De la découverte du monde à l'enseignement des sciences Animations pédagogiques / / /04 Vincent DULONG Enseignant - Animateur sciences Stéphane TANK ATUICE CHALON 1 Chalon sur Saône

L’histoire des sciences L’aventure des sciences a commencé lorsque, il y a quelques dizaines ou centaines de millions d’années, un de nos ancêtres, regardant au lever du jour une boule de feu jaillir au-dessus de l’horizon, et se souvenant d’avoir contemplé le même spectacle la veille, s’est demandé : « Est-ce la même boule de feu qu’hier ? » Comme la question l’obsédait et que personne ne put lui donner la réponse, il se contenta d’en imaginer une, en admettant, par exemple, que cette boule était chaque matin nouvelle et qu’une divinité inconnue, loin derrière l’horizon, travaillait durant la nuit à la fabriquer, la lançait au matin vers le ciel et la laissait retomber le soir dans l’océan où elle s’engloutissait. L’interrogation débouchait sur une inquiétude : pourvu que ce dieu poursuive sa tâche. Il se trouve que cette étrange attitude de questionnement a été contagieuse. Elle s’est répandue dans toute notre espèce au point d’être une des caractéristiques qui fondent notre originalité… L’homo sapiens était né : il était un primate capable de se poser des questions ! Mais les premières réponses n’avaient de source que l’imagination de ceux qui osaient croire et exprimer une hypothèse : d’où la multitude des mythes s’efforçant d’expliquer les événements observés. Mais au-delà de ces mythes, le besoin est apparu d’assurer une certaine cohérence entre les informations que veut bien fournir la nature et les explications partielles que nous en donnons… Peu à peu, déçus par certains échecs : supplication au dieu Neptune pour calmer la tempête, sacrifices vains, les hommes ont peu à peu abandonné le court-circuit logique qu’est la mythologie et recherché des rapports de causalité entre les faits qui se succèdent. Il devient Homo sapiens sapiens, c'est-à-dire un primate qui s’efforce de trouver des réponses logiques à ses questions. D’après le livre d’Albert JACQUARD « La sciences à l’usage des non-scientifiques »

Débutons par un questionnement : Avez-vous déjà mis en place des séquences basées sur la démarche d'investigation ? Quelles difficultés avez-vous rencontré? Qu’espérez-vous trouver au cours de cette formation?

Les textes officiels LE SOCLE COMMUN DE COMPETENCES : -La culture scientifique et technologique  Disponible sur le site du pôle sciencespôle sciences LES PROGRAMMES 2008 : -Les compétences scientifiques de fin de cycle  Disponibles sur le site du pôle sciencespôle sciences LES PROGRAMMES 2002 : -Les documents d’accompagnement  Disponibles sur le site du pôle sciencespôle sciences -Les fiches connaissances  Disponibles sur le site du pôle sciences

De la découverte du monde à l’enseignement des sciences. Comment mettre en place une démarche d'investigation (« Main à la pâte ») aux cycles 1,2 et 3 ? Dans les programmes : Cycle 1 : Découvrir le monde Découvrir les objets Les enfants découvrent les objets techniques usuels (lampe de poche, téléphone, ordinateur...) et comprennent leur usage et leur fonctionnement : à quoi ils servent, comment on les utilise. Ils prennent conscience du caractère dangereux de certains objets. Ils fabriquent des objets en utilisant des matériaux divers, choisissent des outils et des techniques adaptés au projet (couper, coller, plier, assembler, clouer, monter et démonter,etc.). Découvrir la matière C’est en coupant, en modelant, en assemblant, en agissant sur les matériaux usuels comme le bois, la terre, le papier, le carton, l’eau, etc., que les enfants repèrent leurs caractéristiques simples. Ils prennent aussi conscience de réalités moins visibles comme l’existence de l’air et commencent à percevoir les changements d’état de l’eau. Découvrir le vivant Les enfants observent les différentes manifestations de la vie. Élevages et plantations constituent un moyen privilégié de découvrir le cycle que constituent la naissance, la croissance, la reproduction, le vieillissement, la mort. Ils découvrent les parties du corps et les cinq sens : leurs caractéristiques et leurs fonctions. Ils sont intéressés à l’hygiène et à la santé, notamment à la nutrition. Ils apprennent les règles élémentaires de l’hygiène du corps. Ils sont sensibilisés aux problèmes de l’environnement et apprennent à respecter la vie. À la fin de l’école maternelle l’enfant est capable de : - connaître des manifestations de la vie animale et végétale, les relier à de grandes fonctions : croissance, nutrition, locomotion, reproduction - nommer les principales parties du corps humain et leur fonction, distinguer les cinq sens et leur fonction - connaître et appliquer quelques règles d’hygiène du corps, des locaux, de l’alimentation.

Cycle 2 : Découverte du monde Découvrir le monde du vivant, de la matière et des objets Les élèves repèrent des caractéristiques du vivant : naissance, croissance et reproduction ; nutrition et régimes alimentaires des animaux. Ils apprennent quelques règles d’hygiène et de sécurité personnelles et collectives. Ils comprennent les interactions entre les êtres vivants et leur environnement et ils apprennent à respecter l’environnement. Ils distinguent les solides et les liquides et perçoivent les changements d’états de la matière. Ils réalisent des maquettes élémentaires et des circuits électriques simples pour comprendre le fonctionnement d’un appareil. PREMIER PALIER POUR LA MAÎTRISE DU SOCLE COMMUN : COMPÉTENCES ATTENDUES À LA FIN DU CE1 Compétence 3 : Les principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique L’élève est capable de : - observer et décrire pour mener des investigations Cycle 3 : Sciences expérimentales et technologie Les sciences expérimentales et les technologies ont pour objectif de comprendre et de décrire le monde réel, celui de la nature et celui construit par l’Homme, d’agir sur lui, et de maîtriser les changements induits par l’activité humaine. Leur étude contribue à faire saisir aux élèves la distinction entre faits et hypothèses vérifiables d’une part, opinions et croyances d’autre part. Observation, questionnement, expérimentation et argumentation pratiqués, par exemple, selon l’esprit de la Main à la pâte sont essentiels pour atteindre ces buts ; c’est pourquoi les connaissances et les compétences sont acquises dans le cadre d’une démarche d’investigation qui développe la curiosité, la créativité, l’esprit critique et l’intérêt pour le progrès scientifique et technique. Familiarisés avec une approche sensible de la nature, les élèves apprennent à être responsables face à l’environnement, au monde vivant, à la santé. Ils comprennent que le développement durable correspond aux besoins des générations actuelles et futures. En relation avec les enseignements de culture humaniste et d’instruction civique, ils apprennent à agir dans cette perspective. Les travaux des élèves font l’objet d’écrits divers consignés, par exemple, dans un carnet d’observations ou un cahier d’expériences.

Le ciel et la Terre Le mouvement de la Terre (et des planètes) autour du Soleil, la rotation de la Terre sur elle-même ; la durée du jour et son changement au cours des saisons. Le mouvement de la Lune autour de la Terre. Lumières et ombres. Volcans et séismes, les risques pour les sociétés humaines. La matière L’eau : une ressource - états et changements d’état ; - le trajet de l’eau dans la nature ; - le maintien de sa qualité pour ses utilisations. L’air et les pollutions de l’air. Mélanges et solutions. Les déchets : réduire, réutiliser, recycler. L’énergie Exemples simples de sources d’énergies (fossiles ou renouvelables). Besoins en énergie, consommation et économie d’énergie. L’unité et la diversité du vivant Présentation de la biodiversité : recherche de différences entre espèces vivantes. Présentation de l’unité du vivant : recherche de points communs entre espèces vivantes. Présentation de la classification du vivant : interprétation de ressemblances et différences en termes de parenté. Le fonctionnement du vivant Les stades du développement d’un être vivant (végétal ou animal). Les conditions de développement des végétaux et des animaux. Les modes de reproduction des êtres vivants. Le fonctionnement du corps humain et la santé Les mouvements corporels (les muscles, les os du squelette, les articulations). Première approche des fonctions de nutrition : digestion, respiration et circulation sanguine. Reproduction de l’Homme et éducation à la sexualité. Hygiène et santé : actions bénéfiques ou nocives de nos comportements, notamment dans le domaine du sport, de l’alimentation, du sommeil.

Les êtres vivants dans leur environnement L’adaptation des êtres vivants aux conditions du milieu. Places et rôles des êtres vivants ; notions de chaînes et de réseaux alimentaires. L’évolution d’un environnement géré par l’Homme : la forêt ; importance de la biodiversité. Les objets techniques Circuits électriques alimentés par des piles. Règles de sécurité, dangers de l’électricité. Leviers et balances, équilibres. Objets mécaniques, transmission de mouvements. DEUXIÈME PALIER POUR LA MAÎTRISE DU SOCLE COMMUN : COMPÉTENCES ATTENDUES À LA FIN DU CM2 Compétence 3 : B) La culture scientifique et technologique L’élève est capable de : - pratiquer une démarche d’investigation : savoir observer, questionner ; - manipuler et expérimenter, formuler une hypothèse et la tester, argumenter ; - mettre à l’essai plusieurs pistes de solutions ; - exprimer et exploiter les résultats d’une mesure ou d’une recherche en utilisant un vocabulaire scientifique à l’écrit et à l’oral ; - maîtriser des connaissances dans divers domaines scientifiques ; - mobiliser ses connaissances dans des contextes scientifiques différents et dans des activités de la vie courante (par exemple, apprécier l’équilibre d’un repas) ; - exercer des habiletés manuelles, réaliser certains gestes techniques. Synthèse réalisée par Vincent Dulong, animateur sciences, Chalon

Les horaires Au cycle 1 : Pas d’horaires précis dans les I.O. Au cycle 2 : 81h de découverte du monde Au cycle 3 : 78h de sciences expérimentales et technologie Programmes de 2008 disponibles ici

Verbes d'action 1 Objectifs et compétences communs aux sciences physiques et à la technologie - faire émerger un problème et le formuler correctement - poser et résoudre un problème - se poser des questions, s'interroger - observer, classer, comparer, - utiliser des documents scientifiques et techniques - mettre en œuvre les principaux modes de représentation 2 Objectifs et compétences propres aux Sciences Physiques - acquérir la démarche scientifique (observer, analyser, expérimenter, représenter) - émettre des hypothèses et concevoir les moyens de les vérifier - isoler une variable et mettre en œuvre les expériences pertinentes - constater la nécessité de mesurer et savoir procéder à des mesures simples - présenter les résultats (tableaux, diagrammes, graphiques) et les interpréter - argumenter et discuter une preuve 3- Objectifs et compétences propres à la Technologie - acquérir les étapes de la démarche technologique (concevoir, fabriquer, transformer) : élaborer et réaliser un projet technique - utiliser des matériaux, des objets techniques simples (appareils, instruments de mesure, outils), des techniques de fabrication - acquérir la maîtrise du geste et de l'outil - analyser les différents éléments d'un objet technique (démontage, remontage) et caractériser leurs fonctions - voir l'insertion des objets dans le monde économique et social

Mise en situation  4 thèmes : L’air, L’électricité, Le réchauffement climatique, La lumière  2 groupes par thème  Utiliser le « cavenas-support » de la démarche d'investigation  Remplir la grille d'observation en vue de la restitution  Désigner un rapporteur du groupe Au boulot....

Pause Café, thé, etc. Profitez-en pour découvrir la documentation disponible, le matériel à votre disposition. N’hésitez pas à ouvrir les placards!

Restituons : Le rapporteur expose Les échanges Les difficultés rencontrées Les résultats Les synthèses Les questions qui ont émergées Pour cela, il peut s'aider de la grille jointe.jointe

En prévision de la séance 2 Réfléchir au thème que vous souhaitez aborder avec votre classe en vous basant sur la démarche d'investigation. Le temps 2 sera consacré à la conception de ce module d'apprentissage. Amener les programmes 2008 ( et documents d'accompagnements 2002) ainsi qu'à une réflexion sur le cahier de sciences. Intitulé de la séquence à envoyer avant le 31 janvier à Stéphane ou à VincentStéphaneVincent