F O R M AT I O N I N I T I A L E C O M P L É M E N TA I R E – A N N É E 2 0 1 3 / 2 0 1 4

LA DÉMARCHE D’INVESTIGATION AU CŒUR DE L’ENSEIGNEMENT DES SVT

14 décembre – Tamara Rollinde de Beaumont

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Séan

ce 4

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LES DÉMARCHES DANS LES PROGRAMMES DU COLLÈGE

« La démarche expérimentale, au-delà de la simple observation, contribue à une représentation scientifique, donc explicative, du monde. »

« Dans la continuité de l’école primaire, les programmes du collège privilégient pour les disciplines scientifiques et la technologie une démarche d’investigation. Comme l’indiquent les modalités décrites ci-dessous, cette démarche n’est pas unique. Elle n’est pas non plus exclusive et tous les objets d’étude ne se prêtent pas également à sa mise en œuvre. »

« Par ailleurs, au cours des quatre années du collège, chaque élève s’implique selon une démarche de projet dans des activités contribuant à développer sa responsabilité face à la santé et à l’environnement, ce qui constitue des occasions de développer son esprit d’initiative. »

« En classe de troisième, comme dans les classes précédentes, l'enseignement des sciences de la vie et de la Terre met fortement l'accent sur la pratique d’une démarche scientifique, les manipulations et les expérimentations qui permettent de l'exercer, l’expression et l’exploitation des résultats des recherches. »

Extraits du programme de SVT des classes de collège, BO août 2008

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LES DÉMARCHES DANS LES PROGRAMMES DU LYCÉE

« La démarche d’investigation, déjà pratiquée à l’école primaire et au collège, prend tout particulièrement son sens au lycée et s’appuie le plus souvent possible sur des travaux d’élèves en laboratoire. »

Extraits du préambule des programmes de SVT du lycée, BO du 29 avril 2010

« L’approche historique d’une question scientifique peut être une manière originale de construire une démarche d’investigation. »

« Pratiquer une démarche scientifique (observer, questionner, formuler une hypothèse, expérimenter, raisonner avec rigueur, modéliser). »

« La poursuite des objectifs de formation méthodologique implique généralement que l’on mette en œuvre une pédagogie active, au cours de laquelle l’élève participe à l’élaboration d’un projet et à la construction de son savoir. »

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Pour chacun des exemples présentés : Retrouvez les différentes étapes de la démarche

suivie afin de résoudre le problème posé. Précisez le type de stratégie adopté afin de

trouver une solution. Comparez les différentes démarches présentées.

COMMENT TROUVER LA SOLUTION D’UN PROBLÈME ?

Travail par 2Documents à disposition: Comment trouver la solution d’un problème ?Durée: 30 minProduction : schéma présentant les différentes étapes

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ORDRE DU JOUR

Que nous disent les instructions officielles?

La démarche d’investigation, comment ça marche?

En pratique…  Elaborer une démarche d’investigation

Les tâches complexes, une démarche d’investigation?

En pratique…  Elaborer une tâche complexe (1ieres étapes)

Gestion de la classe : Evaluation des attitudes comme outil de la gestion de classe

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QUE NOUS DISENT LES INSTRUCTIONS OFFICIELLES?

Depuis 1990, de profonds changements dans l’enseignement des sciences entre autre sur deux points:

La démarche d’investigation La coordination des disciplines scientifiques

En 2006, des innovations pédagogiques sont mises en place dans ce sens: Préconisation de mise en œuvre de démarche d’investigation dans les

apprentissages Convergence des disciplines: socle commun de connaissance et de

compétences 2008, MPS..)

Définition La démarche scientifique est un outil d'investigation pour décrire et

comprendre le réel. Elle est surtout utilisée dans les sciences, technologie et mathématiques (avec des spécificités disciplinaires). Elle repose sur le questionnement.

Académie de Créteil

Continuité primaire – collège – lycée

Démarche partagée avec d’autres disciplines

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Identifier les modalités de mise en œuvre et les différentes étapes de la démarche d’investigation.

Comparez les préconisations au collège et au lycée.

Travail en groupeDocuments à disposition: BO préambule des programmes de collège, BO préambule au programme de la terminale.Durée: 30 minProduction : tableau

QUE NOUS DISENT LES INSTRUCTIONS OFFICIELLES?

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RÉSOLUTION DE PROBLÈMES ET DÉMARCHES EEXPLICATIVES - SABINE BOBÉE –IA-IPR ORLÉANS-TOURS

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« Sans hypothèse, c’est-à-dire sans une anticipation de l’esprit sur les faits, il n’y a pas de science, et le jour de la dernière hypothèse serait le dernier jour de la science».« La méthode expérimentale, en tant que méthode scientifique, repose toute entière sur la vérification expérimentale d’une hypothèse scientifique ».

Claude Bernard• la notion de démarche scientifique à celle d’hypothèse • la notion de démarche expérimentale à celle d’hypothèse et d’expérience.

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CONTRIBUTION DES SVT À L’ACQUISITION D’UNE CULTURE SCIENTIFIQUE ET TECHNOLOGIQUE ET À LA MAÎTRISE DES AUTRES

COMPÉTENCES DU SOCLE COMMUN. (EXTRAIT DU BO)

L’objectif de l’enseignement des sciences de la vie et de la Terre est de comprendre le monde. Il s’agit d’expliquer le réel. Pour ce faire, on s’appuie sur une démarche d’investigation fondée sur l’observation de phénomènes perceptibles à différentes échelles d’organisation et des manipulations, expérimentations ou modélisations permettant de répondre à des questions, d’éprouver des hypothèses explicatives et de développer l’esprit critique. La connaissance est alors construite et non imposée. A tout moment de la démarche, on s’assure que l’élève perçoit le sens de ce qu’il fait et ce pourquoi il le fait.

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LA DÉMARCHE D’INVESTIGATIONCOMMENT ÇA MARCHE?

Situation déclenchante – situation problème Problème

qui présente une certaine complexité et offre différentes stratégies possibles de résolution

Hypothèses

Propositions provisoires à vérifier - Une hypothèse implique des conséquence ou implications vérifiables. Un modèle inventé..

Activités de recherche Tâtonnements – Importance de l’erreur - Confrontation des stratégies

Observations Expérimentations Modélisations Documentations

Résultats Confrontations des résultats

Etonnement, rupture, déstabilisation….

Conf

ront

ation

Conceptions initiales,

Modèles inventés

Constat Une

observation, une expérience

pour voir… Faire émerger les conceptions des

élèves

Analyse

Conception erronée

Obstacle à l’apprentissage

Conception valide

Elaboration d’une

situation-problème

susceptible de créer

une rupture...

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LA DÉMARCHE D’INVESTIGATIONCOMMENT ÇA MARCHE?

qui présente une certaine complexité et offre différentes stratégies possibles de résolutionIndispensable pour qu’il y ait activité scientifiquePermet de donner du sens au travail de l’élève.Un problème scientifique se construit au fur et à mesureCapacité : formuler un problème scientifiqueAttitude : esprit critique, l’ouverture d’esprit, curiosité intellectuelle

Propositions provisoires à vérifier - Une hypothèse implique des conséquence ou implications vérifiables. Un modèle inventé…Faire appel à ses connaissances (valide ou erronées), à l’imagination, à l’intuition…Capacité : proposer des hypothèses explicativesAttitude : développer la créativité, l’imagination

Problème

Hypothèse

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LA DÉMARCHE D’INVESTIGATIONCOMMENT ÇA MARCHE?

Démarche d'observation 

Démarche expérimentale 

Démarche documentaire 

Démarche de modélisation

D’après ac-creteil.fr

très utilisée en biologie ou en astronomie. C'est une démarche d'analyse.

très utilisée en physique (matière, optique … ) Elle a des limites évidentes dans l'étude du vivant ( éthique, séparation des variables souvent difficile… ).Il est parfois impossible d'expérimenter en classe (digestion, circulation sanguine, astronomie…) 

adaptée à toutes les disciplines mais il faut penser aux difficultés de lecture des textes et des images que comportent les documents.

A l'école élémentaire, modéliser consiste à remplacer le réel trop complexe par un schéma, une maquette, un organigramme… pour répondre au problème posé. Le modèle ne sera jamais satisfaisant et aura toujours des limites. Par exemple les modèles en astronomie ne tiennent pas compte des échelles de longueur et peuvent entraîner des erreurs de raisonnement. Ni l'utilisation d'élastiques ni celle de ficelles pour modéliser les muscles ne sont par exemple pleinement satisfaisant.

De très nombreuses capacités et attitudes mises en œuvre…

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LA DÉMARCHE D’INVESTIGATIONCOMMENT ÇA MARCHE?

Interprétation des résultats, retour vers les hypothèses et le problème.Capacité: traiter des informationsDébat, étape importante d’échanges dans la classeCapacité et attitude: confronter des argumentsConfrontation aux connaissances établies (professeur, bibliographie etc…)Validation

Conceptualisation et modélisation Capacité: élaborer un modèle explicatif

Situation déclenchante – situation problème Problème

qui présente une certaine complexité et offre différentes stratégies possibles de résolution

Hypothèses

Propositions provisoires à vérifier - Une hypothèse implique des conséquence ou implications vérifiables. Un modèle inventé..

Activités de recherche Tâtonnements – Importance de l’erreur - Confrontation des stratégies

Observations Expérimentations Modélisations Documentations

Résultats Confrontations des résultats

Dépassement du réel et aboutissement à un savoir abstrait

Conclusion: construction d’un modèle explicatif

Interprétations Aboutissement qui donne du sens Généralisation par comparaison

Validation Par les connaissances

disponibles, par les pairs

Communication Présentation écrite, orale, débat, argumentation….

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Elaborer une « activité élève » permettant de travailler tout ou un partie de la démarche d’investigation sur le thème: Activité interne du globe (séismes-volcanisme – répartition – bases de la tectonique globale).

Pour cela vous pourrez construire une démarche basée sur l’observation, l’expérimental, la modélisation ou les documents.

En pratique…  Elaborer une démarche d’investigation

Travail en binômeDocuments à disposition: extraits de BO et de manuelDurée:1hProduction : fiche de préparation d’activité élèves

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BILAN

Attitude, capacités et connaissances sont déterminées

Indicateurs d’évaluation précisésIndicateurs : description des signes observables ou mesurables, propres à chaque situation, permettant de statuer sur le respect des critères. Ils doivent être formulés de façon suffisamment explicite pour que l'élève puisse s'autoévaluer.

vademecum

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BILAN

Développer une attitude scientifique: porter un certain regard sur le monde qui nous entoure

- chercher à apporte à ses propres réponses- Cherche à vérifier ses thèses- Cherche des arguments pour conforter ses

idéesA. Giordan

Démarche d’apprentissage permettant de travailler: connaissances, capacités et attitude

Décloisonner les disciplines

Appropriation du problème par l’élève

l’élève doit trouver une signification à ce qu’il fait

En rendant l’élève acteur de ses apprentissages

Motiver les élèvesSusciter des vocations scientifiques

Évaluation par compétence

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PAUSE

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LES TÂCHES COMPLEXES, UNE DÉMARCHE D’INVESTIGATION?

Définition: Une tâche complexe est une tâche mobilisant des ressources internes (culture, capacités, connaissances, vécu…) et externes (aides méthodologiques, protocoles, fiches techniques, ressources documentaires…).

Chaque élève peut adopter une démarche personnelle de résolution pour réaliser la tâche.

Une tâche complexe ne se réduit pas à l’application d’une procédure automatisée, mais pour autant complexe compliqué

La réalisation d’une tâche complexe nécessite la mise en œuvre de connaissances, de capacités et d’attitudes.

Vademecum 2012

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LES TÂCHES COMPLEXES, UN EXEMPLE DE DÉMARCHE D’INVESTIGATION

Ce sont des activités plutôt autonomes avec au moins trois objectifs :

- mettre les élèves en situation d’investigation

- leur faire acquérir de nouvelles connaissances

- leur faire travailler des capacités et/ou des attitudes.

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UN EXEMPLE…LE DEVENIR DES PLAQUES LITHOSPHÉRIQUES VADEMECUM

A partir des différentes ressources proposées, montrer qu’une plaque formée à l’axe d’une dorsale peut disparaître en profondeur sous une autre plaque au niveau d’une fosse océanique.

Consigne : Tu présenteras ta réponse sous la forme d’une coupe réalisée en profondeur à l'aide du logiciel Sismolog Junior (à imprimer et à annoter).

Ressource 1 : Maquette illustrant le devenir d’une plaque lithosphérique formée à l’axe d’une dorsale Ressource 2 : Logiciel Sismolog Junior Ressource 3 : Quelques rappels Les séismes ne se produisent que dans des matériaux rigides (solides et cassants), sous l’effet de contraintes de compression ou d’extension La lithosphère est une couche rigide d’environ 100 Km d’épaisseur L’asthénosphère est une couche solide mais non cassante située sous la lithosphère

Situation problème qui devient le fil directeur

de la recherche

Une consigne plutôt qu’une série de

questions « fermées »

Différentes ressources indépendantes les unes

des autres

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UN EXEMPLE DE TÂCHE COMPLEXEVADEMECUM

Aide à la résolution : niveau confirmé 1. Repérer une frontière de convergence de plaques comportant une fosse océanique 2. Observer la répartition des foyers sismiques de part et d’autre de cette frontière (carte, vue 3D et coupe) 3. Proposer une explication à la répartition des foyers sismiques visible sur la coupe en l’annotant  Aide à la résolution : niveau débutant 1. Zoomer sur la fosse océanique bordant le Pérou (frontière de convergence entre la plaque de Nazca et la plaque Sud Américaine) 2. Remarquer l’augmentation en profondeur* des foyers sismiques depuis les côtes continentales vers l’intérieur de l’Amérique du sud (carte) 3. Observer la profondeur* des foyers sismiques associés aux reliefs visibles (vue 3D) 4. Comparer la répartition en profondeur* des foyers sismiques de part et d’autre de la fosse océanique (coupe) . Utiliser les informations de la ressource 3 pour annoter la coupe de sorte à montrer que la plaque de Nazca « plonge » sous la plaque Sud Américaine au niveau de la fosse océanique * : Dans Sismolog Junior, la profondeur des foyers sismiques est indiquée par un code couleur (jaune = foyers superficiels ; rouge = foyers intermédiaires ; noir = foyers profonds)

Des aides variables en fonction des questions

des élèves

Vers une pédagogie différentiée

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UN EXEMPLE DE TÂCHE COMPLEXEVADEMECUM

Une évaluation transparente

Avec les capacités, critères et indicateurs

de réussiteUne auto-évaluation devient possible…

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LA TÂCHE COMPLEXE… EN 7 POINTS!

il s’agit d’une consigne et non d’une question

elle introduit des données réalistes qui font échos à la réalité de l’élève, et scénarisées pour accroître sa motivation

elle oblige l’élève à intégrer différentes ressources déjà vues en classe, mais indépendantes les unes des autres

elle laisse une place à la créativité, l’initiative et l’autonomie

elle peut être traitée de différentes façons

elle ne donne pas d’indication pour la résolution

Elle peut être transdisciplinaireD’après Virginie Sathicq - professeur de lettres classiques au collège Albert Camus, Plessis Trévise

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A partir d’un des deux exercices guidés, élaborez le début d’une tâche complexe (situation problème et consignes)

En pratique…  Elaborer une tâche complexe

Travail en groupeDocuments à disposition: deux exercices guidésDurée:1hProduction : élaborez les 1ieres étapes d’une tâche complexe

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POUR LA PROCHAINE FOIS…

Élaborez une tâche complexe à partir d’une de vos activités.

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BILAN LA TÂCHE COMPLEXE, QUEL INTÉRÊT POUR LES ÉLÈVES?

Un atout important pour les élèves car cela permet :

de relever un défi motivant;

La mise en œuvre de la démarche d’investigation

d’acquérir des compétences mobilisables dans la vie quotidienne;

de prendre davantage d’initiative (pour résoudre cette tâche complexe);

de bénéficier d’aides ciblées.

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BILANLA DÉMARCHE D’INVESTIGATION

Développer des compétences

Construire une relation enseignant /élève horizontal

Développer une culture scientifique

Susciter des vocations scientifiques

Apprentissage de l’autonomie pour les élèves, prise d’initiative, collaboration, argumenter….

Possibilité de se tromper

Éprouver des représentations initiales

Permet la gestion de l’hétérogénéité

L’enseignant est en premier lieu une personne ressource

Aide différentie

L’élève s’autoévalue au cours du processus

Contribution à donner une image plus fidèle de la science, de la pratique scientifique, source de questionnement et non catalogue de savoirs

Réhabilitation du statut de l’erreur et du doute en science

Orientation plus importante des jeunes vers les sciences

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BILAN

Chaque fois que cela est possible…

Une autre façon de travailler

l’enseignant devient une personne ressource au coté de l’élève

Source de plaisirs pour les élèves et ….pour l’enseignant! 

Toutefois cette démarche n’est pas exclusive, certains sujets ne s’y prêtent pas…

Mais il existe d’autres démarchesLa démarche de projet : Indispensable pour former à

l’autonomie et à l’esprit d’initiative Préparer aux enseignements

d’exploration (MPS), aux TPE (épreuve anticipée du baccalauréat).

Préparer à l’enseignement supérieur, à la vie d’adulte.

L’exposé par le professeur : Parfois nécessaire pour structurer le

savoir Ne doit jamais constituer la totalité

d’une séance.

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GESTION DE LA CLASSE

Travailler en groupe - collaborer

Evaluation des attitudes comme outil de la gestion de classeDéfinir des attitudes par rapport au travail de groupe

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CONSEILS POUR MENER UN TRAVAIL DE GROUPESD’APRÈS LA BANQUE DE SITUATIONS D’APPRENTISSAGE ET D’ÉVALUATION COMPÉTENCE 3

Un temps d’appropriation individuel du problème posé.En cas de blocage : formuler la question à l’écrit, fournir quelques

pistesRépartition en groupe, chaque élève noter ses propres recherches et

sa propre démarche Restitution orale, moment privilégié pour valoriser la prise de parole

de certains élèves.mises en commun et débat bilan collectif lors d’une phase de structuration des savoirs

et des savoir-faire développés.

Deux remarques :Le professeur a un rôle de personne ressource (aide ciblée),

modérateurprévoir des prolongements pour les groupes les plus rapides.

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QUESTIONS…..