Intervention de Martine HA-SUM [email protected] Animation pédagogique du mercredi 4 novembre à l'Inspection 1 SCIENCES EXPERIMENTALES ET TECHNOLOGIE

Intervention de Martine [email protected]

Animation pédagogique du mercredi 4 novembre à l'Inspection

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SCIENCES EXPERIMENTALES ET TECHNOLOGIE AU CYCLE 3

LA DEMARCHE D’INVESTIGATION ET LE CAHIER D’EXPERIENCES

Circonscription de Saint-BenoîtAnnée scolaire 2009/2010

REPRESENTATIONS


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Qu’évoque pour vous « la démarche d’investigation »?

REPRESENTATIONS

Animation pédagogique du mercredi 4 novembre à l'Inspection3

Pouvez-vous classer les mots et identifier des catégories?

SOMMAIRE


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FILM D’AUTRES ENTREES THEMATIQUES LA DEMARCHE D’INVESTIGATION LES ETAPES DE LA DEMARCHE D’INVESTIGATION LE RÔLE DES ELEVES ET LE RÔLE DU MAÎTRE LES COMPETENCES DE FIN DE CYCLE 3 LES PROGRAMMES LE CAHIER D’EXPERIENCES LE RÔLE DE L’ECRIT DANS LA DEMARCHE

D’INVESTIGATION DIFFERENTS TYPES D’ECRITS DEMARCHE D’INVESTIGATION ET CAHIER

D’EXPERIENCES CAHIER D’UN ELEVE TYPES D’INVESTIGATIONS AU CYCLE 3

FILM


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Consigne: Identifier les différentes étapes de la démarche d’investigation.

FILM


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Consigne: Pour chacune des étapes, identifier soit le rôle du maître, soit le rôle de l’élève.

D’AUTRES ENTREES THEMATIQUES

Stage T2: Intervention du mardi 3 novembre 2009

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Les relations maître/élèveLe climat de classeL’organisation de la classeLa classe lieu de vieActivités d’investigationLe rôle du maîtreLe statut de l’erreurLa conception des apprentissagesUtilisation du cahier d’expériences

LA DEMARCHE D’INVESTIGATION


La démarche d’investigation, en quelques mots:

« Changer l’apprentissage de l’élève, apprendre par lui-même. »

C’est une méthode d’interrogations successives dans le but d’aboutir à une règle en émettant des hypothèses.


La démarche qui sous-tend le Plan de Rénovation des Sciences et de la Technologie à l’école obéit aux principes d’unitéd’unité et de diversitédiversité.

– UnitéUnité : cette démarche s’articule sur le questionnement des élèves sur le monde réel : phénomène ou objet, vivant ou non vivant, naturel ou construit par l’homme. Ce questionnement conduit à l’acquisition de connaissances et de savoir-faire, à la suite d’une investigation menée par les élèves guidés par le maître ;

– DiversitéDiversité : l’investigation réalisée par les élèves peut s’appuyer sur diverses méthodes, y compris au cours d’une même séance :

• expérimentation directe,• réalisation matérielle (construction d’un modèle,

recherche d’une solution technique),• observation directe ou assistée par un instrument,• recherche sur documents,• enquête et visite.

La complémentarité entre ces méthodes d’accès à la connaissance est à équilibrer en fonction de l’objet d’étude.

LES ETAPES DE LA DEMARCHE D’INVESTIGATION

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ETAPES DESCRIPTIF

MOTIVATION Situation déclenchante choisie par l’enseignant en fonction des IO et des contraintes de la classe. Plusieurs entrées sont possibles: la question d’un élève, une observation, un événement fortuit, une question d’actualité, une lecture, la question de l’enseignant…

PROBLEMATISATION Travail guidé par l’enseignant qui, éventuellement, aide à reformuler les questions pour s’assurer de leur sens, à les recentrer sur le problème à résoudre qui doit être compris par tous.

Situation problème/ Phase de questionnement


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ETAPES DESCRIPTIF

STRATEGIE DE RECHERCHE Les hypothèses et les protocoles.

Propositions d’idées pour résoudre le problème au sein de petits groupes. Formulées par les élèves, elles seront triées. Ne seront retenues par le groupe classe, que celles en relation avec la question posée et vérifiables.

Dans le cas d’une expérimentation, rédaction d’un protocole avec textes et schémas pour valider ou invalider les hypothèses et avec anticipation des résultats attendus: formulation orale et/ou écrite des prévisions, communication orale et/ou écrite à la classe.

MISE EN ŒUVRE DU PROJET Observons, manipulons.

Selon les notions abordées, on aura recours à d’autres voies que l’expérimentation par les élèves.

Débat sur la mise en place de l’expérience au sein du petit groupe.

Etude de paramètres qui font varier les résultats (éléments qui changent). Schémas, dessins.

En cas d’expérimentation, celle-ci peut-être complétée par une recherche documentaire.

Phase d’investigation


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ETAPES DESCRIPTIF

CONFRONTATION Récolte des résultats obtenus.

Analyse et confrontation des résultats avec retours à l’hypothèse de départ: mise en relation entre les résultats et l’hypothèse.

CONCLUSION Réponse au questionnement.

Formulation de nouvelles connaissances.

Vers la généralisation: dans tous les cas, le niveau de formulation doit être en accord avec la savoir scientifique.

Phase de structuration

Une question ouverte

SélectionnéePhase de

questionnement

Une vraie recherche par les

élèvesPhase

d’investigation

Des réponses deviennent des connaissances

Phase de structuration

Cette démarche comporte trois temps forts. Le questionnement procure le sens; la recherche induit les types d’activités d’investigation; les réponses conduisent aux savoirs.

Choix de la méthodologie la plus appropriée selon la nature du problème et des hypothèses:

Par l’observation,Par l’expérience,Par la fabrication,Sur des documents,Par des enquêtes et visites.

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REMARQUES


Les différentes phases ne s’enchaînent pas d’une manière linéaire, il peut y avoir des allers et des retours entre les étapes.

La démarche peut s’ étendre sur plusieurs séances.



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PHASES « QUESTIONS »

MOTIVATION Comment démarrer un projet?

PROBLEMATISATION Qu’est-ce qu’on cherche?

STRATEGIE DE RECHERCHE

Comment va-t-on faire pour chercher?

MISE EN ŒUVRE DU PROJET

Observons, manipulons.

CONFRONTATION A-t-on trouvé ce qu’on cherchait?

CONCLUSION Qu’a-t-on appris?

CHOIX DE L’ENSEIGNANT

CONSTRUCTION PROGRESSIVE DU SAVOIR AVEC LES ELEVES

LE RÔLE DES ELEVES ET LE RÔLE DU MAITRE


LES ELEVESObservent,S’interrogent,Agissent, communiquent,Conduisent des

investigations réfléchies,Expérimentent

concrètement,Recherchent dans des

documents,Échangent,Argumentent,Confrontent, formulent à

l’oral comme à l’écrit,Écoutent et respectent

l’autre.

LE MAITRECrée les conditions d’une

réelle activité intellectuelle des élèves, enrichit le questionnement

Inscrit l’activité dans une démarche cohérente, douée de sens et interdisciplinaire,

Suscite le raisonnement,Favorise l’expression

juste,Accepte la langue des

élèves,Vise la précision de la

langue, Incite à douter et

critiquer.

AU CYCLE 3


Sciences expérimentales et technologie: 78h.

LES COMPETENCES DE FIN DE CYCLE 3


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Les compétences du deuxième palierPratiquer une démarche d’investigation: savoir observer,

questionner.Manipuler et expérimenter, formuler une hypothèse et la tester,

argumenter.Mettre à l’essai plusieurs pistes de solutions.Exprimer et exploiter les résultats d’une mesure ou d’une

recherche en utilisant un vocabulaire scientifique à l’écrit et à l’oral.

Maîtriser des connaissances dans divers domaines scientifiques.Mobiliser ses connaissances dans des contextes scientifiques

différents et dans des activités de la vie courante (par exemple, apprécier l’équilibre d’un repas).

Exercer des habiletés manuelles, réaliser certains gestes techniques.

LES PROGRAMMES


La maîtrise de la langue est un objectif prioritaire.

On peut faire des sciences pour construire des compétences scientifiques mais aussi pour apprendre à lire, écrire et parler.

Comment développer chez les élèves des compétences langagières en même temps que des compétences et des connaissances scientifiques?Comment les aider à travers une tâche d’écriture scientifique à prendre conscience des caractéristiques de l’écrit en général?


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Le cahier d’expériences est un outil qui peut aider à répondre à ces questions.

SCIENCES EXPERIMENTALES ET TECHNOLOGIE AU CYCLE 3


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Les sciences expérimentales et les technologies ont pour objectifs de comprendre et de décrire le monde réel, celui de la nature et celui construit par l’Homme, d’agir sur lui, et de maîtriser les changements induits par l’activité humaine. Leur étude contribue à faire saisir aux élèves la distinction entre faits et hypothèses vérifiables d’une part, opinions et croyances d’autre part.

Observation, questionnement, expérimentation et argumentation pratiqués, par exemple, selon l’esprit de la Main à la pâte sont essentiels pour atteindre ces buts; c’est pourquoi les connaissances et les compétences sont acquises dans le cadre d’une démarche d’investigation qui développe la curiosité, la créativité, l’esprit critique et l’intérêt pour le progrès scientifique et technique.

Familiarisés avec une approche sensible de la nature, les élèves apprennent à être responsables face à l’environnement, au monde vivant, à la santé. Ils comprennent que le développement durable correspond aux besoins des générations actuelles et futures. En relation avec les enseignements de culture humaniste et d’instruction civique, ils apprennent à agir dans cette perspective.

Les travaux des élèves font l’objet d’écrits divers consignés, par exemple, dans un carnet d’observations ou un cahier d’expériences.

LE CAHIER D’EXPERIENCES


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La démarche d’investigation est liée à un outil.

L’adoption de la démarche d’investigation est la condition de l’existence du cahier d’expériences.

Le cahier d’expériences est l’outil de la démarche d’investigation à l’école primaire.Le cahier d’expériences est le lieu de conciliation entre démarche, contenus et langages.

LE ROLE DE L’ECRIT DANS LA DEMARCHE D’INVESTIGATION

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Aider à la mémorisati

on

Retenir

Aider à l’apprentiss

age

Exprimer les représentations mentales

Rendre l’élève actif

et imaginatif

Renforcer des compétences

de schématisatio

n, de synthétisation

et d’abstraction

Les traces écrites,

pourquoi faire?

Comprendre

Décrire et/ou exprimer ses

nouvelles représentation

s

Structurer des

connaissances

Renforcer des

compétences

Confronter, argumenter

ses idées

Echanger, communique

r

Traiter de l’information

DIFFERENTS TYPES D’ECRITS EN FONCTION DES COMPETENCES METHODOLOGIQUES TRAVAILLEES

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Observation Description d’un

phénomène…

RelevésExpression de

résultats

Compte rendusEcriture de textes

courtsAvec dessins, schémas

explicatifs, notes…

TableauGraphique

Notes…

Dessin d’observation

SchémaMots, légendes

Le compte rendu scientifique est un texte qui

articule divers types de textes: l’élève raconte (texte

narratif), décrit (texte descriptif), s’explique, argumente à l’aide des

données expérimentales effectuées en classe.

Lorsqu’il s’agit d’effectuer des relevés,

l ’élève est très vite confronté à la pertinence de

ses choix.

Au cours des cycles, l’élève renforce ses compétences de schématisation, de synthèse

et d’abstraction. Il ajoute progressivement ses mots,

ses phrases, un début d’organisation.

Le cahier d’expériences est un objet qui accompagne les élèves tout au long de la démarche d’investigation.


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Principes 5 et 6 de la charte de la main à la pâte (1998) : « Les enfants tiennent chacun un cahier d’expériences avec leurs mots à

eux.» « L’objectif majeur est une appropriation progressive par les élèves, de

concepts scientifiques et techniques opératoires, accompagnée d’une consolidation écrite et orale. »

On reconnaît une valeur aux écrits personnels:• L’écrit personnel est une trace qui reflète le cheminement intellectuel de

l’enfant , depuis ce qu’il pense savoir à ce qu’il sait à un moment donné; cet écrit a donc un intérêt pédagogique.

Ce cahier peut rendre compte des apprentissages que chaque enfant construit, au fil du temps.

• Les traces écrites rassemblées et organisées dans le cahier rendent compte tout autant des résultats (les savoirs) que du processus (le raisonnement, la démarche)

Donner une valeur à l’écrit personnel, c’est reconnaître un statut à l’erreur commeélément constitutif de l’apprentissage.


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Mettre en place des conditions préalables pour que « ça marche »!

- Il est important que l’enfant ait confiance pour écrire, ait envie d’écrire, ait l’occasion d’écrire souvent et suffisamment

- Il est important que l’enfant puisse identifier en quoi ses écrits ont une importance, pour lui et pour les autres (point de vue de l’apprentissage)

- Il est important que l’enseignant ait vérifié l’intérêt que constituent ces écrits (point de vue de l’enseignement et de la formation des enseignants)

Que peut être un cahier d’expériences?


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Ce que l’on trouve souvent:L’écrit individuel, personnel L’enfant écrit ce qu’il pense, ce qu’il a compris et non ce

qu’il devait comprendre, ce qu’il a observé et non ce qu’il devait observer, avec ses mots à lui et non ce que dicte le maître, avec des erreurs tant du point de vue de la forme (orthographe, syntaxe) que du fond (affirmations erronées)

L’écrit collectif de groupe Le secrétaire du groupe note les observations de son

groupe, les conclusions justifiées de son groupe, le résumé des discussions …

L’écrit collectif de la classe L’enfant reproduit les écrits réalisés collectivement par la

classe , avec l’aide du maître et qui font référence au savoir construit par celle-ci

L’ECRIT PERSONNEL


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L’écrit individuel donne de la valeur à l’expression de chacun.

Il permet de retracer la chronologie (c’est une mémoire) des actions, des projets…

Il permet de se souvenir de ses conceptions initiales et d’identifier leur évolution.

Il permet d’alimenter les débats de groupes, à partir de ce que chacun a réalisé.

Il permet à l’enfant d’organiser peu à peu ses données, ses observations…

Il informe le maître sur la compréhension de l’enfant.

L’ECRIT PERSONNEL


L’écrit personnel représente la connaissance du moment de l’élève.

Il n’est pas évalué.Il n’est pas corrigé par l’enseignant.Le maître peut le consulter.Son contenu peut être communiqué avec

l’accord de son auteur.Chaque écrit est daté.

L’ECRIT DE GROUPE


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Il incite les élèves à élaborer ensemble un support commun intermédiaire qui les aidera lors de la rédaction du bilan collectif de la classe.

Il favorise de manière générale les coopérations entre les membres du groupe, en obligeant à une production écrite commune au groupe.

Il favorise un travail d’apprentissage de l’argumentation.

Il habitue au respect de l’autre et de ses idées. Il met en confiance les « petits parleurs ». Il apprend aux enfants à communiquer, c’est-à-dire

à s’exprimer de manière à être compris par les autres groupes.

L’ECRIT COLLECTIF DE LA CLASSE


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Il favorise un travail sur la rigueur de l’expression orale et écrite.

Il est l’occasion d’acquérir du vocabulaire scientifique.

Il est l’occasion d’un travail sur la langue (orthographe, grammaire…).

Il permet d’identifier et mieux formaliser (rédiger) ce que l’on sait et d’en garder une trace écrite « juste » (fond et forme) dans son cahier.

Il permet de mettre en perspective le travail des élèves sur de nouvelles questions à partir du savoir construit.

Il constitue une référence collective.

Exemple:


PARTIE INDIVIDUELLE PARTIE COLLECTIVE

La situation dont nous nous préoccuponsLes questions que je me poseMes hypothèsesLes expériences que je pense réaliserCe que, à mon avis, je vais observer au cours des expériencesCe que je fais et ce que j’observeCe que je peux en conclure

La situation-problèmeLes questions que nous nous posonsLes hypothèses de la classe

Synthèse collective des travaux de groupes (éventuellement)Ce que nous retenons:

DEMARCHE D’INVESTIGATION ET CAHIER D’EXPERIENCES

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ETAPES « QUESTIONS » RUBRIQUES POSSIBLES DU CAHIER:

ECRITS INDIVIDUELS ET ECRITS COLLECTIFS

MOTIVATION Comment démarrer un projet? Le sujet d’étude

PROBLEMATISATION Qu’est-ce qu’on cherche? Les questions que la classe se pose

Notre problème

Ce que je crois savoir

D’autres pensent…

STRATEGIE DE RECHERCHE Comment va-t-on faire pour chercher?

Notre (nos) hypothèse(s)

J’imagine une expérience ou nous imaginons (en groupe)

MISE EN ŒUVRE DU PROJET Observons, manipulons. Je teste les hypothèses

CONFRONTATION A-t-on trouvé ce qu’on cherchait? Je raconte mon (notre) expérience.

Mon dessin/ Le dessin de la classe

Mon explication

Et si je m’étais trompé au départ?

CONCLUSION Qu’a-t-on appris? Notre conclusion ou l’explication de la classe

Le savoir scientifique

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CAHIER D’UN ELEVE








TYPES D’INVESTIGATIONS AU CYCLE 3


PROGRAMME SITUATIONS INITIALES/PROBLEMES

TYPES D’INVESTIGATIONS

L’unité et la diversité du monde vivant

Les êtres vivants dans leur environnement

Le fonctionnement du vivant

Le fonctionnement du corps humain et la santé

Le ciel et la Terre


Programme Situations initiales / Problèmes Types d’investigations

L’unité et la diversité du monde vivantLa biodiversité : différences entre les espècesUnité du vivantClassification

Une sortie autour de l’écoleou dans un milieu particulier : lagon (classe de mer). Une collection de photos .Comment reconnaître les êtres vivants ?Comment les décrire ?Quelles sont leurs différences ? Leurs ressemblances ?Des collections d’animaux constituées par l’enseignant :-Comment organiser ces collections ?-Qui est le plus proche de qui ?

Observations DescriptionsComparaisonsFaire des tris, des rangements et des classements.Réaliser des ensembles emboîtés.



Les êtres vivants dans leur environnement

Rôle et place des être vivantsNotions de chaînes et réseaux alimentaires

Sortie sur le terrain : cour de l’école, champs, classe de mer, ravine….Pb : Quelles sont les conditions de vie dans un milieu ? Quels sont les êtres vivants dans un milieu ?Que trouvent-ils dans ce milieu pour vivre ? Qui mange qui dans ce milieu ?

ObservationsMesures (t°, heures d’ensoleillement, pluviométrie …)DocumentationMises en relation

Adaptation des êtres vivants aux conditions du milieu

Classe de mer / Documentaire : K7 sur le lagon.Pb : Comment se déplacent les poissons ?Pb : Comment respirent les poissons ?

ObservationsDissection (branchies)Documentation

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Programme Situations initiales / Problèmes Types d’investigationsLe fonctionnement du vivant

Les stades de développement d’un être vivant :AnimalVégétalBesoin des graines

Des observations :Naissance dans un élevageDes chenilles dans la courDes oisillons dans un nidDes chatons ou des chiots dans une famillePb : Qui sont-ils et que vont-ils devenir ?La colonisation d’un espace par les plantes (à fleurs en particulier) : plate bande, coulée de lave (K7 Vert Mascarin)Pb : D’où viennent ces plantes ? Ou Des graines sèches et des plantules bien développées.Pb : Comment faire pour obtenir les plantules ?De quoi la graine a-t-elle besoin pour germer ?

Observations,Mesures (taille, poids, durée des stades)Recherche documentaireExpériences avec isolement de variables et témoin.

Conditions de développement des végétaux

De jeunes plantules et des plantes adultes.Pb : de quoi les plantes ont-elles besoin pour grandir et pour vivre?

Expériences avec isolement de variables et témoin.

Les divers modes de reproductionVégétaleAnimale

Des jeunes plantes issues d’une germination :D’où viennent les jeunes plantes ? (connu)Pb : D’où viennent les graines ?Pb Comment obtenir de nouvelles plantes sans les graines ?Naissance dans un élevageDes chenilles dans la courDes oisillons dans un nidDes chatons ou des chiots dans une famillePb : Comment sont nés les petits ? D’où viennent-ils ? ou Comment ont-ils été « fabriqués » ?

Observation du réelDocumentationManipulations : mise en culture de boutures, bulbes …Documentation multimédia (K7, internet, livres)

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Programme Situations initiales / Problèmes Types d’investigationsLe fonctionnement du corps humain et la santé

Les mouvements corporels Leçon d’EPS : par binôme observer les mouvements des jambes pendant la marche, la course, le saut.Pb : Quelles parties de notre corps nous permettent de réaliser les mouvements ? comment ?

ObservationModélisation (maquette de bras, rôle des muscles sur les os)

Fonctions de nutrition : La digestionLa respirationLa circulation

Faire manger un biscuit et boire un peu d’eau.Pb : que deviennent les aliments que nous mangeons ? (puis plusieurs sous problèmes).Leçon d’EPS. Mesurer son rythme respiratoire et son rythme cardiaque, au repos et après deux exercices de durée différente (course).Pb : pourquoi respirons nous ? Le trajet de l’air ? Différences air inspiré – air expiré ? Pourquoi respire-ton plus vite après une course ?Pb : quel est le rôle des battements du cœur ? Le trajet du sang ? Le rôle du sang ? La composition du sang ? Pourquoi le cœur bat-il plus vite après une course ?

Dissection ou documentation, K7 sur la digestion.Mesures (rythmes, t° air expiré / air inspiré)Manipulations (eau de chaux)Documentation multimédia

Conséquences à court et à long terme de notre hygièneHygiène de vie : sommeil, propreté, régularité des repasHygiène alimentaireTabagisme

Débat : mobilisation des acquisAffichesPb : Qu’est ce que la santé ? Quels sont les besoins de notre corps pour rester en bonne santé ? Quelles sont les conséquences d’une mauvaise hygiène ?Les menus de la cantine / les menus du mondePb : Pourquoi manger ?Que contiennent les aliments que nous mangeons ? Comment les classer ?Comment manger pour rester en bonne santé ?Conséquences d’une mauvaise alimentation ?Actualité (journée sans tabac, augmentation du prix du tabac…) AffichePb : Pourquoi un fumeur fume-t-il ?Tabagisme actif – tabagisme passif pour qui ?Quels sont les effets du tabac ?

EnquêteDocumentationExpertise : recours à professionnels de la santéTri et classement des aliments.Manipulation (eau iodée)Documentation multimédiaDocumentation multimédia

Reproduction des humains et éducation à la sexualité

La naissance d’un bébé dans une famillePb : D’où vient le bébé ?Comment s’est formé le bébé ? Pourquoi un bébé ? comment le rendre heureux ?

DocumentsExpertise : recours à des professionnels de la santé.



Le ciel et la TerreManifestations de l’activité de la TerreVolcanismeSéismes

Actualité. Média : Journal, enregistrement vidéoPb : Que se passe-t-il lors d’une éruption ?Toutes les éruptions sont-elles identiques ?Que devient la lave ?D’où vient le magma ?Comment surveiller un volcan ?Où sont situés les volcans dans le monde ?Actualité. Média : Journal, enregistrement vidéoPb : qu’observe-ton lors d’un tremblement de terre ?Quelle est l’origine d’un séisme ?Où se produisent les séismes dans le monde ?

Classe volcanDocuments multimédiasModélisationDocuments multimédiasModélisation

CONCLUSION


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L’enseignant doit favoriser le processus de construction des connaissances plus que de se focaliser directement sur les savoirs prêts à penser, les connaissances apportées comme des choses « préconstruites » qu’il faille uniquement mémoriser.

Proverbes chinoisJ’entends et j’oublieJe vois et je me souviensJe fais et je comprends

ou encore

Mieux vu une fois qu’entendu mille foisMieux fait une fois que vu mille fois


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MERCI DE VOTRE ATTENTION!