Les enseignants ont à mettre en oeuvre des enseignements scientifiques fondés sur les démarches d'investigation [ESFI] dans le but d'améliorer les compétences et la motivation des élèves. Ces pratiques visant le soutien aux apprentissages de tous les élèves constituent un défi car elles requièrent des compétences professionnelles plus sophistiquées que celles privilégiant la transmission de contenus. Fondée sur l'approche didactique professionnelle et la théorie de l'activité, la communication propose un modèle visant à mieux comprendre les compétences professionnelles des enseignants. Ces dernières sont identifiées dans les pratiques et la réflexion des enseignants sur leur activité. Elles sont comprises comme des unités cognitives proches du schème (Vergnaud, 1996). Ces savoirs-processus peuvent être groupés dans un réseau qui donne sens à l'activité ; ce système d'activité (Engeström, 2000) est proche du modèle opératif de Pastré (2005). Il est orienté selon les dimensions principales de la situation. Celles-ci constituent des continuums de développement selon quatre modes, allant de conceptualisations centrées sur les contenus jusqu'à des approches focalisées sur les apprentissages. Ces modes ne sont ni exclusifs ni opposés : les derniers sont plus sophistiqués que les premiers. Ils traduisent les choix des enseignants. Une étude des productions du projet européen S-Team permet de déterminer six directions principales de la situation ESFI ainsi que les deux pôles extrêmes des continuums. Ce premier modèle est complété puis testé à partir de l'analyse de l'activité de 20 enseignants de sciences répartis en trois groupes contrastés : experts, débutants, expérimentés. Les deux premiers participent à des formations fondées sur le travail collectif, les derniers ne peuvent compter que sur leur expérience. Une première étude identifie les savoirs-processus des 20 enseignants. Ces unités cognitives sont réparties selon les dimensions du modèle et quatre modes de fonctionnement par dimension. Tous les savoirs-processus peuvent être rangés et chaque mode correspond à un savoir-processus au-moins. Dans une deuxième étude, le modèle opératif de chaque enseignant reçoit un score correspondant au savoir-processus de plus haut mode par dimension. La répartition des scores montre que le modèle permet de retrouver des résultats connus : les experts jouent sur plus de modes focalisés sur les apprentissages que les autres ; les débutants engagés dans un travail collectif rejoignent les enseignants expérimentés. Ces résultats confortent la validité du modèle. La question est de qualifier les compétences professionnelles identifiées. Il apparaît que les savoir-processus recueillis portent souvent sur des compétences enseignantes transversales et sont rarement reliés à un contenu d'enseignement spécifique. Dans la typologie de Shulman (1986/2007), ce modèle permettrait donc de mieux définir la catégorie " pedagogical knowledge ".