Didac&que des sciences. Damien Grenier

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1 Didac&que des sciences Damien Grenier 1

2 Objec&fs Vous apprendre à transme:re des connaissances scien&fiques. Se rendre compte qu expliquer n est pas suffisant : encore faut- il que l apprenant comprenne Se me:re à la portée de l apprenant. Me:re l apprenant en situa&on d appren&ssage, lui faire faire des ac&vités qui lui perme:e de traiter et comprendre l informa&on que l on souhaite lui transme:re. S adresser à un groupe d apprenants qui sont tous différents. Vous ini&er à la construc&on d une séquence d enseignement (un scénario) perme:ant de transme:re le maximum de connaissances à un maximum d apprenants. 2

3 Mise en applica&on Dans le cadre de ce cours, vous irez expliquer un point du programme de sciences et technologie à des enfants de primaire (cycle 3) Intérêt d intervenir en primaire : Vous ne devriez pas avoir de problème de maîtrise des contenus Vous pourrez vous concentrer exclusivement sur les ques&ons pédagogiques Les enfants de 8 à 10 ans sont incapables de se concentrer sur une ac&vité donnée plus de 15 à 20mn => obliga&on d enchaîner plusieurs ac&vités diﬀérentes au sein d une même séance, séquence pédagogique plus courte. «A ce niveau, les problèmes pédagogiques sautent aux yeux!» (Fabien, saison 2010) 3

4 Concrètement D ici aux vacances de février, prépara&on d une séquence Travail par groupe de 2 (ou 3) Prépara&on d une séquence de 3 séances d 1h30 sur un sujet donné (mécanique, électricité, énergie) Présenta&on de la proposi&on devant les enseignants concernés le 28 janvier, échanges Après les vacances de février, présenta&on de la séquence devant 2 classes diﬀérentes, les vendredis après midi Rédac&on d un rapport et soutenance le 29 avril 4

5 Mais auparavant. quelques mots sur la pédagogie et «l art» de la prépara&on d un cours. Qu est- ce qu un cours? Tout ac&on disposi&f qui permet une transmission de connaissances. Donc pas seulement le cours magistral. Quelles connaissances veut- on transme:re au travers ce cours? Quels sont les objec&fs? A quels types de savoirs correspondent- ils? Quelles méthodes de transmission est la plus appropriée pour transme:re ces savoirs? Quelles méthodes d évalua&on doit- on me:re en place pour vériﬁer que les savoirs ont bien été transmis? 5

6 1. Objec&fs d un cours 2. Classiﬁca&on des savoirs 3. Postures d enseignement 4. A propos de l évalua&on des savoirs acquis 6

7 Objec&fs généraux Les objec&fs généraux d un cours peuvent être formalisés en complétant des phrases du type «le cours vise à» Les objec&fs généraux sont, par exemple, à piocher dans le programme oﬃciel du cycle 3. Une façon d éviter de s a:aquer à des probléma&ques trop ardues à faire comprendre à des enfants de cet âge. «Y puiser sans l épuiser» : voir le programme plus comme une source d inspira&on que comme un cadre strict. 7

8 Objec&fs généraux Exemples Le cours vise à faire reconnaître les différentes formes d énergie. Le cours vise à dis&nguer les sources d énergies renouvelables des sources épuisables. Le cours vise à iden&fier les moyens de conver&r une forme d énergie en une autre. Le cours vise à faire connaître les différents modes de produc&on et de transforma&on d énergie électrique. Le cours vise à introduire la no&on de circuit électrique, les montages en série ou en dériva&on, à schéma&ser les montages réalisés. Le cours vise à différencier les isolants des conducteurs. 8

9 Objec&fs généraux Exemples Le cours vise à présenter les no&ons de force et d équilibre des forces. Le cours vise à présenter le principe du levier, à iden&ﬁer le rapport force / distance à l axe. Le cours vis à expliquer les systèmes d engrenages et introduire la no&on de rapport de réduc&on / mul&plica&on. Le cours vise à dis&nguer les mouvements de rota&on et de transla&on et présenter des disposi&fs techniques perme:ant de transformer le mouvement. 9

10 Objec&fs généraux Une séquence d enseignement peut viser à plusieurs objec&fs généraux. A:en&on cependant à ne pas viser trop d objec&fs à la fois au risque de n en a:eindre aucun. Viser un objec&f «scien&fique» par séance est raisonnable. On peut ajouter à ces objec&fs «scien&fiques», 1 ou 2 objec&fs méthodologiques communs à l ensemble des séances. Exemples : faire comprendre le principe de la démarche scien&fique faire représenter un circuit électrique sous la forme d un schéma faire représenter les forces par des «flèches» 10

11 Objec&fs spécifiques Chaque objec&f général peut être décliné en objec&fs spécifiques décrivant les compétences que l on souhaite voir acquises par les élèves à la fin du cours. Les objec&fs spécifiques peuvent être formalisés en complétant des phrases du type «à la fin du cours, l élève devrait être capable de» 11

12 Objec&fs spécifiques Exemple : à l objec&f général «Le cours vise à faire connaître les différents modes de produc&on et de transforma&on d énergie électrique» peuvent correspondre les objec&fs spécifiques suivants : A la fin de cours les élèves devraient être capables de citer et définir avec leurs propres mots des systèmes de produc&on d électricité tels que des centrales thermiques, des barrages hydroélectriques, des éoliennes, des panneaux photovoltaïques Ils devraient être capables d iden&fier les formes d énergie mise en jeu dans ces disposi&fs (thermique, mécanique, lumineuse, ) Ils devraient être capables d évaluer les avantages et inconvénients des différents moyens de produc&on et leur adapta&on aux besoins des consommateurs finaux. 12

13 1. Objec&fs d un cours 2. Classifica&on des savoirs 3. Postures d enseignement 4. A propos de l évalua&on des savoirs acquis 13

14 Taxonomie de Bloom Benjamin Bloom , psychologue, Université de Chicago Classifica&on des savoirs en six niveaux chaque niveau supérieur englobe les niveaux précédents à chaque niveau correspondent des opéra&ons typiques en général, plus une personne est capable d'en effectuer, plus elle «navigue» parmi les niveaux. 14

15 Taxonomie de Bloom Niveau 1 : Acquisi.on de connaissances Avoir mémorisé un certain nombre d informa&ons (défini&ons, lois de comportement, formules, propriétés, ) Verbes associés : énoncer, mémoriser, nommer, citer, ordonner, classer, iden&fier, relier, répéter, reproduire Exemples : citer les 6 formes de l énergie connaître les représenta&ons conven&onnelles d une pile, d une lampe, d un interrupteur dans un schéma électrique Mémoriser des éléments de vocabulaire associés à un système de transmission du mouvement. 15

16 Taxonomie de Bloom Niveau 2 : Compréhension Avoir compris un message, c est être capable de le reformuler avec ses propres mots, de l expliquer interpréter traduire, le transposer dans un autre langage. Compléter ce que ce message peut avoir d'ellip&que, extrapoler Verbes associés : décrire, discuter, expliquer, reformuler, traduire Exemples : Expliquer l intérêt d un levier Expliquer en quoi une source d énergie peut être considérée comme renouvelable ou non Expliquer pourquoi l oiseau qui se pose sur un fil électrique ne s électrocute pas 16

17 Taxonomie de Bloom Niveau 3 : Applica.on Être capable de mobiliser des connaissances pour résoudre un problème donné, similaire à un autre déjà traité. Être capable 1 d iden&fier les éléments connus et inconnus de ce problème, 2 de les restructurer conformément à un modèle connu, 3 de choisir une méthode de résolu&on de ce problème et 4 de résoudre le problème en appliquant ce:e méthode. Verbes associés : choisir, employer, opérer, pra&quer, résoudre, u&liser Exemples : Calculer le nombre de tours que fait une roue d engrenage en fonc&on du nombre de ses dents, de celui de la roue qui l entraine et du nombre de tours que fait celle- ci. Savoir brancher deux lampes sur la même pile de telle sorte qu elles brillent tout autant que si elles étaient alimentées chacune par sa propre pile. 17

18 Taxonomie de Bloom Niveau 4 : Analyse Être capable de développer des raisonnements de type hypothé&co- déduc&fs dans le cadre d un corpus de connaissances donné. Être capable de 1 décomposer une situa&on probléma&que donnée en ses par&es cons&tuantes, 2 d iden&fier les rapports qui existent entre ces par&es et 3 en dévoiler les principes d organisa&on sous jacents. Verbes associés : es&mer, comparer, cri&quer, différencier, examiner, expérimenter, ques&onner, tester Exemple : Déduire de l expérience la rela&on qui existe entre la distance au point d appui et la force qu il faut pour soulever une masse donnée grâce à un système de levier 18

19 Taxonomie de Bloom Niveau 4 : Analyse Exemple : Déduire de l expérience la rela&on qui existe entre la distance au point d appui et la force qu il faut pour soulever une masse donnée grâce à un système de levier. 19

20 Taxonomie de Bloom Niveau 4 : Analyse Exemple : Déduire de l expérience la rela&on qui existe entre la distance au point d appui et la force qu il faut pour soulever une masse donnée grâce à un système de levier. 20

21 Taxonomie de Bloom Niveau 5 : Synthèse Être capable de produire des éléments nouveaux ou un agencement de plusieurs éléments dans une structure inédite, personnelle et originale, issue de la réflexion. Verbes associés : construire, créer, concevoir, développer, gérer, organiser, planifier, proposer, écrire Exemple : Face à un ques>onnement ini>al, proposer, planifier, mener une série d études ou d expériences et en analyser les résultats, par exemple montrer que dans le cas d un barrage, plus le réservoir est situé en al>tude, plus la quan>té d énergie que l on peut >rer d une quan>té d eau donnée est grande. 21

22 Taxonomie de Bloom Niveau 5 : Synthèse Exemple : Proposer une expérience qui montre que dans le cas d un barrage, plus le réservoir est situé en al>tude, plus la quan>té d énergie que l on peut >rer d une quan>té d eau donnée est grande. 22

23 Taxonomie de Bloom Niveau 6 : Evalua.on Être capable de juger une idée, une démarche soit de façon intrinsèque (en faisant référence à des critères de logique, de cohérence, de rigueur scien&fique) soit de façon compara&ve en la confrontant à d autres semblables. Verbes associés : argumenter, évaluer, comparer, jus&fier, es&mer, juger, prédire Exemples : auto- évaluer son travail, en iden&fier les points forts et les points faibles, proposer des pistes d améliora&on. comparer différentes solu&ons selon différents points de vue 23

24 Taxonomie de Bloom 24

25 1. Objec&fs d un cours 2. Classifica&on des savoirs 3. Postures d enseignement 4. A propos de l évalua&on des savoirs acquis 25

26 Postures d enseignement Jean Houssaye définit tout acte pédagogique comme l espace entre trois sommets d un triangle : l enseignant, l étudiant, le savoir. Derrière le savoir se cache le contenu de la forma&on : la ma&ère, le programme à enseigner. L enseignant est celui qui a quelques enjambées d avance sur celui qui apprend et qui transmet ou fait apprendre le savoir. Quant à l étudiant, il acquiert le savoir grâce à une situa&on pédagogique Triangle pédagogique de Jean Houssaye (Univ. de Rouen ) 26

27 Postures d enseignement Les côtés du triangle sont les rela.ons nécessaires à cet acte pédagogique la rela.on didac.que est le rapport qu entre&ent l enseignant avec le savoir et qui lui permet d ENSEIGNER la rela.on pédagogique est le rapport qu entre&ent l enseignant avec l étudiant et qui permet le processus FORMER enfin la rela.on d appren.ssage est le rapport que l élève va construire avec le savoir dans sa démarche pour APPRENDRE Triangle pédagogique de Jean Houssaye (Univ. de Rouen ) 27

28 Postures d enseignement Jean Houssaye fait remarquer qu en règle générale, toute situa&on pédagogique privilégie la rela&on de deux éléments sur trois du triangle pédagogique. Alors, le troisième fait le fou ou le mort. Triangle pédagogique de Jean Houssaye (Univ. de Rouen ) 28

29 Postures d enseignement 1. La posture savoir «Pour moi, l important c est le savoir. Produire le savoir est la raison d être essen>elle de l université et du travail d enseignant- chercheur.» L enseignant est un spécialiste de la ma&ère, voire un chercheur dans un domaine bien spécifique. Il fait évoluer le savoir, publie, et fait des conférences sur ses sujets d excellence. L objet central de l enseignant est sa ma&ère et en aucun cas l étudiant. Le sommet privilégié est le SAVOIR 29

30 Postures d enseignement 1. La posture savoir Que fait l enseignant? A par&r d informa&ons existantes sur un sujet et de ses propres recherches, l enseignant- chercheur produit du savoir et le met en forme, essen&ellement sous forme écrite. Il «expose» ce savoir de manière orale et pas ou peu interac&ve. Que fait l étudiant? Il prend des notes, il enregistre, il imprime, il apprend par cœur et il est capable de res&tuer ce qu il a lu. Ses sources sont celles de l enseignant, mais il peut les compléter par des ouvrages de la bibliothèque. 30

31 Postures d enseignement 2. La posture enseigner «L'important, c'est de transmetre le savoir à des étudiants. La mission de l'université, c'est de diffuser le savoir, de le proposer au plus grand nombre, et de valider par un diplôme.» L enseignant est un expert, détenteur d'un savoir (contenu de forma&on) qu'il transmet d'une manière didac&que. Le côté privilégié du triangle pédagogique est le côté enseignant- savoir 31

32 Postures d enseignement 2. La posture enseigner Le rôle de l enseignant est aussi important avant son interven&on dans sa prépara&on de cours que pendant celle- ci. Afin de lui perme:re de cap&ver son auditoire et de faire passer le contenu de sa connaissance, il doit avoir préparé en amont son cours rigoureusement : décomposer, restructurer, illustrer, approfondir certains points. L aisance adapta&ve naît en effet de la qualité des prépara&ons ; ce sont elles qui perme:ent ensuite de déployer une presta&on de grande qualité. 32

33 Postures d enseignement 2. La posture enseigner L étudiant reçoit le contenu de forma&on que l enseignant lui propose, de manière construite et pensée. Il y a peu d échanges entre eux. Son appren&ssage s effectue lors de l écoute et de sa prise de notes et aussi après le cours, par différents moyens : relecture de ses notes, discussion avec ses pairs, recherche d'informa&ons complémentaires, réalisa&on d'exercices ou de cas pra&ques 33

34 Postures d enseignement 2. La posture enseigner Que fait l enseignant? Il conçoit des supports didac&ques (transposi&on du savoir en objet d enseignement), rédige des polycopiés, crée des exercices et des évalua&ons. En face à face, il«pioche» au fur et à mesure de son cours les supports u&les à son enseignement. Que fait l étudiant? Il récupère les cours (polycopiés), il s entraîne à faire des exercices, et des correc&ons. Il écoute, prend des notes, enregistre, imprime, il apprend par cœur 34

35 Postures d enseignement 2. La posture enseigner Exemple : «CeYe séance» Niveaux taxonomiques ayeignables : Niveaux inférieurs (connaissance, compréhension, éventuellement applica&on si exercices dirigés). 35

36 Postures d enseignement 2. La posture former «L important, c est de construire une rela>on d échange et de débatre autour des concepts et des courants d idées scien>fiques, afin que chacun construise son opinion, ses valeurs. La mission de l Université, c est de former des citoyens, apte à argumenter leurs opinions dans les règles de la démocra>e en se référant à des corpus de savoirs cons>tués ou des écoles de pensées.» 36

37 Postures d enseignement 2. La posture former L enseignant est un animateur qui a l art et la manière de faire échanger les étudiants par exemple sur des études de cas, des mises en situa&on, des textes, des problèmes, etc pour leur apprendre à chercher, s exprimer et prendre posi&on sur des contenus de forma&on. 37

38 Postures d enseignement 3. La posture former Que fait l étudiant? Par ses échanges avec ses pairs et avec l enseignant, il va découvrir, organiser des connaissances et prendre posi&on. Que fait l enseignant? Il élabore une situa&on d appren&ssage, aide les étudiants à mobiliser leurs anciennes connaissances et à structurer leurs nouvelles connaissances. CeYe forme d enseignement vise davantage à donner des méthodes de travail aux étudiants (des savoirs faire) que des connaissances techniques. 38

39 Postures d enseignement 2. La posture apprendre «L important, c est que les étudiants puissent être en contact avec les sources du savoir, pour construire leurs connaissances le plus efficacement possible, en expérimentant, de manière à ce qu ils puissent les metre en pra>que ultérieurement. La mission de l Université, c est de fournir à la société des hommes qui ont de la méthodologie et du savoir faire, ancrés sur des savoirs théoriques.» 39

40 Postures d enseignement 2. La posture apprendre L enseignant joue la place du mort durant l acte pédagogique, mais il a préparé avant des situa&ons d appren&ssages perme:ant de découvrir ou me:re en applica&on des connaissances : études de cas, situa&ons- problèmes, mises en situa&ons L étudiant apprend de lui- même en essayant et expérimentant grâce aux ressources mises à sa disposi&on. Il est souvent dans l'auto- appren&ssage non dirigé mais peut être aussi en travail de groupe créa&f. 40

41 Postures d enseignement 3. La posture former Que fait l enseignant? Pour perme:re à l étudiant de me:re en pra&que des savoirs théoriques, l enseignant élabore des scénarii pédagogiques, construit et propose des études de cas, et des ou&ls pour «penser avec» (simula&on, jeux ), des ac&vités pédagogiques dans lesquelles l étudiant est acteur. Il fourni une méthodologie de travail ou des consignes pour formaliser le travail. Exemple : Appren.ssage par problème ou par projet 41

42 Postures d enseignement 3. La posture apprendre Que fait l étudiant? Il essaie, il expérimente, il construit les liens cogni&fs, il formalise ce qu il pense avant, pendant et après l usage des ressources mise à sa disposi&on. Il peut également faire appel à l enseignant. C'est lui qui doit les solliciter et non l'inverse. Niveaux taxonomiques ayeignables : Niveaux supérieurs (analyse, synthèse, évalua&on). 42

43 Postures d enseignement 3. La posture apprendre Que fait l étudiant? Il essaie, il expérimente, il construit les liens cogni&fs, il formalise ce qu il pense avant, pendant et après l usage des ressources mise à sa disposi&on. Il peut également faire appel à l enseignant. C'est lui qui doit les solliciter et non l'inverse. Niveaux taxonomiques ayeignables : Niveaux supérieurs (analyse, synthèse, évalua&on). 43

44 Postures d enseignement 3. La posture apprendre Exemple : Dans le cadre de ce cours, vous concevrez et me:rez en œuvre un disposi&f d appren&ssage perme:ant aux élèves d expérimenter, de découvrir par eux- mêmes un certain nombre de principes physiques ou de lois de comportement F Mise en œuvre d une démarche d inves.ga.on 44

45 Applica&on Soit un cours dont les objec.fs généraux seraient : OG1 : ini&er les étudiants à la construc&on d une séquence d enseignement OG2 : sensibiliser les étudiants aux démarches d appren&ssage ac&f, notamment au travers d une mise en œuvre d une démarche d inves&ga&on scien&ﬁque. OG3 : introduire un certain nombre de concepts pour analyser un scénario pédagogique. 45

46 Applica&on Ces objec.fs généraux se déclineraient en objec.fs spécifiques : A la fin de ce cours, les étudiants devraient être capables OS1-1 : de formaliser les objec&fs d un cours OS1-2 : de caractériser ces objec&fs en u&lisant par exemple la taxonomie de Bloom OS1-3 : de savoir construire un scénario pédagogique où l enseignant adopte successivement différentes postures d enseignement OS1-4 : de jus&fier ces choix de posture en fonc&on des objec&fs d appren&ssage et des niveaux taxonomiques visés. 46

47 Applica&on Ces objec.fs généraux se déclineraient en objec.fs spéciﬁques : A la ﬁn de ce cours, les étudiants devraient être capables OS2-1 : de me:re en œuvre une séquence d enseignement des sciences me:ant en œuvre la démarche d inves&ga&on OS3-1 : de faire une auto- évalua&on d une séquence d enseignement qu ils ont eux- mêmes mis en œuvre devant des élèves 47

48 Applica&on A quels niveaux taxonomiques correspondent chacun de ces objec.fs spécifiques? Quelles postures d enseignement l enseignant doit- il adopter pour ayeindre ces objec.fs? Quels disposi.fs pédagogiques doit- il meyre en place? Comme peut- il, pendant et à la fin du cours, évaluer si les objec.fs pédagogiques qu il s est fixé sont ayeints ou non? 48

49 1. Objec&fs d un cours 2. Classiﬁca&on des savoirs 3. Postures d enseignement 4. A propos de l évalua&on des savoirs acquis 49