2/12/2006Animation Le Havre Ouest1 De la leçon de choses à la démarche d investigation Fin XIXème: Jules Ferry: enseignement des sciences fondé sur lobservation:

2/12/2006 Animation Le Havre Ouest 1

De la leçon de choses à la démarche d ‘investigation

Fin XIXème: Jules Ferry: enseignement des sciences fondé sur l’observation: la leçon de choses

1923: la leçon de choses prend un caractère expérimental abandonné 20 ans après

1957: déclin de l’enseignement des sciences réduit à un simple exercice d’observation

1968: les activités d’éveil

1985: observer, analyser, expérimenter, représenter

1996: « la main à la pâte »

2000: le PRESTE

2002: les programmes sont centrés sur l’approche expérimentale

150 ans d’enseignement des sciences à l’école



Pourquoi enseigner les sciences et la technologie à l’école ? Construire un premier niveau de représentation de la matière et du vivant

Solliciter le raisonnement, stimuler l ’imagination, développer un esprit rationnel

Donner les repères pour aborder les disciplines expérimentales au collège

Comment enseigner les sciences et la technologie à l’école ?

Permettre aux élèves de construire leur propre savoir par: Un questionnement guidé par le maître

Des investigations menées par les élèves

L’acquisition de savoir faire et de connaissances

Quelques extraits des documents d’accompagnement aux programmes



Situation de départ

bis Recueil des représentations des élèves( relever les obstacles)

Confrontation

Formulation du problème( questions productives)

Investigation conduite par les élèves

Expérimentation directe

ModélisationObservation

directeRecherche

Sur documentsEnquêtesVisites

Structuration des connaissances

Élaboration des hypothèses

2/12/2006 Animation Le Havre Ouest


Le choix de la situation de départ

• En fonction:

• des objectifs du programme

• de sa maîtrise des connaissances sur le sujet

• des ressources locales

• du caractère productif du questionnement

• de l’intérêt des élèves (ancré sur le concret, l’actualité)

• Le support:

• Un article de journal

• une affiche, un document audiovisuel



bis Recueil des représentations des élèves

• « Faire avec pour aller contre »

• Quel support pour les représentations?

•Questionnaire, dessin, texte à rédiger, situation mixte…

• Anticiper les difficultés éventuelles des élèves

• Analyser les productions des élèves

• identifier les conceptions sous-jacentes

• repérer les obstacles à la connaissance



Formulation du problème Les questions productives

• Permettre de passer d’une formulation peu scientifique, souvent factuelle, finaliste, à une formulation plus scientifique



De l’élaboration des hypothèses à la conception de l’investigation

• Hypothèse = affirmation testée = conséquences vérifiables

• Gestion des modes de groupement

• Élaboration de protocoles expérimentaux

• Formulations : oral/écrit

• Synthèse




Expérimentation directe

Modalités de sa mise en œuvre

Contrôle de la variation des paramètres

Description

Reproductibilité

Gestion des traces écrites personnelles et collectives

Le développement des végétaux




Recherche documentaire

Documents adaptés (analyse à priori)

Aides à l’appropriation des informations

Dans le cas d’un support, mettre en place des situations-images

Traces pertinentes

Les séismes




Observation directe

Concevoir des aides à l’observation

Recueil des traces

Le mouvement




Modélisation

Modèle descriptif: représentation des invariants

Modèle fonctionnel: explications nouvelles

Limites du modèle: ce n’est pas le réel

Le mouvement, la respiration



Structuration des connaissances

Comparaison et mise en relation des résultats

Confrontation avec le savoir établi, avec ses représentations initiales

Communication des résultats en réponse aux questions initiales

Trace écrite: formulation des connaissances nouvelles Évaluation


Le cahier d’expérience : Écrire , pourquoi?

Écrire pour soi

agir

mémoriser

comprendre

•préciser un dispositif

•anticiper sur des résultats

•planifier

•garder des traces

•revenir sur des activités antérieures

•rendre disponibles des résultats

•réorganiser , trier

•mettre en relation des écrits

•reformuler des écrits



Écrire pour les autres

transmettre

expliquer

synthétiser

• ce que l ’on a compris

• une conclusion

• ce que l ’on a fait

• ce que l ’on a compris

• hiérarchiser

• mettre en relation

questionner • une autre classe, un scientifique


Le cahier d’expérience : Écrire , pourquoi?


Être capable de :- poser des questions précises et cohérentes à propos d'une situation d'observation ou d'expérience,- imaginer et réaliser un dispositif expérimental susceptible de répondre aux questions que l'on se pose, en s'appuyant sur des observations, des mesures appropriées ou un schéma ;- utiliser des instruments d'observation et de mesure : double décimètre, loupe, boussole, balance, chronomètre ou horloge, thermomètre ;- recommencer une expérience en ne modifiant qu'un seul facteur par rapport à l'expérience précédente ;- mettre en relation des données, en faire une représentation schématique et l'interpréter, mettre en relation des observations réalisées en classe et des savoirs que l'on trouve dans une documentation ;- participer à la préparation d'une enquête ou d'une visite en élaborant un protocole d'observation ou un questionnaire ;- rédiger un compte rendu intégrant schéma d'expérience ou dessin d'observation,

Avoir compris et retenu :- des fonctions du vivant qui en marquent l'unité et la diversité : développement et reproduction ;- les principes élémentaires des fonctions de nutrition et de mouvement à partir de leurs manifestations chez l'homme ;- une première approche des notions d'espèce et d'évolution ;- le rôle et la place des vivants dans leur environnement ;Ces compétences et ces notions sont détaillées dans le document d'application.

De la leçon de choses à la démarche d ‘investigationCompétences devant être acquises en fin de cycle



Activités pratiques:

4 groupes sur 4 thèmes différents

1. Les séismes

2. La respiration

3. Le mouvement

4. Le développement des végétaux

Objectifs:

Concevoir, mutualiser, expérimenter au retour dans la classe

Analyser


Sujet à traiter Consignes Supports

Séismes Analyser les représentations initiales, identifier les obstacles et définir les contenus

Trace écrite attendue

les programmes (école et collège)

Photocopies de qq représentations

Développement des végétaux Trouver une situation de départ

Comment recueillir les représentations

De la formulation des hypothèses à la mise en place d’un protocole expérimental


les programmes

Respiration: les mouvements respiratoires

Trouver une situation de départ, puis à partir des représentations initiales, introduire la nécessité d’utiliser un modèle


les programmes


Photocopie d’une maquette

Mouvement Trouver une situation de départ, formuler le problème dont la réponse nécessitera la construction d’un modèle puis la comparaison avec le vivant par l’observation


les programmes


Contour d’une patte de grenouille

Photocopie d’une maquette

Travail de groupe


Réponses d’élèves de CM2 d’écoles situées en Anatolie à la question:

Définition: « Qu’est-ce qu’un tremblement de terre? »

Les représentations initiales en géologie


Les représentations initiales en géologieDemande d’explication


Schématisation des élèves après la définition


1

3 4

2



8

6

7


Les causes terrestres

Les causes naturelles internes

Energie interne

Mouvements de gaz ou de liquides

Les vibrations

Les causes tectoniques

Le volcanisme

Les causes liées à l’homme

Les causes extra terrestres

Les causes atmosphériques


Synthèse des causes invoquées


Prégnance du négatif : phénomènes destructeurs, largement diffusés dans les médias, vision mythique

Vision statique de la surface de la terre (un petit nombre)

Origine centrale des séismes

Anthropomorphisme

Raisonnement analogique (chaleur)

Fait accidentel

L’animisme


Les obstacles


« Dessine le trajet de l’air dans ton corps quand tu respires et indique ou explique ce qu’il devient »


« Dessine le trajet de l’air dans ton corps quand tu respires et indique ou explique ce qu’il devient »


1 32


Critère Analyse Numéro Conception Obstacle

Trajet L’air va partout dans le corps et ne ressort pas à l’extérieur

5

Respiration= apport d’air aux organes par des tuyaux

confusion avec la circulation sanguine

les poumons sont étanches

Aller et retour de l’airL’air va aux deux poumons en même tempsL’air va à un poumon puis à l’autre

1 2

Les poumons aspirent et refoulent un air identique

Un bon et un mauvais poumon4

Tri préalable selon la nature de l’air

L’air va aux poumons puis au cœur avant de ressortir 3

Lien cœur poumon confusion avec la circulation sanguine

Devenir L’air reste inchangé L’air se transforme

1-5

2-3

La respiration ne modifie pas la composition de l’air

Pas de différence entre l’air inspiré et l’air expiré

Analyse de quelques représentations sur la respiration


Sujet à traiter Compétences spécifiques Commentaires

Respiration Être capable de repérer les mouvements respiratoires (inspiration et expiration) et d’effectuer une première approche de la distinction entre l’air inspiré et l’air expiré.

En s’appuyant sur des documents radiographies, livres, multimédia) et l’observation de quelques organes d’animaux, on construit une représentation schématique de quelques-uns des principaux organes impliqués dans la respiration et la circulation sanguine, en esquissant certaines de leurs relations fonctionnelles (par exemple cœur, poumons, vaisseaux sanguins, foie).On abordera ces relations par des observations ou des mesures en liaison avec une approche dynamique (modification du rythme en fonction de l’effet, etc.).On en reste aux principes élémentaires avec des formulations simples. On pourra envisager la continuation de modèles matériels (par exemple, coeur, poumons, cage thoracique).

Les documents d’application



*Séismes Connaître les phases d’une éruption volcanique, les caractéristiques des séismes.

Cette question peut être traitée en liaison avec l’actualité. Cette étude, fondée sur l’exploitation de documents (photos, revues, audiovisuels et multimédias), s’effectue en liaison avec les activités d’initiation géographique.Éviter de s’attacher au seul catastrophisme des photographies.


*Le programme comprend des parties précédées d'un astérisque qui désignent des champs du savoir pouvant, de façon optionnelle, servir de support à des activités d'investigation supplémentaires. Il ne leur correspond pas de connaissances et de compétences exigibles.



Développement des végétaux

Être capable de conduire une cultureen mettant en évidence par desmanipulations simples l’influence dequelques facteurs de germination etde développement, en particulierceux dégageant les besoins des végétauxchlorophylliens.

Cette étude est l’occasion de mettre en pratique une démarche expérimentale en biologie.




Mouvement Être capable de distinguer la combinaisondes mouvements élémentaires (flexions et extensions) qui permet la marche, la course, le saut…Être capable d’établir des relations par comparaison avec l’observation de pattes d’animaux.On se limite à une modélisation très simple.Être capable de concevoir et construire un modèle matériel simple rendant compte de façon approchée du rôle des musclesantagonistes dans le mouvement d’une articulation.

L’étude du mouvement précise les acquis du cycle 2, qui a mis en évidence le lien avec les perceptions sensorielles et sensori-motrices.Cette étude s’appuie sur l’observation du corps en activité lors des activités physiques et sportives ; elle passe par la mise en place d’activités qui permettent aux élèves de remettre en cause leurs conceptions en se construisant une vision fonctionnelle du mouvement.Elle s’appuie également sur l’exploitation de documents radiographiques ou multimédia.On se limite à une modélisation très simple (voir fiche no 10).
