Mélanges et solutions

Auteurs : Alain Chomat(plus d'infos)
Résumé :
Dans le cadre d'une formation à la démarche d'investigation, axée dans ce cas sur l'expérimentation, une mise en situation sur le thème de l'eau en tant que solvant, peut constituer un bon support. La tâche proposée n'est pas, telle qu'elle est formalisée, réalisable directement par des élèves, même si elle apparaît simple. Les participants ont à identifier et résoudre plusieurs questions pour aboutir à ce qui est demandé. Ils peuvent, dans un premier temps, se sentir déstabilisés et ainsi apprécier le recours aux autres. C'est une séance de sensibilisation à la démarche d'investigation pour des enseignants des écoles.
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Dans le cadre d’une formation à une démarche d’investigation axée sur l’expérimentation un ensemble de mises en situation sur le thème des propriétés de l’eau constitue un bon support. Les tâches proposées sont, en principe, réalisables par des adultes professeurs d’école mais, telles qu’elles sont formalisées, hors de portée des élèves. Il semble intéressant, voire formateur, que, dans un premier temps, les participants soient déstabilisés, qu’ils ne se retrouvent pas en terrain connu (ou trop familier) et qu’ils ressentent ce que peuvent ressentir des élèves dans un tel type d’activité. De plus, le recours aux autres est immédiatement nécessaire et ainsi valorisé.
Public : une vingtaine de participants, enseignants du primaire
Durée : 3 heures minimum.
1- Préparation de la salle

L’activité est prévue pour un groupe de l’ordre de 24 participants, ce qui permet de former 6 petits groupes, nombre gérable avec efficacité s’il n’y a qu’un seul formateur. Dans la mesure du possible il faut disposer de tables pouvant se déplacer pour que les groupes soient bien individualisés.
Le matériel mis à disposition est regroupé sur une table dans un coin de la salle.
Un paper board est également prévu.

2- Le matériel

Une attention particulière est apportée au matériel mis à disposition :
-les flacons contenant les différentes substances sont tous identiques, étiquetés, et volontairement de faible contenance. Cela est fait pour deux raisons, la plus évidente étant économique, la seconde, plus formatrice, étant que de pousser les participants à expérimenter avec de petite quantités et convenir que l’information qu’ils obtiendront est la même, quelles que soient les quantités en jeu ;
-les gobelets sont en plastique transparent, ce qui permettra d’observer plus facilement les résultats des essais de mélanges ;
-les petites cuillères et dosettes sont de diverses tailles ;
- des cuvettes et des rouleaux d’essuie tout sont également fournis.

3- Déroulement de l’activité

Les participants sont invités à former des groupes de 4 (ou 3 ou 5). Chaque groupe reçoit deux documents, l’un intitulé « Les mélanges » (annexe 1), l’autre « Les étapes du travail » (annexe 2).
Notons qu’il n’y a, volontairement, qu’un seul document de chaque sorte par groupe, ceci afin que, dès ce moment, ce soit bien le groupe qui soit en charge de la tâche.

Après quelques instants de prise de connaissance des documents, une lecture commentée du document « Les étapes du travail » est faite par le formateur. Les points 1 et 2, Effectuer la tâche demandée et Présentation des projets sont présentés comme étant ce qui pourrait être à destination d’élèves, les points 3 et 4, Analyse de la situation expérimentale mise au point et Intégration dans un enseignement relevant exclusivement des maîtres.
Eventuellement des réponses à des questions des participants peuvent être apportées, mais pas obligatoirement par le formateur. Comme en situation de classe, une question peut être renvoyée à l’ensemble des participants.

Le point 1 « Effectuer la tâche demandée »

Le formateur demande que les prévisions ainsi que le projet d’expérimentation pour répondre à la demande de vérification soient consignés par écrit, avec dessin ou schéma obligatoire, liste de matériels nécessaires et quelques mots de commentaire. Demander un dessin permet au formateur de saisir d’un bref coup d’œil l’idée du groupe. De plus, dans le cas d’une formation à l’étranger la barrière de la langue est, en partie, contournée.
  Il est également indiqué que seul un des membres du groupe sera autorisé à venir chercher le matériel, en insistant sur l’intérêt de limiter les déplacements dans la salle. A cette occasion et mentionnée la possibilité d’organiser un partage et la nécessaire rotation des tâches dans le groupe.
Lorsque le groupe déclare être prêt, et quelle que soit la validité du projet, le formateur invite le membre chargé du matériel à venir le prendre. Ensuite, si, après essai, le groupe pense qu’un complément de matériel s’avère nécessaire, les essais successifs doivent être consignés par le secrétaire du groupe. Enfin, si un groupe est hésitant vis-à-vis de la réponse à fournir, le formateur leur propose de venir simplement voir le matériel, ce qui peut être une aide à la réflexion.

Le temps de recherche et de réalisation des essais peut être estimé à 45 minutes, dans le meilleur des cas. En tout état de cause, ce sont bien les groupes qui décident avoir ou pas encore répondu à ce qui était demandé.

Le point 2 « Les différents groupes présentent leurs travaux »

En principe chaque porte parole  de groupe dispose de 10 minutes  pour cette présentation (la forme de l’affiche est vivement conseillée).
 Mais le formateur peut aussi faire en sorte que des groupes présentant des réalisations plus abouties s’expriment en premier. Dans ce cas les autres groupes n’auront que la possibilité de proposer des compléments éventuels. Il peut aussi choisir de faire exposer un groupe dont les travaux sont discutables et attendre les réactions des autres groupes.
C’est un moment important  de la séance, le formateur étant partie prenante en tant que régulateur, non pour donner la bonne réponse mais pour organiser et relancer la discussion.
La recherche d’un accord sur les résultats observés permet  de préciser les conditions expérimentales des essais pour qu’il y ait comparaison, d’évoquer la notion de limite de solubilité, d’introduire un vocabulaire spécifique (solvant, soluté, solution, suspension, soluble) et plus anecdotiquement l’emploi des verbes fondre et dissoudre.

Premier bilan de la séance de formation
Il est maintenant temps de revenir sur la façon dont la séance s’est déroulée. Les stagiaires sont invités à se remémorer à la fois ce qu’ils ont fait pour répondre aux indications du formateur et ce qu’ils ont fait de leur propre initiative. C’est un temps de réflexion mené en groupes puis mis en commun sous forme d’une affiche et qui (en principe) va présenter les divers moments caractérisant une démarche d’investigation.
Le moyen d’investigation utilisé ici étant seulement expérimental, il est alors proposé un document évoquant d’autres moyens d’investigation, en particulier l’observation et la recherche documentaire.

Point 3 « Analyse de l’activité expérimentale mise au point et réalisée » (30 minutes)

Cette phase de la séance de formation fait basculer les stagiaires de la situation « d’élève » à celle d’enseignant. Elle n’est pas caractéristique de la démarche d’investigation mais bien un moment obligé qui servira pour la phase suivante « Elaborer une séquence de classe ». L’identification des prérequis, les savoir faire et connaissances utilisés, constitue pour les participants un effort de prise de conscience des multiples implicites  qu’ils ont convoqués et qui s’ajoutent aux questions de science ou de technique qu’ils ont eu à traiter.
Pour l’essentiel les problèmes rencontrés relèvent de deux domaines :
-celui des connaissances mises en jeu : mélange homogène, hétérogène, solvant, solution émulsion, suspension, miscibilité, solubilité,etc… qui sont plus que du vocabulaire et peuvent nécessiter (nous l’avons vu précédemment) une mise au point ou un rapide développement ;
-celui des compétences mises en acte qu’il peut aussi convenir d’expliciter comme observer), comparer (laisser reposer un mélange avant de se prononcer,mesurer (comment déterminer des quantités égales), présenter des résultats (tableau à double entrée), utiliser un vocabulaire spécifique, organiser une étude expérimentale,etc…

Point 4 « Elaborer une séquence de classe » (1+ 1 heures)

Il s’agit avant tout que les participants mettent en application ce qu’ils ont retenu et compris des heurs précédentes, autrement dit de la démarche d’investigation qu’ils ont vécue et qui a été explicitée. Il serait peu réaliste de penser que des séquences abouties puissent être élaborées en si peu de temps. La demande est donc plutôt de bien développer une séance tout en prévoyant ce que serait la séance d’avant et celle d’après. Le sujet peut être choisi à partir des connaissances et compétences relevées précédemment (en se limitant à une connaissance ou compétence par séance) ou laissé au libre choix de chacun. Dans la mesure du possible (entente au sein des petits groupes) il et préférable , pour maintenir la dynamique de la formation, qu’un sujet par groupe soit choisi.

La fiche « Les étapes du travail » énumère un certain nombre d’items qui sont là pour attirer l’attention des rédacteurs ‘voir annexe 2). Il leur est demandé, au fur et à mesure de la rédaction de la séance, de pointer ce qui est à la charge des élèves et ce qui est à la charge du maître, en précisant que la part de l’élève doit être plus important que celle du maître.

Chaque groupe présente sa proposition de séquence (forme libre : exposé, affiche, expériences) et est accompagnée de questions de l’auditoire et de la mise en évidence, par le formateur, des points les plus positifs relevant de la démarche d’investigation.


Annexe 1
Mélanges et solutions

Nous vous proposons de comparer, dans ce domaine, le comportement de l’eau à d’autres liquides usuels.

Que pensez-vous, a priori, des différentes combinaisons de deux substances qu’il est possible d’obtenir.
                Liquides proposés : eau, huile, vinaigre, alcool
                Solides proposé : sucre, sel, farine, café soluble

Après une vérification expérimentale, vous décrirez aussi précisément que possible les différentes situations rencontrées et situerez l’eau par rapport aux autres liquides.

Vous avez à votre disposition le matériel suivant que vous pouvez utiliser en totalité ou en partie ou même compléter :
-gobelets en plastique                                eau                              sucre
-petites cuillères et dosettes                       huile                             sel
-bassine                                                    vinaigre                        farine
-essuie tout                                               alcool                           café soluble
Mise en garde : les substances sont fournies dans des flacons, ce qui fait que, en dehors de l’eau, les quantités sont limitées et ne seront renouvelées.

Annexe 2
Les étapes du travail

1-Effectuer la tâche demandée
    Lire le texte
    Concevoir un projet d’expérience (écrit)
    Choisir le matériel
    Mettre en œuvre le projet

2-Présentation des réalisations des groupes

3-Analyse de l’activité expérimentale mise au point
    Les prérequis (ce qu’il fallait déjà savoir pour faire la tâche)
    Les notions ou connaissances utilisées ou qui pourraient être construites
    Les compétences ou savoir faire nécessaires

4-Elaborer une séquence de classe
    Place dans le cursus des élèves
    Choix de la connaissance ou du savoir faire à privilégier
    Prévoir : la situation de départ,
                    la tâche des élèves : les moments de travail en groupe et de mise en commun
                    les écrits,
                    les moments de structuration.

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