La démarche d’investigation

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1 La démarche d’investigation

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3 - La démarche d’investigation -
Jack LANG En 2007, un rapport de la commission européenne, (groupe de travail présidé par Michel Rocard) « L’enseignement scientifique aujourd’hui: une pédagogie renouvelée pour l’avenir de l’Europe », préconise de renverser la pédagogie utilisée pour enseigner les sciences à l’école, en la faisant passer de méthodes essentiellement déductives à des méthodes basées sur l’investigation permet d’augmenter l’intérêt des jeunes pour les sciences.

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Qu’est-ce que c’est ? Il s’agit de la mise en place d’un mode d’apprentissage constructiviste dont on sait que les principales qualités sont de permettre la déconstruction d’une connaissance initiale, partielle et incomplète, pour justifier le passage à une nouvelle connaissance qui pourra s’appuyer sur le concret d’un vécu pour être acceptée.

5 - La démarche d’investigation -
« Pour changer de direction, il suffit de tourner les roues dans la direction (sens) dans laquelle on veut aller » … et pour une auto tamponeuse ? … et pour le ROBOT KCM 2020 ?

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Quel est le principe clé ? Dans ce contexte, l’élève s’implique en tant qu’acteur dans la résolution des problèmes posés. Ainsi, progressivement, la compréhension obtenue par la recherche d’hypothèses, le raisonnement, l’expérimentation et la résolution de problèmes concrets font passer du questionnement à la connaissance.

7 - La démarche d’investigation -
Quelle est la démarche ? Cette démarche s’articule autour de sept moments essentiels : le choix d'une situation-problème par le professeur ; l’appropriation du problème par les élèves ; la formulation de conjectures, d’hypothèses explicatives, de protocoles possibles ; l'investigation ou la résolution du problème conduite par les élèves l'échange argumenté autour des propositions élaborées; l'acquisition et la structuration des connaissances la mobilisation des connaissances Source: Bulletin officiel spécial n° 6 du 28 août 2008 Programmes du collège Programmes de l’enseignement de technologie – page 4.

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Cette démarche s’articule autour de sept moments essentiels : le choix d'une situation-problème par le professeur: - repérer les acquis initiaux des élèves ; identifier les conceptions ou les représentations des élèves, ainsi que les difficultés persistantes (analyse d'obstacles cognitifs et d’erreurs) L’élaboration d’un scénario d’enseignement en fonction de l’analyse de ces différents éléments. Source: Bulletin officiel spécial n° 6 du 28 août 2008 Programmes du collège Programmes de l’enseignement de technologie – page 4.

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Cette démarche s’articule autour de sept moments essentiels : le choix d'une situation-problème par le professeur ; Du point de vue des apprentissages, il s’agit d’un processus de conceptualisation particulier : le changement conceptuel. Ce changement conceptuel n’est pas simple à provoquer. Il doit amener un gain, sinon le concept préalable, qui avait de bonne raison d’être là, ne sera pas remplacé. La situation problème vise à donner du sens à la situation d’enseignement, à impliquer les élèves, notamment à travers une situation authentique (sociale).

10 - La démarche d’investigation -
Cette démarche s’articule autour de sept moments essentiels : le choix d'une situation-problème par le professeur ; L’élaboration d’un scénario d’enseignement en fonction de l’analyse de ces différents éléments. Le principe: Favoriser la prise de conscience de leurs croyances et présuppositions, et de leurs possibles incohérences, notamment par la discussion entre pairs.

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Cette démarche s’articule autour de sept moments essentiels : le choix d'une situation-problème par le professeur ; Typologie de situations-problème a) Les événements qui mettent en évidence une contradiction b) Le conflit entre les idées  c) Le conflit entre les idées et le savoir

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Cette démarche s’articule autour de sept moments essentiels : le choix d'une situation-problème par le professeur ; Typologie de situations-problème a) Les événements qui mettent en évidence une contradiction : Créer un conflit conceptuel en tentant d'expliquer un événement qui met en évidence la contradiction. Par exemple, … Il faut une combustion pour qu’il y ait éclairage Il ne faut pas de combustion pour qu’il y ait éclairage

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Cette démarche s’articule autour de sept moments essentiels : le choix d'une situation-problème par le professeur ; Typologie de situations-problème b) Le conflit entre les idées : Un conflit qui se produit entre deux structures cognitives différentes liées à la même réalité. Par exemple, à l'âge de 9 ou 10 ans, un grand nombre d'enfants affirmeront que de l'eau tiède ajoutée à de l'eau tiède donnera encore de l'eau tiède… … et pourtant ils maintiendront que de l'eau à 30°C à laquelle on ajoute de l'eau à 30°C produira de l'eau à 60°C.

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Cette démarche s’articule autour de sept moments essentiels : le choix d'une situation-problème par le professeur ; Typologie de situation problème c) Le conflit entre les idées et le savoir: La résolution entre les idées initiales des élèves et les nouvelles conceptions se situe après que les nouvelles conceptions aient été introduites

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Cette démarche s’articule autour de sept moments essentiels : l’appropriation du problème par les élèves ; Les élèves proposent des éléments de solution qui permettent de travailler sur leurs conceptions initiales, notamment par confrontation de leurs éventuelles divergences pour favoriser l’appropriation par la classe du problème à résoudre. L’enseignant guide le travail des élèves et, éventuellement, les aide à reformuler les questions pour s’assurer de leur sens, à les recentrer sur le problème à résoudre qui doit être compris par tous. Ce guidage ne doit pas amener à occulter ces conceptions initiales mais au contraire à faire naître le questionnement. Source: Bulletin officiel spécial n° 6 du 28 août 2008 Programmes du collège Programmes de l’enseignement de technologie – page 4.

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Cette démarche s’articule autour de sept moments essentiels : la formulation de conjectures, d’hypothèses explicatives, de protocoles possibles ; - formulation orale ou écrite de conjectures ou d’hypothèses par les élèves (ou les groupes) ; - élaboration éventuelle d’expériences, destinées à tester ces hypothèses ou conjectures ; - communication à la classe des conjectures ou des hypothèses et des éventuels protocoles expérimentaux proposés. Source: Bulletin officiel spécial n° 6 du 28 août 2008 Programmes du collège Programmes de l’enseignement de technologie – page 4.

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Cette démarche s’articule autour de sept moments essentiels : l'investigation ou la résolution du problème conduite par les élèves moments de débat interne au groupe d’élèves ; - contrôle de l'isolement des paramètres et de leur variation, description et réalisation de l’expérience (schémas, description écrite), de l’observation, de la recherche documentaire ou d’une réalisation. - description et exploitation des méthodes et des résultats ; recherche d’éléments de justification et de preuve, confrontation avec les conjectures et les hypothèses formulées précédemment. Source: Bulletin officiel spécial n° 6 du 28 août 2008 Programmes du collège Programmes de l’enseignement de technologie – page 4.

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Cette démarche s’articule autour de sept moments essentiels : l'investigation ou la résolution du problème conduite par les élèves 4 possibilités s’offrent à nos chercheurs en herbe : •l’observation •l ’expérimentation •la recherche documentaire •la modélisation. Démarche d'observation : très utilisée en biologie ou en astronomie dans le cas de phénomènes que l’on ne peut pas reproduire facilement. Cette observation peut prendre la forme d’une enquête.

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Cette démarche s’articule autour de sept moments essentiels : l'investigation ou la résolution du problème conduite par les élèves 4 possibilités s’offrent à nos chercheurs en herbe : •l’observation •l ’expérimentation •la recherche documentaire •la modélisation. 2. Démarche expérimentale : très utilisée en physique ou en technologie ou l’on a la possibilité de construire l’expérience et de la répéter en faisant varier des paramètres.

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Cette démarche s’articule autour de sept moments essentiels : l'investigation ou la résolution du problème conduite par les élèves 4 possibilités s’offrent à nos chercheurs en herbe : •l’observation •l ’expérimentation •la recherche documentaire •la modélisation. 3. Démarche documentaire : adaptée à toutes les disciplines en consultant des ouvrages scolaires, des encyclopédies, des ouvrages spécialisés, des revues scientifiques ou technologiques, ou encore Internet.

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Cette démarche s’articule autour de sept moments essentiels : l'investigation ou la résolution du problème conduite par les élèves 4 possibilités s’offrent à nos chercheurs en herbe : •l’observation •l ’expérimentation •la recherche documentaire •la modélisation. 4. Démarche de modélisation : adaptée à la technologie, elle consiste à remplacer le réel trop complexe par un schéma, une maquette, pour répondre au problème posé. Le modèle ne sera jamais totalement satisfaisant et aura toujours des limites.

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Cette démarche s’articule autour de sept moments essentiels : l'échange argumenté autour des propositions élaborées; Les élèves se sont construit une connaissance … Mais quelle est sa validité ? - communication au sein de la classe des solutions élaborées, des réponses apportées, des résultats obtenus, des interrogations qui demeurent ; - confrontation des propositions, débat autour de leur validité, recherche d’arguments ; Source: Bulletin officiel spécial n° 6 du 28 août 2008 Programmes du collège Programmes de l’enseignement de technologie – page 4.

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Cette démarche s’articule autour de sept moments essentiels : l'acquisition et la structuration des connaissances Après le temps de l’analyse vient le temps de la synthèse: il faut maintenant institutionnaliser la nouvelle connaissance. - mise en évidence, avec l’aide de l’enseignant, de nouveaux éléments de savoir (notion, technique, méthode) utilisés au cours de la résolution, - confrontation avec le savoir établi (comme autre forme de recours à la recherche documentaire, recours au manuel), en respectant des niveaux de formulation accessibles aux élèves, donc inspirés des productions auxquelles les groupes sont parvenus ; - recherche des causes d’un éventuel désaccord, analyse critique des expériences faites et proposition d’expériences complémentaires, - reformulation écrite par les élèves, avec l’aide du professeur, des connaissances nouvelles acquises en fin de séquence. Source: Bulletin officiel spécial n° 6 du 28 août 2008 Programmes du collège Programmes de l’enseignement de technologie – page 4.

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Cette démarche s’articule autour de sept moments essentiels : la mobilisation des connaissances Le savoir vient d’être appréhendé. Il faut maintenant le rendre utilisable. - exercices permettant d’automatiser certaines procédures, de maîtriser les formes d’expression liées aux connaissances travaillées : formes langagières ou symboliques, représentations graphiques…; - nouveaux problèmes permettant la mise en œuvre des savoirs appréhendés dans de nouveaux contextes (réinvestissement) ; - évaluation des connaissances et des compétences méthodologiques Source: Bulletin officiel spécial n° 6 du 28 août 2008 Programmes du collège Programmes de l’enseignement de technologie – page 4.

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L’étape 1 est dédiée au professeur et concerne la conception des différentes tâches de chaque étape de la démarche. Elle s’appuie sur les conceptions ou les représentations des élèves, et vise à les mettre en porte-à-faux au travers de la résolution d’une situation-problème. Opérationnalisation des savoirs La formulation d’hypothèses La résolution de problèmes Investigation - expérience Échanges argumentés La structuration des connaissances 1 La situation problème 2 Appropriation du problème 3 4 5 6 7 Les étapes 2 à 5 s’attachent à faire travailler l’élève sur ses connaissances : à les élaborer, à les modifier, à les ébranler, à les transformer. Cette phase correspond au modèle allostérique de GIORDAN, le « faire avec pour aller contre ». On est clairement centrée sur la connaissance. Ces temps sont des « temps élèves ». L’étape 6 : c’est le temps de la formalisation, de l’institutionnalisation. On est clairement centré sur le savoir. Ce temps est un « temps professeur » L’étape 7 correspond à une mise en application du nouveau savoir, qui vient d'être institutionnalisé. On vise la compréhension puis l’ancrage du savoir. On étend le domaine de validité de la connaissance.

26 - La démarche d’investigation - La résolution de problèmes
De la théorie à la pratique … 1 La situation problème 2 Appropriation du problème 3 La formulation d’hypothèses La résolution de problèmes Investigation - expérience 4 5 Échanges argumentés La structuration des connaissances 6 7 Opérationnalisation des savoirs

27 Investigation d’une innovation dans le domaine du loisir
- La démarche d’investigation - De la théorie à la pratique … 1 La situation problème Investigation d’une innovation dans le domaine du loisir (Groupe expérimental CIT – Académie d’Amiens) 2 Appropriation du problème 3 La formulation d’hypothèses La résolution de problèmes Investigation - expérience 4 5 Échanges argumentés La structuration des connaissances 6 7 Opérationnalisation des savoirs

28 - La démarche d’investigation -
1 2 La formulation d’hypothèses Appropriation du problème 3 4 5 6 7

29 - La démarche d’investigation -
1 2 3 La résolution de problèmes Investigation : Manipulation Recherche documentaire 4 5 6 7

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1 2 3 4 5 Échanges argumentés 6 7

31 - La démarche d’investigation -
1 2 3 4 5 La structuration des connaissances 6 7

32 - La démarche d’investigation -
1 2 3 4 5 La structuration des connaissances 6 7

33 - La démarche d’investigation -
Opérationnalisation des savoirs La formulation d’hypothèses La résolution de problèmes Investigation - expérience Échanges argumentés La structuration des connaissances 1 La situation problème 2 Appropriation du problème 3 4 5 6 7 Lancement activité Document préparant la synthèse Synthèse (Conceptualisation, structuration, organisation) activité

34 - La démarche d’investigation - La résolution de problèmes
1 Situation problème La situation problème 2 Appropriation du problème Lancement 3 La formulation d’hypothèses activité activité Observation - Exploration Perception La résolution de problèmes Investigation - expérience 4 activité Document préparant la synthèse Document préparant la synthèse Perception -Restitution Document préparant la synthèse 5 Échanges argumentés La structuration des connaissances Comparaison Abstraction - Validation Généralisation 6 Synthèse (Conceptualisation, structuration, organisation) 7 Opérationnalisation des savoirs activité Généralisation

35 - La démarche d’investigation -
Une séance d’investigation doit être conclue par des activités de synthèse et de structuration organisées par l’enseignant, à partir des résultats obtenus par la classe. Celles-ci portent non seulement sur les quelques notions, définitions, résultats et outils de base mis en évidence que les élèves doivent connaître et peuvent désormais utiliser, mais elles sont aussi l’occasion de dégager et d’expliciter les méthodes que nécessite leur mise en œuvre.

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Elle est particulièrement adaptée à l’appropriation d’une problématique, notamment lorsque celle-ci porte sur des phénomènes élémentaires. Ailleurs, elle est efficace, mais soit trop chronophage, soit difficilement surmontable lorsqu’il s’agit de problèmes complexes multicritères.

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Cette démarche permet le travail collectif, libère l’imagination créatrice, forme aux raisonnements logiques et à la formalisation de la pensée. Elle correspond sans doute à une « brique élémentaire de manière d’apprendre », qui trouve sa place dans de nombreuses situations de formation mais qui doit être maîtrisée en fonction du temps disponible, des besoins des élèves et des conditions matérielles d’enseignement. Cette démarche implique des exigences envers les élèves et les enseignants

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Des exigences envers les élèves Implication dans la discussion, en petits groupes ou avec l'ensemble de la classe. Cela permet de faire prendre conscience aux élèves de leurs propres idées, de ce qu'ils comprennent et de celles des autres. De nombreux efforts comme écouter, évaluer et donner un sens aux points de vue des autres.

39 - La démarche d’investigation -
Des exigences envers les élèves Accepter la sollicitation intellectuelle: par exemple, un élève ayant une conception de l'apprentissage essentiellement transmissive, et adhérant à des approches positivistes de la science peut trouver peu judicieux qu'on lui demande d'évaluer son approche de certains phénomènes ainsi que celle des autres. : « Pourquoi me le demander ? Donnez moi simplement la réponse » on doit leur présenter les hypothèses sous-jacentes, et les inviter à y réfléchir. Accepter le défi intellectuel: Dans ces approches, il est clair que l'élève est placé dans une situation de défi intellectuel, et c'est bien là tout l'intérêt de l'exercice. "des élèves brillants réagissent au conflit cognitif avec enthousiasme" et apprécient "l'effet de surprise" de la méthode et la confrontation avec des problèmes nouveaux. "Par contre, des élèves en difficulté ... semblent développer des images dévalorisantes d'eux-mêmes, une attitude négative par rapport à l'école et aux travaux qu'on leur propose et une forme d'anxiété".

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Des exigences envers les enseignants Selon les situations, l’enseignant : devra réagir positivement aux idées de ses élèves et à ce qu'ils comprennent. aura un "rôle consultatif" neutre. Il devra , par exemple, pouvoir servir d'auditoire test pour les idées des élèves et refuser d'exprimer son opinion ou de les aider devra réagir directement aux idées des élèves en les aidant à s'orienter vers le point de vue des scientifiques. Dans toutes les situations, l'enseignant doit aussi savoir créer un environnement pédagogique dans lequel les élèves ont confiance en eux et peuvent exprimer et discuter ouvertement leurs opinions.

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Des exigences envers les enseignants être conscients des idées et de ce que comprennent leurs élèves du sujet traité, connaître les cheminements conceptuels possibles pour ce sujet, être sensibles aux progrès des élèves dans leur apprentissage, être capables de concevoir des tâches d'apprentissage susceptibles de soutenir et d'encourager ces progrès, être suffisamment sûrs de bien maîtriser le sujet étudié pour pouvoir évaluer les différents points de vue et y réagir, être capables de s'organiser et de mener un enseignement propice à l'apparition de tous ces phénomènes.

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Pour conclure la démarche d’investigation est porteuse d’espoir: apporter un sentiment de réussite et espoir de développer l’autonomie des élèves. mais en même temps elle est complexe et il ne faudrait pas s’y jeter à corps perdu sans en saisir les principales règles. Il faut s’y lancer progressivement et à petites doses Il faut laisser le temps à l’élève et au professeur de s’habituer à ce nouveau mode de fonctionnement … … car tout changement est un risque !

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Issue du questionnement des élèves sur le monde réel, l’activité d’investigation et de réalisation n’a pas à être mise en œuvre pour elle-même. Opérationnalisation des savoirs La formulation d’hypothèses La résolution de problèmes Investigation - expérience Échanges argumentés La structuration des connaissances 1 La situation problème 2 Appropriation du problème 3 4 5 6 7 Elle doit conduire à une nouvelle connaissance sans laquelle il ne saurait y avoir de démarche réussie.