L'apprentissage en sciences peut être conceptualisé comme un processus où les concepts naïfs des étudiants sont progressivement affinés. Comprendre les chemins qui suivent cette progression est crucial pour la conception d'environnements d'apprentissage, pour réguler les activités et dans l'évaluation. De nombreux dispositifs reposent sur l'idée implicite que les concepts seraient acquis linéairement des plus « simples» aux plus «complexes». Les classiques pré-test et post-tests ne documentent pas les multiples étapes que les élèves pourraient avoir traversées.

Nous avons cherché à révéler ces cheminements sur 7 cohortes d'étudiants entre 2006 et 2015 dans le même dispositif d'apprentissage par investigation en analysant les enregistrements des productions d'élèves dans un espace d'écriture partagée (wiki), puis en reportant les concepts et les liens trouvés dans les versions successives de ces textes sur une carte conceptuelle du modèle à institutionnaliser. Nous avons comparé les versions produites chaque année par des groupes équivalents en recherchant des similitudes dans l'ordre d'apparition des concept et liens. Nous n'avons pas pu mettre en évidence de chemin. On pourrait parler de saut de kangourou complétant par petites touches une mosaïque plutôt que de parcours. Nous montrerons que des concepts et liens apparaissent isolément formant de petites chaînes causales qui sont progressivement réunies. Nous montrerons que certaines chaînes causales locales se forment régulièrement plutôt au début du processus d'investigation et d'autres sont achevées plus tard, vers la fin de la séquence d'apprentissage. Nous discuterons les importantes implications pour l'enseignement.