DEMARCHE D’INVESTIGATION La démarche d’investigation est citée dans le programme de Chimie Biochimie et Sciences du Vivant comme étant une des démarches à mettre en œuvre dans le cadre de ce nouvel enseignement. Il m’a paru important d’en savoir plus avant de la présenter aux professeurs de BGB des 3 académies. En effet, cette démarche apparaît dès l’école primaire ; elle est présentée de façon développée dans le préambule des enseignements de sciences du collège et est mentionnée au niveau des préambules des enseignements de physique/chimie et SVT en lycée ; elle est pratiquée depuis bien longtemps en enseignement de sciences des lycées professionnels. En approfondissant ce sujet par des lectures et par une observation en classe, il apparaît que cette démarche est tout à fait appropriée aux enseignements de biotechnologies puisqu’elle préfigure la démarche de projet ou pédagogie de projet dont il est question en classe de terminale. Mon exposé a pour objectif de vous faire comprendre cette démarche au travers d’un exemple observé en classe et de vous montrer qu’elle peut être mise en œuvre dans le cadre du programme de biotechnologies de première et de terminale. Quelle définition donner au terme « démarches d’investigation », Quelles sont les finalités de ces démarches ? « Ce que j’entends, je l’oublie.    Ce que je fais, je le retiens.    Ce que je vis, je le comprends. » Confucius

Intentions de la démarche Dans les programmes de sciences du collège et du lycée, il est d’usage de décrire la démarche d’investigation comme la succession de sept étapes  BO n°6 du 28 août 2008. 4 axes : 1°- Choix d’une situation suscitant le questionnement 2°- Questionnement 3°- Activité d’investigation 4°- Explicitation de ce qui est appris La définition des démarches d’investigation est complexe car fortement dépendante de la discipline. Dans les programmes de sciences du lycée, elle est souvent décrite comme la succession de 7 étapes, ces étapes ayant été explicitées dans le préambule de sciences du collège (BO n°6 du 28 aout 2008). Cette démarche peut aussi être présentée en 4 axes : 1°- Le choix d’une situation suscitant le questionnement : problème de recherche, situation problème 2°- Le questionnement (changement de posture de l’enseignant) 3°- L’activité proprement dite d’investigation (matériel, documentation) 4°- L’explicitation de ce qui est appris : les notions, les méthodes… Florence Robine, Inspectrice Générale, propose plutôt de regarder ce qui se passe dans la classe : que font les professeurs ? quelles libertés laissent-ils aux élèves, dans l’organisation de leur travail, dans l’expression de leurs pensées, dans le débat entre eux ? que font réellement les élèves ? En effet, le but poursuivi à travers les démarches n’est pas l’application de méthodes mais le but est de faire réfléchir les élèves, de manière à ce qu’ils soient actifs dans l’enseignement des sciences. Il importe de favoriser la collaboration entre les élèves et de développer les compétences transversales telles que la capacité d’argumentation et la capacité de communication envers les pairs et le professeur. Plusieurs buts : - Placer les élèves sen activité, solliciter leur réflexion - Favoriser la collaboration, la communication, l’argumentation - Développer l’autonomie des élèves Démarche d'investigation

DEMARCHE D’INVESTIGATION Ayant eu l’opportunité d’observer ce qui se passe en classe lorsqu’un professeur met en oeuvre cette démarche, j’ai pu mesurer toute l’importance de l’attitude et du positionnement du professeur par rapport aux élèves dans le cadre de cette démarche, et surtout ce qu’induit ce positionnement vis à vis des élèves. Le contexte : Nicolas Pequignot assure un enseignement de math/sciences en classe de seconde pro. Plusieurs fois dans l’année, et dans le cadre du Plan de Formation, il accueille dans sa classe, une dizaine de professeurs intéressés par cette démarche. Je me suis joint à ce groupe sur la première partie d’une séance de 2 heures, cette séance étant suivie d’un débriefing avec l’inspecteur en charge de la discipline. « Ce que j’entends, je l’oublie.    Ce que je fais, je le retiens.    Ce que je vis, je le comprends. » Confucius

Canevas d’une séquence d’investigation  Choix d’une situation problème  Appropriation du problème par les élèves  Formulation d’hypothèses, de protocoles  Investigation ou résolution du problème  Echanges argumentés  Acquisition et structuration des connaissances Sa démarche prend appui sur les 7 étapes présentées dans les programmes de sciences du lycée.  Opérationnalisation des connaissances Démarche d'investigation

Description d’un exemple de démarche d’investigation Cette diapo et la suivante ont été réalisées à partir des informations recueillies au moment de l’observation : - Les informations qui figurent au-dessus du tableau (objectifs en terme de savoirs, savoirs-faires et savoir-être, ainsi que les pré-requis) ont été extraites du document de travail personnel du professeur. - Il est important de préciser les conditions dans lesquelles cette séance s’est déroulée (effectif réduit, configuration de la salle) - Le contenu du tableau correspond à la mise en forme des notes prises pendant l’observation (durée, activités prof, activité élèves). Les étapes de la démarche d’investigation sont repérées dans la première colonne. Les informations que j’ai pu recueillir ont été organisées en un tableau qui fait apparaître les étapes, les activités du professeurs, les document utilisés. Figurent au-dessus du tableau, les objectifs fixés par le professeur, les conditions de travail… Remarque : cette présentation a été reprise par un certain nombre de professeurs de BGB pour la préparation des séances de CBSV, MI ou biotechnologies. Démarche d'investigation

Description d’un exemple de démarche d’investigation Cette diapo et la précédente ont été réalisées à partir des informations recueillies au moment de l’observation : - Les informations qui figurent au-dessus du tableau (objectifs en terme de savoirs, savoirs-faires et savoir-être, ainsi que les pré-requis) ont été extraites du document de travail personnel du professeur. - Il est important de préciser les conditions dans lesquelles cette séance s’est déroulée (effectif réduit, configuration de la salle) - Le contenu du tableau correspond à la mise en forme des notes prises pendant l’observation (durée, activités prof, activité élèves). Les étapes de la démarche d’investigation sont repérées dans la première colonne. Les informations que j’ai pu recueillir ont été organisées en un tableau qui fait apparaître les étapes, les activités du professeurs, les document utilisés. Figurent au-dessus du tableau, les objectifs fixés par le professeur, les conditions de travail… Remarque : cette présentation a été reprise par un certain nombre de professeurs de BGB pour la préparation des séances de CBSV, MI ou biotechnologies. Démarche d'investigation

Canevas d’une séquence d’investigation  Choix d’une situation problème Il s'agit pour le professeur de choisir une situation de départ susceptible de déclencher la motivation. Il doit élaborer un scénario d'enseignement après avoir : - analysé les savoirs visés et déterminé les objectifs à atteindre; - repéré les acquis initiaux des élèves; - identifié les représentations des élèves, ainsi que les difficultés persistantes. 1°- Le choix d’une situation problème  Démarche d'investigation

Exemple d’une observation en classe de 2nde pro  Choix d’une situation problème Le professeur fournit un premier document aux élèves. 2°- Appropriation du problème par les élèves + échanges argumentés Il demande à un élève qui « aime lire » de lire calmement et doucement le texte. Il aide l’élève à la lecture des symboles et les explicite, les autres élèves sont silencieux. Démarche d'investigation

Canevas d’une séquence d’investigation  Appropriation du problème par les élèves Les élèves (individuellement puis collectivement) : Observent Se représentent la situation Se posent des questions Confrontent leurs questionnements Enoncent un problème scientifique à résoudre Le professeur : Aide à reformuler les questions pour s’assurer de leur sens Aide à recentrer sur le problème scientifique à résoudre Vérifie que le problème à résoudre est compris de tous Ensuite, il informe les élèves qu’ils disposent de 5 minutes pour écrire quelques idées sur le papier, passe de l’un à l’autre « est ce que je peux voir ce que tu as noté ? », « est-ce que tu peux analyser ces choses là » ? Au bout de 5 minutes, demande aux élèves « est-ce que l’on peut faire un premier tour de table » ?. Les élèves sont en confiance, s’expriment de façon volontaire et clairement, s’écoutent. Le professeur anime la discussion « est ce que tu peux repréciser la situation ? », « quelle est ton idée… est ce que vous avez plus qu’une vague idée ? » «On a fait un tour de table intéressant ; qu’est ce qu’on va retenir de tout cela ? » Le professeur écrit les mots clés au tableau, puis, avec l’assentiment des élèves, retient l’hypothèse suivante : le compteur est adapté à l’ancienne taille des roues ». Démarche d'investigation

Canevas d’une séquence d’investigation  Formulation d’hypothèses, de protocoles Les élèves (individuellement puis par petits groupes) : Formulent oralement ou par écrit des hypothèses explicatives Proposent un protocole expérimental destiné à valider les hypothèses Elaborent la liste du matériel nécessaire Le professeur : Recueille les différentes représentations Conseille et guide les élèves en répondant à leurs questions Vérifie que les protocoles proposés sont réalisables et ne représentent aucun danger Favorise le travail en autonomie 3°- Formulation d’hypothèse, de protocoles « comment convertir le nombre de tours de roues en distance effectuée par la véhicule ? » Le professeur précise que pour aller plus loin, ils disposent d’un nouveau document et ont la possibilité d’utiliser le matériel à leur disposition différents matériels disposés sur un chariot pour tester ou valider leurs hypothèses : instruments de mesure, voitures de différences tailles, … Le professeur demande aux élèves de travailler par deux et d’écrire leur protocole, le résultat des mesures et les conclusions. « il faut que je puisse comprendre ce que vous avez fait si nous n’avons pas le temps de faire une synthèse » « on se donne combien de temps, ¼ d’heure ? une demi-heure ? » Démarche d'investigation

Canevas d’une séquence d’investigation  Investigation ou résolution du problème Les élèves (par petits groupes) : Réalisent la ou les expérience(s) Débattent Exploitent les résultats au sein du groupe Se confrontent avec les hypothèses formulées précédemment Rédigent une trace écrite Le professeur : Fournit les ressources à la demande (matériel, informations utiles…) Veille au bon déroulement (sécurité…) Gère le temps … 4°- Investigation ou résolution du problème Les élèves réalisent les expériences sous le contrôle du professeur Démarche d'investigation

Canevas d’une séquence d’investigation  Echanges argumentés Les élèves (collectivement) : Communiquent à l’ensemble de la classe les résultats du groupe, les interrogations qui demeurent Confrontent leurs résultats avec ceux des autres groupes Le professeur : Donne la parole à un représentant de chaque groupe Rassemble toutes les conclusions des élèves pour construire une synthèse Vérifie la trace écrite 5°- Echanges argumentés Démarche d'investigation

Canevas d’une séquence d’investigation  Acquisition et structuration des connaissances Collectivement : Mise en évidence avec l'aide de l'enseignant de nouveaux éléments de savoir (notions, techniques, méthodes) utilisés au cours de la résolution. Reformulation écrite par les élèves, avec l'aide du professeur, des connaissances nouvelles acquises en fin de séquence et apport d'éventuels compléments d'information. 6°- Acquisition et structuration des connaissances Démarche d'investigation

Canevas d’une séquence d’investigation  Opérationnalisation des connaissances Individuellement : Exercices d’entraînement Nouveaux problèmes permettant la mise en œuvre des connaissances acquises dans de nouveaux contextes (réinvestissement) Évaluation des connaissances et des compétences méthodologiques. 7°- Opérationnalisation des connaissances Démarche d'investigation

Elaboration d’hypothèses Situation Problème Appropriation Elaboration d’hypothèses Investigation Echanges argumentés Acquisition Opérationnalisation En enseignement de biotechnologies une démarche parmi d’autres peut être mise en œuvre de façon partielle préparatoire à la démarche de projet Il s’agit bien évidemment d’une démarche parmi d’autres. Elle est intéressante à différents points de vue : réflexion des élèves, échanges, le professeur n’est pas en face mais à côté des élèves, …. Les temps de formalisation et de structuration ne sont pas à perdre de vue. La trame utilisée pour la description de cette démarche a été proposée pour réfléchir à la transposition de tout ou partie de cette démarche pour la préparation d’une séance de biotechnologies, MI ou CBSV).  plusieurs propositions faites pour l’enseignement de biotechnologies lors des journées de formation en mars 2011 exemples : Comment procéder pour mettre en culture les micro-organismes du sol au laboratoire ? En fonction du milieu de culture, est-ce que tous les MO poussent ou seulement quelques uns ?  ensemencement de plusieurs milieux de culture… Qu’est ce qu’un spectrophotomètre ? observation de l’appareil, manipulation de l’appareil, rédaction d’un protocole, tracé d’une courbe  déduction de la loi de Beer Lambert Pourquoi la standardisation du lait est–elle nécessaire ? (à partir de documents) ; le dosage des protéines du lait par la méthode du biuret  Les premiers retours / la mise en œuvre de cette démarche sont plutôt positifs dans l’ensemble ; ils concernent non seulement l’esprit de cette démarche mais aussi le positionnement du professeur par rapport aux élèves et l’intérêt de ces derniers pour la discipline lorsqu’ils sont en activité. La démarche de projet procède également de cette démarche : posture du professeur (accompagnement des élèves), le développement de la réflexion et de l’autonomie des élèves. Démarche d'investigation

La démarche d’investigation, préambule programmes de sciences du collège BO n°6 du 28 août 2008