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La classe scientifique : une démarche expérimentale en sciences

vendredi 4 avril 2008, par classedu

- Réalise un montage électrique avec : une pile, trois fils électriques, une lampe puis avec quatre fils électriques, une lampe, une pile. Que remarques-tu ? Ainsi peut-on démarrer une démarche d’investigation scientifique.
- Cet article peut permettre à un enseignant de débuter dans la préparation de séances de manipulations et d’observations en sciences et en technologie. En outre, pour les enseignants confirmés, il peut servir d’outil de comparaisons avec sa pratique de la classe scientifique.

- Mise en situation :

La mise en situation des élèves peut être de plusieurs ordres. On peut lancer un défi aux élèves : Comment allumer une pile cylindrique avec un fil et une lampe ? On peut provoquer un questionnement par une situation étonnante : un glaçon ne fond pas rapidement dans un pull en laine ! Il peut s’agir de vérifier une hypothèse qui fait sens pour le groupe : par exemple, la laine conserve un glaçon plus longtemps que d’autres matériaux, conserve-t-elle aussi un liquide chaud ? L’exploitation d’un thème sur un fonctionnement technologique est aussi une entrée favorable : Pourquoi un aéroglisseur avance vers l’avant alors que l’air est propulsé vers l’arrière : exploitation de l’hélice et des propriétés de l’air. Il est enfin possible d’exploiter une erreur, une pensée ou attitude erronée au sujet d’un phénomène scientifique. On peut ainsi comprendre un phénomène en définissant ce qu’il n’est pas.

- La démarche d’investigation :

Cette démarche met en jeu des situations expérimentales. Elle se résume ainsi :
- vérification d’une hypothèse
- observation biologique
- questionnement sur la perception du monde qui entoure l’élève
- présentation d’un phénomène " magique " et son exploitation défi et anticipation sur une réaction technologique, scientifique ou une observation
- compréhension des phénomènes qui régissent le fonctionnement d’un objet technologique (à l’exception des systèmes "boîtes noires "pour lesquels le démontage ne peut faire sens pour les élèves ou qui représentent un danger)
- expérimentation d’un phénomène pour " démonter des idées fausses "

- Deux grandes options peuvent animer les enseignements par expérimentation : suivre fidèlement les programmes officiels dans une succession de séances en réponse à un apprentissage précis pour les élèves ; ou bien laisser s’ouvrir un " chantier " de réflexion et de recherche sur un thème qui évoluera en tenant compte des hypothèses réelles des élèves. Ici, il s’agit d’une situation ouverte d’apprentissage partant des représentations réelles des élèves, sur lesquels s’appuyer pour les faire évoluer au moyen d’un dispositif expérimental et réflexif approprié. Tout en veillant néanmoins à la cohérence du cadre de travail scientifique conforme aux instructions officielles. Ce dispositif est intéressant dans le sens où il peut intégrer des séances pour traiter l’erreur et les représentations fausses dans un cadre de vécu commun dans la classe.

La préparation matérielle s’effectue selon l’option choisie, à partir des objets à étudiés convoqués par les élèves ou à partir des objectifs d’apprentissage définis par l’enseignant. Avec des mallettes contenant tous les matériels nécessaires aux activités expérimentales, ou avec une commande des élèves d’un catalogue d’objets existants dans la classe.

- Programmation :

Les activités possibles à présenter aux élèves sont vastes. Les années de l’école primaire peuvent être suffisantes pour couvrir l’ensemble des premiers savoirs scientifiques à acquérir selon une expérimentation et une manipulation intégrées dans une démarche pédagogique. Il n’est pas utile de conduire trop loin les élèves vers des concepts scientifiques qu’ils découvriront au collège ou dans l’enseignement supérieur. Du coup, une répartition par cycle des thèmes à traiter dans le projet d’école semble judicieuse. Il est défini les activités à aborder sur plusieurs niveaux de classe et celles qui ne sont à mettre en œuvre dans une idée de continuité et cohérence des apprentissages.

- Dispositifs pédagogiques :

Le travail en classe peut être présenté aux élèves sur des dispositifs : individuels, collectifs selon le choix pertinent de l’enseignant. L’aide aux élèves, la différenciation pédagogique seront d’autant mieux prises en compte que les dispositifs pédagogiques seront variés. Toutes les formes sont envisageables sous condition de faire manipuler, observer, argumenter les élèves. Les choix des enseignants seront naturellement liés aux contraintes espace/temps/matériel. Il convient d’éviter la démonstration par l’expérience du maître devant une classe inactive. Avancer dans la démarche scientifique demande de recourir à des expérimentations personnelles, des débats, des argumentations, des comptes-rendus organisés dans un échange collectif mais aussi individuel entre le maître et l’élève (principalement en maternelle). Les comptes-rendus sont matière à effectuer des séquences de maîtrise de la langue avec l’emploi d’écrits intermédiaires liés à des objectifs syntaxiques ou lexicaux.

- - Prise de note et pratique de l’oral :

" L’argumentation écrite apporte à l’enfant la formation de la pensée. Ecrire ce qu’il pense lui permet de filtrer ses propres représentations du phénomène observé. Il progresse dans la logique de sa pratique de l’écrit mais surtout il entame un débat intérieur qui l’aide à former sa pensée. Il pourra dans un deuxième temps confronter ses idées avec un groupe restreint ou un groupe étendu. " (Pascal Ignace, CPC)

On peut penser que cela ne suffit pas à atteindre un apprentissage.

- L’élève apprend à anticiper une action en créant des listes de matériels.
- L’élève apprend à communiquer et à rédiger des questionnaires pour interroger des scientifiques par messagerie électronique.
- L’élève apprend à lire et à comprendre la réponse d’une personne inconnue.
- L’élève apprend à prendre des notes sur le travail en cours pour rédiger des comptes-rendus d’expériences et à les exploiter pour argumenter.
- L’élève apprend une démarche de recherche documentaire active, à utiliser un sommaire, à sélectionner un renseignement pertinent, à affiner sa "problématique ", il apprend à rechercher des renseignements sur des supports TICE.

- La prise de note permettant de rédiger le compte-rendu à posteriori paraît être une solution. Ainsi, le cahier d’expérience (du type " la main à la pâte ") est un riche outil qui permet à l’enseignant de piloter sa "classe scientifique". Ceux qui parlent peu en classe n’ont pas forcément rien à dire, ils peuvent l’écrire et aussi le dessiner.

- La pratique de la langue orale permet à l’élève d’accéder à la citoyenneté : il apprend à écouter, argumenter, respecter un thème de discussion. Il affine sa conception des phénomènes scientifiques observés. Il avance dans la formulation de ses savoirs. La confrontation à des pairs permet à l’élève de savoir formuler une argumentation et de tenir un débat contradictoire.

- Rôle de l’enseignant :

L’enseignant doit savoir adopter un rôle de facilitateur des échanges dans l’animation de ce temps de parole et dans les choix collectifs qui s’y opèrent. Il doit savoir se mettre en "périphérie" de la classe, il doit se décentrer. Il n’est pas celui qui apporte le savoir mais celui qui permet au savoir d’émerger. Il favorise la constrruction du savoir scientifique grâce à des opérations d’étayage opportunes. Bien sûr, la complexité des sciences peut montrer la limite de la découverte systématique par les élèves. Aussi, l’enseignant doit opérer des choix et proposer des situations pédagogiques ouvertes ou fermées selon ses objectifs et la zone de proche développement des élèves. En cela, il se tient informé des représentations réelles de élèves, de leur évolution progressives (cahier d’expérience et phase bilan collectif), afin de piloter au plus près la classe scientifique. L’enseignant doit définir le moment où il apporte le vocabulaire scientifique précis, le savoir scientifique (formalisation des paroles des élèves).

Un vocabulaire précis doit apparaître selon le vécu commun à la classe qui arrivée à ce point de connaissance doit le maîtriser. Il convient de filtrer les informations en définissant la capacité des élèves à comprendre le niveau d’explication des phénomènes observés, il convient de penser les définitions scientifiques de provisoires à définitivement instituée pourvu qu’elle soit scientifiquement recevable. On peut penser que le niveau de ce qui est observable par les enfants est une zone limite pour l’apprentissage des sciences à l’école primaire.

P.-S.

ClassEdu, 2008/édité par eduactive.info

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