La démarche d’investigation et la résolution de problèmes

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1 La démarche d’investigation et la résolution de problèmes
en technologie

2 SOMMAIRE Sciences Expérimentales et Technologie à l’école
Les démarches pédagogiques La construction et le déroulement de la séance Les centres d’intérêt L’organisation en séquences et séances Les étapes de la séquence Organisation générale Présentation des documents : Le cartouche d’inscription Un outil pour l’investigation : la carte heuristique ou mentale

3 Sciences Expérimentales et Technologie à l’école
Les domaines étudiés en relation avec la Technologie Collège

4 Éléments de connaissances et de compétences sur l’énergie
Exemples simples de sources d’énergie  Identifier diverses sources d’énergie utilisées dans le cadre de l’école ou à proximité.  Savoir que l’utilisation d’une source d’énergie est nécessaire pour chauffer, éclairer, mettre en mouvement.  Utiliser un dispositif permettant de mettre en évidence la transformation de l’énergie. Vocabulaire : source d’énergie, électricité, chaleur, mouvement, consommation, transport, transformation. → Les objets techniques Cours élémentaire deuxième année RESUME : Sources et transformation d’énergie Cours moyen première année RESUME : Sources, Nature, Production, Transport, Transformation Consommation des énergies. Environnement et Développement durable. Cours moyen deuxième année Besoins en énergie, consommation et économies d’énergie RESUME : Consommation besoin – Environnement - Développement durable – Economies – Matériaux isolants - Isolation thermique - gestes citoyens

5 Éléments de connaissances et de compétences sur les objets techniques
Cours élémentaire deuxième année Règles de sécurité, dangers de l’électricité - Circuits électriques alimentés par des piles RESUME : Règles de sécurité - Dangers de l’électricité - Secours - Circuits électriques alimentés par des piles – Conducteurs isolants - Montages – Représentation Cours moyen première année Circuits électriques alimentés par des piles, règles de sécurité, dangers de l’électricité Leviers et balances, équilibre Objets mécaniques, transmission de mouvements RESUME : Sécurité - Dangers de l’électricité - Secours - Circuits électriques alimentés par des piles - Installation domestique - Fonctionnement, leviers et transmission de mouvements Cours moyen deuxième année Objets mécaniques, transmission de mouvements RESUME : Transmission et transformation de mouvements dans le fonctionnement de l’objet technique mécanique

6 ◦ d’utiliser un objet en assurant la sécurité ;
Cours moyen première année Circuits électriques alimentés par des piles, règles de sécurité, dangers de l’électricité  Réaliser et comparer des montages en série et en dérivation alimentant des lampes.  Savoir schématiser des circuits électriques simples.  Approcher la notion de fusible et de disjoncteur.  Réaliser un montage permettant de mettre en évidence la conductivité des solutions et du corps humain. Le détecteur utilisé sera une DEL.  Savoir que les disjoncteurs et les fusibles permettent, dans certaines limites, d’assurer la sécurité dans une installation domestique. Vocabulaire : circuit ouvert, circuit fermé, série, dérivation, fusible, court-circuit, disjoncteurs, électrocution. Leviers et balances, équilibre  Analyser et comparer le fonctionnement de différents objets techniques de la vie quotidienne. Durant les trois années du cycle à l’école, les séquences permettront aux élèves : ◦ de repérer une même solution technique assurant des fonctions différentes ; ◦ de repérer différentes solutions techniques assurant une même fonction ; ◦ de préciser des raisons motivant le choix d’un élément de solution (par exemple matériau) pour un objet et un contexte précis ; ◦ d’utiliser un objet en assurant la sécurité ; ◦ de réaliser des objets techniques répondant à une fonction.

7 Technologie au collège
Les démarches pédagogiques Modèle pédagogique basé sur l’induction (du réel au concept) Deux démarches préconisées : d’investigation (largement utilisée par les scientifiques) de résolution de problème (connue par les technologues)

8 Les démarches pédagogiques
La démarche d’investigation en 7 étapes : La situation problème L’appropriation du problème La formulation d’hypothèses ou conjectures L’investigation et la résolution de problèmes L’échange argumenté La structuration des connaissances L’opérationnalisation des savoirs

9 La démarche de résolution de problème :
Les démarches pédagogiques La démarche de résolution de problème : L’expression du problème technique L’identification des contraintes, du niveau de réponse et du type de résolution (lois règles, outils, méthodes et organisation…) La recherche des solutions et la mise en œuvre de l’une d’entre elles La comparaison des différents résultats

10 La démarche d’investigation et de résolution de problème
Recherche attentive et suivie (Larousse). Enquête, expertise, recherche (Linternaute) La démarche d’investigation et de résolution de problème 1. La démarche d’investigation : ensemble d’actions et de réflexions autour d’une problématique. - Observer le comportement, le fonctionnement et la constitution d’un objet technique, - Rechercher des informations et à identifier les solutions retenues ainsi que les principes qui régissent l’objet technique. Démarche scientifique qui permet d’expliciter un phénomène en formulant des hypothèses et en conduisant des recherches pour valider ou non ces hypothèses. Présente en sciences et technologie au primaire et au collège. 2. La démarche de résolution de problème : Elle complète la démarche d’investigation. Elle permet d’aborder les phases de création, d’organisation et de réalisation. C ’est une démarche mixte, scientifique et technologique, qui permet de cerner un problème et d’identifier les causes par une investigation, puis de trouver des solutions techniques pour améliorer un objet.

11 Construction de la séance par l’enseignant La séance vécue par l’élève
4 - Un problème technologique posé à l’élève (se l’approprier, émettre des hypothèses et le résoudre) 1 - Des connaissances et des capacités du programme à faire acquérir 2 - Une structuration des connaissances (préparation de la synthèse de fin de séance puis tout ou partie de la structuration de fin de séquence) 3 – Des éléments d’évaluation (préparation de l’évaluation sommative de fin de séquence) 5 - Des activités d’apprentissage et des supports qui mènent à la résolution du problème identifié (Investigation / réflexion / action / bilan des activités) 2 - Une restitution préparant la structuration des connaissances 4 - Un problème technologique à identifier et à résoudre (Formulation de la problématique) 3 - Une évaluation formative tout au long de la séance 5 - Des activités d’apprentissage et des supports adaptés qui mènent à la résolution du problème technologique (réflexion / action / évaluations formatives) 1 - Des capacités et des connaissances acquises ou en cours d’acquisition par l’élève à évaluer

12 LES CENTRES D’INTERET Compétences Capacités Connaissances
Le centre d’intérêt permet de regrouper des connaissances et des capacités autour de situations-problème. Cette organisation en « centre d’intérêt » est connue dans les filières Sciences et Techniques Industrielles du lycée ou en classes préparatoires aux grandes écoles en Sciences de l’Ingénieur. Compétences Capacités Connaissances SOMMAIRE

13 L’organisation en séquences et séances
Centre d’intérêt Séquence 1 Séance 1 Séance 2 Séquence 2 Séance 1

14 LES ETAPES DE LA SEQUENCE
Début de la séance ou de l’activité Question posée Classe entière Recherche d’idées d’investigation Classe entière Partage du travail d’investigation En groupe Présentation du travail du groupe au reste de la classe En groupe Fin de la séance ou de l’activité Synthèse collective du travail Classe entière Fin de la séquence après une ou plusieurs séances d’activités Classe entière Lecture de la feuille de Structuration Révision à la maison Evaluation /20 points Classe entière

15 Organisation : Travail en équipe par ilot
Définir les tâches à effectuer Tâches différentes réparties dans l’équipe Support différent par ilot (par exemple : vélo, trottinette, bateau, avion) quand c’est possible Primordial : Poser la bonne problématique juste sous forme de question qui correspond à l’objectif prévu Noter au tableau les conjectures, hypothèses, idées d’investigation formulées à l’oral par les élèves. Rechercher une sélection, une classification, des regroupements. Les élèves notent ce travail sur une feuille de travail.

16 Présentation des documents :
Exemple de cartouche d’inscriptions Titre de la séquence Approche Titre de l’activité Intitulé du Ci Activité A11 Nom :…………………… Prénom :……………… 5ème : Problématique Mise en situation : Problème : ? Capacités à acquérir : C14: Modifier tout ou partie d'une structure ou d'un assemblage pour satisfaire une fonction de service donnée. C15: Réaliser cette modification à l'aide d'un logiciel. C16: Mettre en relation les contraintes à respecter et les solutions techniques retenues.

17 La carte heuristique ou mentale
De quoi dépend la facture énergétique de la maison ? Prix de l’énergie Facture en € / an pour l’eau chaude Famille Maison Chauffage Nb de personnes Habitudes de vie Grandeur de la maison Isolation de la maison Equipements (électroménager…) Type d’énergie Rendement De l’appareil Lieu Un outil pour l’investigation La carte heuristique ou mentale

18 Merci de votre attention
Disposition en ilots dans la mesure du possible : attribuer des postes informatique à chaque ilot ou équipe La priorité est la démarche d’investigation ou la démarche de résolution de problème. La situation problème étant posée, les élèves sur l’impulsion du professeur, émettent des idées, des pistes de recherches, des hypothèses dont certaines peuvent être retenues et seront validées ou non Les élèves notent sur une feuille à entête leurs idées écrites au tableau par le professeur Les élèves peuvent avoir chacun un rôle différent dans leur équipe : le secrétaire qui peut mettre au propre le travail de son équipe, le ou les rapporteurs qui présenteront le travail de l’équipe Les élèves de l’équipe produisent un document commun rédigé par le secrétaire et/ou par d’autres membres de l’équipe. Chaque élève peut avoir une tâche différente qu’il devra partager (mutualiser) avec les autres membres de son équipe. (croquis, définition, recherche illustration, tracé d’un tableau sur poste informatique …) Utiliser les compétences ou facilités de chaque élève : exemple un élève se révèle être bon en graphisme peut tracer le croquis demandé puis le soumettre à ses camarades de travail. Les élèves sont acteurs de leur cours et progressivement produisent leurs propres documents validés par le professeur. (déjà pour la synthèse) Le professeur a un rôle d’animateur Le cahier de texte doit comporter la ou les capacités à atteindre pour la séance. Les textes à trous sont à éviter, les documents formatés à limiter Un exposé rapide par équipe peut être organisé : projection du «équipe» scanné Les «» (1 à 2 élèves) changent à l’exposé suivant Le document équipe scanné sera imprimé pour les élèves de l’équipe, l’original étant conservé par un des élèves de l’équipe (celui qui aurait rédigé au propre) La synthèse doit être réalisée avec les élèves. La synthèse peut être orale, projetée au tableau, recopiée sur la feuille de travail La structuration est un document qui résume les savoirs abordés, ce qui est à retenir pour l’évaluation des connaissances. Organisation Merci de votre attention