Eclairage pédagogique - Cycles 2 et 3

Eclairage pédagogique


L’approche de La main à la pâte

S’il n’existe pas de méthode universelle d’apprentissage des sciences, il existe toutefois des approches qui cherchent à favoriser la compréhension des méthodes et enjeux de la science. Ces approches considèrent l’enseignement des sciences comme une activité au cours de laquelle l’élève est en situation d’investigation et où la communication (orale et écrite) est très importante. L’enseignant y joue un rôle essentiel, en aidant les enfants à comprendre, à apprendre et à construire eux-mêmes leur propre savoir.

La démarche d’investigation

Selon le sujet d’études, la nature des recherches, les réactions des élèves, le matériel et le temps disponibles, les séances du projet « Esprit scientifique, esprit critique » peuvent prendre des formes complètement différentes. Néanmoins, il s’agit souvent d’une investigation, qui passe en général par trois phases :

  • Un questionnement, initié par l’enseignant ou les élèves ;
  • Une recherche qui peut être documentaire, expérimentale, observationnelle… ;
  • Une structuration des savoirs entraînant, à son tour, un nouveau questionnement, une nouvelle recherche, etc.

Il n’est pas rare cependant qu’une activité ne contienne pas l’ensemble des trois phases, mais que ces dernières soient réparties sur plusieurs activités traitant d’un même problème.
Notons aussi que si la progression d’ensemble est fondée sur l’investigation, cela n’est pas forcément le cas de toutes les activités, prises individuellement. Il arrive, parfois, qu’une notion nécessite un guidage plus fort de la part de l’enseignant et que nous proposions alors quelques activités plus directives. Ces dernières peuvent en général être remplacées par des activités plus libres et laissant plus de place à l’investigation… mais cela se fera au détriment du temps passé sur le projet.

Le projet « Esprit scientifique, esprit critique » offre de toute façon une grande variété de moyens d’investigation :

  • Observations (ex : « Portraits de chats ») ;
  • Expériences (ex : « La boîte du pourquoi ») ;
  • Modélisations (ex :« La carte animée ») ;
  • Recherches documentaires (ex :« Comment arrêter le hoquet ? ») ;
  • Fabrication d’un objet technique (ex :« L’emballage de jus de fruits qu’il nous faut ») ;
  • Débat (ex :« Faut-il manger du Nuletta ? »).

À la fin de chaque séquence, voire en fin d’activités, sont présentées des conclusions-types. Il s’agit bien entendu d’exemples (basés sur des tests réalisés en classe) destinés à guider l’enseignant. Il serait cependant dommage que ces conclusions soient utilisées telles quelles. Nous recommandons aux enseignants de laisser leurs élèves élaborer leurs propres conclusions, basées sur le travail effectivement réalisé en classe.

Les grandes phases d’une démarche d’investigation type

La phase de questionnement
Autour d’un phénomène ou d’une situation proposée par l’enseignant ou les élèves, naît une discussion collective en lien avec les représentations et questionnements de la classe. De la diversité des idées soulevées, de leur confrontation voire de leurs divergences, va se dessiner un problème que la classe aura à résoudre, une question d’ordre scientifique.
Toute la difficulté pour l’enseignant est de conduire la discussion qui amènera les élèves à prendre conscience du problème, de ce qu’ils cherchent à savoir ou à montrer. Pour cela, il encourage la communication entre les élèves et les guide dans leur réflexion : « Et vous, que diriez-vous ? Qu’en pensez-vous ? »

La formulation des hypothèses
En s’appuyant sur son expérience ou ses connaissances, l’élève donne des explications (exactes ou non). C’est en passant par l’investigation, via une recherche documentaire et/ou une expérimentation, que les élèves vont pouvoir confirmer ou infirmer ce postulat de départ. L’expérience vient alors, non pas comme une fin en soi, mais comme une nécessité permettant de tester la pertinence d’une hypothèse. La formulation des conceptions ou des hypothèses des élèves (ce qu’ils pensent savoir, ce qu’ils pensent comprendre et pouvoir expliquer d’un phénomène) peut être faite de façon individuelle ou collective :

  • à l’écrit sous la forme d’un dessin ou d’un schéma légendé, d’un texte argumenté ; d’une liste élaborée collégialement.
  • à l’oral, et prendre la forme d’une discussion collective argumentée entre les élèves.

La phase de recherche
Lors de cette phase, toujours guidé par l’enseignant, l’élève s’investit dans la recherche de solutions au problème posé. Il s’agit de mettre à l’épreuve les « hypothèses » retenues.
L’enseignant veille à ce que les modalités de recherche soient – le plus possible – trouvées par les élèves eux-mêmes, ceux-ci ne devant pas être de simples exécutants. Il peut parfois les aider, en cas de blocage, en leur présentant par exemple le matériel disponible.
Lorsque l’expérience n’est pas possible, la recherche documentaire, la modélisation, l’interview permettent aux élèves de valider ou de réfuter les hypothèses précédemment émises.

La structuration des savoirs
Le questionnement tient une place essentielle tout au long de l’investigation, qu’il s’agisse de poser un problème, d’interpréter le résultat d’une expérience, de confronter des points de vue… Il faut parfois plusieurs allers-retours entre questionnement et recherche avant de pouvoir répondre au problème et construire ainsi de nouvelles connaissances.
C’est lors de la mise en commun collective que la classe construit véritablement un savoir partagé. Le débat y tient une place primordiale. Cette mise en commun ne doit pas être vue comme un dialogue entre élèves et enseignant, mais comme un dialogue entre élèves, facilité par l’enseignant. Toute la classe participe à l’élaboration d’une trace écrite collective, qui fait consensus et qui résume ce qui a été appris et compris. Cette conclusion permet également de prendre de la distance avec l’activité réalisée afin de pouvoir commencer à généraliser et à conceptualiser.
La précision du vocabulaire devient ici centrale. Cette trace écrite collective est souvent textuelle, mais peut s’agrémenter d’autres formes de présentation : graphique, schéma, frise chronologique… Cette conclusion peut être apprise, voire mémorisée dans la formulation établie par la classe.

Note : la conclusion de la classe fait consensus… mais cela ne signifie pas qu’elle soit valable ! On peut être tous d’accord et tous se tromper ! Une étape essentielle, souvent oubliée, de l’investigation est la nécessaire confrontation du savoir construit en classe (nos conclusions) avec le savoir établi (ce que savent les scientifiques). Cette confrontation se fait à l’aide de livres, de documents… ou même avec l’enseignant qui est, lui aussi, dépositaire du savoir établi.

Le(s) rôle(s) de l’enseignant

Dans la démarche d’investigation, où l’activité de l’élève est prépondérante et favorisée, l’enseignant a un double rôle, essentiel. Il n’est plus seulement celui qui transmet des connaissances, mais aussi celui qui aide les élèves dans un cheminement vers la construction, par eux, de connaissances et l’acquisition de savoir-faire et de savoir-être.

Son objectif principal est d’aider les élèves dans la construction d’une attitude scientifique et l’acquisition progressive d’une démarche : se poser des questions, émettre des hypothèses, faire des expériences, relever des données et les interpréter, discuter des résultats et des conclusions possibles. Le travail de groupe et les échanges constituent une base essentielle à la construction des connaissances des élèves. Il n’est pas nécessaire d’agir en expert scientifique pour diriger les séances ; faire acquérir cette démarche signifie plutôt :

  • l’avoir acquise soi-même ;
  • se permettre et permettre aux élèves de tâtonner, voire de faire des erreurs et montrer comment elles peuvent être utiles ;
  • accepter de ne pas tout connaître et habituer les élèves à chercher une information auprès d’autres personnes, de livres, à reprendre des explorations ;
  • poser des questions et accepter de prendre en compte toutes les réponses ;
  • remettre en question ses propres représentations si nécessaire.

L’enseignant s’appuie sur la connaissance qu’il a des capacités de ses élèves, et aussi de l’état de la progression de l’ensemble de la classe. Il est attentif à l’atmosphère générale comme au rythme de travail de chacun ou des groupes, apporte son soutien ou relance la réflexion quand cela est nécessaire et joue un rôle modérateur (« Et toi, à ton avis… », « Êtes-vous d’accord avec ce qui a été dit ? »…). Il décide ou non de passer à une autre activité, à des moments de recentrage ou de généralisation. Pour tout cela, il est dit « tuteur » de la classe.

L’enseignant est aussi le garant des « faits » observés, de leur normalité, en tant qu’intermédiaire entre les sciences « des savants » et les élèves. Il décide aussi de la prise en compte ou non des propositions des élèves en les justifiant, de leur traitement et, finalement, en tant qu’expert ou référent, de la qualité scientifique des résultats des travaux de la classe. Et pour cela, il est dit « médiateur » scientifique de la classe.


Sciences et maîtrise des langages

La communication orale ou écrite est présente tout au long du projet « Esprit scientifique, esprit critique », y compris de façon explicite pour l’élève, tout au long des activités dédiées à l’observation et à la communication de ces observations à autrui.
L’usage d’un cahier d’expériences est recommandé, en tant qu’outil précieux dont les usages méritent d’être détaillés.

Pourquoi les élèves écrivent-ils ?

L’écrit invite à mettre à distance, à clarifier et à formuler ses pensées afin de les rendre compréhensibles par tous. Les élèves non familiers des démarches d’investigation écrivent peu spontanément. Cette activité nécessite donc un apprentissage, qui sera effectif si les élèves en comprennent l’utilité. Tous les écrits, dans leurs formes les plus diverses (dessins, schémas, légendes, textes descriptifs ou explicatifs), contribuent à la construction des apprentissages.

  • L’élève écrit pour lui-même
    L’écrit permet à l’élève d’agir (préciser un dispositif, faire des choix, planifier, anticiper sur des résultats), de mémoriser (garder trace d’observations, de recherches, de lectures, revenir sur une activité antérieure) et de comprendre (organiser, trier, structurer, mettre en relation des écrits antérieurs, reformuler des écrits collectifs).
  • L’élève écrit pour les autres
    L’écrit lui permet de transmettre ce qu’il a compris, de questionner les autres élèves, mais aussi des personnes extérieures à la classe (autres classes, familles…), d’expliquer ce qu’il a fait ou compris, de synthétiser…

Le cahier d’expériences

Le cahier d’expériences est une mémoire individuelle de l’enfant ; c’est pourquoi chacun a son propre cahier dont le contenu varie d’un élève à l’autre. Il peut être organisé en deux parties : individuelle et collective.

  • Les écrits individuels constituent un espace personnel de l’élève, qui y écrit ses premières réponses aux questions posées, décrit les activités qui lui permettraient de répondre à ces questions, note ses prévisions, rédige ses comptes rendus. Ces écrits peuvent prendre la forme de textes, mais aussi de schémas, de dessins, de graphiques… Ils servent de moteur de réflexion et de trace de l’action : à ce titre, ils sont pour l’enseignant un moyen de suivre les progrès et le cheminement personnel de chaque enfant. Il est important que l’enseignant n’intervienne pas d’autorité sur ces écrits personnels (pour en corriger les erreurs, par exemple). Il pourra en revanche aider l’enfant à les structurer petit à petit. Des écrits initialement peu élaborés et peu structurés vont s’enrichir petit à petit d’une description des dispositifs expérimentaux (liste du matériel, protocole, schéma ou dessin), d’une écriture des résultats et de leur interprétation, de conclusions…
  • Les écrits collectifs sont le fruit d’un véritable effort de confrontation d’idées et de propositions. Ils ont alors le statut d’écrits « validés », et doivent donc veiller à respecter les règles orthographiques et syntaxiques, et à s’enrichir d’un lexique précis.

Quel contenu possible ?

  • Les fiches d’activité mises en œuvre au gré des activités du module.
  • Des comptes rendus d’expériences élaborés par l’élève avec ou sans trame : problème posé, hypothèses émises, schémas ou explications des expériences, conclusions momentanées, nouvelles questions…
  • Des bilans de classe différenciés des traces individuelles (par la couleur par exemple) qui sont le résultat de la synthèse collective. Ces synthèses pourront également donner lieu à l’élaboration d’affiches et/ou d’un cahier de classe.
  • Un lexique individuel.

À quoi sert-il ?

Pour l’enfant, il sert :

  • À se souvenir (pour poursuivre son exploration, pour communiquer avec ses pairs ou sa famille).
  • À structurer sa pensée.
  • À comprendre l’importance de la trace écrite et de son utilité dans d’autres domaines que celui de la langue.

Pour le maître, c’est :

  • Un regard permanent sur le cheminement de l’enfant.
  • Un outil d’aide à l’évaluation au niveau de la maîtrise de la langue, des connaissances scientifiques, du raisonnement.
  • Une ressource pour l’élaboration des écrits collectifs.

Comment le faire évoluer ?

  • Inciter les élèves à s’y référer (pour poursuivre le travail, pour communiquer…).
  • Mettre en valeur les notes importantes et pertinentes.
  • Laisser assez de temps à l’enfant ou lui ménager un moment personnel pour écrire, parfaire ses notes ; faire le bilan écrit de ce qu’il a appris.
  • Aider à l’orthographe et à la syntaxe (dans la mesure où ce cahier n’est en général pas corrigé par le maître pour permettre à l’enfant une expression libre et spontanée). On pourra afficher des supports en classe ou tout outil de référence qui semblera approprié.

La place du débat

Le débat scientifique peut former au débat citoyen : l’élève apprend à argumenter son point de vue, à écouter les autres, à travailler pour un but commun. Il apprend aussi à exercer librement sa pensée tout en la contraignant par les réalités du monde des sciences.
Ce projet, et spécifiquement son bloc 4 « Argumenter », propose aux élèves d’apprendre à évaluer des arguments sur la base des faits scientifiques à leur appui (des « preuves ») d’une part, et d’autre part de eur formulation (correcte ou non). Il les initie également à repérer la présence d’arguments fallacieux et de biais de raisonnement. Ce projet propose donc non seulement de mettre en œuvre des activités de débat (facilitées par l’utilisation de jeux de cartes) et de discussion à visée philosophique, mais aussi d’en analyser les modalités pour comprendre ce qui donne la force et la pertinence à un argumentaire.


Évaluer les acquis des élèves

Comment évaluer les connaissances et les compétences développées par les élèves au cours d’un projet comme celui-ci ? La réponse à cette question dépend avant tout de l’usage qui sera fait de cette évaluation. S’agit-il de vérifier, à la fin du projet, que les élèves ont bien acquis telle ou telle notion, dans le but de les noter, par exemple (évaluation sommative) ? S’agit-il plutôt de recueillir des indices sur leur niveau de compréhension tout au long de l’investigation, qui permettront à l’enseignant d’adapter le déroulement de sa progression (évaluation formative) ?
A la fin de chaque séquence du projet « Esprit scientifique, esprit critique », une fiche d’évaluation est proposée, indiquant la compétence (telle qu’énoncée dans les programmes scolaires) évaluée. Cette fiche peut être adaptée par l’enseignant ou utilisée en l’état, comme évaluation formative (que nous recommandons) ou sommative.
Une telle évaluation, menée au fur et à mesure du déroulement du projet, permet d’en adapter la progression. Ainsi, si l’enseignant constate que certains élèves butent sur une notion, il pourra consacrer quelques minutes ou une séance entière à une autre activité. Cette situation de détour permettra d’aborder d’une manière différente la notion qui était mal assimilée par certains élèves, sans pour autant ennuyer les autres.
Pour être précise, fiable et utile, une évaluation des connaissances, des compétences et des attitudes se complète avantageusement par l’observation régulière du comportement de l’élève, de son travail individuel ou en groupe, et des traces écrites consignées dans son cahier d’expériences.
Le cahier d’expériences peut également être un excellent outil pour l’évaluation formative, dès lors que les élèves l’utilisent systématiquement pour écrire ce qu’ils pensent du problème étudié (leurs idées, conceptions, prévisions, suggestions ou hypothèses), explicitent par quel moyen ils vont résoudre ce problème (protocole expérimental, par exemple), rendent compte de leurs résultats, expliquent sous forme de conclusion ce qu’ils en ont compris, individuellement, avant d’élaborer et de rédiger une synthèse collective au sein de la classe.


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Partenaires du projet

Fondation La main à la pâte CASDEN