Formation bdp 42 - bibliothécaire accompagnateur / médiateur
Nouveaux programmes, nouveau travail - UdPPC...
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Congrès UdPPC, Nantes 2012
Nouveaux programmes, nouveau travail: différentes approches
pour construire une séquence. Propositions subjectives…
Jacques Vince Lycée Ampère, Lyon
Groupe SESAMES, enseignant associé à l’Ifé- ENS Lyon [email protected]
http://pegase.inrp.fr
Congrès UdPPC Nantes 2012
Situations d'Enseignement Scientifique : Activités de Modélisation, d'Évaluation, et de Simulation
Congrès UdPPC, Nantes 2012
Santé
Sport Univers
Ondes sonores Ondes électromagn
Lumière propagation
vitesse Atomes, noyaux,
charge Corps purs, mélange
Réflexion totale
Réfraction
Molécules (formules, modèles), isomérie
Tableau périodique
Solution : solvant, soluté, dissolution
Quantité
Concentrations
Ppe actif, excipient, formulation
Naturelle/synthétique
Extraction, séparation, identification
Groupe caractéristique
Synthèse
Relativité du mvt, vitesse, référentiel
trajectoire
Spectres émission et absorption
Action, force, effet de la force
Principe d'inertie Mesure temps/durées
Combustion
Pression dans les liquides, influence de la profondeur
Dissolution gaz dans liquide
Description de l'univers, structure lacunaire
Dispersion
Snell-Descartes
Masse et dimension de l'atome
Gravitation, pesanteur
Observation Terre, planètes
Loi de Boyle-Mariotte, limites
Pression d'un gaz, force pressante
Caractéristiques physiques
CCM
Système/réaction chimique, équation
Signaux périodiques
Année de lumière
Fréq. Période
Tension max min
Éléments, isotopes, ions,
duet-octet
Familles chimiques
Analyses médicales
Dilution
Matériaux
Espèce chimique
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Congrès UdPPC, Nantes 2012 4
Santé
Sport Univers
Signaux
périodiques
Ondes sonores
électromagnétiques
Lumière
propagation.
vitesse
Atomes, élément,
etc…
Espèces chimiques,
corps purs, mélange
Réflexion totale
Réfraction
Molécules (formules,
modèles, isomères)
Tableau
périodique Solution aqueuse
Mole
Concentration
Principe actif, excipient
Naturelle/synthétique
Extraction,
séparation,
identification
Groupe
caractéristique
Caractéristiques
physiques
CCM
Synthèse
Transformation
/ réaction
Relativité
mouvement,
référentiel,
trajectoire
Spectres
Action, force,
effet de la force
Principe d'inertie Mesure d’une durée
Combustion Pression d'un gaz,
d’un liquide, force
pressante
Pression et
profondeur
Description
de l'univers
Dispersion
Snell-Descartes Gravitation
pesanteur
Techniques
d'observation
Boyle-Mariotte
Dissolution gaz dans
un liquide
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Congrès UdPPC, Nantes 2012
La trilogie des compétences…
Observer… …le programme
Comprendre… …sa ligne directrice
Agir… …devant les élèves…
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Didactique ?
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« L’enseignant doit être un accompagnateur de
chaque élève dans l’acquisition de compétences qui
ne peuvent être opérationnelles sans
connaissances, qui sont à la fois la base et l’objectif
de la didactique, notamment scientifique. Formation
des esprits et acquisition de connaissances sont
deux facettes indissociables de l’activité éducative »
BO HS8 13/10/2011
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La didactique peut-elle sauver l’enseignement
des sciences physiques ?
Qu’a-t-elle à dire sur de nouveaux programmes ?
Congrès UdPPC, Nantes 2012
Ce que n’est pas cet atelier… • Une session de formation continue avec
ateliers en petits groupes…
• Un cours de M1 pour apprendre à préparer une séquence…
• Une méthode magique pour élaborer facilement des séquences d'enseignement
• Une tentative de lire les intentions cachées des concepteurs des programmes… pour ne pas trop se stresser avec "l'esprit" du programme
• Un débat sur la pertinence de la présence de quelques nouveautés (incertitudes en particulier)
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Ce qu’aurait pu être cet atelier…
• Une session de travail en petits groupes pour confronter les approches et faire fonctionner quelques outils proposés…
• Un forum de discussion sur les difficultés de mise en œuvre des programmes de 1ère S et TS…
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Congrès UdPPC, Nantes 2012
Ce que va tenter d’être cet atelier…
une présentation d'outils pour
– donner du relief au programme et (pour) gérer son temps
– élaborer des séquences d'enseignement en tenant compte d'outils censés résister aux différentes réformes
– ré-injecter la prise en compte des idées initiales et/ou des difficultés des élèves dans la construction de ces séquences
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Congrès UdPPC, Nantes 2012
Proposition…
• Contexte institutionnel
• Quelques constats (côté élèves, côté enseignants)
• S’approprier un programme et y mettre du relief : à partir de quels éléments de réflexion
• Quelques exemples Énergie
Ondes
Mécanique
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Le dilemme du lycée…
Contexte institutionnel
Contribuer à la culture
scientifique
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Le contexte de l’introduction des thèmes
• Une urgence après un projet avorté
• Une volonté réaffirmée d’ancrer
l’enseignement des SPC « dans le réel »
– Thèmes en seconde
– Sujets « de société » type défi énergétique
– Introduction d’outils classiques du praticien
(physicien ou chimiste) sans transposition
très réfléchie
Contexte institutionnel
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D’autres éléments de contexte…
• Un contexte de réduction du temps d’enseignement (30 min en 2nde, un tiers de l’horaire en 1ère S…)
• Des structurations différentes des contenus
• Des recommandations sur les méthodes pédagogiques mais une liberté pédagogique célébrée
• Une évaluation nationale préservée
Contexte institutionnel
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Le cycle terminal
Contexte institutionnel
• Structuration via 3 phases de LA démarche scientifique
• Des objectifs bien plus définis en termes de compétences qu’en termes de savoirs
• « s’appuient sur des entrées porteuses et modernes »…
• Utiliser de la science pour (extraire et
exploiter des informations…)
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Congrès UdPPC, Nantes 2012
Le cycle terminal
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Contexte institutionnel
1ère S Term S
Observer Couleurs et images
Ondes et matière
Comprendre Lois et modèles
Lois et modèles
Agir Défis du XXIe siècle
Défis du XXIe siècle
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En TS
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Contexte institutionnel
• 11 compétences sur Mesures et incertitudes
• 120 compétences
92 non expérimentales
28 expérimentales
Ondes et matière
Lois et modèles
Défis
5 +1 17+7 6+2
10+6 18+5 4+2
8+1 14+1 10+3
23+8 49+13 20+7
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De « nouvelles » compétences…
• Extraire et exploiter des informations… Une compétence non expérimentale sur 4 en TS (1/5 en 1ère S)
• Pratiquer une démarche expérimentale (11/26) • Mettre en œuvre une démarche expérimentale (7/26)
• Rédiger une synthèse de documents pouvant porter sur : - l’actualité scientifique et technologique ; - des métiers ou des formations scientifiques et techniques ; - les interactions entre la science et la société.
Contexte institutionnel
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Quelques constats…
Données extraites des dossiers de l’enseignement secondaire
L’image des Sciences Physiques et Chimiques au lycée (LEGT et LP)
Dossier n°181 (DEPP - Mars 2007)
661 LEGT, 528 LP, 6 acteurs par établissement (élèves, professeurs et chef d’établissement)
Enquête effectuée en octobre 2005
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Quelques constats
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Que font les élèves en classe de physique-chimie?
• 30 % ne sont jamais interrogés au début du cours sur ce qu’ils savent déjà du sujet traité.
• 31 % sont toujours ou souvent en train d’écrire sous la dictée de leur professeur
• Dans 18 % des cas la recherche d’une réponse à un problème ne se fait que dans le cadre expérimental.
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Quelques constats
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Quelques données sur ce qui encourage les élèves en science
(extraits d’un étude menée dans notre équipe)
Échantillon étudié : 552 élèves dont 226 élèves de 3e (108 G et 118F) 205 élèves de 2nde (109 G et 96 F) 121 élèves de 1ère S, STI, STL ou autres (93 G et 28 F)
Quelques constats
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Qu’est ce qui vous décourage le plus en classe de sciences?
Proposition
« ne pas savoir utiliser le vocabulaire adapté »
49%
33%
Continuer
les sciences
Arrêter
les sciences
Une différence
significative entre ceux
qui veulent continuer
les sciences et ceux
qui veulent arrêter.
70% des 552 élèves répondent par l’affirmative (moyennement à
beaucoup)
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Quelques constats
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Qu’est ce qui vous encourage le plus en classe de
sciences?
14%
58%
23%
Pas du tout
+ un peu moyennement Beaucoup +
complètement
Proposition :
« penser que les connaissances
personnelles que vous avez
du sujet sont utiles »
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Quelques constats
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Ce qui vous permet de comprendre la physique, c’est ?
Proposition
« travailler avec mon voisin ou en petit groupe »
0
10
20
30
40
50
60
70
Pas du tout
+ un peu moyennement
Beaucoup +
complètement
17% 13%
63%
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Quelques constats
Congrès UdPPC, Nantes 2012
Du côté des enseignants…
Enquête 1ère S
Selon vous, le programme est :
- structurant en termes de connaissances et méthodes
scientifiques
- une suite de "briques" de connaissances et méthodes
séparées les unes des autres
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Quelques constats
structurant
13%
suite de
briques
72%
autre; 15%
N=243
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Du côté des enseignants…
Enquête 1ère S Les contours du programme vous paraissent-ils assez précis ?
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Quelques constats
N=243
Autre 5% (12)
OUI 29% (71)
NON 66% (160)
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Mais que peut-on améliorer ? Une marotte du didacticien…
Professeur
Élève Savoir
Relation didactique Relation pédagogique
Relation d’apprentissage
Mon triangle à moi, il a aussi trois côtés : saquer,
surcharger et sanctionner!
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Didactique ?
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S’approprier un programme, y mettre du relief…
• Tenter de formuler un ou deux objectifs principaux par partie…
• Mettre en réseaux les concepts cités, repérer les concepts manquant…
• Hiérarchiser les compétences, les
reformuler éventuellement.
• Repérer le champ expérimental courant et le champ expérimental didactique connu
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Congrès UdPPC, Nantes 2012
S’approprier un programme…
Ce travail se fait sous l’influence :
• des hypothèses d’apprentissage, en particulier pour l’apprentissage de la physique
• de l’analyse conceptuelle des savoirs nécessaires
• de la connaissance des idées initiales sur le sujet
• des objectifs en termes de méthode ou de compréhension de l’activité scientifique
• du temps d’enseignement
• de l’évaluation terminale, très sommative.
…
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Ouais bah moi je suis payé pour enseigner ce qui est
vrai, pas les idées farfelues des élèves
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On a tous des idées sur ce qu’on croit être les "bonnes" (meilleures ?) façons d’apprendre d’un élève… Regarder sa propre pratique pour la questionner…
La recherche en fait un objet d’étude et peut proposer/tester des situations d'enseignement qui favorisent l’apprentissage.
Les théories de l’apprentissage
Gratter pour que ça rentre, y a que ça de
vrai
Comment voulez-vous qu’ils apprennent de la physique s’ils ne font pas de manips
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Congrès UdPPC, Nantes 2012
La motivation de l’élève passe par :
– Une meilleure compréhension de ce que
l’on attend de lui
– Une diminution du sentiment d’arbitraire
– Une prise en compte plus importante de
ce qu’il sait et de ce qu’il produit (juste ou
non )
– Des activités/situations qui suscitent la
curiosité, la recherche, …
Et la motivation fut ??
Les théories de l’apprentissage
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Congrès UdPPC, Nantes 2012
Mais au fait, qu’est-ce que faire de la physique ?
Analyser et interpréter les objets et les événements du monde matériel (point de vue partagé par les élèves, qui disent davantage expliquer)
Faire des prévisions sur ce monde (peu évoqué par les élèves)
Ceci nécessite • d'utiliser des théories, des modèles, des concepts qui
permettent une certaine objectivation des situations ; • de simplifier, d’idéaliser, de faire des choix, de
confronter aux situations matérielles... bref modéliser...
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Une hypothèse forte SUR l’apprentissage de la physique
Congrès UdPPC, Nantes 2012
Vers une épistémologie "scolaire"…
MODÈLE
Lois, principes, définitions, théorèmes, paradigmes…
Instrument reliant champs empirique et théorique
Objets, événements…
Apprentissage des élèves:
Relations difficiles et nécessaires
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Une hypothèse forte SUR l’apprentissage de la physique
Congrès UdPPC, Nantes 2012
monde de la théorie et du modèle
Articuler les deux mondes...
monde des objets et des événements
Relations entre concepts
Relations entre événements et/ou objets
Relations entre concepts
et/ou événements/objets
Ce qui crée du sens La difficulté essentielle
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Une hypothèse forte SUR l’apprentissage de la physique
(Gaidioz & Tiberghien, 2003 ; Gaidioz, Vince & Tiberghien, 2004)
Congrès UdPPC, Nantes 2012 36
Moi je pense que la physique est omniprésente autour de nous : pas question que je sépare ces
deux trucs
Une hypothèse forte SUR l’apprentissage de la physique
Congrès UdPPC, Nantes 2012
Pour l'apprentissage initial... Cette activité de modélisation nécessite d'étudier des situations
“simples” et/ou très épurées...
• pour lesquelles l'explication ou l'interprétation en termes de physique ne présente pas a priori un intérêt immédiat. • éloignées des situations que les élèves pourraient avoir envie de comprendre...
Modélisation de la situation
(Monde des théories et des modèles)
FTerre/livre
FTable/livre
37
R
P
Une hypothèse forte SUR l’apprentissage de la physique
Congrès UdPPC, Nantes 2012
(Une potentialité de l'expérience sous-exploitée ?)
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Ce cadre d'analyse permet aussi de mettre en évidence tous les rôles que peut jouer l'expérience :
• révéler les idées des élèves (situation-problème), leur en faire prendre conscience et mettre en place des outils pour modéliser
• valider un modèle (vérifier que…)
• susciter le besoin d’un (nouveau) modèle
• induire un nouveau modèle
• donner lieu à prévision à l’aide d’un modèle
• permettre d'explorer le champ de validité
Une hypothèse forte SUR l’apprentissage de la physique
Congrès UdPPC, Nantes 2012
S’approprier un programme…
Ce travail se fait sous l’influence :
• des hypothèses d’apprentissage, en particulier pour l’apprentissage de la physique
• de l’analyse conceptuelle des savoirs nécessaires
• de la connaissance des idées initiales sur le sujet • des objectifs en termes de méthode ou de compréhension de l’activité scientifique
• du temps d’enseignement
• de l’évaluation terminale, très sommative.
…
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Congrès UdPPC, Nantes 2012
Voir la construction de séquences à travers deux lentilles différentes
Penser une articulation cohérente
des contenus scientifiques
Penser la prise en
compte des idées des
élèves (révéler,
prendre en charge,
dépasser…)
Roth et al., 2011
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Congrès UdPPC, Nantes 2012
Une question socialement vive…
• Une introduction d’une question sociale, non totalement aboutie…
• Des croisements disciplinaires peu préconisés
• Un concept et des enjeux sous influences multiples
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Exemple d’analyse : l’énergie
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énergie
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•Une variété de disciplines convoqués, d’intérêts… et de « points de vue » •Pas de résolution par mise à l’épreuve expérimentale
Quelle contribution de la physique ?
Communauté des citoyens et de la vie quotidienne
•Des savoirs théoriques relativement stables et anciens •Des recherches et innovations essentiellement à finalité technologiques (efficacité…)
Communauté scientifique
Des « enjeux de société »
Les questions des élèves !
• Des savoirs scolaires très « transposés »
DE = W + Q
Exemple d’analyse : l’énergie
Congrès UdPPC, Nantes 2012
Une « neutralisation » des savoirs ?
• Des questions dans les préambules, mais pas dans les contenus.
• Une sectorisation implicite (mécanique, électricité…)
• Une difficulté à prendre en compte explicitement d’autres champs disciplinaires
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Exemple d’analyse : l’énergie
Congrès UdPPC, Nantes 2012
Des contextes d’usage très variés
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• En physique scolaire, l’énergie peut être potentielle, cinétique, mécanique, interne, microscopique, macroscopique… électrique…
• Dans la vie courante, l’énergie peut être solaire, nucléaire, géothermique, hydraulique, fossile, verte, propre, chère, renouvelable, éolienne, thermique… et électrique !
Exemple d’analyse : l’énergie
Congrès UdPPC, Nantes 2012
Quelques commentaires…
- Un résultat direct de l’interaction des contextes : la présence de l’énergie électrique comme concept essentiel…
- Une entrée « mécanique » justifiée nulle part…
- Un hétérogénéité forte des compétences
- Un contexte électrique qui n’est pas « placé »
- Un recours explicite à la chaîne énergétique, « objet » didactique à assumer comme tel.
Exemple d’analyse : l’énergie
Congrès UdPPC, Nantes 2012
Des usages courants à sonder et à prendre en compte
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• Je n’ai pas l’énergie de, je manque d’énergie
• J’achète de l’énergie, on produit de l’énergie, on en consomme…
• L’énergie d’une pile a disparu lorsqu’elle est usée
• Des hybridations énergie-force-puissance-vitesse
• …
Exemple d’analyse : l’énergie
Congrès UdPPC, Nantes 2012
Objectifs principaux… Cas de l’énergie en 1ère S
- Savoir que l’énergie peut prendre différentes formes et qu’elle est caractérisée par ses propriétés de conservation, stockage et transfert.
Quelle que soit sa forme, la grandeur énergie peut être exprimée avec la même unité.
Distinguer puissance et énergie.
- Analyser une situation d’un point de vue énergétique à l’aide de la notion de rendement.
- Connaître et utiliser un critère pour désigner une ressource de renouvelable
Donner du relief, faire des choix : cas de l’énergie
Congrès UdPPC, Nantes 2012
Hiérarchiser les compétences…
*** Compétence structurante pour atteindre
l’objectif principal d’apprentissage
** Compétence qui renforce une
compétence structurante, ou utile pour
accéder à une compétence structurante
* Compétence qui ne contribue pas au
objectifs principaux
Donner du relief, faire des choix : cas de l’énergie
Congrès UdPPC, Nantes 2012
Des compétences souhaitables…
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• Repérer et savoir articuler les points de vue quotidiens et scientifiques sur l’énergie.
• Analyser d’un point de vue énergétique (stockage, transfert, transformation) une situation dans des domaines variés (vivant, technologique, industriel…) ; savoir utiliser la représentation symbolique "chaîne énergétique" à cet effet.
• Articuler les dénominations des sources d’énergie dans la vie courante et les formes de stockage en science.
• Distinguer, sur une notice, une facture ou une étiquette d’efficacité énergétique, ce qui relève de l’énergie de ce qui relève de la puissance.
Donner du relief, faire des choix : cas de l’énergie
Congrès UdPPC, Nantes 2012
Des compétences souhaitables…
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• Savoir reconnaitre dans un document une source dite renouvelable et comprendre pourquoi elle ainsi dénommée.
• Connaitre les manifestations observables correspondant aux transferts d’énergie et mener une analyse éventuellement quantitative pour prévoir une manifestation énergétique (faire un bilan d'énergie).
• Distinguer et articuler les concepts de puissance et d’énergie, aussi bien du point de vue de la langue que du point de vue mathématique et graphique.
• Par rapport à la fonction énergétique d’un appareil ou d’une situation, repérer le ou les transfert(s) utile(s) et ce qui est considéré comme des pertes. Savoir en déduire la valeur du rendement.
Donner du relief, faire des choix : cas de l’énergie
Congrès UdPPC, Nantes 2012
Progression… Activité d'introduction : l'énergie dans la vie courante et en physique…
Chapitre 1 Modèle de l'énergie, conservation de l'énergie
Activité 1 - Énergie cinétique et énergie potentielle de pesanteur
Activité 2 - Évolution quantitative des différentes formes de l'énergie
Activité 3 – Interprétation à l'aide du modèle
Activité 4 - cas d'un lancer vertical
Chapitre 2 Formes d'énergie : différentes façons de classer
Activité 1 – Formes d'énergie en physique
Activité 2 – Formes ou transferts ?
Chapitre 3 Transferts d'énergie
Activité 1 – Représenter une situation simple par une chaine énergétique
Activité 2 – Introduction à la puissance
Activité 3 – Transférer une quantité d'énergie plus ou moins rapidement : notion de puissance
Activité 4 – Rendement d'un convertisseur
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Donner du relief, faire des choix : cas de l’énergie
Congrès UdPPC, Nantes 2012
Objectifs principaux… Pour comparer : cas des ondes en TS
- Savoir ce qu’est une onde et comment on la caractérise (donner du sens aux grandeurs associées)
- Savoir reconnaitre expérimentalement les phénomènes associés (propriétés)
-Diffraction
-Interférence
-Effet Doppler
…
Exemple d’analyse : les ondes
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L’expérience des deux micros
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GBF A BA
M1 M2
Mvt relatif des micros
Mvt relatif des courbes
Représentation spatiale de
l’état de l’air à t donné
Repérage de l définition
Actions à mener pour mesurer l
Exemple d’analyse : les ondes
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Autre conséquence sur les ondes
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La nature de la physique et son fonctionnement
• On ne voit pas une onde.
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Objectifs principaux…
• Savoir décrire un mouvement et décrire une situation en termes de forces.
• Savoir faire le lien entre mouvement et forces (lois de Newton) sur des situations variées.
Exemple d’analyse : les ondes
Congrès UdPPC, Nantes 2012 70
Exemple d’analyse : mécanique
Modélisation du mouvement Modélisation des actions
Congrès UdPPC, Nantes 2012 71
Exemple d’analyse : mécanique
Modélisation du mouvement Modélisation des actions
Congrès UdPPC, Nantes 2012 72
Exemple d’analyse : mécanique
Modélisation du mouvement Modélisation des actions
Congrès UdPPC, Nantes 2012 73
Exemple d’analyse : mécanique
Modélisation du mouvement Modélisation des actions
Congrès UdPPC, Nantes 2012
Comment construire des activités en
tenant compte des idées initiales ?
Différents types d’activités:
– Activités permettant à l’élève de prendre conscience de ses idées
initiales
– Activités prenant appui sur les idées initiales pour construire du
savoir en physique
– Activités illustrant la pertinence du modèle du physicien par
rapport aux idées initiales
Toutes ces activités ne sont pas toujours suffisantes :
– changement de situation réapparition de l’idée
– coexistence des deux points de vue
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Exemple d’analyse : un exemple de prise en charge des idées initiales
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La collaboration entre enseignants et didacticiens peut-elle fonctionner ?
Pratique de
recherche
Pratique
enseignante
Contenu disciplinaire
Outils généraux
Séquence
?
La collaboration entre enseignants et chercheurs
Besoins
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Les ressources disponibles •Les documents destinés aux élèves
- Partie n (activités) - Exercices de la partie n
•Les documents « prof » (aide à la mise en
place des activités et des exercices) •Pourquoi cette activité ? •Informations sur la préparation de l’activité •Analyse du savoir à enseigner et information sur le contenu •Informations sur le comportement des élèves et sur la façon de prendre en compte leurs difficultés •Corrigé
•Des vidéos d’élèves en classe (sur certaines parties de programme seulement)
•Des textes plus généraux concernant cet enseignement
http://pegase.inrp.fr
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Pour ne pas conclure…
• Les programmes ne nous y aident pas mais…
• La didactique peut encore servir…
• La réflexion épistémologique est indispensable
• Tout ceci nécessite énormément de temps
Échangeons, mutualisons…
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Les ressources disponibles •Les documents destinés aux élèves
- Partie n (activités) - Exercices de la partie n
•Les documents « prof » (aide à la mise en
place des activités et des exercices) •Pourquoi cette activité ? •Informations sur la préparation de l’activité •Analyse du savoir à enseigner et information sur le contenu •Informations sur le comportement des élèves et sur la façon de prendre en compte leurs difficultés •Corrigé
•Des vidéos d’élèves en classe (sur certaines parties de programme seulement)
•Des textes plus généraux concernant cet enseignement
http://pegase.inrp.fr