Les écrits en sciences : le cahier d expériences Le cahier d expériences, qui peut avoir le format que vous voulez, doit pouvoir refléter la démarche mise en œuvre. On y trouvera : Des écrits instrumentaux pour soi Pour mémoriser : ce qu on a pensé à un moment donné, retenir un savoir établi Pour clarifier ses intentions : préparer les actions qu on va mettre en place (recherches, expérimentations à mener) Pour structurer sa pensée : ce qui se conçoit bien s énonce clairement Des écrits expositifs pour d autres Pour faire comprendre, expliquer un phénomène Pour questionner : demande d informations Pour transmettre un savoir : affiches, expositions Des écrits personnels (écrits à la 1 ère personne) - Pour exprimer ce que je pense - Pour dire ce que je vais faire et pourquoi - Pour décrire ce que je fais, ce que j observe - Pour interpréter un résultat, une observation l erreur doit y être acceptée : prévisions fausses, affirmations erronées, fautes d orthographe Des écrits collectifs (écrit avec «nous» ou «on») - De groupe : Pour communiquer à un autre groupe, à la classe à souvent un affichage - De la classe avec le maitre : Pour réorganiser (rappel des démarches suivies, des relances de recherche) Pour préciser les éléments du savoir (vocabulaire précis à attacher aux transformations, aux éléments pour être compris par tous, même en dehors de la classe) Pour institutionnaliser ce que l on retiendra la mise en forme est importante pour faire ressortir les titres, les mots nouveaux, l essentiel à retenir Les étapes de la démarche scientifique La situation ou le questionnement de départ Les situations ou questionnements sont choisis en fonction : - Des objectifs des programmes - Des ressources locales (matériel, documents, ) - Des centres d intérêt des élèves ou de l actualité - De l adéquation au projet de cycle élaboré par le conseil des maitres du cycle
à les situations ou questionnements peuvent émaner des élèves ou du maitre. Les représentations des élèves Elles permettent : - De se rendre compte qu on ne pense pas tous pareil. - D orienter le module en délaissant ce qui semble bien acquis ou en mettant l accent sur des lacunes. - De constituer des groupes de croyance. L élaboration des hypothèses et la conception de l investigation à réaliser pour les valider ou les invalider On s attachera à élaborer des écrits précisant les hypothèses et les protocoles : textes, schémas, liste de matériel nécessaire destinés à valider ou invalider ces hypothèses On trouvera également des formulations orales ou écrites de prévisions : «Que va-t-il se passer selon moi?» «Pour quelles raisons?» L investigation Dans cette étape, on procède à : - La réalisation des expériences, manipulations, modélisations (en fonction des protocoles prévus) - L observation des résultats et de leur stabilité (on refait plusieurs fois pour valider un résultat) - L élaboration d écrits (textes, schémas, tableaux, graphiques ) L acquisition et la structuration des connaissances Il s agit ici de mettre en commun des résultats obtenus dans les divers groupes puis de rechercher les causes d un éventuel désaccord (analyse critique des expériences menées et proposition d expériences complémentaires). Il s agit aussi, pour trancher de confronter nos résultats avec le savoir établi (recherche documentaire : BCD, encyclopédie, Internet) La Conclusion Locale Provisoire Il s agit d une formulation écrite des connaissances acquises, élaborée avec les élèves. Cette formulation peut revêtir diverses formes : texte, graphique, maquette, document multimédia Vers un nouveau questionnement La démarche technologique Il existe 2 grands types d approches technologiques. Ces 2 approches sont complémentaires : Si on peut s en tenir à une approche analytique lors de l étude d un objet, une approche conceptuelle ne peut s envisager sans une étude analytique d objet. L approche analytique : Elle passe par une découverte, une observation, un questionnement sur l objet pour en comprendre les principes physiques qui conditionnent son fonctionnement. Ce type d approche consiste : - à découvrir des objets (démonter, remonter, observer) pour en comprendre leur fonctionnement. - à apprendre à représenter ce que on découvre (schéma légendé mise en place d un vocabulaire commun). - à réfléchir sur l utilité (à quoi ça sert?), l usage (comment on s en sert?), et le choix des matériaux utilisés (pourquoi ces matériaux et pas d autres? confort, solidité, coût )
L approche conceptuelle : Il s agit de concevoir un objet qui répond à un besoin sur la base d un cahier des charges. Cela oblige à alterner fabrication, essais, réajustements jusqu à la conformité du produit attendu à statut de l erreur Cette approche vise à faire vivre des activités durant lesquelles les élèves sont : utilisateurs, fabricants et/ou concepteurs Ces 3 positions de l élève sont essentielles pour que l élève comprenne les contraintes de chacun. (Un fabricant qui n utiliserait jamais ses produits ou un concepteur qui n aurait jamais envisagé la fabrication de ses projets, ne pourrait évoluer et améliorer ses produits). On peut avoir ce type d approche à partir de différentes entrées : A. Fabriquer à partir d une fiche L observation de l objet précède la distribution d une fiche dont il faudra suivre les indications. Avec cette entrée la conception n est pas dominante. C est la lecture de fiche qui prédomine. Toutefois les étapes d essais et d analyse des dysfonctionnements permettent une prise de recul sur la conception de l objet. B. Fabriquer à partir d un objet existant Après une approche analytique de l objet, il s agit de voir comment on peut trouver des substitutions à partir des matériaux accessibles, des moyens financiers, des outils et des techniques accessibles aux élèves. On dressera donc une fiche de débit (liste de matériel) et une gamme de fabrication (étapes à suivre). Les difficultés rencontrées au cours des essais de fabrication devraient entrainer des modifications pour améliorer le produit final. C. Fabriquer à partir d une démonstration Ce type de fabrication repose sur la démonstration de l enseignant ou d un élève expert. Afin d aider les élèves, un petit coup de pouce est parfois nécessaire. Il s agit d apporter des précisions utiles à la réussite et à la sécurité : démonstration de gestes, de techniques. Il convient de réserver ce type de fabrication pour : Un travail en petit groupe Des objets simples Des initiations gestuelles (ex. utilisation d une scie, d une perceuse ) ou de tour de main (faire un nœud coulant ) D. Concevoir un objet Cette entrée est certainement la plus riche puisqu il s agit de concevoir un objet en réponse à un projet. Nous y reviendrons à l occasion d un défi (2 ème séance). La balance romaine Il s agit d étudier plus spécifiquement la balance romaine dans le but d en construire une adaptée à notre besoin. Pour cela, on aura à disposition : Du groupe : 3 balances romaines artisanales 2 sacs de sable de masses différentes 2 crochets 1 pochon plastique
De chacun : Une feuille d expérimentations Synthèse : En quoi ce détour expérimental peut-il nous aider à construire notre balance? Nous avons remarqué que plus l objet à peser est lourd et plus le peson est près de l axe. Pour le même objet pesé : - plus on augmente la masse du peson et plus le peson est près de l axe (afin d équilibrer la balance pour un même objet) - plus l écart entre l axe et l objet est important et plus le peson est près de l axe - il peut être intéressant de prévoir l aménagement de 2 poignées différentes afin de pouvoir peser des objets de masses très différentes - en allongeant la longueur du bras gradué, on peut peser des objets plus lourds la longueur des baguettes est importante pour réussir à réaliser un équilibre. Illustration de la démarche : Astronomie : Combien de temps dure chaque saison? Le schéma de la séance : L orbite de la Terre autour du Soleil Observation : Il y a inégalité de la durée des saisons dans l année (calendriers) Situation Problème : Comment expliquer cette inégalité de la durée des saisons? Hyp :???? Hyp : La distance à parcourir pour la Terre entre 2 saisons n est pas la même Hypothèse plausible qui renvoie à un nouveau questionnement : pourquoi? Hyp : La nature ne compte pas (bien) les jours Hypothèse animiste non retenue Hyp : La Terre ne tourne pas toujours à la même vitesse Hypothèse plausible qui renvoie à un nouveau questionnement : pourquoi? Conclusion Locale Provisoire : L inégalité de la durée des saisons s expliquent par le fait que l orbite décrite par la Terre autour du Soleil n est pas un cercle ce qui influe sur sa vitesse de révolution.
NB : Les saisons sont données pour l hémisphère nord