Les démarches en science et en technologie

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1 Les démarches en science et en technologie (Sources LAMAP) La démarche scientifique est une démarche qui conduit à construire une procédure de résolution d'un problème en utilisant, de manière explicite, les savoirs établis. Cette démarche peut déboucher à la construction de nouveaux savoirs si l on constate que les savoirs déjà acquis ne sont plus suffisants ou qu ils sont trop imprécis. C est souvent ce que l on fait à l école. Les savoirs vont se construire tout au long de la scolarité et ils vont évoluer. Il est important de noter qu un problème apparaît lorsque les savoirs établis sont tenus en échec. Cela signifie que les savoirs devront donc soit évoluer soit être remplacés. Nous verrons plus loin quelles sont les démarches qui peuvent découler de la démarche scientifique. La démarche technologique est une démarche qui conduit, par résolution d'un problème technologique, à la construction d'un objet qui réponde à la commande. Elle se distingue de la démarche scientifique par sa finalité comme par ses étapes. On parlera plus de méthode que de démarche. Cette construction doit être reproductible. Cela suppose donc l établissement d un cahier des charges ou de traces comme les fiches techniques. La démarche d'investigation est une démarche plus large d'exploration de son environnement. Elle intègre aussi bien la démarche scientifique au sens strict que la démarche d'appropriation du monde par la description (verbale, graphique...), la construction d'un vocabulaire spécifique permettant des échanges, la classification des objets. Cette investigation étant orientée, bien entendu, par un questionnement préalable des enfants à propos du sujet étudié. Les différentes questions permettront de définir les procédures d'investigation : dois-je décrire, classer, expliquer, ou construire un objet? Et comment vais-je m'y prendre pour atteindre ces objectifs?

2 Le déroulement possible d une séquence de sciences Une séquence sera définie ici comme un ensemble de plusieurs séances visant la construction d une notion (compétence, connaissance...) La démarche comporte plusieurs phases. Chaque phase peut faire l objet d une ou plusieurs séances. Problématisation : Situation de départ - Déclenche le problème à résoudre, le phénomène à étudier. o Recueil des représentations, des conceptions des élèves o Echanges, confrontations. Recherche de questions, identification de l'obstacle o Ce que l on doit apprendre o Définition des objectifs Formalisation du problème (difficile, donc souvent par l enseignant) Investigation : Les hypothèses émises par les élèves donnent lieu à une/un (si, alors ) Recherche documentaire Modélisation Choix et mise en Observation (réalisation d un place d'expérience(s) modèle) Structuration Synthèse : Mise en commun : o recueil des résultats o observation o analyse des résultats o interprétation Conclusion : o Validation ou invalidation des hypothèses de départ. o Nouvelle investigation si nécessaire. Traces écrites* : o Schéma o Dessins d'observation o Comptes rendus o Résumés

3 Généralisation : o Liens entre la notion traitée et d autres notions déjà abordées (ex : croissance - alimentation). Evaluation : o Evaluation formative ex : retour sur les représentations initiales, maîtrise de quelques étapes de la démarche o Evaluation sommative en fin de séquence * La trace écrite doit faire l objet d une attention particulière. Les schémas doivent être précis, tout comme les notions ou les termes utilisés. Systématiquement, le vocabulaire spécifique doit apparaître et être mis en évidence, puis appris et réutilisé. Quelques recommandations concernant la maternelle : Les activités à visées scientifiques ou techniques contribuent à fournir des réponses aux multiples questionnements de l enfant sur lui-même et sur le monde qui l entoure. Nous ne parlons pas de démarche scientifique ou de démarche d investigation, même si celle-ci peut être esquissée. Le choix d une situation de départ sera motivé par son aspect ludique et la possibilité de manipulations. On portera une attention particulière au plaisir de la découverte suscité par le travail. Enfin, le projet ne pourra pas être déconnecté de la vie de la classe ou des autres projets menés. On s attèlera enfin à respecter la progressivité des apprentissages. A l'école maternelle, 3 axes sont incontournables : 1. La manipulation. Celle-ci privilégiera l utilisation des 5 sens. 2. L expression orale qui permettra de formuler ce qui est fait, ce qui est observé. 3. La synthèse orale ou écrite (en dictée à l'adulte) de ce qui a été exprimé ou réalisé. 1. La manipulation. On peut tout à fait s appuyer sur les propositions des élèves (liées à un dispositif, à l action) pour manipuler. Parfois, cela relève d une anticipation sur les propositions. D autres fois, la manipulation sera différée. A la maternelle, différer d une semaine, c est souvent repartir du début, il faudra donc différer au sein de la même semaine. On essayera de varier, de différencier les modes d exploration pour répondre aux besoins et aux capacités des groupes. Enfin, la démarche sera concrète et s ancrera dans le réel avec des notions appréhendables par les élèves. 2. L expression orale On débutera souvent les séquences par un questionnement partagé au sein de la classe. On privilégiera les situations de familiarisation et d exploration. Il est important à ce stade de s interroger sur les conceptions initiales relevant ou non de l imaginaire et de l affectivité des enfants. Ce sont autant de freins, mais aussi d indicateurs, à l entrée dans les apprentissages. Il est important que la manipulation soit liée à l évocation verbale ou gestuelle des actions.

4 3. La synthèse orale ou écrite Cette phase est toujours la plus délicate car c est celle qui «institue le savoir». Elle doit donc faire l objet d une réflexion approfondie de l enseignant afin de ne pas instituer des savoirs erronés (la «vapeur» au-dessus de la casserole, le métal attire l aimant ) ou alors, savoir que les vérités données ne sont que provisoires et s installent dans le développement de l enfant. On s appuiera sur la diversité des représentations et traces écrites (collectives et/ou individuelles, affiches, photos légendées, cahier de vie, outil numérique...)

5 Le déroulement possible d une séquence de technologie Les situations rencontrées à l école sont assez variées. Deux grands principes se dégagent : - Construire un objet en fonction d une situation (l élaboration du projet est alors un préliminaire) ou à partir d une fiche technique - Analyser le fonctionnement d un objet, caractériser les fonctions des chacun de ses éléments, rechercher des dysfonctionnements etc. La construction d un objet : La construction de l objet va, selon la classe dans laquelle on va travailler et l objectif d apprentissage visé, prendre des formes différentes. On peut : - Fabriquer un objet à partir d un modèle. - Fabriquer un objet à partir d une fiche. - Concevoir un objet, le réaliser puis établir sa fiche de fabrication. o On se rapproche de la démarche technologique. La démarche La démarche suivante peut-être mise en œuvre : Identifier le besoin o ce sera la nécessité de faire l objet. Pourquoi doit-on le faire? exemple : construire une roue à eau pour un bateau Etablir un cahier des charges o On indique quelles sont les contraintes liées à l objet. L objet doit faire avancer le bateau Il ne doit pas déséquilibrer le bateau Les matériaux doivent être étanches Conception d un prototype o Démarche par essais/erreurs. Choix des matériaux, expérimentation des maquettes Analyse des différents prototypes et élaboration d une fiche étape o On garde ce qui est le plus efficace et on élabore une fiche de construction pour pouvoir reproduire l objet autant de fois que nécessaire Réalisation du produit o Le produit est réalisé. Test du produit et validation ou retour à un prototype. o On évalue l objet en fonction du besoin. Si nécessaire, on ajuste, on règle.

6 Au quotidien dans la classe Ces deux démarches permettent aux élèves de construire non seulement des connaissances, mais aussi des compétences nécessaires à la mise en œuvre des connaissances. Bien sûr, ces démarches sont chronophages dans le sens où elles s étalent sur plusieurs séances. Tous les apprentissages du domaine «Sciences expérimentales et technologie» ne peuvent être construits sur ce modèle. Il est très difficile voire illusoire de le mettre en œuvre systématiquement, sans une très bonne maîtrise des outils pédagogiques, didactiques et des concepts scientifiques. Par contre, il est fondamental que les élèves rencontrent régulièrement l une et l autre des démarches au cours d une année du cycle. L enseignement des sciences expérimentales et de la technologie occupe un volume de 78 heures annualisées, soit plus de 2h par semaine au cours d une année scolaire en cycle 3. On peut donc dégager un temps spécifique à la mise en pratique de ces démarches. Les compétences transdisciplinaires liées à la gestion de données, mais aussi à la maîtrise de la langue, tant au niveau du vocabulaire que de la rédaction, font des démarches d investigation et technologiques des supports utiles pour les apprentissages fondamentaux que sont le français et les mathématiques. De plus, les activités seront vecteur de sens et permettront de contextualiser des situations trop souvent abstraites et loin du vécu des élèves. Recommandations : Au cours de leur scolarité, les élèves pourront aborder une même notion à des niveaux différents. Cela suppose donc que le parcours ait été pensé par l équipe enseignante en termes de programmation et de progression tant au niveau de l école qu au niveau des cycles. Les progressions spiralaires semblent être les plus adaptées dans ce cas. Enfin, il est nécessaire qu en cycle 3, on s appuie sur la compétence 3 du palier 2 du socle commun de connaissances et de compétences pour développer les compétences méthodologiques et procédurales des élèves. Des points d appuis : o Des documents officiels : Le bulletin du n 1 du 5 janvier 2012 reste un point d appuis essentiel dans la construction des outils d école. Les fiches connaissances des programmes 2002, peuvent apporter des éléments intéressants concernant les connaissances minimum nécessaires à maîtriser en tant qu enseignant. Le DVD «Enseigner les sciences à l école» édité par le CNDP et distribué dans les écoles offre de multiples situations et exemples sur lesquels la pratique de classe peut s appuyer. o Un accompagnement possible : Un accompagnement à la pratique des sciences est possible par l intermédiaire : - De l équipe de circonscription - Du CPD culture scientifique - D intervenant ASTEP (Accompagnement des Sciences et Technologie à l Ecole Primaire).