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1Philippe LA COUR IA 13. La démarche expérimentale dinvestigation (EDUSCOL) Lenseignement des sciences fondée sur linvestigation (INRP ; La main à la.

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1 1Philippe LA COUR IA 13

2 La démarche expérimentale dinvestigation (EDUSCOL) Lenseignement des sciences fondée sur linvestigation (INRP ; La main à la pâte) Philippe LA COUR IA 132

3 3 Canevas dune séquence : -Le choix dune situation de départ - La formulation du questionnement des élèves - Lélaboration des hypothèses et la conception de linvestigation - Linvestigation conduite par les élèves - Lacquisition et la structuration des connaissances.

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6 Lenseignement des sciences fondé sur linvestigation (ESFI) sappuie sur: - la compréhension des modes dapprentissage des élèves - la nature de linvestigation scientifique - lidentification des connaissances et compétences que les élèves devront maîtriser. Il présuppose également que les élèves comprennent réellement ce quils apprennent et ne se limitent pas à apprendre des contenus et des informations. Il ne sagit pas de mémoriser sur le court terme des quantités dinformations mais, plutôt, de sattarder sur certaines notions pour les consolider et les renforcer à mesure que lélève grandit. Philippe LA COUR IA 136

7 LESFI sappuie sur des expérimentations et recherches qui permettent de comprendre plus finement la manière dont les élèves apprennent les sciences. Ces recherches suggèrent que la curiosité naturelle des élèves leur permet, au moins en partie, de donner du sens au monde qui les entoure en participant à le rendre prévisible. Elles suggèrent aussi que les élèves cherchent notamment à dégager, de leurs propres expériences et de leur interaction avec les autres élèves, des modèles explicatifs. Cest en se référant à leurs expériences antérieures que les élèves construisent leur compréhension du monde. Une remarque importante à ce sujet : cette démarche de lélève conduit souvent à des conceptions que lon pourrait qualifier de naïves car elles résultent dun mode de pensée, certes logique, mais souvent scientifiquement incorrect. Philippe LA COUR IA 137

8 La compréhension du processus dinvestigation scientifique constitue un des fondements de lESFI. Il est illustré dans la figure présentée ci-contre par un système ou un ensemble détapes assez proches de la façon dont les scientifiques procèdent dans leur travail. Ce système ne se résume pas à un ensemble détapes à suivre. Ces étapes servent plutôt de cadre au processus. Pour les élèves, cela débute par une phase dexploration qui leur permet de se familiariser avec le phénomène quils vont étudier. Philippe LA COUR IA 138

9 Linvestigation scientifique, quil sagisse de celle de lélève ou du scientifique, est un processus compliqué. Les étapes décrites dans la figure risquent davoir besoin dêtre repensées, certaines méritant que lon sy attarde ou parfois même quon les saute. Par exemple, si les résultats des investigations des élèves ne viennent pas valider leur prédiction ou suggestion (voire hypothèse) de départ, ils auront besoin de questionner ces dernières, de revenir au point de départ de leur recherche et de concevoir une nouvelle expérience. Si linvestigation conduite par leurs soins naboutit pas, ils devront en imaginer une autre. Lorsquils parviennent à une première conclusion, mais que celle-ci diffère de celle proposée par un autre groupe, ils devront procéder à une vérification de leurs résultats. Philippe LA COUR IA 139

10 On passe, ensuite, à une phase dinvestigation constituée de plusieurs parties. Les nombreuses flèches de la phase de conception et de conduite dinvestigations indiquent quil ne sagit pas dun processus linéaire. On passe à la troisième phase de ce processus lorsque les élèves ont effectué un certain nombre dinvestigations et quils sont prêts à faire une synthèse de ce quils ont appris pour en tirer des conclusions finales (travail souvent réalisé en classe entière). Philippe LA COUR IA 1310

11 On passe alors à la quatrième phase : celle où les élèves communiquent leurs nouveaux acquis à un public plus large. Pour finir, précisons deux points. Dune part, selon les sujets traités et la nature de linvestigation envisagée, il faudra que lenseignant prévoie dinsister sur certaines phases du processus. Dautre part, lensemble des étapes de ce processus ne sera pas forcément présent dans chaque séance. Philippe LA COUR IA 1311

12 La réalisation dun cahier dexpériences contenant du texte, des dessins, des schémas, des graphiques, des tableaux, des affiches est un point essentiel de la démarche de lESFI. En effet, le passage à lécrit aide les élèves à clarifier leurs idées, à prendre conscience des progrès réalisés et permet de garder une trace de ce qui a été fait et réfléchi au fur et à mesure de lavancée des travaux. A la lecture de ces notes, le professeur pourra se rendre compte quune notion particulière quil pensait acquise nest pas vraiment claire ou quelle est mal comprise. Il pourra alors modifier et ajuster rapidement son enseignement au lieu dattendre le moment de lévaluation finale qui peut avoir lieu plusieurs semaines plus tard. Philippe LA COUR IA 1312

13 En sciences, lacte décrire se produit dans diverses situations. Les élèves tiennent un journal de leur travail dans leur cahier dexpériences (ou de sciences), produisent des documents de présentation (textes, dessins, schémas, graphiques), et préparent des comptes rendus. Différents types décrit et différentes formes de documentation sont envisageables. Ces activités de production décrits offrent aux élèves des occasions riches et authentiques de pratiquer lécrit et loral et, par voie de conséquence, de construire des compétences en français. Cependant, il faut faire attention à ne pas transformer les activités scientifiques en leçons décriture et de lecture. La langue doit être ici au service des sciences et non le contraire. Philippe LA COUR IA 1313

14 Le cahier dexpériences comprend des écrits individuels, des écrits de groupe et lécrit synthétisant les savoirs construits par la classe. Philippe LA COUR IA 1314

15 Quelle que soit sa structure, le cahier dexpériences contient lhistorique de linvestigation des élèves tout au long des séances, sur plusieurs modules ou même sur plusieurs années. Il présente, dune certaine façon, la question et lobjet de létude, les prédictions, les suggestions, les idées et les contours de linvestigation. Cest dans ce cahier que seront notés les données recueillies, leur analyse, les idées et les réflexions naissantes ainsi que les conclusions provisoires et finales. Ces comptes rendus écrits aident les élèves à revenir aux travaux et idées antérieurs, à réfléchir à ce quils ont fait, et, dans de nombreux cas, à modifier ou à approfondir leur raisonnement. Ces écrits individuels, contrairement aux écrits de groupe et à lécrit de la classe restent relativement informels et permettent aux élèves de développer petit à petit les compétences nécessaires à lorganisation et à la mise par écrit de lensemble de leur travail. Philippe LA COUR IA 1315

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17 Philippe LA COUR IA 1317 Sylvain, élève de CM2, propose le compte rendu dun travail dinvestigation sur le caractère pesant de lair. rennes.fr/casciences/c3_10_ind_cla_sch_inv_ser.htm

18 Nicolas de CE2-CM1 nous livre ses représentations initiales à partir de la question : « Que devient lair dans nos poumons ? » Conformément aux consignes, il a utilisé tout ce qui lui semblait utile : texte, dessin, couleur, flèche,… Philippe LA COUR IA 1318

19 Philippe LA COUR IA 1319 Léonard de Vinci

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21 Produits par les groupes ou à la suite dinteractions entre élèves, ils permettent le passage du « je » au « nous », la généralisation (passage du « nous » au «on») se faisant en général en classe entière, avec laide du maître. Ils permettent soit le retour de chaque élève sur son propre cheminement, soit lélaboration de propositions pour la synthèse de classe. Ils sont enrichis par tous les documents mis à disposition des élèves. Philippe LA COUR IA 1321

22 Lorsque les élèves entreprennent un projet de groupe, le professeur pourra leur demander de préparer une présentation écrite de leur travail sous la forme dune affiche, dun protocole dexpérience, dune fiche technique, etc. Le tout apparaissant aussi dans le cahier dexpériences. Ces supports permettront aux élèves de présenter leurs idées et leurs conclusions provisoires à toute la classe. Ils les aideront à faire la synthèse de leur raisonnement et à réfléchir aux moyens de communiquer aux autres ce quils pensent et/ou ont fait. Ces présentations devront être plus travaillées que les comptes rendus rédigés individuellement dans les cahiers dexpériences. Destinées aux autres élèves de la classe, elles nécessitent plus de clarté et de concision. Philippe LA COUR IA 1322

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24 Philippe LA COUR IA 1324 La rédaction de cette trace écrite est collective. CM1-CM2 rennes.fr/casciences/c3_05_col_cla_ecr_tout_iso.htm

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26 La rédaction du compte rendu permet à lenseignant de faire émerger puis détablir des conclusions collectives avec sa classe. Il a pour but dexprimer la pensée de lensemble de la classe tout en sassurant en fin de séquence que les conclusions sont conformes aux savoirs établis par la communauté scientifique. Sagissant de ce type décrit, certains parleront de résumé et/ou du « savoir » auquel est parvenue la classe. Dans la mesure où ces comptes rendus de classe présentent les conclusions finales, le savoir acquis, au cours de linvestigation, on considère quils doivent être plus aboutis et complets que les autres formes décrits. Philippe LA COUR IA 1326

27 Philippe LA COUR IA 1327

28 Philippe LA COUR IA 1328

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