La place de l’expérience dans l’enseignement des sciences physiques et chimiques Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

Un Statut Officiel CPGE : des séances de travaux pratiques + Un rôle affirmé des TP et TP-Cours Lycée : des séances de travaux pratiques + des enseignements purement expérimentaux (MPI) Collège : On doit privilégier une approche des concepts par l’expérience. École : nouveaux programmes de sciences et technologies basés sur des situations expérimentales concrètes. Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

Quelles Pratiques Observées? Expériences de cours Présenter le phénomène étudié Illustrer la théorie Expériences de TP Vérifier la validité d’un loi Exploiter un modèle Démarche d’investigation Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

Présenter le phénomène Expérience de cours Présenter le phénomène Une première approche qualitative Mais l’élève ne regarde que ce le professeur veut qu’il regarde ! Nécessaire voire indispensable quand il s’agit de présenter des phénomène tels que l’induction, l’interférométrie, la charge et décharge d’un condensateur Image pour l’élève : le prof a monté la manip pour nous faire voir quelque chose qu’il sait, on présente encore une image des sciences comme étant un savoir clos. L’expérience de cours ne doit pas être un exercice solitaire du professeur Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

Présenter un phénomène Expérience de cours Présenter un phénomène Quels objectifs ? Apprendre à observer Faire naître l’étonnement Amorcer le questionnement Formuler des hypothèses Poser une problématique L’appropriation du problème par les élèves La formulation d’hypothèses, de protocoles Permet : L’échange argumenté L’investigation ou la résolution de problème Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

Présenter un phénomène Expérience de cours Présenter un phénomène Conséquences Fixer et limiter les objectifs pédagogiques de l’expérience de cours et s’y tenir … Prévoir le questionnement associé à l’avance Évaluer l’expérience en termes de compétences travaillées par les élèves Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

Est-ce vraiment raisonnable ? Expérience de cours Illustrer la théorie Avec un appareil à force constante, vérifier que l’on a un mouvement uniformément accéléré Étudier la chute libre d’une bille avec le dispositif adapté Est-ce vraiment raisonnable ? Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

Illustrer la théorie Supercherie ? Expérience de cours Illustrer la théorie Avec un appareil à force constante, vérifier que l’on a un mouvement uniformément accéléré Comment sait-on que cet appareil est à force constante ? C’est un appareil spécialement conçu pour vérifier cette loi ! Non … mais ATTENTION On conforte chez nos élèves l’idée que si l’expérience ne donne pas les bons résultats, c’est qu’elle ne fonctionne pas ! Supercherie ? Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

Expérience de cours Illustrer la théorie Avec un appareil à force constante, vérifier que l’on a un mouvement uniformément accéléré ça peut servir … Cet appareil m’a été vendu comme un appareil à force constante. Est-ce vrai ? Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

Expérience de cours Illustrer la théorie Étudier la chute libre d’une bille avec le dispositif adapté Oui … MAIS Le résultat essentiel est quand même que le mouvement est indépendant de la masse. Et à la question de l’élève qui a tout compris : Si je remplace la bille en plomb par une bille en mousse de même rayon pour avoir les mêmes frottements ? Qu’est qu’on répond ? Il faut d’abord que notre enseignement provoque ce type de question de la part des élèves Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

Expérience de cours Illustrer la théorie Étudier la chute libre d’une bille avec le dispositif adapté Peut-on avec un tel dispositif mesurer g ? Le choix de la bille est-il important ? Comment vérifier que l’on est bien dans le cas développé par la théorie ? Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

Il ne faut pas laisser croire qu’une loi est valable sans limites Expériences de TP Vérifier la validité d’une loi On retrouve les mêmes dangers … Il est plus ambitieux mais aussi motivant de travailler les limites du modèle. exemple extrême qui a disparu des programmes :Le circuit intégrateur à A.O. Il ne faut pas laisser croire qu’une loi est valable sans limites Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

Expérience de TP Exploiter un modèle pour faire une mesure Faire prendre conscience à un élève qu’il est capable à partir d’éléments du cours qu’il connaît, de trouver une méthode qui permet de répondre au problème posé. Développer l’autonomie Accepter les méthodes proposées par les élèves Confronter les différentes méthodes Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

Mais le TP peut et doit (dans certains cas) Expérience de TP Conditions de validité d’une loi Exploiter un modèle Nécessité de fixer des objectifs clairs à la séance de TP On reste dans une logique où le TP intervient après la théorie Mais le TP peut et doit (dans certains cas) précéder le cours Démarche d’investigation Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

La démarche d’investigation 1- Appropriation du problème par les élèves Objectifs : Le problème ou l’objet d’étude doit être compris par tous Faire émerger les représentations initiales des élèves Choix d’une situation initiale concrète qui a un sens pour les élèves Compétence travaillée : Comment passer d’une question de la vie de tous les jours à une question scientifique : travail de reformulation Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

La démarche d’investigation 2- Formulation d’hypothèses, de protocoles Travail des élèves en groupe Formulation orale ou écrite d’hypothèses Élaboration d’expériences pour valider les hypothèses Communication à la classe Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

La démarche d’investigation 3- Investigation et résolution du problème Travail en groupe Description et réalisation de l’expérience Contrôle de l’isolement des paramètres et de leur variation Description et exploitation des méthodes et résultats Confrontation avec les hypothèses formulées Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

La démarche d’investigation 4- Échange argumenté Communication à la classe des solutions élaborées des résultats obtenus des interrogations qui demeurent Confrontation des propositions et recherche d’arguments Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

La démarche d’investigation 5- Structuration et acquisition des connaissances Mise en évidence de nouveaux éléments de connaissance Confrontation avec le savoir établi Recherche des cause d’un éventuel désaccord Reformulation écrite par les élèves des connaissances nouvelles acquises en fin de séquence Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

Pratique langagière en sciences Individuellement ou collectivement, en sciences, le langage est notamment mobilisé pour : formuler des connaissances qui se construisent : nommer, étiqueter, classer, comparer, élaborer des référents, transmettre ; mettre en relation : interpréter, réorganiser, donner du sens ; faire valoir son point de vue : convaincre, argumenter interpréter des documents de référence : rechercher, se documenter, consulter. (Enseigner les sciences à l’école, outil pour la mise en œuvre des programmes 2002, cycles 1, 2 et 3, CNDP 2002) Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

Pratique langagière en sciences En classe de sciences, le travail de production d’écrits n’a pas comme visée principale de montrer que l’on sait écrire, mais bien de favoriser les apprentissages scientifiques de l’élève Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

Pratique langagière en sciences La pratique langagière (Enseigner les sciences à l’école, outil pour la mise en œuvre des programmes 2002, cycles 1, 2 et 3, CNDP 2002) Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

Pratique langagière en sciences (Enseigner les sciences à l’école, outil pour la mise en œuvre des programmes 2002, cycles 1, 2 et 3, CNDP 2002) Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

La démarche d’investigation 6- Opérationalisation des connaissances Exercices permettant d’automatiser certaines procédures, de maîtriser les formes d’expression liées aux connaissances travaillées Nouveaux problèmes ou nouvelles situations expérimentales permettant la mise œuvre des connaissances acquises dans de nouveaux contexte : TP condition de validité – TP exploiter un modèle Évaluation des connaissances et des compétences méthodologiques Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

La démarche d’investigation 1- Appropriation du problème par les élèves 2- Formulation d’hypothèses, de protocoles 3- Investigation et résolution du problème 4- Échange argumenté 5- Structuration et acquisition des connaissances 6- Opérationnalisation des connaissances Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

La démarche d’investigation Un des points clés : le questionnement. Apprendre à observer Apprendre aux élèves à s’interroger Formuler les "bonnes questions"   Développer l’esprit critique Formation indispensable à une formation scientifique Formation préalable à la formation théorique Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes

Conclusion Collège : Démarche d’investigation officielle avec les nouveaux programmes Lycée : Seconde : principalement démarche d’investigation Première et Terminale : Les TP validité d’un modèle et exploitation d’un modèle sont introduits progressivement. Christophe Réhel IA-IPR Académie de Nantes