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Enseigner la démarche expérimentale en sciences Gwenou JOUAN Enseignant animateur Sciences.

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1 Enseigner la démarche expérimentale en sciences Gwenou JOUAN Enseignant animateur Sciences

2 1. La démarche expérimentale appliquée à la technologie Mercredi 16 novembre 2011 Circonscription de Redon

3 Plan de lintervention Mise en situation : construire un objet technique pour répondre à un défi Mise en situation : construire un objet technique pour répondre à un défi Analyse du projet de construction Analyse du projet de construction Apport théorique : Apport théorique : Comment et pourquoi travailler au travers dune démarche expérimentale en technologie ? Comment et pourquoi travailler au travers dune démarche expérimentale en technologie ? Réinvestissement : conception dun nouveau projet de construction pour la classe Réinvestissement : conception dun nouveau projet de construction pour la classe

4 Mise en situation VOTRE DÉFI Avec le matériel à disposition, vous allez devoir construire un « trukiroul » à voile pour quil parcourt la plus longue distance en ligne droite grâce au vent produit par un sèche-cheveux fixe.

5 Analyse du projet de construction A travers la réalisation du « trukiroul » à voile, quelles compétences ont été mises en jeu ? A travers la réalisation du « trukiroul » à voile, quelles compétences ont été mises en jeu ? Quels ont été vos difficultés ou obstacles ? Et quels pourraient-être ceux délèves de classe élémentaire ? Quels ont été vos difficultés ou obstacles ? Et quels pourraient-être ceux délèves de classe élémentaire ? Comment pourrait-on définir la démarche de construction mise en œuvre ? Comment pourrait-on définir la démarche de construction mise en œuvre ? Comment pourrait-on faire pour transférer ce projet de construction en classe et lever les différents obstacles pour les élèves ? Comment pourrait-on faire pour transférer ce projet de construction en classe et lever les différents obstacles pour les élèves ?

6 Comment et pourquoi travailler au travers dune démarche expérimentale en technologie ? Les démarches de construction usuellement utilisées à lécole Les démarches de construction usuellement utilisées à lécole La démarche dinvestigation et la démarche expérimentale La démarche dinvestigation et la démarche expérimentale

7 Les démarches de construction usuellement utilisées à lécole La technologie, quest-ce que cest ? La technologie, quest-ce que cest ? La démarche scientifique et la démarche technologique La démarche scientifique et la démarche technologique La construction à partir dune fiche technique La construction à partir dune fiche technique La reproduction dun objet La reproduction dun objet La conception par prototypage La conception par prototypage La démarche par essais-erreurs La démarche par essais-erreurs

8 La technologie, quest-ce que cest ? Etymologie : Etymologie : Du grec tékhne = art et de lógos = sciences. Le mot technologie introduit lidée d un savoir-faire permettant de reproduire à volonté un résultat donné grâce à laide d'une pensée, d'une réflexion. La technologie associe donc activité de réalisation et réflexion, activités pratiques et intellectuelles. La technologie associe donc activité de réalisation et réflexion, activités pratiques et intellectuelles. La technologie à l'école s'intéresse à tout ce que construit l'homme, et plus particulièrement les nombreux objets techniques qui nous entourent et dont on se sert tous les jours. La technologie à l'école s'intéresse à tout ce que construit l'homme, et plus particulièrement les nombreux objets techniques qui nous entourent et dont on se sert tous les jours.

9 Démarche scientifique et démarche technologique La démarche scientifique conduit à valider des hypothèses en fonction de faits, dobservations pour élaborer des modèles de connaissance. La démarche scientifique conduit à valider des hypothèses en fonction de faits, dobservations pour élaborer des modèles de connaissance. La démarche technologique conduit, elle, à valider des choix effectués au cours de létude et de la réalisation dun objet technique par référence à un cahier des charges à respecter. La démarche technologique conduit, elle, à valider des choix effectués au cours de létude et de la réalisation dun objet technique par référence à un cahier des charges à respecter.

10 La démarche technologique suppose la mise en œuvre dune série dopérations prévues et planifiées dans le but de construire un objet qui est lexpression de la réponse à un besoin. Elle se distingue ainsi de la démarche scientifique par sa finalité comme par ses étapes. Elle sapparente plus à une méthode quà une démarche.

11 À l'école primaire, les enfants peuvent faire de la technologie selon des démarches riches et variées. 1. Élaborer un projet de fabrication et le réaliser ; 2. Démonter, remonter, analyser les différents éléments d'un objet technique simple et caractériser leurs fonctions ; 3. Construire un objet en suivant une fiche technique ; 4. Analyser le fonctionnement d'un objet ; 5. Mener des investigations sur le fonctionnement dun objet. Ce sont autant de pistes possibles pour la construction de leurs connaissances.

12 Construire un objet peut se réaliser suivant l'âge et les capacités des enfants selon différentes variantes : 1. Fabriquer l'objet à partir de fiches techniques. 2. Fabriquer un objet à partir d'un modèle. 3. Concevoir l'objet, réaliser un prototype, résoudre les problèmes de fonctionnement puis le réaliser et éventuellement établir sa fiche de fabrication. 4. Concevoir lobjet et le réaliser en faisant des essais et en cherchant progressivement à le rendre plus fonctionnel en remédiant aux erreurs.

13 La construction à partir dune fiche Construire un objet à partir dune fiche présente lintérêt de lever les obstacles liés à la conception de lobjet. Construire un objet à partir dune fiche présente lintérêt de lever les obstacles liés à la conception de lobjet. La fiche guide lélève dans les étapes de la réalisation. La fiche guide lélève dans les étapes de la réalisation. Le produit final est fonctionnel. Le produit final est fonctionnel. Lélève développe des compétences manipulatoires. Lélève développe des compétences manipulatoires. Ici, lélève est un fabricant.

14 2. La reproduction dun objet visible Il ny a pas, ici non plus, dobstacle lié à la conception de lobjet. Il ny a pas, ici non plus, dobstacle lié à la conception de lobjet. Lobjet final fonctionnera comme le modèle. Lobjet final fonctionnera comme le modèle. Lélève nest plus guidé dans les étapes de construction et devra donc développer des compétences organisationnelles en plus de compétences manipulatoires. Lélève nest plus guidé dans les étapes de construction et devra donc développer des compétences organisationnelles en plus de compétences manipulatoires. Ici, lélève est un fabricant et un technicien.

15 3. La conception par prototypage Ici, lélève doit concevoir un objet, réaliser un prototype, lanalyser pour construire un objet final grâce à la résolution des problèmes de fonctionnement du prototype. Ici, lélève doit concevoir un objet, réaliser un prototype, lanalyser pour construire un objet final grâce à la résolution des problèmes de fonctionnement du prototype. Il doit déjà maîtriser certaines notions scientifiques et avoir des compétences créatrices, une bonne capacité danalyse et il doit pouvoir développer des compétences manipulatoires et organisationnelles. Il doit déjà maîtriser certaines notions scientifiques et avoir des compétences créatrices, une bonne capacité danalyse et il doit pouvoir développer des compétences manipulatoires et organisationnelles. Cest cette démarche qui est appelée démarche technologique. Cest cette démarche qui est appelée démarche technologique. Lélève est à la fois fabricant, technicien et concepteur.

16 4. La démarche par essais-erreurs Lélève doit concevoir lobjet et, par des essais successifs, il doit résoudre progressivement les problèmes de fonctionnement liés : Lélève doit concevoir lobjet et, par des essais successifs, il doit résoudre progressivement les problèmes de fonctionnement liés : - aux défauts de conception ; - aux mauvaises planifications des étapes de construction ; - aux difficultés manipulatoires. Il doit avoir des compétences créatrices, une bonne capacité danalyse et il doit pouvoir développer des compétences manipulatoires et organisationnelles. Il doit avoir des compétences créatrices, une bonne capacité danalyse et il doit pouvoir développer des compétences manipulatoires et organisationnelles. Lélève est fabricant, technicien et concepteur. Cette démarche sapparente à du « bricolage ».

17 La démarche dinvestigation et la démarche expérimentale Démarche dinvestigation et démarche expérimentale Démarche dinvestigation et démarche expérimentale Démarche expérimentale en technologie Démarche expérimentale en technologie Les obstacles levés par la démarche Les obstacles levés par la démarche Les compétences développées Les compétences développées

18 La démarche dinvestigation Situation de départ Formulation dun problème à résoudre Emission dhypothèses ou recueil de conceptions Investigations conduites par les élèves ExpérimentationModélisationObservationDocumentation Constatations Analyse des constats Validation ou non des hypothèses Structuration des connaissances

19 La démarche expérimentale en technologie Projet de construction dobjet Définition des fonctions de lobjet Formulation de problèmes à résoudre Recueil des conceptions Expérimentations Résultats Analyses des résultats Validation ou non des hypothèses Structuration Conception de lobjet Définition des étapes de fabrication Choix des matériaux Réalisation Tests et amélioration Validation de lobjet

20 ETUDE DE CAS VOIR TABLEAU DUNE DÉMARCHE MIXTE TECHNOLOGIQUE ET EXPÉRIMENTALE Fabriquer un « trukifvol » Fabriquer un « trukifvol » Fabriquer un jeu électrique « Question/Réponse » Fabriquer un jeu électrique « Question/Réponse » Concevoir un « trukiroul » à voile Concevoir un « trukiroul » à voile

21 Les obstacles levés par la démarche Les principales difficultés de fonctionnement sont étudiées avant conception et réalisation de lobjet final et les connaissances acquises permettent de lever les obstacles conceptuels. Les principales difficultés de fonctionnement sont étudiées avant conception et réalisation de lobjet final et les connaissances acquises permettent de lever les obstacles conceptuels. La conception dun objet fonctionnel est facilitée grâce au questionnement pratiqué, aux expériences réalisées, aux analyses menées et aux savoirs construits. La conception dun objet fonctionnel est facilitée grâce au questionnement pratiqué, aux expériences réalisées, aux analyses menées et aux savoirs construits. Des manipulations utiles à la fabrication de lobjet sont réalisées lors des expériences. Des manipulations utiles à la fabrication de lobjet sont réalisées lors des expériences. Les étapes de fabrication des différentes parties de lobjet peuvent être facilement identifiées. Les étapes de fabrication des différentes parties de lobjet peuvent être facilement identifiées.

22 Les compétences développées Cette démarche permet de développer un grand nombre de compétences du socle commun : Pratiquer une démarche dinvestigation : savoir observer, questionner. Manipuler et expérimenter, formuler une hypothèse et la tester, argumenter, mettre à lessai plusieurs pistes de solutions. Exprimer et exploiter les résultats dune mesure et dune recherche en utilisant un vocabulaire scientifique à lécrit ou à loral. Maîtriser des connaissances dans divers domaines scientifiques et les mobiliser dans des contextes scientifiques différents.

23 Les compétences interdisciplinaires travaillées en sciences En plus des compétences disciplinaires, la démarche expérimentale pratiquée en technologie va permettre de développer des compétences et connaissances dans dautres disciplines : en mathématiques : mesures, géométrie, gestion et organisation des données, calculs. en mathématiques : mesures, géométrie, gestion et organisation des données, calculs. en histoire : histoire dune invention, évolution dun objet au cours du temps. en histoire : histoire dune invention, évolution dun objet au cours du temps. en arts visuels : inclure les objets réalisés dans une production plastique ou rendre « plastique » lobjet réalisé. en arts visuels : inclure les objets réalisés dans une production plastique ou rendre « plastique » lobjet réalisé. en langage oral ou écrit : décrire, utiliser un vocabulaire approprié, exprimer ses idées, argumenter. en langage oral ou écrit : décrire, utiliser un vocabulaire approprié, exprimer ses idées, argumenter. Le langage écrit en sciences et technologie va, en plus, avoir un rôle particulier.

24 Réinvestissement : conception dun nouveau projet de construction pour la classe A partir des éléments théoriques et pratiques : vous allez essayer de construire un projet de construction dun « trukiflot » à voile.

25 2. La démarche expérimentale en sciences Mercredi 7 mars 2012 Circonscription de Redon


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