces. L’Alberta et la Colombie-Britannique affichent des résultats au-dessus de la moyenne, tandis que l’Île-du-Prince-Édouard est la seule province en dessous de la moyenne.

Comment les niveaux provinciaux des élèves ayant de hautes compétences en sciences ont-ils évolué au fil du temps?

Entre 2006 et 2012, la proportion d’élèves ayant de hautes compétences en sciences a baissé dans neuf provinces sur dix. La seule exception a été l’Alberta, où cette proportion a augmenté, passant de 14,5 % en 2006 à 16,3 % en 2012 et permettant à la province d’améliorer sa note et de troquer son « B » contre un « A ». Bien que la Colombie-Britannique ait conservé son « A », la proportion d’élèves ayant de hautes compétences en sciences a chuté, passant de 18,4 % en 2006 à 13,0 % en 2009, pour repartir légèrement à la hausse et atteindre 15,7 % en 2012.

La baisse du nombre d’élèves ayant de hautes compétences en sciences a été spectaculaire dans certaines provinces. Trois d’entre elles (Nouvelle-Écosse, Québec et Manitoba) sont passées d’une note « B » à un « D » entre 2006 et 2012. Au cours de cette période, la proportion d’élèves ayant de hautes compétences en sciences a chuté, passant de 14,4 à 8,2 % en Nouvelle-Écosse, de 14,4 à 6,8 % au Québec, et de 13,5 à 7,7 % au Manitoba.

Sur le plan international, beaucoup de pays ont eux aussi connu une baisse de performance pour cet indicateur entre 2006 et 2012, mais dans la plupart des cas, ils n’ont pas perdu plus d’un ou deux points de pourcentage. Un seul pays a fait exception : la Finlande, qui a perdu près de 4 points de pourcentage. Cependant, comme les 20,9 % obtenus en 2006 la plaçaient largement devant tous les autres pays, en 2012, elle s’est quand même retrouvée à 17,1 %, ce qui lui a suffi pour conserver un « A ».

Quelques pays ont réussi à améliorer leur performance, comme le Japon (de 15,1 à 18,2 %) et l’Irlande (de 9,4 à 10,75 %). Compte tenu des performances généralement bonnes des pays comparables au Canada entre 2006 et 2012, la baisse enregistrée par la plupart des provinces canadiennes a creusé substantiellement l’écart.

A-t-on constaté une différence entre les filles et les garçons?

Aucune ventilation des résultats par sexe pour les six niveaux de compétence n’est disponible à l’échelle provinciale, mais nous pouvons comparer les différences entre les résultats moyens des garçons et des filles à l’épreuve de sciences. À l’échelle nationale et provinciale, aucune différence statistiquement significative n’a été constatée entre les garçons et les filles pour l’épreuve de sciences⁸.

Pourquoi est-il important d’avoir de hautes compétences en sciences?

Les compétences en sciences et la culture scientifique sont essentielles dans notre société et notre économie avancée. Certes, tous nos citoyens n’ont pas besoin de compétences scientifiques de pointe, mais le fait d’avoir une forte proportion de gens dotés d’excellentes compétences en sciences donne à un pays ou à une province une solide assise pour la recherche, laquelle peut contribuer au bien-être économique, social et individuel. De plus, si même les citoyens qui ne travaillent pas directement dans le secteur de la science possèdent d’excellentes compétences dans ce domaine, un pays ou une province est mieux en mesure d’adopter des politiques et des pratiques fondées sur des données probantes. Comme l’a observé l’OCDE :

[traduction] La culture scientifique a de l’importance tant au niveau national qu’international, car l’humanité doit surmonter d’immenses difficultés pour assurer un approvisionnement suffisant en eau et en nourriture, lutter contre les maladies, produire suffisamment d’énergie et s’adapter aux changements climatiques. Cependant, beaucoup de ces problèmes surviennent localement, et les personnes peuvent être amenées à prendre des décisions concernant des pratiques qui ont une incidence pour leur propre santé et leurs moyens de subsistance, l’utilisation appropriée de matériel et des nouvelles technologies, ainsi que l’utilisation de l’énergie. La recherche de solutions à toutes ces difficultés nécessite de faire largement usage de la science et de la technologie. Cependant, comme l’a indiqué la Commission européenne, les solutions à des dilemmes politiques et éthiques concernant la science et la technologie « ne peuvent pas faire l’objet de débats éclairés à moins que les jeunes possèdent certaines connaissances scientifiques⁹ ».

Notes de bas de page

1    OCDE, Apprendre aujourd’hui, réussir demain – Premiers résultats de PISA 2003, Paris, OCDE, 2004, p. 39.

2    OCDE, Cadre d’évaluation et d’analyse du cycle PISA 2012 : compétences en mathématiques, en compréhension de l’écrit, en sciences, en résolution de problèmes et en matières financières, Paris, OCDE, 2013, p. 27.

3    Ibid., 104.

4    Ibid., 18.

5    Ibid., 121.

6    Aucune donnée n’a été collectée dans les trois territoires et dans les écoles des Premières Nations.

7    Pour comparer les provinces canadiennes les unes par rapport aux autres, nous avons d’abord déterminé leur note moyenne et l’écart type des valeurs provinciales. L’écart type est la mesure de la variabilité qui existe à l’intérieur d’un ensemble de résultats. Si les résultats sont normalement répartis (c’est-à-dire que leur dispersion ne penche pas lourdement d’un côté ou de l’autre ou qu’elle ne comporte pas d’aberrations importantes), environ 68 % des résultats se trouveront à un écart type au-dessus ou en dessous de la moyenne. Toute province qui se situe à un écart type au-dessus de la moyenne est dite « supérieure à la moyenne ». Les provinces qui se situent à un écart type en dessous de la moyenne sont dites « inférieures à la moyenne ». Les autres provinces ont un rendement qui les situe « dans la moyenne ».

8    Pierre Brochu, Marie-Anne Deussing, Koffi Houme, and Maria Chuy, Measuring Up: Canadian Results of the OECD PISA Study, Toronto, Conseil des ministres de l’Éducation, Canada, 2013, 40.

9    OCDE, PISA 2015 Draft Science Framework, Paris, OCDE, mars 2013, p. 3.