SNP 323: didactique des sciences et technologies II Brahim El Fadil brahim.elfadil@usherbrooke.ca Cours 5 - Session: hiver 2017 El Fadil hiver 2017

Les démarches scientifiques Plan de cours Les démarches scientifiques Rôles des acteurs de la démarches (élèves et enseignant) (texte de Hasni et Samson (2007-2008) Points communs et caractéristiques distinctives entre les différentes démarches (texte en englais, Bybee (2011)) Visite au musée Consignes pour l’examen. El Fadil hiver 2017

Démarche d’investigation scientifique Discussion À quelles conditions fait-on des sciences ? Comment peut-on rendre les ST intéressantes pour les élèves (au moins 3 éléments de réponse) « faire » des sciences … mettre en œuvre une démarche Intéressantes … lien vers un contexte. AVANT DE CHANGER DE DIAPO : Le lézard européen : https://antiopa.info/120-lezard-vivipare-lacerta-vivipara-reptile-orvet.htm Il est capable de survivre au moins trois semaines à la température de -3,5 degrés. WOW ! … MAIS … El Fadil hiver 2017

Problématisation Examination détaillée l’exemple du lézard vivipare (Lacerta vivipara) Examination détaillée Règne: Animal Embranchement: Chordés (vertébrés, squelette) Classe: Reptile (terrestres, T˚ variable, corps allongé, recouvert d’écailles) Ordre: Squamata (reptiles qui changent régulièrement de peau) Famille: Lacerta (animaux diurnes, 4 membres, grimpeurs, etc.) Genre: Zootoca (couleur variable, etc.) Espèce: Zootoca vivipara (nom de l’espèce). Remarque: au primaire, vous n’avez pas à appremdre la classification, mais vous devez devez 1) comprendre comment elle se fait et être capable de classer des collections simples d’êtres vivants; 2) d’être capable de placer de nouveaux êtres vivants dans une une classification déjà établie: El Fadil hiver 2017

Pratiquez la classification Classer les êtres vivants suivants: Pigeon, chat, poisson rouge, singe, mouche, vers de terre, coccinelle, chauve- souris, papillon, homme. Donner vos résultats sous forme d’un arbre (ensembles emboités). A. Hasni 2009

Problématisation Régime alimentaire Il se nourrit d’araignées ou certains d’insectes (de grillons des bois). Mode de reproduction chez les animaux Reproduction sexuée Type de fécondation Interne Mode de développement Ovovivipare comme les vipères. El Fadil hiver 2017

Problème scientifique L’observation suivante a étonné les scientifiques et a mené à plusieurs recherches: Certains reptiles résistent à des températures qui se situent nettement au-dessous de zéro. Le lézard européen (Lacerta vivipara) est imbattable. Il est capable de survivre au moins trois semaines à la température de -3,5 degrés. Comment cela est-il possible ? Pourquoi, est-il dangereux pour un lézard de vivre à une telle température? https://antiopa.info/120-lezard-vivipare-lacerta-vivipara-reptile-orvet.htm El Fadil hiver 2017

À la base de l’apprentissage des ST … Popper (1985) : « La science ne commence que s’il y a problèmes. Ceux-ci surgissent avant tout lorsque nos attentes se trouvent déçues ou que nos théories nous conduisent à des difficultés, à des contradictions » Bachelard (1938) : « l’esprit scientifique nous interdit d’avoir une opinion sur des questions que nous ne comprenons pas, sur des questions que nous ne savons pas formuler clairement. Avant tout, il faut savoir poser des problèmes» El Fadil hiver 2017

La problématisation, un thème récurrent … Caractéristiques nécessaires pour une bonne problématisation ? … questions pertinentes (pour qui ?); … faire naître le besoin d’explication chez l’élève; … lien avec la vie à l’extérieur de l’école; La contextualisation … car elle est une source de motivation pour les élèves … favorise le transfert des apprentissages de l’école vers la vie réelle… El Fadil hiver 2017

Quelques outils de contextualisation La situation-problème Problème ouvert, complexe, etc. Les domaines généraux de la formation (DGF) Les approches intégratrices : L’apprentissage par projet et par problèmes L’interdisciplinarité. El Fadil hiver 2017

Pourquoi les DGF? Source de motivation pour les élèves Sous-tend des visées éducatives (responsabilisation de l’élève dans l’adoption de saines habitudes de vie, etc.) (Gagnon, 2006, p. 32-33) Permet la sélection de savoirs dans l’explosion de ceux-ci Que nous apportent les DGF ? Source de contextes infinis Situations diversifiées qui amènent des angles d’approche variés des ST (montre les ST sous différents jours). El Fadil hiver 2017

Exemple Imaginez un contexte : Je cherche à explorer avec les élèves de 5e année les conducteurs et les isolants thermiques Identifiez les points forts de votre contexte Piste d’exploitation El Fadil hiver 2017

Retour aux démarches scientifiques Remarque: il ne faut pas croire que la DIS est une méthode qu’on peut appliquer et trouver la solution au problème à 100%. Il faut comprendre que la démarche expérimentale n’est pas la seule manière de démontrer en science. Il a aussi l’«observation provoquée » qui permet de vérifier (justifier) une hypothèse ; La nécessité de contrôler les différentes variables (ou hypothèses opérationnelles); Une étape clef : la conception du protocole. El Fadil hiver 2017

Interprétation La science n’administre pas des preuves, mais apporte des justifications; Ces justifications font appel à des concepts, des modèles, des théories; Ces interprétations peuvent être remises en cause en utilisant d’autres concepts, d’autres modèles, d’autres théories. Conclusion: Modèles et démarche de modélisation… El Fadil hiver 2017

Choix de la démarche selon la situation (le problème) Situation A À la suite d’une discussion en classe sur les végétaux, un élève a affirmé que les plantes ont besoin uniquement de l’eau pour se développer. D’autres élèves n’étaient pas d’accord avec cette affirmation. Ils ont décidé de prouver scientifiquement les besoins nutritifs d’une plante, c’est-à-dire, les éléments qui lui permettent de se nourrir et de se développer. El Fadil hiver 2017

Choix de la démarche selon la situation (le problème) Situation B Au printemps, un groupe d’élèves s’est donné comme défi de décrire de manière scientifique la manière avec laquelle les feuilles apparaissent progressivement sur les arbres. El Fadil hiver 2017

Choix de la démarche selon la situation (le problème) Situation C Dans une voiture, des voyants lumineux nous informent sur les niveaux des différents liquides (essence, huile, etc.). Comment utiliser ce principe pour fabriquer, avec des moyens simples, un réservoir d’eau qui nous avertit quand le niveau baisse à un litre? El Fadil hiver 2017

La diversité des démarches à caractère scientifique Voici décrites sommairement, trois situations nécessitant le recours à une démarche à caractère scientifique ou technologique:   Décrire les démarches à caractère scientifique ou technologique que les élèves pourraient suivre dans chacune des trois situations précédentes. Quels sont les points communs et les caractéristiques distinctives des démarches proposées ? N.B Décrire les démarches à suivre, non pas les résultats. El Fadil hiver 2017

Qu’est ce que la démarche expérimentale? Trois principaux attributs, qui sont constamment en interaction, caractérisent la démarche expérimentale: La formulation d’une question d’ordre scientifique La formulation d'une hypothèse L’argumentation El Fadil hiver 2017

Caractéristiques de la démarche expérimentale Pour corroborer ou réfuter une hypothèse, le scientifique conçoit et réalise une expérience. La phase d'expérimentation exige toujours un protocole précis : décrire le matériel et les produits utilisés; indiquer les étapes de la démarche ou le dispositif technique approprié; ne faire varier qu'un seul paramètre pour que l'hypothèse puisse être jugée; mettre en place un témoin; être capable de reproduire l’expérience de manière identique de nombreuses fois. El Fadil hiver 2017

Apprentissages potentiels à travers le recours à des démarches à caractère scientifique en classe Le recours à la démarche expérimentale dans l’enseignement vise des apprentissages disciplinaires propres aux ST. Habiletés: énoncer sa propre formulation du problème, rechercher une relation causale, formuler des hypothèses, repérer une grandeur, imaginer un dispositif expérimental, faire la liste de tous les paramètres contrôlés, rechercher des indicateurs, envisager les causes d'erreurs, observer, faire des mesures, lire des résultats d'une expérience, argumenter, discuter les apports de son expérimentation et la comparer avec celles d'autres, reconnaître les limites d'une hypothèse, etc. Attitudes: curiosité, esprit critique, imagination créatrice, communication, etc. El Fadil hiver 2017

DIS vs DCT: points communs et distinctions Pour bien comprendre les points communs et les distinctions entre les deux démarches, DIS et DCT, référez aux figures 1 à 8 dans l’article de Bybee (2011). Pour bien comprendre le rôle de chaque acteur dans les démarches scientifiques ou technologiques, référez-vous au texte de Hasni et Samson (2007-2008). Nota: les 2 documents sont accessibles sur le site: snp323elfadil.weebly.com Discuter les docs en classe. El Fadil hiver 2017

Informations pertinentes 10$ pour le musée Date de la visite Quelques informations sur l’intra du 13 mars. Attention aux modifications dans le plan du cours. Horaire de l’examen final (14h à 17h) El Fadil hiver 2017