La démarche d’investigation: unité : une caractéristique essentielle de ce type d’enseignement n’est pas d’enseigner uniquement les savoirs de la technologie, mais de permettre aux enfants de construire les connaissances souhaitées en leur permettant d’exprimer leurs idées, d’expliciter leur raisonnement, de tester leurs hypothèses et de chercher à être rigoureux. Ce type de démarche s’articule sur le questionnement des élèves sur le monde des systèmes. Ce questionnement conduit à l’acquisition de connaissances et de savoir faire, à la suite d’une investigation menée par les élèves eux-mêmes guidés par le professeur.

Les démarches d’investigation: diversité des méthodes : l’investigation réalisée par les élèves peut s’appuyer sur diverses méthodes (activité) : l’expérimentation directe une réalisation matérielle une observation directe ou assistée par un instrument (qui ne soit pas l’ordinateur) une recherche sur documents, une enquête, d’un petit film … Les élèves ne font pas qu’observer : ils peuvent identifier, classer, questionner, faire des prévisions en explicitant les raisons de leur choix, faire des simulations, expérimenter lorsque le sujet s’y prête, noter leurs observations, pour ensuite en faire une synthèse dans le cadre des macro-compétences Analyser, Modéliser, Expérimenter

Les démarches d’investigation: La DI dans le contexte international Les recherches : - Objectifs des activités expérimentales : motiver les élèves, développer leurs habiletés manipulatoires, favoriser l’apprentisage des connaissances, de méthodes, …. - Activités expérimentales : inscrites dans des démarches prototypiques souvent utilisées dans une perspective d’illustration de concepts, de vérification d’une loi dans une démarche inductiviste élèves exécutants

Les démarches d’investigation : La DI dans le contexte international Les parcours de formation : 2 directions principales Donner une image plus riche et diversifiée des démarches scientifiques Donner davantage d’autonomie aux élèves, leur proposer des tâches plus ouvertes, leur permettant de développer des activités de plus haut niveau cognitif. Explicite dans de nombreux projets : Science for all Americans, English National Science Curriculum, PISA, rapport de la commission Européenne (2007), ….

Les démarches d’investigation: La DI dans le contexte national : Le premier degré : S’inscrit dans le cadre du PRESTE (2000) Programmes (2007) ASTEP (accompagnement pour les sciences et la technologie à l’école primaire) : voir le bilan national en 2010-2011 L’enseignant doit sélectionner « une situation de départ, qui focalise la curiosité des élèves, déclenche leurs questions et permet d’exprimer leurs idées préalables ».

Les démarches d’investigation: Le second degré : Au collège : En technologie : Programmes de 2005 et 2007 : présenté comme prolongement du primaire, mais … Idée centrale : «  situation problème » (≠ « situation de départ ») élaborée à partir de l’analyse : des savoirs visés et des objectifs à atteindre des acquis initiaux des élèves des obstacles cognitifs et des erreurs Mais aussi dans les autres disciplines....

Les démarches d’investigation: Le lycée : Programmes de 2010 dans le cadre de la réforme du lycée Programmes en CPGE applicable à la rentrée 2013

Questions productives La démarche d’investigation: Plus qu’une succession d’étapes Mise en situation Expression des conceptions des élèves sur le sujet Confrontation des conceptions Questions productives Hypothèses Investigation PAR GROUPES Observation Démarche d’observation Expérimentation Démarche expérimentale Documentation Démarche documentaire Modélisation Démarche de modélisation Réalisation matérielle Connaissances

Appropriation du problème Savoirs visés Objectifs retenus Acquis des élèves Conceptions Représentations Questions Appropriation du problème Identification du problème à résoudre Formulation d’hypothèses Mise en œuvre d’un protocole : Observation, expérimentation, Recherche d’informations, Au cœur de l’activité de l’élève : l’investigation

La structuration des connaissances Mise en œuvre d’un protocole : Observation, expérimentation, Recherche d’informations, Au cœur de l’activité de l’élève : l’investigation (autonomie) L’échange argumenté : confrontation des propositions Formulation par les élèves des connaissances nouvelles : La structuration des connaissances Mise en œuvre de ces connaissances : Evaluation

La démarche de résolution d’un problème technique 12

La situation problème Une définition nous est proposée dans le numéro 106 de La Revue Française de Pédagogie : « La situation-problème est une situation d’apprentissage où une énigme proposée à l’élève ne peut être dénouée que s’il remanie une représentation précisément identifiée ou s’il acquiert une compétence qui lui fait défaut, c’est à dire qu’il surmonte un obstacle. C’est en vue de ce progrès que la situation est bâtie. »

La situation problème La situation-problème n’a de sens que si elle s’appuie sur des connaissances ou des données issues de l’environnement (justes ou fausses) stockées dans la mémoire de l’élève.

La situation problème La situation-problème se situe en amont des démarches d’investigation et/ou de résolution de problème. Il s’agit de placer l’élève dans de bonnes conditions de réception et de donner du sens à l’activité de celui-ci.

La situation problème La situation-problème doit permettre la confrontation des représentations de l’élève avec celles des autres afin de les faire évoluer. Pour être efficace, il faut que la situation proposée soit surmontable (zone proximale de développement) avec la médiation de l’enseignant.

Zone proximale de développement Nouvelles représentations mentales Enrichissement du milieu Investigation et/ou résolution de problèmes Enrichissement du milieu Zone proximale de développement Enrichissement du milieu Situation-problème Conflit cognitif Conflit Socio-cognitif Milieu initial Représentations mentales initiales

La situation problème 1/ Identifier les connaissances et capacités que l’on vise. 2/ Repérer les représentations majoritaires chez les élèves à ce sujet. 3/ Formuler la situation-problème de façon à prendre le contre-pied de ces représentations. Pour cela, proposer : une formule qui gêne, une idée ou un texte qui implique, qui interpelle, un résultat d’expérience qui ne semble pas logique, deux éléments contradictoires ( en apparence ), un piège dans lequel les élèves tombent , … D’une manière générale : ne pas hésiter à être provocateur, choisir des questions très ouvertes. 4/ Trouver les documents papier ou multimédia susceptibles de nourrir la situation-problème.

La situation problème Faire émerger les représentations initiales Accompagner toute situation-problème d’une tâche (le plus souvent en petits groupes)‏ Introduire la tâche par une consigne. Minuter et ne pas se laisser porter par l’activité. Avoir en tête les objectifs visés. Anticiper (imaginer les scénarios possibles pour se préparer à l’imprévu). Faire formuler individuellement les nouvelles représentations. Comparer les représentations initiales et les nouvelles représentations.

La situation problème Sans une structuration des connaissances construites au travers de cette situation, l'élève peut rester sur le souvenir de la situation sans vraiment s'être approprié les concepts abordés. La synthèse construite en commun fixe à la fois le contenu de savoir abordé et la terminologie associée.

La situation problème … « notre pédagogie consiste à submerger les enfants de réponses à des questions qu’ils n’ont pas posées » Karl POPPER «  S’il n’y a pas eu de question, il ne peut y avoir connaissance scientifique. Rien ne va de soi. Rien n’est donné. Tout est construit ». Gaston BACHELARD