LA TECHNOLOGIE A L ECOLE PRIMAIRE :

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1 IUFM Académie de Montpellier Site de Montpellier Camille BERTAULD LA TECHNOLOGIE A L ECOLE PRIMAIRE : Quelles démarches de fabrication pour quels apprentissages? Discipline concernée : la technologie. Grande section, école maternelle Pellisson à Béziers Grande section, école maternelle Virginia Woolf à Montpellier CE1, école élémentaire Jean Moulin à Montpellier Tuteur de mémoire : Valérie Munier Année

2 Résumé : A l école primaire, l enseignement de la technologie a pour but de rendre les élèves capables : - d étudier des objets, les identifier et analyser leurs principales caractéristiques. - de fabriquer des objets simples avec des matériaux de base courant. Je me suis intéressée dans ce mémoire aux différents types de démarches de fabrication. A travers trois séquences différentes, j ai identifié les compétences travaillées chez les élèves lors de la réalisation d un projet de fabrication d une petite voiture. Summary : In the primary school, the teaching of the technology is aimed at making pupils capable of : - studying object, including quick identification, and main features analysis. - fabricating simple object with usual base materials. I have described here in various approaches and processes used for fabrication. And through the different sequences, I identify the skills developed and the behavior mechanisms. Mots-clés : - technologie - fabrication d objets - cycle 1 et cycle 2 - voitures - axe de rotation. 1

3 Mention et opinion motivée du jury : 2

4 SOMMAIRE INTRODUCTION... 4 I. POURQUOI LA TECHNOLOGIE A L ECOLE PRIMAIRE? LES FINALITES DE LA TECHNOLOGIE A L ECOLE LES INSTRUCTIONS OFFICIELLES DE II. QUELLES DEMARCHES DE FABRICATION EN TECHNOLOGIQUE? CONCEPTION ET FABRICATION DEMONTAGE, OBSERVATION ET FABRICATION FABRICATION A PARTIR D UNE FICHE TECHNIQUE III. ANALYSE DES SEQUENCES DE CLASSE APPROPRIATION DE L OBJET a. Séquence CE1 : conception et recherche de solutions techniques pour construire la voiture b. Séquence GS-1 : observation-démontage c. Séquence GS-2 : lecture d une fiche de fabrication FABRICATION REALISATION D UNE FICHE DE FABRICATION EVALUATIONS CONCLUSION BIBLIOGRAPHIE : ANNEXES

5 INTRODUCTION Durant cette année de formation à l IUFM, je me suis intéressée à la démarche technologique. En effectuant des recherches, j ai découvert qu il existait plusieurs types de démarches de fabrication d objets. Cela m a amenée à m interroger sur les compétences que chacune pouvait développer chez les élèves de l école primaire. J ai choisi un projet de fabrication : réaliser des voitures à partir de matériaux de récupération. Puis, j ai choisi de réaliser trois séquences dans des classes différentes pour mettre en place différentes démarches de fabrication. J ai choisi le cycle 2 parce que je suis en stage filé en grande section. J ai mis en place deux séquences dans deux classes de grande section de maternelle et une en classe de cours élémentaire première année. Ces trois séquences m ont permise d analyser et de comparer les acquis possibles et réels des élèves. Pour cela, avant chaque séquence, je me suis interrogée sur les objectifs et les compétences que les élèves allaient mettre en jeu et j ai préparé le matériel nécessaire. Pendant les séances, j ai relevé des informations par des prises de notes et des photographies qui me permettront d illustrer mes propos. A la fin des séquences j ai évalué les élèves sur les compétences qu ils avaient développées ainsi que sur leurs connaissances. Je présenterai dans une première partie les finalités de la technologie à l école primaire et ce que préconisent les instructions officielles dans ce domaine. Je préciserai ensuite les trois types de démarches de fabrication en technologique en précisant dans quelle classe je les ai mises en œuvre et pourquoi. Et enfin, dans un troisième temps, j analyserai mes séquences et leurs évaluations pour mettre en évidence les compétences développées dans les différentes démarches de fabrication. 4

6 I. Pourquoi la technologie à l école primaire? 1. Les finalités de la technologie à l école. Il est intéressant de préciser les finalités et les objectifs de la technologie à l école. J. Ponsart 1 propose des éléments de réflexion sur ce sujet : La technologie à l école a pour finalités : de développer une mentalité favorable à l industrie, à l entreprise et à la technique contemporaine ; une meilleure connaissance de l activité économique ; de développer la curiosité, l habitude de se poser des problèmes ; une compréhension, une connaissance et une maîtrise pratique du monde actuel ; enfin, une participation à la culture générale. La technologie à l école a deux grands objectifs : - La familiarisation pratique : observation, manipulation et construction d objets. Ce sont des objectifs de savoir-faire et de comportements propres aux activités de production : PRODUIRE. - L élaboration conceptuelle : analyse, expérimentation et connaissance des objets. Ce sont des objectifs de savoir et de méthodologie propres aux activités de réflexion : ETUDIER. J. Ponsart ajoute également que : «La technologie est une activité d éducation scientifique. Faire de la technologie, c est explorer pour s approprier le monde des objets, tant par l action que par la pensée. ( ) une sensibilisation, un éveil aux objets techniques, un commencement de rigueur dans la réflexion ( ) des comportements et des capacités : observer, expérimenter, représenter, analyser. ( ) La technologie est une activité motivante pour les enfants.» 2. Les instructions officielles de Ayant réalisé des séquences en grande section et en CE1, je me suis intéressée aux programmes de la maternelle ainsi qu à ceux du cycle 2. Dans les deux cycles, le domaine qui traite de la technologie est la découverte du monde des objets. Dans un premier temps, à partir d extraits de programmes, je dégagerai les éléments qui font références à la démarche technologique ainsi qu aux activités des élèves. Dans un 1 Ponsart, J. Pratique de formation. Objectif objet, démarche de technologie à l école maternelle et élémentaire. C.R.D.P Champagne-Ardenne,

7 deuxième temps, je proposerai quelques éléments se rapportant à d autres disciplines des programmes, en effet, certaines compétences peuvent être acquises à travers les activités technologiques dans les domaines du langage, du devenir élève, de l espace et du temps. Découverte du monde CYCLE 1 BO juin 2008 : Découverte du monde-découvrir les objets «Les enfants découvrent les objets techniques usuels et comprennent leur usage et leur fonctionnement : à quoi ils servent, comment on les utilise. ( )». Ils fabriquent des objets en utilisant des matériaux divers. Socle commun de référence, avril 2007 : Découvrir le monde des objets, éducation à la sécurité. - «( ) Elles sollicitent la réflexion de l enfant et le conduisent à une première appréhension de ce que sont un système et les éléments qui le composent. ( ) L enfant prend conscience de l usage de l objet, de ses différentes parties.» - «L enseignant conduit l élève à préciser ses gestes, à trouver les mots qui les accompagnent, à dire enfin ou à représenter ce qu il a compris.» - «Il constate qu il fonctionne ou non.» - ( ) On peut ainsi explorer : des montages et des démontages. En liaison avec l éducation artistique, être capable de : - choisir des outils et des matériaux adaptés à une situation, à des actions techniques spécifiques. Commentaires en rapport avec la démarche technologique et l activité des élèves. -> utilisation et étude du fonctionnement d objets. -> activité de fabrication. -> Savoir qu un objet peut être composé de plusieurs pièces qui combinées entre elles permettent de le faire fonctionner. -> activité de représentation de l objet et de ses parties : dessins plus ou moins techniques. -> repérer des problèmes techniques -> activité de montage/ démontage -> définir les contraintes liées à la construction (dans un cahier des charges) 6

8 Découverte du monde CYCLE 2 BO juin 2008 : Découverte du monde - Découvrir le monde du vivant, de la matière et des objets. «Ils réalisent des maquettes élémentaires ( ) pour comprendre le fonctionnement d un appareil.» Socle commun de référence, avril 2007 : Découverte du monde - «Première réflexion sur les objets et les matériaux au travers d activités permettant observation et utilisation.» Commentaires en rapport avec la démarche technologique et l activité des élèves. ->activité de construction. ->étude du fonctionnement d un objet. -> activité d observation et utilisation d objets. La technologie à l école primaire permet également de développer des compétences dans d autres domaines. Tout d abord dans le domaine de la langue, les élèves de maternelle ainsi que ceux de cycle 2 vont être amenés à prendre la parole pour exprimer leurs idées, poser des questions, demander de l aide ou formuler des descriptions. Les idées seront confrontées et débattues au sein de la classe, les élèves devront justifier de leur choix. Enfin, les élèves devront utiliser un vocabulaire adapté et précis pour se faire comprendre et nommer correctement les objets. En ce qui concerne l écrit, les élèves seront confrontés à un type d écrit spécifique : le texte prescriptif. Les élèves de cycle 2 utiliseront cet écrit pour produire des fiches de fabrication et en maternelle, les élèves pourront produire un énoncé à l oral qui sera écrit par l adulte. L écrit sera utilisé également pour garder une trace des activités et des résultats dans les cahiers de sciences. Ensuite, dans le domaine devenir élève au cycle 1 et au cycle 2 : l autonomie et l initiative et les compétences sociales et civiques, les élèves apprennent à travailler en autonomie ainsi qu en groupe. En technologie, il est possible de les faire travailler en groupe, les élèves pourront alors échanger leur point de vue, coopérer et apprendre à respecter le tour de parole. Ainsi, le respect des autres et des règles de vie de la classe continue d être travaillé. Il est important également de préciser que les notions d espace et de temps sont 7

9 travaillées en technologie. Voici un classement des notions d espaces et de temps de Hubert Hannoun 2 : - Notions relatives à l espace : l espace physique (latéralité, profondeur, antériorité), l objet dans l espace (intériorité, extériorité, limites), l objet par rapport à soi ou par rapport à un autre observateur (latéralité, profondeur, antériorité), les positions relatives de plusieurs objets (latéralité, profondeur, antériorité, intériorité, extériorité, limites, section, contiguïté) - Notions relatives au temps : les rythmes (fréquence, régularité), l orientation du temps (passé, présent, futur), les positions relatives des instants (succession, simultanéité), la durée de l instant (variabilité, permanence, pérennité). Ces notions apparaissent dans les instructions officielles. Au cycle 1 dans le domaine de la découverte du monde, il y a un chapitre sur le repérage dans l espace et un sur le repérage dans le temps. Les élèves de maternelle apprennent à se situer dans l espace, à situer des objets par rapport à soi et à se repérer dans l espace d une page. Ils doivent également comprendre et utiliser à bon escient le vocabulaire du repérage et des relations dans le temps et dans l espace. Au cycle 2, la notion de repérage dans l espace apparaît dans la partie les principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique tandis que la notion de repérage dans le temps apparaît dans la culture humaniste mais pour des échelles plus grandes que celles utilisées dans la fabrication d objet. Les compétences attendues en fin de cycle 2 portent sur savoir situer un objet dans l espace par rapport à soi ou un autre objet et donner sa position. Dans la troisième partie de ce dossier, je verrais comment ces notions sont travaillées dans les activités de technologie menées en classe. Bilan : Dans les instructions officielles de cycle 1 et de cycle 2, on voit apparaître des éléments de la démarche technologique : observation, utilisation, fonctionnement, fabrication d objets. On voit que les activités de technologie permettent de mettre en œuvre des compétences dans des domaines variés, la technologie doit donc trouver sa place dans les apprentissages. Cependant il n est pas mentionné de démarche à suivre par les enseignants, ceux-ci peuvent donc utiliser l approche qu ils souhaitent. C est pour cela que j ai trouvé intéressant de se questionner sur les différentes démarches de fabrication possibles et sur les compétences qu elles permettent de travailler. 2 HANNOUN Hubert. La conquête du milieu. Hachette,

10 II. Quelles démarches de fabrication en technologique? L enseignement de la technologie à l école permet aux élèves d étudier des objets et d en fabriquer. Je vais m intéresser ici à la démarche de fabrication. En voici trois différentes : 1. Conception et fabrication. Dans le cas où l objet n existe pas, il s agit de le créer. Pour cela, il va falloir passer par plusieurs étapes, voici une proposition d Aline Coué et Michel Vignes 3 : 1. Définition d un besoin pour préciser la fonction d usage. 2. Analyse du besoin pour dégager les contraintes propres à l objet en relation avec l utilisateur. 3. Analyse des contraintes : techniques, financières, humaines et de temps. 4. Définition du cahier des charges permettant de faire l inventaire de l ensemble des contraintes auxquelles l objet doit satisfaire. 5. Recherche de solutions pour concrétiser le cahier des charges. 6. Validation pour mettre en parallèle les propositions et le cahier des charges. 7. Élaboration des documents de fabrication pour organiser les étapes de fabrication en répondant aux questions : avec quoi, où, quand et comment. 8. Fabrication pour mettre en œuvre les savoir-faire. 9. Essais, tests pour valider la fabrication. 10. Modifications pour adapter, améliorer et transformer. Cette terminologie est complexe pour l école. Jocelyne Blanchefleur-Faillard, François Engeldinger et Alice Poncet 4 proposent une terminologie plus simple. Ils expliquent que cette démarche part d un problème et qu elle permet d aller vers l objet. Elle consiste à faire une étude théorique sur l objet que l on souhaite construire, puis une étude fonctionnelle pour déboucher sur une fabrication. Il est possible d aborder la technologie à l école en entrant par le cahier des charges, même si ce terme n est pas complètement adapté pour l école puisque tous les éléments ne sont pas définis. Par exemple, les élèves vont rarement analyser les contraintes financières. En 3 COUE, VIGNES. Découverte de la matière et de la technique. Paris : Hachette Education, BLANCHEFLEUR-FAILLARD, ENGELDINGER, PONCET. Savoir et Faire en Technologie. Découvrir le monde des objets en maternelle. Edition Delagrave, C.R.D.P Versailles,

11 revanche, ils vont définir des contraintes liées à la construction et c est bien ce que préconisent les programmes : «les élèves sont capables de choisir des outils et des matériaux adaptés à une situation, à des actions techniques spécifiques». Les élèves vont concevoir l objet avant de le réaliser. Pour moi, la conception comprend le moment de réflexion sur l objet ainsi que les premiers essais de construction. Hélène Merle 5 propose cette activité de conception en maternelle mais celle-ci reste difficile à aborder c est pourquoi j ai décidé de proposer cette entrée à une classe de CE1. Lors de mon stage en responsabilité de trois semaines, j ai pu mettre en place une séquence dont les fiches de préparation sont placées en annexe 1. Voici un tableau récapitulatif de la séquence, qui sera analysée par la suite, où l on peut repérer les différents moments de la démarche : SEANCE 1 -Quelles sont les fonctions d une Objectif : analyser un objet. 45 min voiture? -Que voulons-nous que notre voiture puisse faire? SEANCE 2 60 min Fabrication du prototype par groupe de deux à partir d une liste de matériel de Objectif : fabriquer un objet à partir d un besoin. récupération. SEANCE 3 60 min Confrontation des prototypes. Amélioration des prototypes. Objectif : trouver des solutions techniques pour résoudre des problèmes. SEANCE 4 Amélioration des prototypes. Objectif : trouver des solutions techniques pour résoudre des problèmes. SEANCE 5 1h30 Élaboration de fiche de fabrication par groupe de quatre. Objectif : réaliser une fiche de fabrication. SEANCE 6 60 min Élaboration d une fiche de fabrication collective avec utilisation des ordinateurs pour taper le texte. Objectif : Utiliser un logiciel de traitement de texte. 5 MERLE Hélène. Du projet de fabrication de véhicules roulants à la résolution de problèmes en grande section de maternelle. Cahiers de la recherche et du développement. Numéro Hors Série juin 2000, p

12 SEANCE 7 60 min Terminer de taper le texte et coller les photos des étapes. Objectif : Utiliser un logiciel de traitement de texte. SEANCE 8 60 min Fabrication du prototype individuellement et décoration. Objectif : réinvestir les acquis des séances précédentes. SEANCE 9 Évaluation individuelle écrite. Objectif : réinvestir les acquis des séances précédentes pour analyser des situations. 2. Démontage, observation et fabrication. Dans cette situation, A. Coué et M. Vignes se placent dans le cas où l objet existe. Celuici sera observé et démonté parce qu il est porteur d indices. Le but est de trouver des informations sur chacune des parties de l objet pour organiser les différentes étapes qui se succèderont pour le réaliser. Le démontage est un moyen privilégié pour y arriver. Par l observation, l analyse et la définition des fonctions de chaque partie, il est possible de garder en mémoire leurs places respectives et la trace des étapes. A partir de là, des essais de construction sont faits et des modifications sont apportées pour améliorer le prototype. Cette proposition de démarche est tout à fait en accord avec les instructions officielles qui préconisent, comme je l ai mentionné dans la première partie, des activités d observation, de description et d analyse du fonctionnement de l objet. Pour J. Blanchefleur-Faillard, F. Engeldinger et A. Poncet, il s agit dans ce type de démarche de partir d un objet pour aller vers un problème. En effet, il faut en premier lieu réaliser une étude fonctionnelle de l objet, puis une étude théorique et enfin une mise en application pour créer un nouvel objet. J ai réalisé ce type de situation dans une classe de grande section de maternelle, durant mon stage filé du lundi. Nous avons démonté des voitures réalisées par la classe de CE1. Voici les grandes lignes de la séquence que j ai proposée, les fiches de préparation sont en annexe 2 : SEANCE 1 60 min SEANCE 2 60 min Découverte de l objet. Observation et démontage. Repérage des différentes pièces. Fabrication du prototype individuellement à partir de matériel de Objectif : comprendre le fonctionnement et l organisation d un objet. Objectif : fabriquer un objet à partir d observations faites sur l objet 11

13 SEANCE 3 1h10 SEANCE 4 60 min SEANCE 5 20 min récupération. Élaboration d une fiche de fabrication. Réalisation de dessins techniques. Élaboration d une fiche de fabrication. Réalisation d un texte explicatif sous dictée à l adulte. Évaluation : remettre les photos de la construction dans l ordre de fabrication. existant. Objectif : Réaliser une fiche de fabrication et représenter l objet. Objectif : Réaliser une fiche de fabrication et écrire un texte explicatif. Objectif : Restituer la chronologie de la construction. 3. Fabrication à partir d une fiche technique. Dans ce type de démarche, A. Coué et M. Vignes précisent qu il faut puiser dans la fiche les indices nécessaires à la fabrication. On trouve des informations qui font appel au langage écrit (texte prescriptif) et aux représentations graphiques (dessins simples jusqu aux dessins techniques, ou photographies). Les étapes de la fabrication sont définies, il suffit de suivre l ordre proposé pour réaliser l objet. Cette troisième démarche proposée ici est également en lien avec les instructions officielles, puisqu il s agit bien d une activité de fabrication. Du point de vue de J. Blanchefleur-Faillard, F. Engeldinger et A. Poncet, on entre par des consignes et on va vers l objet. J ai choisi de tester cette approche dans une autre classe de grande section pour utiliser la fiche de fabrication réalisée par ma classe du stage filé. Pour cette séquence, je n ai réalisé qu une seule séance dont voici les trois étapes : 1. Lecture collective de la fiche. Objectif : lire et comprendre une fiche technique. 2. Fabrication individuelle. Objectif : fabriquer un objet. 3. Utilisation de l objet et analyse. Objectif : Utiliser un objet. Bilan : On voit à travers ces trois types de démarches de fabrication que les élèves vont être confrontés à certaines activités similaires telles que l appropriation de l objet à construire, la fabrication ainsi que l utilisation de l objet. J entends par appropriation de l objet le fait que les élèves vont attribuer du sens au projet parce qu ils seront ce qu ils vont construire. En revanche, certaines étapes sont spécifiques : la conception et la recherche de solutions (CE1), l observation et le démontage (GS-1) et la lecture d une fiche de fabrication (GS-2). Nous verrons lors de l analyse quelles compétences sont travaillées dans ces différentes activités. 12

14 III. Analyse des séquences de classe. Je vais maintenant m intéresser à l analyse des séquences réalisées en classe pour mettre en évidence les compétences développées chez les élèves lors des différentes démarches de fabrication. Rappel des séquences réalisées : - Séquence CE1 : fabrication après la conception de l objet. - Séquence GS-1 : fabrication après démontage et observation d une voiture de CE1. - Séquence GS-2 : fabrication à partir d une fiche technique réalisée par l autre classe de GS. Avant la mise en place de chaque séquence en classe, il y a eu un travail très important de préparation au niveau du matériel. Il a fallu prévoir pour chaque élève le matériel nécessaire, les familles ont largement contribué à la récolte de matériaux de récupération (bouteilles de lait ou de jus de fruits, bouchons en plastique, bouchons en liège, pailles et piques à brochette). En ce qui concerne la préparation, il était dangereux de proposer aux élèves de percer eux-mêmes les bouchons en plastique et de couper les rondelles dans les bouchons de liège, c est pourquoi, je m en suis chargée. Cette une préparation qui demande beaucoup de temps, surtout lorsqu il faut faire trois séquences avec des classes différentes. Pour identifier les compétences développées dans chacune des démarches, j ai choisi de ne pas décrire successivement les trois séquences. J ai trouvé qu il serait plus intéressant de choisir des éléments ou phases communes aux séquences et de proposer à partir de la description de chacune de ces phases, une analyse des enjeux et une comparaison des acquis. Je parlerai donc dans une première partie de la phase d appropriation de l objet voiture qui se retrouve dans les trois séquences à des degrés différents. En deuxième partie, je parlerai de la fabrication qui est commune à chaque type de démarche mais dans laquelle les élèves ne vont pas rencontrer les mêmes problèmes. Dans un troisième temps, j analyserai une phase commune aux séquences GS-1 et CE1 : la réalisation d une fiche de fabrication. Et pour terminer mon analyse j aborderai la phase d évaluation que j ai réalisée en fin de séquence GS-1 et CE1. 1. Appropriation de l objet. 13

15 Les trois séquences réalisées diffèrent dans le mode d appropriation de l objet. En effet, j ai pu observer une gradation de cette appropriation en fonction de l entrée choisie. Pour les élèves de la séquence GS-1, l appropriation de l objet s est faite facilement, en effet, ils avaient à disposition l objet lui-même qu ils ont pu observer et démonter. Dans la séquence GS-2, les élèves avaient à disposition deux photographies de l objet à réaliser sur la fiche de fabrication : Photo 1 : Photo 2 : Cela n a pas été évident pour tous. En effet, après avoir pensé que la brique de jus d orange serait utilisée dans une recette de cuisine pour son jus, ils ont vu qu il s agissait d une petite voiture. Les élèves n avaient jamais vu de voiture fabriquée de la sorte, ils n ont pas compris tout de suite ce que représentaient ces photos. C est pour la séquence en CE1 que les élèves ont eu le plus de mal à s approprier le projet. En effet, ils devaient se représenter la voiture avant de la fabriquer mais n avaient pas d images mentales à associer. C est lors des premiers essais de construction qu ils ont commencé à s approprier réellement l objet. C est pourquoi j analyserai également la recherche de solutions dans cette partie. On observe donc ici que chaque séquence a sa spécificité : -Séquence CE1 : conception et recherche de solutions techniques ; -Séquence GS-1 : observation et démontage; -Séquence GS-2 : lecture d une fiche de fabrication. Je vais maintenant développer ces trois façons de s approprier l objet qui correspondent aux premières séances de chaque séquence et ainsi mettre en évidence les compétences que les élèves vont travailler. a. Séquence CE1 : conception et recherche de solutions techniques pour construire la voiture. Il s agit, dans cette phase de conception, d imaginer l objet avant de le réaliser. Les élèves de CE1 ont cherché les fonctions d une vraie voiture et puis ils ont imaginé ce qu ils pouvaient faire à petite échelle. Ils ont recherché des solutions pour réaliser des voitures à partir du matériel qui était proposé. La première séance a porté sur l étude des fonctions d une voiture. J ai demandé aux élèves de lister à l écrit ce que pouvait faire une voiture et à quoi 14

16 elle servait. L écrit a permis de garder en mémoire les idées personnelles de chacun et prendre un temps de réflexion suffisant avant d échanger en collectif à l oral. Voici les réponses aux quelles je m attendais : Que peut faire une voiture? : elle peut rouler, avancer, reculer, freiner, accélérer, tourner, éclairer et klaxonner. A quoi sert une voiture? : elle sert à se déplacer, à transporter des personnes, des animaux ou des objets. Elle sert aussi à voyager. Comme attendu, voici les réponses des élèves : - Exemple de réponses à la question à quoi sert la voiture? : «Elle sert à voyager, à transporter, à aller faire des courses.» - Exemple de réponses à la question que peut faire la voiture? : «Elle peut rouler, tourner, éclairer, freiner, avancer, reculer, accélérer.» Cependant, j ai pu observer quelques confusions entre ce qu elle peut faire et sa fonction première. Des élèves ont dit «qu elle sert à reculer, elle sert à avancer, elle sert à éclairer.» Ces confusions ont été discutées et clarifiées en collectif. Certains ont ensuite listé les éléments qui constituent la voiture : «un volant, des pédales, des roues, des fenêtres, une plaque, un poste de musique, des clignotants, etc.» Pour garder une trace collective, je leur ai proposé un dessin de voiture sur lequel nous avons légendé les différentes parties de la voiture. Ainsi, ils ont pu parler de leur voiture en utilisant un vocabulaire adapté et précis. Les élèves ont ensuite réfléchi à ce qu ils pourraient fabriquer dans la classe et ils ont choisi la formulation suivante : La phrase a été produite en collectif à l oral et écrite par moi-même puis les élèves ont copié la phrase dans leur cahier de sciences pour garder une trace de ce qu ils auraient à faire. A la fin de cette première séance, les élèves ont regardé le matériel disponible et établi une première liste, comme un bon de commande, qui leur permettrait de venir chercher le matériel pour fabriquer la voiture. Le travail de fabrication avec les recherches des solutions techniques a duré trois séances (séance 2, 3 et 4). Lors de la deuxième séance les élèves de CE1 ont commencé à 15

17 construire leur voiture, par binôme. Le temps de construction a été plus long que prévu et la confrontation des solutions s est faite à la séance suivante. Au début de la troisième séance, les élèves ont donc présenté leur voiture et l ont testée devant toute la classe pour voir si elle pouvait rouler. Certaines d entre elles ne roulaient pas, les élèves ont essayé d expliquer pourquoi et ce qu il fallait modifier pour les faire rouler. Voici le tableau qui a été construit avec les élèves en groupe classe à l oral après une réflexion sur les difficultés qu ils avaient rencontrées. PROBLEMES Les roues en bouchon de plastique penchent. Les roues en bois pré percées tombent, elles sortent des piques. Les roues ne roulent pas. Un groupe a mis des bouchons au bout d un rouleau de papier toilette. SOLUTIONS Utilisation de la pâte à modeler pour bloquer les roues, puis du polystyrène, mais ça ne tient pas bien. Changement d axe (utilisation d une pique à brochette à la place du rouleau) Voici une partie du montage : Les roues ne touchent pas le sol. Repercer plus bas dans la boîte. A la suite de cette discussion, ils sont allés améliorer leur voiture. Je leur ai proposé un matériau en plus, le polystyrène, pour tenir les roues. A la fin de la séance, nous avons de nouveau fait une mise en commun pour évaluer les progrès de construction. Le constat n était pas évident, les voitures n avaient pas vraiment été améliorées. Je suis allée demander des conseils à ma tutrice de mémoire parce que j étais bloquée. Je ne savais plus comment les aider à améliorer leur voiture pour qu elle puisse rouler correctement. Après discussion, nous avons décidé pour la séance 4, de faire une affiche avec les élèves pour présenter les deux types de constructions qui ressortaient dans la classe. A partir de là, il serait possible de les 16

18 amener à trouver la solution qui marche le mieux. En séance 4, les élèves ont récapitulé les deux types de constructions suivants : Du point de vue des élèves : L axe traverse la boîte et les roues sont collées à l axe. -> L axe et les roues tournent ensemble. L axe est scotché à la boîte et les roues ne sont pas collées à l axe. -> Seules les roues tournent. Du point de vue scientifique : Réalisation d une voiture à essieu mobile : la liaison essieu/roue est fixe et la liaison essieu/châssis est mobile. Réalisation d une voiture à essieu fixe : la liaison essieu-roue est mobile (la roue tourne autour de l essieu) et la liaison essieu-châssis est fixe. Les élèves ont fait le constat que les deux constructions ne fonctionnent pas très bien : «la voiture ne roule pas très bien». Il existe une troisième construction possible qui permet un meilleur fonctionnement de la voiture. Il s agit de placer la pique dans une paille et de fixer la paille à la boîte, ainsi la pique et les roues peuvent tourner correctement. On est encore dans le cas d une voiture à essieu mobile mais le dispositif permettant la rotation de l axe est différent. Pour amener les élèves à modifier leurs procédures, j ai imposé des contraintes matérielles. Je leur ai donné des roues pré percées en bois qu ils ont mises sur des piques à brochette. Pour bloquer les roues, je leur ai proposé des rondelles de liège. Cette construction nous amène à des roues qui sont solidaires de l axe. Je leur ai proposé ensuite une boîte en fer 17

19 que l on ne peut pas percer, il fallait alors trouver une solution pour faire tenir l axe et les roues sur la boîte de manière à ce que les roues puissent tourner. Les élèves étaient confrontés à un problème : à partir du matériel disponible, ils devaient trouver une solution. Ils ont eu du mal à trouver, je les ai aidés en leur disant qu il y avait du matériel que l on n avait pas encore utilisé. C est avec la paille qu ils ont donc cherché une solution. Les élèves sont arrivés à fabriquer la voiture. Après observation, ils ont vu que ce type de construction était en effet la meilleure solution pour que les roues tournent correctement sans tomber. Nous avons fait le rapprochement avec les deux types de constructions trouvées précédemment et les élèves ont fait le lien, il s agit du même fonctionnement que lorsque l on perce la boîte, les roues sont fixées à l axe et les deux tournent ensemble. Ils ont pu par la suite fabriquer chacun leur voiture en réinvestissant le modèle qui fonctionnait le mieux, celui avec la paille. Dans cette phase de conception, les élèves travaillent les compétences suivantes : Lister à l écrit les fonctions d un objet et utiliser l écrit comme mémoire de la pensée. Exprimer son point de vue à l oral en utilisant un vocabulaire approprié ; Se représenter l objet à construire ; Etablir à l écrit la liste du matériel nécessaire à la construction. Dans cette phase de recherche de solutions les élèves travaillent les compétences suivantes : Exprimer son point de vue à l oral ; Comparer des objets pour identifier des problèmes liés à la construction ; Proposer des solutions techniques pour améliorer les objets ; Repérer les deux types de liaisons possibles ; Echanger, confronter des idées. Les compétences listées ici reprennent et détaillent les compétences données par les instructions officielles. b. Séquence GS-1 : observation-démontage. Comme expliqué dans la première partie du dossier, cette phase d observation de l objet permet aux élèves de prendre des indices sur celui-ci. L observation s est organisée en deux temps : un premier moment en grand groupe, les élèves étaient au coin regroupement. Ils ont observé ce que pouvait faire la voiture et quels matériaux avaient été utilisés. Une première description rapide de l objet a été faite. Par la suite, j ai mis les élèves par petits groupes, ils 18

20 ont pu, chacun leur tour, manipuler la voiture, la faire rouler et l observer de plus près. Je leur ai demandé de dire ce que pouvait faire la voiture et j ai pris en note quelques observations : - Description : «y a du scotch en dessous, elle a des phares, y a un bonhomme». - Fonctionnement : «elle peut rouler, elle saute un peu (décrochage entre les petites tables)». Après avoir permis à chaque élève de manipuler la voiture, j ai réexpliqué qu on allait la démonter. Mais avant le démontage, on s est interrogé sur comment garder une trace de la voiture entière pour s en souvenir pour la prochaine séance. Ils ont décidé qu il était possible de prendre en photo les voitures et qu ils pouvaient également dessiner la voiture dans le cahier d expérience. Ils ont donc réalisé un premier dessin de la voiture sans consigne particulière. Voici quelques exemples : Soraya a dessiné une vue du dessus. Illyass a dessiné une vue de côté. Fabio a dessiné une vue de dessus. Après cette réflexion collective, les élèves ont dit qu il fallait dessiner le dessous de la voiture pour se souvenir du scotch. On a d abord essayé de la dessiner ensemble au tableau, j ai dessiné sous la dictée. Les élèves m ont dit de faire un rectangle pour la boîte, deux traits pour les pailles, des ronds pour les roues et le scotch en couleur sur les pailles. Ils ont ensuite dessiné seul la voiture vue de dessous, voici quelques dessins réalisés par des élèves : 19

21 Voici les deux photos qui ont été prises : Vue de dessus. Vue de dessous. Les élèves ont ensuite démonté les voitures. Pour éviter les disputes et permettre à chacun de participer au démontage, chaque élève devait enlever une pièce et faire passer à son voisin. Ils avaient également à leur disposition des feutres de couleurs et une affiche blanche sur laquelle il fallait représenter les différentes pièces de la voiture. Chaque élève devait représenter ce qu il démontait. Je n attendais pas d organisation sur l espace de la page, seulement qu il y ait toutes les pièces dessinées, il ne fallait rien oublier. Groupe 1 : On peut remarquer qu il n y a pas toutes les pièces, il manque les pailles, le scotch et le nombre de roues n est pas correct, il n y en a qu une. Groupe 2 : On retrouve bien les quatre roues, la boîte, les bâtons, et les pailles. Dans ce groupe les élèves ont dessiné le scotch, ce que le groupe 1 n avait pas fait. 20

22 Groupe 3 : On retrouve toutes les pièces de la voiture ainsi que le scotch. Il y a aussi des éléments en plus que les élèves ont dessiné, ils n ont pas su me dire ce que c était. Peut être que des pièces ont été faites par plusieurs élèves. Lors de la mise en commun, les élèves ont défini le rôle des différentes pièces. Ainsi, ils ont différencié les bouchons en plastique percés qui sont utilisés pour faire les roues, et les bouchons en plastique non percés qui sont utilisés pour faire les phares. Les rondelles servent à tenir les roues, le scotch sert à tenir les pailles et la paille permet aux roues de tourner. Voici la liste du matériel qui a été établie en collectif : Sous la dictée des élèves, j écrivais le nom des pièces et je les scotchais à côté. Les élèves ont noté la liste du matériel dans leur cahier d expérience : ils devaient écrire les mots et dessiner les objets. Dans cette phase d observation-démontage, les élèves travaillent les compétences suivantes : Observer un objet et son fonctionnement ; Formuler une description ; Représenter un objet selon différents plans pour garder en mémoire ; Manipuler un objet pour en comprendre le fonctionnement ; Appréhender un système et les éléments qui le composent ; Copier la liste du matériel utilisé. c. Séquence GS-2 : lecture d une fiche de fabrication. Pour réaliser la voiture, les élèves de cette classe de grande section avaient comme outil la fiche de fabrication réalisée par la classe de GS-1. Celle-ci est composée de photos et d un texte prescriptif. Les élèves ont rédigé la fiche comme une lettre qu ils ont adressée à la 21

23 classe. Chaque étape est expliquée par une phrase et accompagnée d une photo. La liste du matériel est écrite avec les pièces sont scotchées en face 6. En tout premier lieu, j ai accroché la fiche au tableau et j ai laissé un temps d observation silencieuse aux élèves. Puis, je leur ai demandé de me dire ce que c était. Un élève a dit que c était une recette de cuisine, il a justifié en montrant la photo de la brique de jus d orange. Mais très vite, un autre élève a rebondi en disant que c était une voiture, il a justifié en montrant les roues. Je leur ai lu le début de la fiche et ils ont tout de suite compris qu ils allaient fabriquer une voiture. On a lu ensemble la liste du matériel : les élèves étaient capables de lire les chiffres et, à partir de l objet scotché, de dire son nom. La classe a ensuite été séparée en deux, pour mettre en place deux dispositifs. J ai donné la fiche à un groupe d élèves sans leur lire les phrases d explication des étapes, ils devaient tenter de réaliser le travail en autonomie à partir des différentes photographies. Le second groupe n avait pas les photos, je leur ai lu les phrases. Je voulais savoir si à partir des photos uniquement sans explication, les élèves arriveraient à fabriquer leur voiture et si les explications étaient suffisamment précises. Le résultat a été satisfaisant, dans les deux groupes les élèves ont réussi à fabriquer leur voiture. Parmi les élèves qui n avaient que les photos, une erreur a été observée : un élève a réalisé le montage de la première photographie (étape1) puis un autre montage pour la deuxième photographie (étape 2). Il n avait pas compris le rôle des photographies et leur fonctionnement : chaque photographie montre une étape mais il s agit du même montage sur lequel on ajoute des éléments. En reprenant avec lui, il a pu réaliser sa voiture. Il y a eu des problèmes liés à la préparation du matériel, les piques à brochette utilisées ce jour-là étaient plus grosses que celles qui avaient servi de gabarit pour percer les bouchons, les élèves ont eu besoin d aide. Quant aux phrases explicatives, elles étaient très claires et les élèves n ont pas eu besoin d explications supplémentaires. Dans cette phase de lecture de fiche, les élèves travaillent les compétences suivantes : Se repérer dans l espace de la page : matériel et explication ; Se repérer dans le temps : ordre chronologique ; Lire et interpréter des photos ; Ecouter des explications. 6 Annexe 3 22

24 2. Fabrication. Les élèves des trois classes ont fabriqué une voiture. Cependant, certains ont rencontré plus de difficultés que d autres. La classe de GS qui a fabriqué à partir de la fiche n a pas rencontré de problème de construction, en effet les problèmes techniques ont été résolus avant la réalisation de la fiche. Ils n ont donc pas été confrontés aux deux types de liaisons possibles. Cette fiche avait été réalisée par les autres élèves de GS qui avaient démonté une voiture de la classe de CE1 avant les vacances de décembre et devaient rapporter le matériel nécessaire à la rentrée. Le jour de la rentrée, nous avons ressorti la liste du matériel qui avait été donnée aux parents et après une lecture collective, les élèves ont essayé rapidement à l oral de se souvenir des étapes. Les élèves sont ensuite allés fabriquer leur voiture. En utilisant un modèle ils n ont pas été confrontés non plus aux deux types de liaisons possibles. Ils ont tout de même rencontré deux problèmes. Le premier était lié à un problème de mémoire, il a été résolu très rapidement comme le montre l extrait suivant : Remarque d une élève : «On se souvient plus comment» Maître : Est-ce que tu te souviens de ce qu on a fait avant les vacances pour pouvoir s en souvenir? Elève : oui on a pris des photos M : oui, et quoi d autre? E : ah oui, on a fait des dessins! M : où? E : dans le cahier. M : alors tu as le droit d aller le chercher. Certains élèves sont donc allés chercher leur cahier comme aide à la mémoire. 23

25 Le deuxième problème était lié au fonctionnement : «ça ne roule pas!» E 1 : Un élève a scotché une paille et une pique. Après une observation du dessous de la voiture, une comparaison des deux côtés et une rotation des roues de gauche, il a compris qu il avait oublié la paille à droite, c est pour cela que ça ne roulait pas. E 2 : Une élève n a pas mis du tout de paille. AVANT : E 3 : Un élève n a pas collé ses pailles dans le même plan. Cet élève est venue me voir pour me dire que sa voiture ne roulait pas. Je lui ai dit d aller voir la voiture d un camarade. Elle a vu et dit : «ah oui, j ai oublié les pailles. APRES : En comparant avec une autre voiture ronde qui pouvait rouler, l élève a compris son erreur et a re-scotché ses pailles. Autre voiture : 24

26 Ce sont logiquement les élèves de CE1 qui ont rencontré le plus de difficultés lors de la fabrication. En effet, ils ont dans un premier temps recherché et comparé plusieurs solutions techniques pour améliorer leurs voitures pour qu elles puissent rouler correctement. Si on compare leurs productions à la fin de la séquence lorsqu ils ont réalisé individuellement la voiture avec la paille on trouve encore deux problèmes liés au fonctionnement : Problème 1 : «la voiture ne roule pas bien». Hypothèse des élèves : «les axes ne sont pas pareils», c'est-à-dire qu ils ne sont pas parallèles. Solution trouvée par observation et comparaison avec les autres voitures : «il faut mettre les axes bien droits, il faut qu ils soient parallèles». Problème 2 : «La voiture ne roule pas». Hypothèse des élèves : «les roues se touchent». Solution trouvée rapidement après un échange oral entre les élèves : «il faut écarter les roues et mettre les axes parallèles». Lors de la fabrication, les élèves travaillent les compétences suivantes : Manipuler des pièces et les assembler correctement ; Coopérer ; Identifier des problèmes ; Emettre des hypothèses ; Donner son avis et le justifier ; Trouver des solutions et les appliquer. 25

27 Voici des voitures réalisées à l issu de la séquence par les élèves de la classe de CE1 : Ils ont utilisé des boîtes très variées : boîte de mouchoir, brique de jus de fruits, boîte de thé et boîte de chocolat en poudre. Puis ils ont décoré leur voiture avec des rouleaux de papier toilette et des pailles. Les bonhommes sont en bouchons de liège et un élève a même utilisé trois axes de rotation pour obtenir un véhicule à six roues. Voici quelques photographies de voitures réalisées par les élèves de grande section : Les élèves ont utilisé des boîtes rondes ou rectangulaires. Ils ont rencontré plus de difficultés avec les boîtes arrondies pour fixer le scotch. Pour décorer ils ont utilisé les rondelles découpées dans les bouchons de liège. 26

28 3. Réalisation d une fiche de fabrication. Deux grandes affiches ont été réalisées par les classes de GS-1 7 et de CE1 8. Pour arriver à cette grande affiche, les élèves sont passés par plusieurs étapes : en GS : - Explication de ma part : «nous allons réaliser une fiche pour expliquer comment fabriquer la voiture». au CE1 : - Explication de ma part : «vous allez écrire une fiche pour expliquer comment fabriquer la voiture». - Recherche en groupe classe des éléments à écrire dans la fiche (de quoi a- t-on besoin? comment faut-il faire?) - Recherche par petits groupes des éléments à écrire dans la fiche, au brouillon. (Le matériel et les explications) -Réalisation individuelle de dessins des étapes et par petits groupes dictée à l adulte des phrases explicatives pour chaque étape. -Réalisation d une affiche par petits groupes. - Mise en commun au sein du petit groupe puis avec le groupe classe. - Mise en commun avec le groupe classe : confrontation des affiches. - Réalisation d une affiche avec le groupe classe. Ajout de photographies sur l affiche. - Réalisation d une seule affiche pour la classe. - Utilisation des ordinateurs pour taper la fiche par deux. Ajout des photographies sur la feuille individuelle et des dessins sur l affiche collective. 7 Annexe 3 8 Annexe 4 27

29 Les différences entre les deux dispositifs mis en place se justifient par les possibilités des enfants en fonction de l âge. Cependant le travail est le même : réaliser un texte explicatif permettant de fabriquer une voiture et accompagner le texte de dessins représentant les différentes étapes pour des élèves qui ne savent pas encore lire. Dans cette activité de réalisation d une fiche technique, les élèves travaillent les compétences suivantes : Se repérer dans le temps pour ordonner les actions liées à la construction ; Schématiser des pièces ; Travailler en groupe ; Ecrire ou dicter à l adulte un texte explicatif ; Se repérer dans l espace en utilisant des termes précis de position ; Utiliser un logiciel de traitement de texte pour les CE1. Difficultés rencontrés en GS lors de la réalisation de la fiche. La première difficulté a été pour la réalisation des dessins. Ceux-ci devaient être dans l ordre chronologique de la fabrication et chaque dessin devait représenter une étape et à chaque étape il fallait rajouter une pièce. Dispositif : chaque élève doit dessiner sur une feuille A4 les étapes de la construction. Voici l échange qui a eu lieu durant l atelier avec le groupe 1 : M= maîtresse, E s =plusieurs élèves, E= un élève Les élèves commencent à dessiner, mais ils dessinent uniquement le matériel. M : Est-ce que ça nous permet de savoir comment faire la voiture? E s : non. M : alors, est-ce que vous vous rappelez de ce que vous avez fait en premier? E s : la pique dans la paille. M : oui, alors vous dessinez la pique dans la paille. Les élèves ont dessiné ceci : ou M : je le fais avec le matériel pour voir, donc on met la pique dans la paille et on voit ça. Regardez. Maintenant regardez votre dessin et regardez en vrai, est-ce qu on voit la pique en entier? E s : non. M : où le voit-on? E 1 : là et là (en montrant les extrémités) 28

30 M : donc moi je voudrais que vous ne dessiniez que ce que vous voyez. Modification des dessins avec la gomme pour obtenir ceci : M : attention, il ne faut pas dessiner trop gros, il y aura d autres dessins M : ensuite, qu est-ce que vous avez fait? E 2 : on a mis les roues M : les roues? Vous êtes sur? E 3 : non, il faut mettre les rondelles en premier! M : pourquoi? E 3 : pour tenir les roues. M : D accord, alors on met les rondelles. Problème 1 : les élèves ajoutent les rondelles sur le même dessin. Résolution du problème 1 : voyant que les élèves avaient des difficultés à comprendre la succession des étapes, j ai choisi de faire référence à une activité qu ils avaient faite sur le sapin de noël : Après une description et un rappel de ce travail les élèves ont pu terminer leurs dessins successifs. Problème 2 : un élève a utilisé tout l espace, les dessins ne sont pas organisés. Je lui ai demandé comment on allait faire pour savoir dans quel ordre il fallait lire les dessins. Pour lui, c était simple, il m a donné l ordre tout de suite. Alors je lui ai demandé pour quelqu'un qui ne savait pas. Résolution du problème 2 : l élève a proposé de mettre des numéros à côté des dessins pour savoir dans quel ordre il fallait les lire. 29

31 Les élèves du groupe ont dit qu il était plus pratique de les mettre tout de suite dans l ordre. Pour le groupe 2, j ai voulu proposer une aide pour les élèves, je leur ai donné une feuille avec des cases, ils n avaient plus qu à faire les dessins dedans. J ai supposé que cela serait plus facile pour eux. Cependant je pense que je n ai pas assez verbalisé avec eux sur le pourquoi des cases et la notion d étapes successives, de plus, ils n ont pas eu de recherche individuelle avant pour s approprier l activité. J ai remarqué que c était effectivement plus facile pour eux de visualiser les étapes et de faire des dessins successifs en ayant des cases prédéfinies. L atelier était cependant un peu trop dirigé à mon avis : il s est mieux déroulé mais il n y a pas eu de réflexion sur l organisation de la page et sur la nécessité de choisir un ordre donc sans doute pas d apprentissage de ce côté là. J ai retrouvé le même problème que dans le groupe 1 sur la représentation de ce que l on voit ou non, mais un élève avait dessiné correctement, donc je me suis appuyée sur lui pour aider les autres à représenter la réalité. Problème 3 (présent dans les deux groupes) : la représentation des bouchons et des rondelles. Les élèves ont eu du mal à dessiner les bouchons sur la pique à brochette. Il s agit de représenter sur une feuille quelque chose en volume. Trois types de représentations ressortent : Soit les élèves dessinent comme un collier de perles : Soit comme des ronds concentriques : Dessin de Tristan : seul élève à dessiner une vue de profil correcte. Résolution du problème 3 : Nous avons confronté les trois dessins et comparé avec une photographie prise lors de cette étape : Les élèves ont sélectionné celui qui se rapprochait le plus de la réalité, celui de Tristan. A l école maternelle, il ne s agit pas d apprendre à l enfant le dessin technique mais à l issue des activités de fabrication, l enfant peut être amené à dessiner des éléments pour communiquer aux autres dans le cadre de la fiche technique, pour identifier les éléments et les outils ou pour repérer la position des pièces à assembler. L élève doit donc savoir se repérer dans l espace pour orienter correctement les pièces. Mais il doit également savoir se repérer 30