Et pourquoi pas un travail sur le phénomène électrique en maternelle?

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1 RODRIGUEZ Marie-France IUFM de l Académie de Montpellier Site de Montpellier Et pourquoi pas un travail sur le phénomène électrique en maternelle? Quelle démarche adopter pour faire de l électricité en maternelle? Contexte du mémoire: Domaine concerné: Découvrir le monde: découvrir le monde des objets Classe concernée: MS/GS Paul Balmigère BEZIERS Tutrice: Mme RAGOGNETTI Cécile Assesseur: M. CABROL Alex Année universitaire: 2001/2002 1

2 Résumé Faire de l électricité en maternelle est tout à fait possible et donne des résultats surprenants. Il suffit d adopter une démarche scientifique adaptée aux enfants de cet âge. Cette dernière revient à leur donner envie de se questionner, de trouver des réponses et surtout lui propose diverses situations de manipulations. Hacer electricidad en escuela de parvulos es posible y da resultados sorprendentes. Es bastante adoptar un paso cientifico adaptado a los niños de esta edad. Este ultimo les da ganas de interrogarse, de encontrar respuestas y sobre todo les propone varias situaciones de manipulaciones. Mots clés: sciences physiques et technologiques - électricité - maternelle - démarche expérimentale 2

3 Mention et opinion motivée du jury 3

4 Sommaire Introduction 5 I- Comment aborder l électricité en maternelle? 6 1- Quels sont les besoins des enfants de cet âge? 6 2- Que propose l école maternelle pour répondre à ces besoins? 7 3- Quelle démarche proposer à des élèves de MS/GS pour faire de l électricité? 9 II- Mise en oeuvre d une séquence d électricité dans une classe de MS/GS reposant sur une initiation des élèves à une démarche expérimentale: Réactions des élèves face à la démarche expérimentale: la situation de départ La formulation du problème La recherche de solutions possibles L expérimentation La communication des résultats Le bilan de la séance Le rôle du maître un conseiller un organisateur un observateur un provocateur de réactions 26 III- Bilan de la séquence: Points positifs La démarche expérimentale mise en place a permis une évolution des attitudes et l acquisition de notions en électricité Travailler en groupe restreint permet de mieux cibler les besoins de chaque élève Des activités redonnant confiance à des élèves en échec scolaire La mise en place d une entraide L analyse du fonctionnement des lampes adaptée à des maternelles Points restant à améliorer Les différentes situations expérimentales induisent un contrat didactique qui empêche la réflexion des élèves Un travail plus approfondi sur la lampe de poche Prévoir un dessin du jeu électrique réalisé par les élèves Construire le jeu avec du matériel adapté Une trace écrite provenant d une dictée à l adulte Faire partager cette expérience à l autre classe regroupant des TPS, PS et MS Un travail sur les dangers de l électricité 31 Conclusion 33 4

5 Bibliographie 35 Annexes 36 Introduction Mon année passée sur un poste de TR ZIL en liste complémentaire m a permis d enseigner dans différentes classes maternelles. Chacune avait ses caractéristiques propres mais elles avaient toutes quelque chose en commun: il n y avait pas ou peu d activités en sciences physiques. Ceci peut s expliquer par le fait que les éditeurs eux-mêmes ne proposent pas grand chose en physique et technologie. Il semblerait que l Education nationale ait pris conscience de ce problème puisque la partie découvrir le monde est plus développée dans les nouveaux programmes. Face à ce manque d enseignement en sciences physiques et technologiques, j ai décidé d essayer de mettre en place une séquence qui puisse intéresser les enfants. Je me suis donc interrogée sur ce que pouvait comprendre, faire mais surtout motiver un enfant de MS/GS. C est en lisant les nouveaux programmes que je me suis décidée. Dans le domaine «Découvrir le monde des objets», ils proposent d étudier les appareils alimentés par des piles, de faire des montages et des démontages, d organiser des ateliers de fabrication. De là est née mon idée de faire de l électricité avec des maternelles. Il ne me restait plus qu à réfléchir à la façon de l aborder. J ai donc fait l hypothèse qu il était possible de faire de l électricité à l école maternelle en faisant suivre aux enfants une démarche expérimentale. Cette dernière serait basée sur une situation qui entraînerait un questionnement chez les élèves. Il s'ensuivait alors l émergence d un problème, la proposition de solutions et une expérimentation, le tout réalisé par les élèves. J accorderai une place prépondérante à la verbalisation, aux manipulations et à leurs représentations par le dessin sans oublier la motivation. Je m appuierai sur l observation de leur comportement et l analyse de leurs productions pour vérifier la validité de mon hypothèse. Je m interrogerai donc tout d abord sur la démarche à proposer aux maternelles pour les initier à l électricité. Je m intéresserai de ce fait aux besoins des enfants de cet âge puis à ce que préconise l Education Nationale. Je me pencherai ensuite sur l attitude qu ont eu les élèves au cours des activités et celle que j ai adoptée pour les aider dans leurs diverses tâches. Je terminerai en faisant un retour sur ce que j ai mis en place en essayant de trouver des améliorations lorsque je me suis aperçu que certaines choses n allaient pas. 5

6 I- Comment aborder l électricité en maternelle? 1- Quels sont les besoins des enfants de cet âge? Les enfants, à partir de quatre ans, sont à l âge de la découverte et des questions. Ils sont très curieux de tout et plus particulièrement de ce qui est vivant ou encore possède un mouvement. Toutefois, ils ne se contentent pas d observer, ils cherchent à expliquer certains phénomènes. C est à cet âge qu un enfant commence à se faire des représentations sur le fonctionnement du monde qui l entoure, on a donc tout intérêt à profiter de ce moment pour faire des sciences et éviter que des idées peu performantes et très difficiles à déloger ne s implantent. A ce moment de sa vie, la main de l enfant est au centre de ses apprentissages. L enfant aime toucher et découvrir le monde d abord avec ses mains. L action engendre les premiers modes de représentation chez l enfant. De ce fait toute activité de découverte doit permettre à l enfant de se servir de ses capacités sensorielles, il ne peut y avoir de découverte sans manipulation. C est en même temps la période où l enfant entre dans le langage. Il prend conscience des usages contraints du langage et de la double valeur du message oral (transmission et réception). Il améliore sa prononciation, sa syntaxe et son lexique dans le but de mieux communiquer. On se rend compte que l action, le langage et l impression sensorielle sont intimement soudés et participent au développement intellectuel de l enfant. L enfant de cycle 1 n est pas capable de développer une pensée hypothético déductive, ce mode de pensée étant réservé au cycle 3. De ce fait il ne saurait proposer des hypothèses à proprement parler. Pourtant, quand on lui demande de trouver une idée de solution, il est capable de proposer des idées, d émettre des suppositions, nous affirment M. Coquide et A. Giordan. D après ces auteurs celles-ci s appuient sur des éléments concrets pointés, des causes apparentes, influencées par la propre subjectivité de l enfant sans qu il s en rende compte. De ce fait, on peut penser que de demander à l enfant de rechercher des solutions possibles qui seront mises à l épreuve à l aide d expériences, oeuvre utilement à sa formation. 6

7 En outre, jusque vers sept ans, l enfant raisonne par intuition et non par logique. Il affirme sans éprouver le besoin de preuve, il assimile le réel à son activité propre. Il est égocentrique et ne prend pas en compte le point de vue des autres qu il considère identique au sien. De plus une seule explication lui suffit. Il apparaît nécessaire de prévoir de réels temps d échange au cours desquels ils apprendront peu à peu à accepter les propositions des autres puis à ressentir le besoin de rechercher à savoir qui a raison à l aide de manipulations. En maternelle, un enfant a besoin de s exprimer par le dessin. Dès quatre ans, les possibilités graphiques se développent, les mouvements deviennent plus précis et permettent de tracer des formes qui n ont besoin d aucune explication de la part de l enfant pour être comprises par une tierce personne. Il est intéressant de laisser une place non négligeable à ce mode de communication et d observer son évolution tout au long du développement de l enfant. Pour terminer, n oublions pas que ces enfants ont de réels besoins affectifs, certes moins importants que ceux de petite section, mais présents tout de même. Ils ont besoin d une atmosphère chaleureuse qui dépend bien entendu de la maîtresse mais aussi d une certaine organisation qui permettra aux enfants d établir des contacts entre eux et aux plus timides d oser s exprimer. Il s agira de trouver dans leur environnement immédiat ce qui les intéresse, les intrigue mais aussi les rassure. Il apparaît à travers cette analyse que le travail de l école maternelle doit porter sur trois pôles pour veiller au bon développement de l enfant: le cognitif avec le développement de la réflexion, le moteur avec un travail sur tout ce qui est sensoriel et enfin l affectif en jouant sur l intérêt et la motivation de l enfant. Mon travail sur l électricité devra donc tenir compte de chacun de ces points. Que proposent les Instructions Officielles pour aider les enfants à progresser? 2- Que propose l école maternelle pour répondre à ces besoins? L école maternelle structure ses enseignements en cinq grands domaines, et non en disciplines comme ce sera le cas ultérieurement, chacun étant essentiel au développement de l enfant et constituant une base pour ses apprentissages ultérieurs. Toute séquence devra obligatoirement dépendre de plusieurs de ces domaines voir de tous. 7

8 En plus de développer des compétences dans chacun de ces domaines, elle permet également de mettre en place chez l enfant de cet âge des compétences transversales qui se situent aussi bien, au niveau des attitudes à adopter face aux apprentissages (coopération, écoute et respect de l autre, envie d apprendre, s intéresser au monde qui l entoure, observer, s interroger, verbaliser ce qu il comprend et le traduire par un dessin), qu au niveau de la méthodologie (utiliser sa mémoire à partir de situations familières, développer l attention, la concentration, la réflexion sur l action et son résultat). Une grande place est accordée au langage, encore plus marquée par les nouveaux programmes qui le déclarent au coeur des apprentissages. Ils précisent que ce langage s exerce d abord à travers l expérience quotidienne, à travers les différentes activités qui ponctuent la journée d un enfant de cet âge. L école maternelle est présentée comme le lieu où s élaborent les premières connaissances de l enfant en lui permettant un vaste champ d expérimentation. Le maître y a une place prépondérante puisque: - il lui fait prendre conscience qu il peut manipuler les objets qui l entourent, - il lui organise des activités qui développent son autonomie et l amène à faire ses premières expériences et ses premières connaissances, - il sait répondre aux besoins des enfants en créant les conditions de découvertes imprévues et provoquant les expérimentations spontanées, - il met en place des situations à partir desquelles l enfant s initie à la démarche expérimentale (il se pose des questions, recherche des réponses possibles, observe, manipule, verbalise ses expériences), - il lui permet de considérer le dessin comme un moyen de communication, - par son intermédiaire, l enfant peut écrire des textes qui rendent compte de son activité en les lui dictant. Cette analyse des besoins des enfants de maternelle et de ce que proposent les I.O. m ont permis de choisir une démarche qui leur permettra de découvrir l électricité dans de bonnes conditions. 8

9 3- Quelle démarche proposer à des élèves de MS/GS pour faire de l électricité Les deux paragraphes précédents nous conduisent à voir que pour de jeunes enfants il n y a pas d acquisitions conceptuelles indépendamment du développement d attitudes scientifiques, le développement de telles attitudes constitue un objectif de l école maternelle. De ce fait, l acquisition de notions en électricité reposera, dans la séquence que j ai mise en place, sur une initiation des enfants de MS/GS à la démarche expérimentale. L enfant sera amené à manipuler un objet de son environnement qu il a probablement côtoyé, la lampe de poche, mais dont il ne connaît pas encore les secrets. Il sera conduit à comprendre son fonctionnement, à tâtonner pour trouver comment allumer une ampoule à l aide d une pile et enfin à réinvestir ce qu il aura appris dans la construction d un jeu électrique. Tout ceci sera possible par la mise en place par le maître de situations aboutissant à l émergence d un problème, à l émission d hypothèses et enfin à l expérimentation. Chacune des séances sera ponctuée de moments de langage. Cette démarche sera couplée avec un travail technologique partant du démontage de la lampe de poche pour aboutir à la création d un jeu électrique. J ai choisi d associer les sciences physiques à la technologie car, dans la découverte du monde des objets, elles jouent un rôle complémentaire; leur association permet une meilleure compréhension, des phénomènes mis en jeu, par l enfant. Voyons quels ont été mes choix pédagogiques pour chacune de ces séances: Objectifs Matériel Activité de l élève Séance 1 Découverte de la lampe de poche Notionnel: Repérer les éléments constituant une lampe de poches, savoir les nommer Comprendre le fonctionnement d une lampe de poche. Méthodologique: L élève observe, s interroge, manipule, verbalise ce qu il comprend et le traduit par un dessin. Il est capable de déceler un problème, d émettre des Une lampe de poche, une pile (4.5volts), une ampoule (3.5V; 0.2A), par élève. Parmi les lampes de poche proposées en situation déclenchante 4 sont défectueuses: il y en a 2 à qui il manque la pile et pour les 2 autres l ampoule. ½ A4 et un crayon par élève. Manipulations libres des lampes de poche. Verbalisation sur ce qu ils savent de cet objet, description des éléments extérieurs. Qu y a-t-il à l intérieur du boîtier à votre avis? Comment cet appareil fonctionne-t-il? Ils découvrent qu il y a un problème, ils le posent: Pourquoi certaines lampes ne fonctionnent-elles pas? Propositions d hypothèses. 9

10 Séance 2 Allumer une ampoule à l aide d une pile Séance 3 Allumer l ampoule hypothèses, de proposer des expériences à faire, de les réaliser. Objets inducteurs: les lampes de poche dont certaines sont défectueuses. Notionnel: Savoir que deux contacts précis sont nécessaires pour que l ampoule s allume: une lamelle de la pile touche le petit bout gris de l ampoule alors que la seconde lamelle touche la vis. Méthodologiques: Arriver à représenter par le dessin l expérience vécue. Reconnaître ce qui ne va pas sur un dessin représentant une expérience vécue. Améliorer sa façon de représenter les choses après en avoir ressenti l intérêt. S exprimer de façon compréhensible avec suffisamment de précision. Observer, s interroger, manipuler, verbaliser. Emettre des hypothèses, trouver comment les tester, les tester. Notionnel: Deux fils électriques sont nécessaires pour allumer une Une lampe de poche avec une pile et une ampoule, ½ A4 et un crayon à papier par élève. Un tableau, une craie, deux bandes de papier aluminium de taille différente. Objets inducteurs -la lampe de poche, la pile, l ampoule. -Les dessins des élèves. Un couvercle de boîte à chaussure sur lequel sont fixées une pile et une Ils proposent d ouvrir le boîtier pour vérifier. Réparation de la panne. Observation des éléments à l intérieur de la lampe. «Que fait l interrupteur, à l intérieur du boîtier, lorsque j appuie dessus et que l ampoule s éclaire? Verbalisation de ce que fait l interrupteur. Suivre le chemin des fers avec le doigt. Ils dessinent l intérieur de la lampe de poche lorsque l ampoule est éclairée. Rappel de ce qu ils ont fait et observé la fois précédente. Je leur pose un problème: Peut-on allumer l ampoule avec une pile si je les enlève du boîtier? Comment peut-on faire pour savoir? Ils proposent l expérience. Expérimentation. Verbalisation de ce qu il faut faire pour éclairer l ampoule. Dessin de la pile et l ampoule de façon à ce que celle-ci soit allumée. Discussion sur leurs dessins. Découverte des différentes parties de l ampoule et représentation collective de chacune de ses parties. Reconstitution des contacts à l aide des deux lamelles de la pile symbolisées par des bandes de papier aluminium. Refaire le premier dessin. Rappel de ce qu ils ont fait la séance précédente. Ils ont une base universelle 10

11 loin de la pile Séance 4 Observation d un jeu d adresse qu ils devront construire Séance 5 Fabrication d un jeu d adresse ampoule éloignée de la pile. Méthodologiques: S exprimer de façon compréhensible, précise et en réutilisant le vocabulaire précédemment acquis. Observer, s interroger, solliciter sa mémoire. Formuler le problème. Emettre des hypothèses et réaliser des essais. Être capable d effectuer le schéma de l expérience vécue. Notionnel: Réinvestir les notions de circuit électrique (pile, ampoule, fils électriques), à l occasion de la description d un montage électrique. Méthodologiques: Observer, s interroger, solliciter sa mémoire. Emettre des hypothèses et les vérifier. Manipuler pour comprendre comment l objet fonctionne. Être capable d expliquer ce que l on voit et bien situer chaque élément les uns par rapport aux autres. Notionnel: Réinvestir les notions de circuit électrique, de circuit ouvert/fermé, de contacts entre la pile et l ampoule. Méthodologiques: ampoule éloignées de 20cm, par élève. 2 fils électriques de 25cm dénudés sur 3 cm à chaque extrémité, pour chaque élève. Objet inducteur: La base universelle 2 jeux électriques, un pour chaque groupe d enfants que j ai crées. Les différents éléments nécessaires à la fabrication du jeu: 3 fils électriques de taille différente (un de 6cm dénudé sur 2cm à chacune de ses extrémités; un de 20 cm, dénudé sur 3cm de chaque côté et un de 30cm, dénudé sur 2 cm d un côté et sur 6cm de l autre), un fil de fer souple de 30 cm, une pile, une ampoule, un couvercle de boîte à chaussure, une paille, du ruban adhésif. Objet inducteur: Le jeu électrique que j ai crée Les différents éléments cités ci-dessus nécessaires à la construction du jeu, par enfant. Les deux jeux que j ai fabriqués. Scotch chacun, je leur demande ce qu ils pensent devoir faire. Avec un questionnement de plus en plus précis je les amène à formuler le problème: «Comment faire pour allumer une ampoule éloignée de la pile lorsque toutes les deux ne peuvent être décollées?» Les enfants émettent des hypothèses puis les testent. Ils font le schéma de leur expérience en représentant l ampoule éclairée puis éteinte. Les enfants manipulent librement le jeu que j ai crée. Questionnement: «Qu estce que c est? A quoi le voiton?» «Nous allons le construire. Que doit-on faire tout d abord?» Les élèves décrivent les différents éléments visibles du jeu. Un problème apparaît: qu y a-t-il sous le jeu? Ils émettent des hypothèses et les vérifient en le retournant. Enumération des différents éléments constituant le jeu et affichage au tableau. Verbalisation de la règle du jeu après manipulations. Les élèves observent les différents éléments du jeu que l on a affiché au tableau la fois précédente et les repèrent sur le jeu. Ils fabriquent le jeu. C est eux qui choisissent quel 11

12 Développer la motricité fine (précision du geste). Être capable de placer chaque élément à sa place. Objet inducteur: Le jeu qu ils créent. élément placer et où le mettre, on en décide collectivement. Ils s occupent de les fixer sur leur couvercle. Bien que toutes les séances soient différentes les unes des autres, quant aux objectifs et au contenu, on s aperçoit qu une articulation type, une ossature commune peut se dégager des 4 premières séances, la dernière étant consacrée à la construction du jeu: 1- la situation de départ 2- la formulation du problème 3- la recherche de solutions possibles 4- l expérimentation 5- la communication des résultats 6- le bilan de la séance. Cette séquence a été mise en place lors de décloisonnements avec une classe de MS/GS. On m a de ce fait imposé trois groupes que je prenais par roulement, un groupe de 10 MS et deux de sept GS. Nous allons découvrir à présent quelles ont été les réactions de ces élèves au cours de ces différentes étapes de la démarche expérimentale et le rôle que j ai joué pour mener à bien ce que j avais prévu. 12

13 II- Mise en oeuvre d une séquence d électricité dans une classe de MS/GS reposant sur une initiation des élèves à une démarche expérimentale: réactions de l élève, rôle du maître 1- Réactions des élèves face à la démarche expérimentale: 1.1- La situation de départ: Une activité scientifique et technique à l école maternelle démarre toujours par une phase de motivation. J ai choisi de mettre en place une situation déclenchante qui permette d introduire la séquence d électricité en intéressant les élèves. J ai décidé d apporter un objet familier à l élève. Cet objet fonctionnant à l aide d une pile et d une ampoule est une lampe de poche. Ces lampes étaient disposées sur la table et, sans que j ai eu à dire quoi que ce soit, chaque élève s en est approprié une et a essayé de l allumer, ceux qui y sont arrivés se sont amusés à éclairer leurs camarades. J ai dû intervenir pour qu ils se prêtent celles qui fonctionnaient et que chacun puisse au moins une fois jouer avec la lumière de la lampe de poche. M. Coquide et A. Giordan insistent sur le fait qu une situation déclenchante doit avoir du sens pour les élèves. Elle a pour objet d intéresser l élève sur le thème à traiter, lui permet de se sentir concerné, elle conduit à se poser des questions. C est la raison pour laquelle j ai voulu que les enfants manipulent librement ces objets sans aucune contrainte si ce n est de se les prêter afin que tout le monde puisse les utiliser et s amuser à éclairer avec. Pour ce qui est des séances suivantes, le simple fait de se rappeler les manipulations réalisées lors de la séance précédente permet à l enfant de s investir dans l activité. Je faisais toutefois en sorte d apporter un objet inducteur afin de favoriser ce rappel. Ainsi pour débuter la deuxième séance, j ai rapporté les lampes de poche afin de les aider à se rappeler tout ce qu ils avaient fait avec elle. Pour la troisième séance, j avais fabriqué pour chaque élève une base universelle comme le nomme la revue La Classe n 122 dans sa fiche pédagogique sur le phénomène électrique. Je m étais 13

14 contentée d y fixer une ampoule et une pile. Pour la quatrième séance un jeu électrique crée par mes soins et qu ils devaient fabriquer individuellement a également permis d intéresser les élèves. Quant à la dernière, le simple fait de savoir qu ils allaient construire un jeu leur a permis de s investir totalement dans la séance. Chacune de ces situations a permis aux élèves de s investir dans ce qui était proposé et l a amené à se poser des questions. Elles ont permis de rendre la séance très motivante pour ces élèves qui s empressaient de retour en classe d en parler à leur maîtresse ou encore à la maison. Des parents sont venus me trouver pour me demander quel genre de pile et d ampoule j employais, leur enfant voulant à tout prix leur montrer ce qu il avait fait en classe. La majorité de ces parents, n ayant aucune connaissance en électricité leur ont proposé une ampoule de lustre et une pile. L élève aura certainement dit que les ampoules étaient toutes petites mais ne connaissant pas le voltage les parents étaient démunis. C est la raison pour laquelle j ai choisi d insérer les références de la pile et de l ampoule dans le résumé expliquant aux familles ce que nous avions fait en électricité. Cette étape s est révélée contenir des moments d expression spontanée privilégiés même si le questionnement venait la plupart du temps du maître et que les élèves se contentaient de lui répondre sans s adresser à leurs camarades. Ainsi lorsque j ai demandé aux enfants «comment s appelle cet objet? quels sont les différents éléments qui le composent et quelle est leur utilité dans la lampe? A quoi sert-elle?», tout le monde voulait répondre. De même au début de chaque séance lors de la phase de rappel tous les élèves étaient impatients de pouvoir raconter ce qu ils avaient fait la fois dernière. Chacune de ces situations a été primordiale pour la suite de l activité, elles m ont permis d avoir des élèves très intéressés, motivés donc bien mobilisés pour entrer dans la séance. C est de cette situation que découle la mise en évidence d un problème La formulation du problème: A l issue de la première phase de questionnement, un problème est formulé par le maître qui veille soit à le faire émerger par un questionnement très inducteur soit, si l émergence n est pas possible, fait en sorte qu une fois formulé il soit bien compris par chaque élève. Lors de la première séance l élève a bien conscience qu il y a un problème puisqu il y a des lampes de poche qui ne fonctionnent pas. Certains se posent la question de savoir pourquoi, alors 14

15 que d autres posent leur lampe et attendent que la maîtresse vienne la leur réparer ou la changer, les plus curieux observeront attentivement la lampe à la recherche d une explication. L élève se rend compte qu il y a un problème mais pense que c est l enseignant qui va le résoudre, pour la majorité cela ne semble pas important d en connaître la raison, ils ne sont pas habitués à se poser des questions mais plutôt à ce que la maîtresse leur enlève tout problème rencontré de devant leur chemin. J ai donc profité du fait que certains élèves semblaient surpris par le dysfonctionnement de quelques lampes, cela ne concernait qu un ou deux élèves à chaque fois mais cela m a tout de même permis de faire soulever le problème par tout le monde: «Pourquoi certaines lampes ne fonctionnentelles pas?» Je pense qu il faut savoir rebondir sur l affirmation proposée par un élève qui permettra d avancer la séance quand bien même elle n a été soulevée que par un élève. C est à nous, ensuite, de faire adhérer les autres, de les conduire eux aussi à se questionner. J ai essayé de faire en sorte qu ils perçoivent par eux-mêmes le problème qui se posait à chaque fois que c était possible en leur posant des questions de plus en plus ciblées et exigeant de plus en plus de précisions. Ainsi, au cours de la troisième séance lorsque j apporte ma base universelle, les élèves me la décrivent et à la question «Que va-t-on faire aujourd hui?» ils me formulent une partie du problème: «allumer l ampoule à l aide de la pile» je leur demande s ils ont le droit de détacher l une ou l autre ils me répondent non. En fait mon questionnement les amène à percevoir le problème en le précisant petit à petit. On remarque le même phénomène quand j affiche tous les dessins et que j amène les enfants, grâce à un questionnement ciblé, à prendre conscience de l insuffisance de leur production. Pour la séance quatre, là encore il s agit de la situation déclenchante qui a été à l origine de la découverte du problème par les enfants eux même: «Si on veut construire le jeu il faut savoir avec quoi il est fait.» J ai dû toutefois leur poser des problèmes qu ils ne pouvaient pas trouver tout seul car aucune situation ni questionnement ne s y prêtaient. Ainsi pour débuter la seconde séance, c est moi qui leur pose le problème: «Peut-on allumer une ampoule à l aide d une pile lorsqu elles sont hors du boîtier de la lampe?», le fait d avoir les lampes sous les yeux et d avoir rappelé ce qu on a fait la fois précédente ne pouvant pas induire ce problème. De plus, le syncrétisme, cité dans le livre de Coquide et Giordan comme caractérisant la pensée des enfants de cet âge, leur fait percevoir les choses dans leur globalité, donc les éléments constitutifs ne sont pas détachés de l ensemble. Ainsi, il leur est difficile de voir la pile et l ampoule hors du boîtier. Leur mode de réflexion les empêche de se poser cette question. 15

16 La découverte de ces divers problèmes devrait conduire les élèves à un besoin de proposer des solutions, nous allons voir que cela n a pas toujours été le cas Recherche de solutions possibles: En fonction du problème posé les enfants semblaient plus ou moins intéressés. Ainsi lorsqu il a fallu trouver les causes de la panne de la lampe, les propositions ont fusé. Les plus observateurs se sont rendu compte qu il manquait l ampoule, d autres, ayant l habitude de leurs jeux proposaient de changer la pile qui était «morte», d autres faisant l amalgame avec les ampoules de la maison, affirmaient que l ampoule était grillée, chacun était convaincu de la véracité de ses dires. Je n ai eu aucun problème à les inciter à faire plusieurs propositions. Il s est passé un peu la même chose lorsqu ils ont énoncé tout ce dont ils avaient besoin pour construire le jeu, en décrivant ce qu ils voyaient mais également en imaginant ce qui était caché dans le jeu. Ils n ont eu aucun mal à trouver l ampoule et la pile puis, après réflexion et un rappel de ce qui avait été fait précédemment lorsque la pile et l ampoule étaient éloignées, ils ont proposé les fils électriques. En revanche, dans un groupe de GS, un élève m a proposé deux piles comme ça (en faisant un geste arrondi). Surprise par cette réponse alors que depuis trois séances nous travaillions sur la pile plate qui éclairait seule l ampoule, je décidais de le questionner plus avant afin de connaître la raison de cette proposition. J ai très vite compris lorsqu il m a reparlé de deux piles dans une boîte, je me suis alors rendu compte que cet élève n était plus dans l univers expérience d électricité mais dans celui des jeux et il est vrai que dans les jeux les piles sont rondes, souvent par deux ou plus et sont enfermées dans un boîtier. Cet enfant n avait retenu qu une chose c est qu on parlait d un jeu. Sa réflexion a eu pour effet de faire changer d avis tous ses camarades qui eux aussi voyaient un jeu électrique tel qu ils en possédaient tous à la maison et non un jeu qui réutilisait tout ce qu on avait manipulé jusqu à présent. J ai dû à nouveau intervenir en leur signalant que l on avait vu qu une pile plate pouvait elle aussi éclairer une ampoule et que ce qui est à présent intéressant est de savoir qui a raison. Les enfants de ce groupe n étaient pas convaincus par ce que je leur proposais et ont semblé bien surpris quand ils ont vu la pile plate au dos. On se rend compte ici de l importance des représentations des élèves qui se sont crées au fur et à mesure de leur découverte du monde. Lorsqu ils se sont rendu compte qu il s agissait d un jeu ils ont restitué tout ce qu ils savaient sur son fonctionnement. De ce fait il ne 16

17 pouvait plus s agir de la pile de la lampe de poche mais de celle bien connue des jeux électriques de la maison. D un autre côté, lorsque je leur ai demandé si on pouvait allumer une ampoule à l aide d une pile à l extérieur du boîtier de la lampe de poche, dans un seul groupe j ai eu deux élèves qui m ont dit oui, cependant ils ont voulu revenir sur leur décision dès qu ils se sont rendu compte qu ils ne partageaient pas l avis de leurs camarades. D après la majorité, la pile et l ampoule ne pouvaient pas fonctionner sans le boîtier de la lampe ni sans l interrupteur d ailleurs nous précise un élève. C est ce dernier qui permet à la lumière de sortir alors s il n y a pas d interrupteur il n y a pas de lumière, nous signale-t-il sûr de lui. Ceci vérifie bien ce que j avais noté précédemment sur le syncrétisme caractéristique de la pensée des enfants de cet âge: la lampe de poche est une seule unité comprenant la pile, l ampoule et l interrupteur. J ai dû alors intervenir pour leur préciser qu on pouvait avoir un avis différent mais ici contrairement à ce qui s est passé pour le jeu électrique les deux élèves ont été convaincus par la majorité ou par l explication d un élève. Je leur ai dit que je gardais tout de même leur premier avis car je le trouvais pour ma part intéressant et qu on avait déjà vu, au cours de la première séance, lorsque chacun a donné son hypothèse sur l origine de la panne, qu on pouvait avoir plusieurs propositions différentes. Je leur indique même que je pense arriver à éclairer l ampoule à l aide de la pile, cela ne les fait pas changer d avis pour autant, ils pensent tous que je plaisante. Cette question étant de type fermé et n attendant pas d autre réponse que oui ou non, on peut se demander si elle était nécessaire ici, on aurait pu directement leur proposer d essayer d allumer l ampoule à l aide de la pile et voir si on y arrivait mais à ce moment là il n y aurait pas eu de phase de réflexion et on n aurait pas cherché à connaître les conceptions des élèves ce qui aurait été regrettable à mon avis. Cette phase permet de mettre la mémoire de l élève en éveil, lui permet de se poser des questions et l invite à raisonner même si cela n a pas été le cas ici pour tous les élèves car alors que certains expliquaient la raison qui les avait poussés à dire non, les autres n ont pas su répondre ce qui a mon avis a entraîné le revirement de position. On voit une nette différence entre l émission d hypothèses lorsqu ils savent déjà des choses acquises à partir de leurs expériences et où chacun reste sur ses positions et est convaincu d avoir raison, puis la réponse à une question à laquelle ils n ont jamais été confrontés et où ils se fient à la majorité, à l explication du camarade qui leur convient le plus. On se rend compte qu une seule explication les satisfait et, de ce fait, arrête le questionnement. On s aperçoit également que certains élèves sont prêts à expliquer leur façon de penser, ce sont ceux qui posent le plus de questions, qui 17

18 ont envie de savoir; puis il y a ceux qui attendent que ça passe, n ont aucun besoin de se questionner et attendent impatiemment de pouvoir manipuler. Par la suite, au cours de la seconde séance, j ai proposé un questionnement qui n aboutissait pas à une réponse de type oui/non, je leur ai demandé de proposer des solutions pour éclairer l ampoule éloignée de la pile. Aucune hypothèse n a été émise pourtant ils avaient en tête l intérieur de la lampe puisqu en début de séance on s était remémoré collectivement ce qu il y avait à l intérieur du boîtier. Ils auraient pu se rappeler des petits bouts de fer que je leur avais fait suivre du doigt au cours de la première séance. Toutefois, je me suis aperçue, à l observation de leur dessin, que beaucoup n avaient pas vu leur utilité; les MS ne les ont pas dessinés (annexe 1-I) et la majorité des GS les a dessinés sans aucun lien entre eux (annexe 1-II-1), ou ne formant pas un circuit fermé (annexe 1-II- 2). Seuls 5 élèves ont bien dessiné le chemin suivi par ces fers (annexe 1-II-3et4; annexe 4 Rafaël, annexe 6 Cécile). Il me parait maintenant évident qu ils ne pouvaient y penser car la majorité n en avait pas perçu le rôle dans le boîtier de la lampe de poche. Ceci provient certainement du fait qu ils n ont pas manipulé et ressenti leur rôle. N oublions pas que les enfants de cet âge là ont besoin de toucher, d exercer une action motrice, pour s approprier les choses. Or pour ce qui est de la lampe de poche ils ont effectivement perçu le rôle de l ampoule, de la pile (ils les ont manipulées plusieurs fois dans et or du boîtier) et celui de l interrupteur qu ils ont actionné et dont ils ont expliqué le fonctionnement. Pour les fers ils se sont contentés de les suivre des doigts, il n y a eu aucune action sur eux qui ait pu leur faire ressentir leur fonction. J ai dû les aider en leur faisant se remémorer l intérieur de la lampe de poche ou encore en reprenant avec eux les endroits de la pile qui touchaient l ampoule. Un élève a commencé par proposer des fers pour allonger ceux de la pile puis petit à petit je les ai conduits à proposer du fil électrique. Là où l émission d hypothèse a été intéressante et a abouti à une expérimentation qu ils ont de suite senti a été le moment où je leur ai demandé combien de fils électriques leur paraissaient nécessaires. Unanimement ils en ont demandé un seul. Malgré mes nombreuses questions, personne ne démordait de cette affirmation et ne comprenait pas pourquoi j insistais puisqu ils étaient d accord. je n ai donc pas eu d autre solution que de les laisser expérimenter. Lorsqu ils se sont rendu compte qu ils n y arrivaient pas ils n ont pas su expliquer pourquoi. Je suis alors intervenue pour leur faire redire combien il y avait de contacts sur la pile pour pouvoir éclairer l ampoule. Je n ai pas voulu mener cette remise en mémoire avant sinon je n aurais eu, à nouveau, qu'une seule hypothèse à tester, la bonne. Je voulais qu ils se rendent compte par eux-mêmes de l erreur de leurs conceptions. A partir de là, ils ont pu proposer deux fils, 18

19 un pour chaque contact. Mon questionnement leur a permis de passer de propositions spontanées à des propositions réfléchies Expérimentation: a) Proposition de l expérience: Après l émission d hypothèses, j essayais de faire en sorte que les enfants éprouvent le besoin d expérimenter. Ca n a pas été chose aisée. Ils avaient déjà du mal à concevoir qu il puisse y avoir plusieurs propositions, puis convaincus que la leur était la bonne ils ne voyaient pas l intérêt de la tester. Il a fallu que je pose des questions très ciblées du genre «comment pourrait-on faire pour voir d où vient la panne, pour voir si l ampoule s éclaire avec la pile, pour voir si elle s éclaire avec un fil électrique, pour voir ce qu il y a à l intérieur du jeu?» A ce moment là seulement ils proposaient des actions possibles. Ils attendaient toujours après la maîtresse, pour qu elle leur dise quoi faire. Je les invitais à faire ce qu ils avaient proposé, si ce n était pas assez précis je les aiguillais. Ici encore le questionnement du maître est important car il leur permet de réfléchir à des actions à mettre en place pour vérifier ce qu ils avancent. b) les manipulations: Lorsqu ils commençaient leur tâtonnement, les enfants ne pensaient plus aux hypothèses qu ils avaient émises. Ainsi, lorsqu ils ont ouvert les lampes et se sont rendu compte que pour certaines il manquait l ampoule pour d autres la pile, l explication était trouvée et ceux qui avaient proposé que la pile était usée ne se sont pas manifesté pour le vérifier. Une explication était trouvée, c était la bonne. Ils n éprouvaient aucun besoin de vérifier si la leur était bonne aussi. Il est vrai que je n avais pas anticipé le fait que les élèves me proposeraient des piles ou ampoules défectueuses, de ce fait ils ne les ont pas testées. En outre, je trouvais ceci trop complexe à tester car impliquait une démarche avec isolation de variable ce qu ils sont incapables de faire à leur âge. Ainsi, dès qu ils ont ouvert, ils ont vu que soit il manquait une ampoule soit une pile, ils ont remplacé l élément manquant et n ont pas posé de question. Il n y a eu aucun retour sur leurs hypothèses alors que toutes auraient pu être valables. De même, lorsqu ils devaient tester leur hypothèse qui était qu on ne pouvait éclairer une ampoule à l aide d une pile à l extérieur du boîtier de la lampe de poche, ( hypothèse unanime dans deux 19

20 groupes sur trois ) chaque élève a essayé par tous les moyens d éclairer sa lampe, à aucun moment il n a déclaré que c était impossible. Il faut dire également que la réponse est arrivée très rapidement. Ils ont été émerveillés par cette lumière, certes fugace, mais qui paraissait si facile à obtenir et ont redoublé d efforts pour pouvoir eux aussi y arriver. On voit là le rôle efficace de la confrontation à la réalité. Dès qu un enfant arrive à éclairer tous les autres sont convaincus et essaient d obtenir le même résultat. Ceux qui n y arrivent pas me le disent en espérant de l aide. Je les renvoie à ceux qui ont réussi, ils se font une joie de les aider. Notons également que de façon implicite ils ont su où mettre l ampoule sur la pile. Ils cherchaient, tous sans exception, à mettre une des parties métalliques de l ampoule (tout sauf le verre) en contact avec la partie en métal de la pile (une voir les deux languettes). Il peut paraître surprenant qu ils aient eu cet instinct là alors que rien ne l induisait. On pourrait se dire qu ils ont été inspirés par leur observation de la lampe de poche, or ils ont pu s aider de la position de la pile qui a les deux lamelles vers le haut mais rien n indique où se font les contacts entre la pile et l ampoule puisque les deux sont éloignées l une de l autre. Ils ont dû également penser spontanément que le verre servait à éclairer donc ne pouvait pas être en contact avec la pile, d ailleurs dans la lampe on voit que le verre n est en contact avec aucun élément du boîtier. On peut se demander si le fait de mettre puis d enlever l ampoule ne les a pas aidés dans leurs manipulations. En effet, on voit à ce moment là que l ampoule est positionnée le verre vers le haut et que c est le bas qui est en contact avec des éléments du boîtier. Le dessin de Rémy (annexe 4) montre qu il a bien perçu comment était placée l ampoule dans la douille et où se faisaient les contacts. Il est certain qu il y a eu un peu de hasard et beaucoup de tâtonnement pour arriver à l éclairage de l ampoule mais il y a eu à la base toute une réflexion non consciente de la part des élèves qui a permis d arriver rapidement à l éclairage de l ampoule. Si on avait dû passer par toutes les positions de l ampoule et de la pile, je ne suis pas sûre que nous serions arrivés à un résultat. Au cours de la troisième séance où ils essaient d éclairer une ampoule à l aide d un seul fil électrique et d une pile éloignée, ils se rendent compte par eux-mêmes de l impossibilité de la chose. Toutefois j ai tenu à ce qu ils fassent cette expérience qui a permis d introduire, même si c est avec mon aide, la nécessité de deux fils électriques, un pour chaque contact. L expérimentation leur a permis de valider cette deuxième hypothèse. Chacune de ces phases d expérimentation était suivie d un regroupement afin que les élèves puissent expliquer ce qu ils avaient fait. 20

21 1.5- la communication des résultats: a) la verbalisation de ce qui a été fait: Cette étape m est apparue comme nécessaire pour que les enfants s imprègnent de ce qu ils viennent de réaliser. Lorsqu on doit expliquer ce que l on a fait, il faut tout d abord se le remettre en mémoire, il faut ensuite avoir le vocabulaire adéquat, il faut également être suffisamment précis pour qu une autre personne puisse reproduire ce qui lui a été dicté. Cette étape permettra donc à l élève d acquérir un vocabulaire précis qui pourra être réinvesti par la suite et lui permettra de faire de meilleures descriptions (d où l intérêt de leur faire découvrir la composition de l ampoule, de trouver un nom à ses différentes parties même s ils le font avec leurs mots à eux). Je le conduirai, par une confrontation à la réalité, à être de plus en plus précis. Il me suffira de tester ce qu il dit en le faisant moi-même à l aide d une pile et d une ampoule. Il se rendra compte par lui-même que les explications du type «tu mets l ampoule sur la pile» ne peuvent suffire car il y a de multiples façons de les positionner. Cette activité me permettra également de m assurer qu ils ont bien compris les notions abordées. Pour terminer, elle permettra une introduction à la schématisation car cela les a conduits à repérer les éléments essentiels donc devant figurer sur le dessin. A ce propos, lorsqu on s intéresse plus particulièrement aux premier jets de dessins réalisés à la fin de la deuxième séance, on se rend compte que les dessins représentant le mieux les contacts sont ceux des enfants sollicités pour verbaliser leur expérience: Tom pour le MS, Julien pour le premier groupe des GS et Cécile pour le second (annexe 2). On voit donc que le fait d induire la verbalisation de ce qui a été fait les force à se remémorer leurs faits et gestes et permet de faire des dessins plus précis que ceux des autres. En verbalisant ils ont d avantage pris conscience de l importance des contacts entre la pile et l ampoule. b) la schématisation: Le dessin est un moyen de communiquer une observation. Il tient une place très importante chez les enfants de cet âge là. Il lui permet d évoquer des choses qu il ne saurait traduire verbalement mais inversement il permet à l enseignant de vérifier ce que l élève a retenu de la séance. De ce fait j ai tenu à ce que chaque expérimentation soit suivie d un dessin. Les différents dessins réalisés au cours des séances serviront de trace écrite. 21

22 Si l on regarde les dessins réalisés par les élèves, on se rend compte que cela ne semble pas aisé pour eux de représenter la réalité. Ainsi peut-on recenser trois types d obstacles dans la réalisation d un dessin d observation à l école maternelle: - le manque de maîtrise gestuelle peut empêcher l enfant de représenter ce qu il souhaite réellement. C est le problème rencontré par Rafaël (annexe 4) lorsqu il veut représenter la perspective des morceaux de fer rencontrant les lamelles de la pile (cela forme un angle droit à l intérieur de la lampe de poche), ou par Alysée (annexe 4) qui ne sait comment représenter l ampoule reposant sur une lamelle tout en étant inclinée pour rencontrer l autre. Tous deux choisissent de procéder par rabattement, ils dessinent tous les éléments à plat. - les dessins, maladroits dans la forme, peuvent cependant témoigner, par les détails représentés, d une excellente observation de l enfant. C est ce qu on peut remarquer sur la représentation que fait Rémy (annexe 4) de l ampoule dans la lampe de poche. Cet élève dessine l ampoule comme si la douille était transparente. Dans la réalité, on ne voit que le verre, Rémy a voulu représenter tout ce qu il savait de l ampoule, qu il a pu observer lors de la réparation de la lampe. Il ne représente pas ce qu il voit mais ce qu il connaît de l ampoule. - le syncrétisme est évoqué par Coquide Giordan comme obstacle à la schématisation. Ces auteurs précisent qu il conduit souvent l enfant à ne pas sélectionner les éléments essentiels. Ceci apparaît dans les dessins des élèves oubliant les morceaux de fer, ou encore dans ceux où ils sont représentés sans aucun lien entre eux (annexe 1). Ce phénomène est retrouvé dans les trois dessins des élèves qui n ont pas dessiné les bons contacts (annexe 2), pour eux ce qui est important c est la pile et l ampoule, non les contacts. Il conduit également à représenter et à donner la même importance à une observation scientifique importante et à un détail environnemental. Ainsi Maxime considère que l étiquette ronde avec la référence de la lampe a un rôle dans l éclairage de l ampoule, quant à Romane, l illustration de la pile est aussi importante que l ampoule (annexe 4). J ai donc décidé de faire un travail sur la schématisation pour qu ils arrivent à différencier ce qui est important de ce qui ne l est pas. J espère que la confrontation, avec mon aide, entre les dessins et la réalité va aider l enfant à transformer ses réponses erronées. Je travaillerai également sur la représentation de l ampoule et de la pile afin d éviter que les obstacles qui lui soient liés ne viennent gêner et que les enfants sachent comment représenter ce qu ils viennent d expérimenter. De ce fait j ai délibérément laissé de côté les dessins représentant l intérieur de la lampe de poche qui présentaient beaucoup trop de difficultés de représentation (trop de détails et la nécessité de savoir 22

23 représenter la perspective or, à cet âge là, ils n ont pas le moyen cognitif ni le moyen moteur de tracé pour la représenter). J ai donc axé mon travail sur la représentation de l éclairage d une ampoule par une pile. Je les laisse dessiner, j en profite pour les observer et repérer les dessins les plus significatifs pour témoigner des erreurs ou des insuffisances. Je regroupe les enfants autour de ces dessins et lance la discussion: «Que représentent ces dessins? Est-ce qu on reconnaît la pile, l ampoule? Est-ce que cela correspond à ce que vous avez fait pour obtenir l ampoule éclairée.» J ai avec moi une ampoule et une pile auxquelles les élèves peuvent se référer à tout moment. Les élèves, guidés par mon questionnement et la confrontation à la réalité, se révèlent être très critiques et ne tardent pas à remarquer que sur certains dessins (annexe 5): - des piles ne possèdent pas de lamelles, - les ampoules apparaissent constituées par une, deux, trois mais jamais quatre parties. On ne voit pas apparaître la partie rayée et le bout gris où se situent les contacts. De plus bien souvent elles sont minuscules par rapport à la pile et on a du mal à les reconnaître. - de mauvais contacts sont représentés: L ampoule peut s éclairer tout en étant en contact avec une seule lamelle de la pile, ou même sans être en contact avec les languettes, ou encore avec des contacts erronés. Cette première étape conduit à demander aux élèves de représenter une ampoule au tableau. Je leur donne une ampoule et ils essaient de ressentir chacune des parties à l aide de leurs doigts. Quatre élèves viennent à tour de rôle dessiner une partie de l ampoule, leurs camarades décident si c est bien ou pas. Je leur donne ensuite deux bandes de papier aluminium sensées symboliser les deux lamelles de la pile, deux enfants viennent les placer en respectant les contacts avec l ampoule. Un élève dessine ensuite le carré de la pile. Ce dessin sert de synthèse pour la représentation de la pile, de l ampoule et de leurs contacts. On leur demande alors de redessiner l expérience. On aboutit à un second jet qui est nettement plus satisfaisant et tient compte de ce qui vient d être dit. On pourrait penser qu il s agit de l effet de la mémoire immédiate mais il n en est rien puisque lors de l observation des dessins de l expérience menée au cours de la troisième séance, on s aperçoit qu ici encore les élèves ont bien réinvesti ce qui a été proposé lors de la séance précédente (soit une semaine avant) à savoir des contacts parfaitement représentés et la pile ainsi que l ampoule aussi proches que possible de la réalité (annexe 3). On peut donc conclure que ce travail a porté ses fruits. 23