Inclassables Mathématiques 2.0

RAPPORT sur LES MATHÉMATIQUES EN FRANCE ET DANS LES SCIENCES
en présence des lauréats de la médaille Fields,
MM. Ngô Bảo Châu et Cédric Villani,
ainsi que du lauréat du prix Gauss, M. Yves Meyer
Compte rendu de la réunion du 17 novembre 2010

Par M. Claude Birraux, Député

EXTRAIT

M. Sylvestre Huet, journaliste à Libération.

Nous restons un peu sur notre faim. Vous avez d’emblée évoqué les points forts sur lesquels s’est fondée la fameuse excellence de l’école française. Or l’organisation du système de recherche français a subi de grands bouleversements. Selon vous, cela aura-t-il des conséquences positives ou négatives, ou bien une combinaison des deux selon les différents aspects ? Peut-être faudrait-il parler d’autre chose que des médaillés Fields et des quelques autres récompensés, dont les cas sont certes singuliers mais qui sont limités sur le plan des effectifs. En d’autres termes, le nouveau système entraînera-t-il un maintien, un accroissement ou une diminution de la force de frappe des sciences utilisant des mathématiques ? Prenons un peu de recul historique : la France produit ni plus ni moins de docteurs ès sciences qu’en 1993, c’est-à-dire depuis longtemps, dans un contexte où certains pays moyens ou émergents sont dans une dynamique. Cette stagnation, qui frappe les mathématiciens mais aussi les physiciens, les chimistes, les biologistes et les spécialistes des sciences de la terre utilisant les mathématiques, peut-elle continuer ? Pouvons-nous rester dans cette ère, alors que tout le monde nous dit que le futur sera piloté par les sciences et techniques ? Cela me semble la question la plus cruciale ; je ne suis pas convaincu que l’enjeu, aujourd’hui, pour le système de recherche français, réside aux extrémités, école primaire d’un côté, Normale Sup’ de l’autre.

M. Cédric Villani.

Votre question est très difficile car elle fait appel à de la prédiction, exercice toujours délicat. Si j’ai bien compris, vous vous interrogez sur l’impact possible des réformes actuelles sur l’enseignement supérieur. Les bouleversements étant en cours, nous ne disposons pas du recul nécessaire pour savoir comme la situation évoluera. La loi instaurant l’autonomie des universités, notamment, a fait couler beaucoup d’encre. Je suis très favorable à l’autonomie mais beaucoup de gens ne pensent pas comme moi. En tout cas, tout le monde se reconnaît, je crois, dans le mouvement actuel de revalorisation de l’université en tant que lieu de travail et de production de science. Cela plaît particulièrement aux mathématiciens, pour lesquels une carrière normale, passionnante, consiste à travailler au contact des étudiants, à l’université ; celle-ci, pour nous, joue un rôle central.
Ensuite, une divergence est sensible entre partisans de la centralisation et de l’autonomie. Personnellement, je pense que la gestion matérielle des universités ne peut se faire à distance, de manière abstraite, qu’elles ont absolument besoin d’un pilotage de terrain. La dimension politique locale est également primordiale. Quant aux effets à long terme, il est difficile de les prévoir.
S’agissant des pays émergents, l’université chinoise de Fudan, que j’ai visitée il y a peu, possède un campus effrayant : les standards de qualité de vie sont équivalents à ceux de Stanford. Des sommes considérables sont manifestement investies année après année. Le niveau des élèves n’est évidemment pas le même qu’à Stanford mais l’attractivité est réelle. Peut-être la question des moyens est-elle vitale, les solutions sont souvent simples.

M. Claude Birraux.

La perception de la science et des scientifiques, en Chine, n’est sans doute pas tout à fait la même qu’en France. Certains, chez nous, considèrent que la science est malpropre et que, par conséquent, il ne vaut mieux pas en faire.

M. Cédric Villani.

Les sciences ne bénéficient en effet pas du même respect en Europe et en Asie. Et cela se répercute sur les dirigeants politiques : il est très fréquent, en Chine, que des anciens scientifiques occupent des postes très élevés ; c’est incontestablement beaucoup plus rare dans notre système.

M. Yves Meyer.

Pour répondre très clairement, j’ai toujours été animé par la passion de transmettre et j’ai commencé à enseigner dans le secondaire, avant de poursuivre, pendant quinze ans, en première année de premier cycle universitaire. Mes élèves n’étaient donc ni des médaillés Fields ni des écoliers. La tradition mathématique française, Cédric l’a dit, a consisté à transmettre le feu sacré. Mais cela suppose une réponse. Si aucun public ne vient assister à un concert, à qui en incombe la faute ? Même si le programme est merveilleux, il faut que la société soit au rendez-vous.

La désaffection relative vis-à-vis des sciences traduit aussi la désaffection vis-à-vis de l’effort, mot pratiquement banni de l’enseignement secondaire actuel. Quand j’enseignais en lycée, de 1960 à 1963, je donnais un problème par semaine ; avec cent élèves et dix pages par copie, cela faisait mille pages à corriger et annoter chaque semaine, j’y consacrais mon samedi et mon dimanche. Aujourd’hui, quiconque ferait de même serait traité de bourreau. Les enseignants ne donnent qu’un problème par trimestre, parce que la notion d’effort a disparu.

Je profite du rapport de la cour de comptes sur le système éducatif français pour mettre en ligne ce texte que j'avais longtemps gardé non publié.

De façon un peu surprenante, l'idée de ce billet est née d'une conversation avec une collègue d'anglais qui m'a fait remarqué qu'un petit français commence par apprendre des adjectifs " beau, gentil, vert...." alors qu'un petit anglo-saxon commence par apprendre des verbes "marcher, manger...". Elle me fit remarquer aussi qu'on dit "une jolie maison verte" mais parallèlement, "a beautiful green house". Une langue encapsule le mot important entre les adjectifs alors que l'autre place toujours le mot important à la fin de la construction. En français, il nous restera à l'esprit le vert, alors qu'en anglais, on se souviendra de la maison. Normal me dit-elle. La langue structure la façon de penser, le français est le terreau d'une très forte individualité. On trouvera chez nous la figure rayonnante d'un "Roi Soleil", alors qu'on n'hésitera pas à dire "my community" en anglais, pour parler  "des gens de mon village".

Alors la question que je pose est simple, c'est exactement celle que s'est posée la Cour des Comptes: "Peut-on concevoir une école pour tous dans un pays tel que la France?".

Un théorème à la conclusion inattendue...

En des temps bien reculés, il fût décidé par Reine Démocratie que Dame Politique s'occuperait exclusivement de l'organisation de la Cité et de son administration. C'est ainsi que Politique s'engageait dans des conversations longues et difficiles pour s'accorder avec ses soeurs des Cités voisines de la taille de chacune des dites Cités, et  de leurs droits associés. Ceci déclencha moultes guerres. Pendant ce temps les commerçants vendaient et achetaient, suivant le temps qu'il faisait chez Dame Politique. Ils eurent d'ailleurs l'idée géniale pour augmenter leurs transactions de vendre de l'argent! Pour cela ils firent appel à Dame Mathématique. Elle leur rendit bien des services pour organiser ce marché autoréférent. Mais l'autoréférence est vraiment le cheval de bataille de Dame Mathématique. Son histoire est parsemée des paradoxes que l'autoréférence n'a cessé de semer sous ses pieds. Dame Mathématique eut l'idée d'estimer le prix de l'argent à l'aide du taux d'intérêt. De longs débats s'en suivirent pour le fixer et trouver les mécanismes de plus en plus complexes pour échanger de l'argent qui prenait aussi une forme de plus en plus complexe. Dame Mathématique avait aussi rendu quelques petits services à Dame Politique, mais ils étaient très limités. Dame Mathématique s'y appliqua avec soin mais les contacts entre les deux ne se faisaient guère. Il s'agissait de calculer les superficies de quelques surfaces, d'établir un calendrier fiable. Une fois ce travail fait, Dame Politique laissa tomber Dame Mathématique, car elle trouvait sa conversation rebutante. Le commerce s'organisa et les règles complexes se multipliaient, seule Dame Economie pouvait les comprendre. Alors Dame Economie parlait beaucoup avec Dame Mathématique. Cette dernière entretenait cependant une relation cachée. Dame Economie et Dame Politique le savaient mais ne divulguèrent pas l'horrible secret. Dame Mathématique voyait de temps en temps Monsieur Guerre. En fait Monsieur Guerre devenait de plus en plus lié avec Madame Mathématique. Elle par contre, n'aimait pas cette relation trop violente à son goût ,mais elle n'avait pas trop les moyens de résister aux assauts de Monsieur Guerre. C'était là presque un viol, un secret de famille qui ne devait jamais éclater au grand jour. Et puis les choses se complexifièrent et s'accélérèrent depuis que Madame Mathématique fût en mesure d'accoucher d'un enfant qu'elle appela Informatique. Dame Mathématique s'en occupa fort bien , elle lui appris ses limites et ses possibilités. Elle le fit grandir à l'abri des regards puis le montra à tous. Voyant la beauté de l'adolescent, Dame Economie, Monsieur Guerre et Dame Politique le courtisèrent. Tout semblait sourire à notre adolescent dynamique. Il oeuvrait vite et bien et menait presque toutes les missions qui lui était confiées à leur terme. Il y avait bien parfois quelques faux pas. Informatique appelait ça ses bugs. Maman était au courant et les surveillait de près. Et puis chacun usait et abusait presque d'Informatique sans trop se soucier de ses besoins propres. Même Dame Politique ne s'étonnait pas que la presque totalité de ses décisions et de ses actions reposait sur les épaules d'Informatique. C'était encore pire pour Dame Economie qui en est presque parvenue à croire que les résultats d'Informatique coïncidaient avec la réalité. Dame Politique fit aussi appel à Informatique lorsqu'il fallait prendre une décision concernant la modification du climat de Gaïa. Informatique lui répondit que ce n'était pas de son ressort de prendre des décisions ou d'interpréter ses résultats en termes d'actions. Mais Politique était perdue et puis il fallait agir, alors Informatique se trouva au coeur des décisions de Politique. Cette exposition était difficile pour notre adolescent qui n'en avait pas l'habitude, mais il s'y plia. Bien sûr les armes n'étaient pas égales , Politique avait une habitude certaine de la chose alors qu'Informatique n'était qu'à ses premiers pas dans l'arène. La tempête se calma lorsque Politique eût un discours suffisamment construit pour se passer de la présence d'Informatique. Informatique se reposa un peu lorsque Economie revint frapper à la porte alors qu'il était entrain de faire une partie de jeu vidéo avec ses copains. Elle lui expliqua que ce qu'il avait fait venait de s'écrouler. Informatique avait pris de l'assurance et n'hésita à lui répondre que s'il était comme ça c'est parce que sa mère l'avait fait comme ça, alors si elle voulait en savoir plus elle n'avait qu'à s'adresser à elle. Economie repartit doucement omettant bien de dire qu'elle voyait régulièrement et cela depuis un certain temps, Dame Mathématique. Elles se racontaient toujours un peu toujours la même chose, c'est à dire qu'en "moyenne" les choses se passent à peu près toujours de la même façon. Dame Mathématique essayait bien de lui expliquer que ça ne sera  pas toujours ainsi que ça se passera, mais Dame Economie se satisfaisait bien de la situation. Sauf bien sûr lorsque tout commença à s'emballer. Alors Dame Economie eût peur d'affronter seule la très dure Dame Mathématique et demanda à Dame Politique de l'assister. Pour sauver la face Dame Economie accusa de façon presque frontale Dame Mathématique devant Dame Politique de la responsabilité de la situation actuelle. Dame Politique fit une petite courbette à Dame Mathématique, surprise de la voir d'aussi près pour lui répondre palement qu'elle était enchantée de la connaître. Ce à quoi Dame Mathématique lui répondit de façon brutale, que si elle ne la connaissait pas, la réciproque n'était pas vraie. Informatique lui parla en effet de Politique à tous les repas alors qu'il travaillait sur le réchauffement climatique. Elle dût d'ailleurs mettre la main à la pâte pour l'aider à faire ses devoirs. Dame Mathématique expliqua donc à Dame Politique et Dame Economie que si elles s'appuyaient entièrement sur des résultats d'Informatique et d'elle-même, ils devaient être certains de pouvoir le faire et que ce n'était pas à elle de répondre à cette question.

C'est ainsi, je vous l'affirme, qu'eût lieu la première vraie rencontre de Mathématique avec Politique.

Par contre je ne sais pas ce que fait Monsieur Guerre en ce moment.

Je ne sais pas non plus ce qu'il va advenir des relations entre ces trois Dames, mais c'est certain, dorénavent Dame Politique et Dame Mathématique sont amenées à se rencontrer beaucoup plus souvent.

Je ne sais pas à laquelle des deux, cela fait le plus peur.

A quoi bon faire des élections si les modèles mathématiques prédisent tout. Etrange monde que celui dans lequel nous vivons qui créé à force de modélisation une seconde terre virtuelle ( et pourtant bien réélle ) mais modélisée mathématiquement. Des cracks financiers, sous-estimés à cause de l'inutilisation de modèles trop complexes, en passant par les divers scénarios de modification climatique, les opérations chirurgicales qui ne nécessiteront plus d'intervention humaine, jusqu'aux élections américaines, les modèles mathématiques sont partout. Ils permettent dans un cas de se déplacer avec une très grande précision dans la géométrie complexe du corps humain sans altérer les parois, de se projetter à la surface de la terre dans cent ans, de prévoir l'efficacité de nouveaux médicaments sur une maladie ou l'impact d'une campagne de vaccination sur le taux de cancer.

Ici, un modèle mathématique remplace le vote de millions d'américains. Ce modèle qui a préditl e gagnant des élections américaines six fois de suite vote cette année pour Obama. Il résume presque le vote de l'Amérique toute entière à une simple formalité inutile et réduit l'espace politique à sa modélisation numérique.

Le modèle du professeur Lichtman, élaboré en collaboration avec un mathématicien russe, Volodia Keilis-Borok, est construit autour de 13 variables, appelées « clés ». Ces dernières ont été déterminées à partir des résultats obtenus aux présidentielles de 1860 à 1980.

Lichtman ironise même en affirmant :  « Les démocrates auraient pu tirer au hasard un nom d'un annuaire téléphonique et gagner la présidentielle cette année ». Extrait de l'article de Yahoo News.

La modélisation s'infiltre dans tous les domaines, et cela ne peut que nous faire réfléchir de façon profonde sur la nature de notre société, car ici il ne s'agit plus seulement de sondages, mais de modèles autonomes permettant une prédiction alors que le sondage n'est quant à lui qu'une photographie à un instant donné. L'interprétation d'un sondage est d'autant plus aléatoire qu'elle est éloignée du moment du vote réel . Un modèle est beaucoup plus indépendant et s'il demande certainement quelques données d'ambiance, il ne se réduit pas à leur seule interprétation. Des variables principales, autres que les résultat d'un sondage avant les élections, ont été dégagées. Ce sont principalement de leur qualité, de leur indépandance et de la mécanique mathématique les reliant que dépendra la fiabilité d'un modèle.

Mais un modèle , ça ne suffit pas, me direz-vous, pour pouvoir conclure. Qu'à celà ne tienne, puisque les principaux les modèles sont passés en revue dans cet article en Anglais, comme dans le cas du réchauffement climatique où plusieurs moèles et scénarios sont étudiés.

La réponse est sans appel : 6 des 9 principaux modèles donnent Obama gagnant ! Et chose surprenante le modèle de Litchman -Volodia Keilis-Borok dont il est question dans l'article précédemment cité, n'apparait pas dans la liste. Il y aurait donc au moins 10 modèles ! Le modèle de Klarner prévoit même la composition de la chambre des députés et du Sénat.

Serions-nous donc dans un nouveau monde où l'on attend avec impatience que les faits réels confirment ou infirment les prédictions des modèles? Une catastrophe viendrait alors avec un fait réel qui contredirait les prédictions et donc la stabilité des modèles utilisés. La référence dans ce cas ne serait plus la réalité ( y compris sociale et politique ) mais sa modélisation.

Si cela vous inspire quelques commentaires.

Xavier Darcos a présenté à la presse le 21 octobre 2008 un point d'étape sur la réforme du lycée. Dès la rentrée 2009, une nouvelle organisation du temps scolaire s'appliquera à la classe de seconde. L'année scolaire sera articulée en deux semestres au lieu de trois. 4 conseils de classe permettront de faire le point sur les difficultés et l'orientation des élèves. Les enseignements de la nouvelle seconde seront organisés en modules : 21 heures d'enseignements généraux de tronc commun, 6 heures d'enseignements complémentaires et 3 heures d'accompagnement personnalisé. « Ce principe d'organisation en modules sera également au cœur de l'organisation des classes de première et de terminale à laquelle nous allons continuer de travailler » a déclaré le ministre.

La suite sur Education.gouv.fr

La seconde change sur M6.info

Et la réforme au jour le jour : ICI

Quelques morceaux choisis du rapport 3061 sur L'enseignement des disciplines scientifiques dans le primaire et le secondaire par la commission des affaires culturelles familiales et sociales:

Par ailleurs, aujourd'hui en France on peut être agrégé de mathématiques ou de physique sans savoir conduire une expérience.

[...] aujourd'hui le bon professeur est celui qui n'entend que les questions auxquelles il peut répondre c'est-à-dire celles qui sont dans le programme.

Le propre d'un chercheur c'est de se tromper mais c'est beaucoup plus difficile pour un enseignant.

[...] l'usage des technologies de l'informatique et d'Internet ne doit pas être au centre de la démarche, c'est un outil qui nécessite que les enseignants soient formés autrement et développent une autre vision de leur métier.

50 % des enseignants ne font jamais de formation continue et, sur le total des 800 000 journées de formation, les sciences ne représentent que 2 %.

M. Michel Fréchet, membre de l'association des professeurs de mathématiques de l'enseignement public, a renchéri en disant que son association a organisé une session de formation à Caen, à laquelle ont participé 800 professeurs, sur leur temps de vacances. La presse, sollicitée, n'a pas répondu à l'invitation, mais le journal Libération a jugé plus utile de consacrer une demi-page à une conférence sur les OVNI qui se tenait dans le même temps.

La situation n'est pas encore catastrophique parce qu'en période de chômage les jeunes recherchent la sécurité dans la fonction publique ; cependant, comme indiqué précédemment, en cinq ans le nombre de candidats aux CAPES de physique-chimie et de mathématiques a diminué significativement.

L'intégration de l'outil informatique aux enseignements de sciences, avec des objectifs pédagogiques précis encadrés par des enseignants bien formés, est totalement indispensable.

À un âge où il serait nécessaire que l'élève découvre, guidé par un professeur, la continuité entre mathématiques, sciences expérimentales et technologies, il est néfaste que se déroulent en parallèle et avec des professeurs différents des programmes qui s'ignorent. L'élève n'a ainsi aucune chance de découvrir que la majorité des problèmes scientifiques se situent et se résolvent aux interfaces de chacune des disciplines enseignées. Outre l'ennui généré par des enseignements cloisonnés et sortis de tout contexte, cette fragmentation s'oppose à la perception par les élèves de l'existence de champs professionnels tels que l'énergie, la chimie et l'environnement, le traitement de l'information et les réseaux, la physique et la climatologie, la géographie et les statistiques...

En 1995, 79 % des bacheliers scientifiques optaient pour des études scientifiques ou technologiques. En 2000, ils n'étaient plus que 68 %. Lors de la dernière rentrée 2000 places de classes préparatoires scientifiques n'ont pas été pourvues.

Évolution des horaires en mathématiques, physique-chimie et SVT depuis 1982

En conclusion, il faut insister sur trois points qui contribuent particulièrement à disqualifier les études scientifiques dans notre pays.

Tout d'abord les mathématiques et les sciences exactes jouent un rôle d'outil de sélection dans notre système éducatif. Ce champ de connaissances est investi d'une charge émotionnelle importante et regardé, particulièrement par les filles, comme un enseignement d'élite inaccessible si l'on est simplement moyen. Soit on fait des sciences à un niveau très élevé, soit on n'en fait pas et ce dernier choix est fait par un nombre grandissant d'élèves. Cette situation est corroborée par les résultats obtenus dans les évaluations internationales. Le niveau en mathématiques de l'ensemble des élèves du secondaire français n'est pas supérieur à celui des étudiants des pays comparables. En revanche, un petit noyau d'élèves a des résultats très supérieurs à la moyenne.

En second lieu, les filières scientifiques universitaires pêchent par leur manque absolu de lisibilité. Elles ne peuvent être associées à aucun devenir professionnel perceptible et motivant alors que, de surcroît, elles sont perçues comme arides et sans lien avec les interrogations sur le monde. Dans un univers instable et insécurisant, il faut être particulièrement courageux, voire héroïque, pour s'aventurer dans ce labyrinthe.

Enfin, il faut anticiper la pénurie probable d'ici quelques années de candidats aux concours de recrutement d'enseignants du secondaire dans les disciplines scientifiques, cette pénurie découlant directement de la désaffection des jeunes pour les études universitaires en mathématiques et en sciences de la nature. C'est pourquoi la mission considère qu'il faut envoyer un message fort aux bacheliers et aux étudiants, sous forme d'un prérecrutement, de nature à transformer l'image des études universitaires scientifiques longues.

SYNTHÈSE DES PROPOSITIONS POUR LE LYCÉE

¬ Développer l'enseignement des mathématiques comme science vivante en interaction avec les autres sciences et se construisant sur des problématiques très variées.

¬ Développer les laboratoires de mathématiques en s'appuyant sur les expériences en cours.

¬ Créer et généraliser une option science en classe de seconde.

¬ Recréer une véritable filière scientifique en première et terminale en allégeant les programmes dans les matières non scientifiques.

¬ Introduire des épreuves d'évaluation des capacités expérimentales en mathématiques, en sciences et vie de la terre et en physique-chimie au baccalauréat scientifique.

¬ Consacrer un temps suffisant aux activités de recherche et d'investigation qui favorisent le développement des capacités de raisonnement et de construction des savoirs.

¬ Réintroduire l'épreuve de mathématiques au baccalauréat en terminale littéraire, au besoin en réduisant le volume horaire dans d'autres matières.

¬ Introduire une meilleure articulation entre les programmes et les méthodes de travail de l'enseignement secondaire et de l'enseignement supérieur.

¬ Encourager et développer les activités scientifiques dans et hors l'école, sur des thèmes transversaux encadrés par des chercheurs ou des ingénieurs.

¬ Favoriser le développement des clubs scientifiques et l'organisation de compétitions nationales et internationales sur le modèle des Olympiades de physique et de Maths sans frontières.

Au programme :

Allongement de la formation des enseignants au niveau master ( bac+5) dès 2010
Réforme du lycée ( secondes ) en 2009 pour un nouveau bac en 2012
L'article de NousVousIls : ICI

La moitié des bénéfices réalisés avec les suppressions de postes seraient reversés aux enseignants avec contrepartie à négocier: ICI

L'intégration des IUFM dans les universités ICI
Réflexions sur les affectations ICI
Rentrer dans la culture de l'évaluation et des résultats : ICI

Affaires à suivre de près...

Pour ceux qui n'ont pas regardé l'émission de Dimanche, c'est ICI