« On n’apprend bien que ce qui répond aux questions que l’on se pose » Les situations-problèmes Bonjour, Philippe Gesset et moi-même François Beaudouin sommes tous les 2 professeurs de Technologie en Indre et Loire. Notre propos se situe en amont de la démarche d'investigation qui vient de vous être présentée et concerne en particulier les situations problèmes. Au travers de quelques exemples que nous avons utilisés dans nos classes, nous détaillerons successivement les points suivants : Une situation problème qu'est-ce que c'est, pour quoi faire, comment la construire et comment la mener ? Choix de la citation : Philippe Mérieu considère que la matrice de la situation-problème se trouve dans le livre II de L’Emile de Jean-Jacques Rousseau. « On n’apprend bien que ce qui répond aux questions que l’on se pose » Jean-Jacques Rousseau : Emile (1762)

Situation problème et/ou situation déclenchante ? Les situations-problèmes Situation problème et/ou situation déclenchante ? Situation problème et/ou situation déclenchante : Dans la situation problème les connaissances sont acquises selon un processus de résolution de problèmes qui suscite une véritable dynamique du questionnement. Trois concepts sont au cœur de la situation problème : Deux issus des travaux de Piaget : La représentation mentale : Elle permet de donner du sens à une situation, en utilisant les connaissances stockées en mémoire et/ou issues de l’environnement. Le conflit-cognitif : Un individu n’est motivé pour apprendre que s’il perçoit un déséquilibre, un conflit, une divergence, entre ce qu’il croit savoir d’une situation et ce qu’il constate dans la réalité. Un issu des ouvrages de Vigotsky et de Wallon : Le conflit socio-cognitif : La confrontation de ses représentations mentales avec celles des autres pour faire évoluer ses représentations. De ce conflit naîtront de nouvelles représentations plus riches, plus complexes, en lien plus pertinent avec la réalité. Source : Se former par les situations-problèmes (Michel Huber) La situation déclenchante : Elle s'appuie sur un fait, un phénomène observable qui permet d'enrôler l'élève dans un processus d'apprentissage. Ce n'est pas forcément une situation-problème.   La situation-problème : 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 s’il surmonte un obstacle. La Revue Française de pédagogie N°106

Une situation problème pour quoi faire ? Les situations-problèmes Une situation problème pour quoi faire ? Quand ? La mise en place de situations-problèmes se situe en amont des démarches d’investigation et/ou de résolution de problème. Tout d'abord elle doit se situer avant les démarches préconisées dans les programmes de Technologie. Bien plus qu'une simple accroche, c'est en premier lieu une situation d'apprentissage à construire avec soin et rigueur aussi bien dans les connaissances ou capacités visées que dans son déroulement. Elle doit placer les élèves dans des conditions telles qu'ils vont se trouver acteurs de leur formation. Dans quel but ? Placer l’élève dans de bonnes conditions de réception. Pour donner du sens à l’activité de l’élève. Utilisation de ces méthodes préconisées dans le programme de technologie (page 4 : La démarche d’investigation).

6e Les matériaux en 6ème : Voici une situation problème qui précède une démarche d'investigation concernant la classification des matériaux en 6ème. Elle n’aura de sens pour l’élève que si elle s’appuie sur des connaissances ou des données (justes ou fausses) issues de son environnement et stockées dans sa mémoire.( Ce sont ses représentations mentales initiales) Il ne faut pas perdre de vue les connaissances et les capacités du programme : Dans le cas présent, les familles de matériaux et leurs propriétés physiques, les informations et caractéristiques contenues dans les notices techniques. L'aspect déstabilisant repose sur la comparaison de 2 termes sémantiquement très proches : matériel et matériaux. L'analyse d'abord individuelle puis collective de ces 2 termes entraine tout naturellement l'élève dans une démarche de recensement des différents matériels et matériaux exposés dans la classe. Le professeur, qui est en position de veille active, incitera les élèves à classer tous les matériaux recensés selon des critères choisis par l'équipe. Le choix judicieux des objets manipulés et des fiches techniques mises à disposition conduit souvent les élèves à des classifications intéressantes. La synthèse permettra la confrontation des idées de chaque équipe. Connaissances Capacités Matériaux usuels : métalliques, organiques, céramiques Caractéristiques physiques des matériaux. 2. Les matériaux utilisés : Indiquer à quelle famille appartient un matériau. Classer les matériaux par rapport à l’une de leurs caractéristiques. Informations et caractéristiques techniques. 1. Analyse du fonctionnement d’un objet technique : Distinguer, dans une notice, les informations qui relèvent de la mise en service d’un produit, de son utilisation, de son entretien, ainsi que les règles de sécurité à observer.

6e 6e Tous sont des freins pour mon vélo ? Cette situation problème est déstabilisante par les images associées aux noms des différents systèmes de freinage. A bien y réfléchir les images ne sont pas dénuées de sens par rapport aux noms des systèmes. L’idée est de faire découvrir aux élèves que tous ces systèmes existent ou ont existé sur les vélos. A l’issue de cette situation problème on va pouvoir mettre en place une démarche d’investigation qui nous conduira à découvrir les différents systèmes de freinage (on pourra par exemple proposer aux élèves de remplacer les images de la situation Pb par les vraies photos des systèmes de freinage). Il est important de faire le lien entre le nom des objets ci-dessus et le nom des systèmes de freinage, pour mettre en évidence les formes ou les principes de fonctionnement. On pourra également rechercher les dates d’apparition des différents systèmes sur nos vélos ainsi que les causes et réaliser une frise chronologique par exemple. Voici quelques sites qui pourront servir de point d’appuis pour résoudre le(s) PB(s) Frein à patin : 1860, le vélo de Michaux http://www.alienor.org/Articles/velo/imprimer.htm Freins à "rétro-pédalage" : 1898, La "New Departure Company" installe des moyeux munis de freins à "rétro-pédalage" aux vélos qu'elle produit. http://esprit-50.actifforum.com/LA-P-TITE-REINE-f14/Histoire-de-la-bicyclette-p74.htm Freins à mors : Depuis les années 1950, la plupart des systèmes de freinage sont dérivés de la conception des mâchoires à tirage latéral inventée par Campagnolo (V-brake , cantilever ) http://cyclopassion79.com/bicyclette.php Frein à disque : 1998, Les freins à disques apparaissent sur les VTT http://www3.france-jeunes.net/lire-histoire-du-vtt-20085.htm Frein à tambour : 1970, les VTT étaient des vélos bricolés sur lesquels on posait de puissants freins à tambour … http://membres.lycos.fr/vttquebec/historique.html Connaissances Capacités Fonction technique, solution technique. 1. Analyse du fonctionnement d’un objet technique : Identifier des solutions techniques qui assurent une fonction technique. Caractéristiques physiques des matériaux. 2. Les matériaux utilisés : Mettre en relation le choix d’un matériau pour un usage donné, son coût et sa capacité de valorisation.(1)

Comment construire une situation problème ? Les situations-problèmes Comment construire une situation problème ? 1/ Identifier les notions ou concepts qu’on veut aborder 2/ Repérer les représentations majoritaires chez les élèves à ce sujet. 3/ Formuler la situation-problème de façon à prendre le contre-pied 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. Remarque : Toute situation-problème doit mener à l'appropriation d'une problématique 4/ Trouver des objets, des documents papier ou multimédia susceptibles de nourrir la situation-problème Alain Dalongeville, Michel Huber : Se former par les situations-problèmes

5e 1967 2007 1987 L'évolution des OT en 5ème : En 1967, pour associer les grands inventeurs, ingénieurs et artistes et leurs réalisations et pour identifier l’évolution des besoins. (qui sont des capacités tirées du programme de 5ème), la démarche aurait pu se traduire ainsi. Les adultes de ma génération ont appris de cette manière. En 1987, on aurait pu rencontrer cela. A partir d'une recherche faite par les élèves, le professeur construit un cours, toujours sous forme frontale. En 2007, les mêmes capacités sont abordées d'une toute autre façon. L'élève se questionne, se confronte à la réalité, se confronte aux autres, argumente et met en réseau. En un mot, il APPREND. Comme nous venons de l'exposer, l'efficacité de la situation problème est liée à la capacité du professeur à : Identifier ce qu'il veut faire acquérir Repérer les représentations majoritaires chez les élèves (ici Gustave Eiffel = Tour Eiffel et encore peut-être pas : Eiffel n'évoquant rien de plus qu'un nom...) Être provocateur dans sa manière de formuler la situation problème Choisir des questions très ouvertes (Qu'en penses-tu ?) Nourrir la situation problème avec des ressources choisies L'enseignant est alors un médiateur, un régulateur du déroulement des activités de l'élève. Connaissances Capacités Evolution des styles en fonction des principes techniques et des tendances artistiques. Evolution d’objets techniques dans un contexte historique et socio-économique. 4. L’évolution de l’objet technique : Associer les grands inventeurs, ingénieurs et artistes et leurs réalisations. Identifier l’évolution des besoins. Croquis, schéma, codes de représentation. 1. Analyse du fonctionnement d’un objet technique : Traduire sous forme de croquis l’organisation structurelle d’un objet technique.

Efficacité de la situation problème Les situations-problèmes Efficacité de la situation problème Rôle de l'enseignant

4e Les situations-problèmes Un jour au collège … Suite … Comment mener cette situation déclenchante ? Recueillir les représentations mentales : (structuration de la pensée par écrit) Le recueil des représentations mentales est essentiel pour voir quel sont les élèves que décrivent les comportements humains et ceux qui décrivent les actions du système d’alerte incendie. Susciter les conflits socio-cognitifs : (structuration des réflexions du groupe par écrit) Pour la phase de conflit socio- cognitif l’objectif est de constituer des groupes d’élèves que ne se situent pas sur le même registre de façon à favoriser les échanges et faire comprendre que les deux approches sont complémentaires pour décrire le fonctionnement du système (étape nécessaire pour l’identification des blocs fonctionnels et des éléments constitutifs des deux chaines). Recentrer l’activité sur le système d’alerte incendie à l’aide de la deuxième vidéo Un jour au collège … Suite … Connaissances Capacités Représentation fonctionnelle 1. L’analyse et la conception de l’objet technique : Associer à chaque bloc fonctionnel les composants réalisant une fonction.(2) - Traitement du signal : algorithme, organigramme, programme. - Chaîne d’informations. Chaîne d’énergie. 5. La communication et la gestion de l’information : Modifier la représentation du programme de commande d’un système pour répondre à un besoin particulier et valider le résultat obtenu. (2) Repérer, à partir du fonctionnement d’un système automatique la chaîne : - d’informations (acquérir, traiter, transmettre) ; - d’énergie (alimenter, distribuer, convertir, transmettre). (1) Processus de réalisation (fabrication, assemblage, configuration) d’un objet technique. 6. Les processus de réalisation d’un objet technique : Réaliser tout où partie du prototype ou de la maquette d’un objet technique.

4e Les situations-problèmes Matériel didactique Un bouton et une lampe : Comment mener cette situation-problème ? Faire émerger les représentations initiales. Chaque élève écrit son avis sur sa fiche d'activité. Le professeur constitue des groupes en fonction des avis des élèves. Ils confrontent leurs opinions et se mettent d'accord par écrit sur un avis commun. A l'aide du matériel didactique mis à disposition les élèves vont être confrontés à la réalité et construire de nouvelles représentations. Connaissances Capacités Commande d’un objet technique et logique combinatoire de base : ET, OU, NON. Traitement du signal : algorithme, organigramme 5. La communication et la gestion de l’information : Identifier une condition logique de commande. (2) Identifier les étapes d’un programme de commande représenté sous forme graphique. (1) Représentation fonctionnelle. Solution technique. 1. L’analyse et la conception de l’objet technique : Décrire sous forme schématique, le fonctionnement de l’objet technique..(1) Choisir et réaliser une solution technique. (3)

Comment mener une situation problème ? Les situations-problèmes Comment mener une 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 notionnels ou conceptuels 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. Alain Dalongeville, Michel Huber : Se former par les situations-problèmes

Rupture et Dépassement Les situations-problèmes : en résumé Objectif Pédagogique Représentations initiales Le dispositif proposé ici, a pour fonction de provoquer une activité, qui donnera lieu à observation, où les élèves vont mettre en œuvre des compétences et des capacités qu’ils possèdent déjà pour en acquérir de nouvelles. Ce type de dispositif ne peut exister que si l’objectif pédagogique est clairement identifié. 1/La situation n’aura de sens pour l’élève que si elle s’appuie sur des connaissances ou des données issues de son environnement (justes ou fausses) stockées dans sa mémoire. ( Représentations mentales initiales) 2/ L’objectif est d’instaurer un déséquilibre, un conflit, une divergence. ( Conflit Cognitif ) 3/ La confrontation de ses représentations mentales avec celles des autres fait évoluer les représentations . ( Conflit socio-cognitif ) De ce conflit naîtront de nouvelles représentations plus riches, plus complexes, en lien plus pertinent avec la réalité. 4/ La résolution des conflits cognitif et socio-cognitif passera par un temps où les élèves devront accomplir une tâche ( d’investigation ou de résolution de problème ). Elle poussera les élèves à se dépasser et à être en rupture avec ce qu’ils tenaient pour établi et ainsi, à se construire de nouvelles vérités. ( Nouvelles représentations mentales ) Ce dispositif n’est efficace que si : Le déséquilibre cognitif est surmontable par l’élève ( donc situé dans la  zone proximale de développement  de l’élève ) Si l’enseignant joue le rôle de médiateur /régulateur de la situation d’apprentissage. ( Il exerce la pression d’apprentissage ) Médiation / régulation Médiation / régulation ZPD Obstacle Situation-problème Déstabilisation Déséquilibre Conflit Conflit cognitif Conflit Socio-cognitif Recherche Tatonnement (Régression ?) Tâche Rupture et Dépassement Saut Construction de nouvelles représentations Philippe Gesset

Bibliographie : Les situations-problèmes La Revue Française de pédagogie : N°106 Chronique Sociale Michel Huber Apprendre en projets Hachette Education Gérard de Vecchi Une banque de situations-problèmes Tomes 1et 2 Nicole Carmona-Magnaldi Faire vivre de véritables situations- problèmes Alain Dalongeville Se former par les situations-problèmes Editions Auteurs Titres Document réalisé par Philippe GESSET et François BEAUDOUIN Académie d’Orléans - Tours