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Comment aborder la notion de vivant/non vivant? Oui

Aborder le thème par un travail sur les représentations me paraît effectivement une bonne idée, mais plus que leur demander de dessiner (quoi ??) je vous proposerais de leur soumettre une liste d'objets (caillou, chat, volcan, nuage, arbre, voiture, fleur, robot, ver de terre, champignon, ordinateur, feu ... je la isse votre imagination compléter). Une fois la liste cochée (vivant/non vivant) les résultats sont rassemblés sous forme d'une affiche (que vous préparerez tranquillement chez vous) et vous organiserez un débat autour des propositions qui apparaîtront comme litigieuses. Qui dit débat dit bien sûr argumentation des réponses proposées. De cette argumentation devront se dégager les caractéristiques du vivant qui s'opposeront au non vivant : capacité à se reproduire (reproduction), à grandir (croissance), à s'alimenter et à respirer(nutrition), à communiquer (vie de relation impliquant les organes sensoriels), éventuellement à se déplacer ou à produire des mouvements (les plantes "tournent") (locomotion), à vieillir et mourir (sénescence et mort) et enfin, être constitué de matière. Ce dernier point est important car le feu répond (à quelques nuances près) aux autres caractéristiques.
C'est l'ensemble de ces caractéristiques qui va définir le vivant et non l'une seulement : un robot se déplace mais, jusqu'à preuve du contraire, ne se reproduit pas ; un nuage va se déplacer, se "reproduire" en donnant de nouveaux nuages, va grandir aussi mais ne va pas se nourrir et ne sera pas constitué de matière cohérente (je vois d'ici les physiciens froncer des sourcils).
Ne pas oublier la mort qui est une caractéristique indissociable du vivant. Un livre, un jouet vieillit, se casse mais ne se reproduit pas.
Après ce travail sur les caractéristiques, il reste à les appliquer à de nouveaux exemples pour les rendre opérationnelles : une graine, est-ce que c'est vivant ? et un oeuf (un vrai, pas un oeuf de super marché), une fourmi.... là encore à vous de trouver des exemples facile à utiliser dans votre classe.
Enfin, pour vous rassurer, la distinction fine vivant/non vivant pose encore des problèmes à nombre d'adultes ; il s'agit donc pour vous de faire une première sensibilisation, de poser le problème en apportant des éléments de réponses, mais vouloir le résoudre définitivement me paraît hors de portée d'enfants de cet âge. Mais il est bien aussi de la isser des problèmes ouverts.
Bon courage !
Bernard Darley

Quelles différences entres les démarches? Oui

Bon, je vais essayer de clarifier tout ça, en espérant y parvenir !

La démarche scientifique est une démarche qui conduit à construire une procédure de résolution d'un problème en utilisant, de manière explicite, les savoirs établis. Cette démarche débouche généralement sur l'extension du domaine de validité d'un savoir, voire, dans le cas extrème, à la construction de nouveaux savoirs après avoir fait le constat de l'absence d'opérationnalité des savoirs établis.
(Précision importante : un problème apparaît lorsque les savoirs établis sont tenus en échec (sinon il n'y a pas pb) ; ces savoirs devront donc, in fine, soit évoluer soit être remplacés.)

Les modalités de résolution de problème, dans la démarche scientifique sont très variées ; lorsque ces procédures intègrent le recours à l'expérimental, la démarche devient alors une "démarche expérimentale". Cette dernière est donc une sous catégorie de la démarche scientifique.

La démarche technologique est une démarche qui conduit, par résolution d'un problème technologique, à la construction d'un objet qui réponde à la commande. Cette construction étant, bien entendu, reproductible (d'où l'importance du cahier des charges en techno).

La démarche d'investigation est une démarche plus large d'exploration de son environnement. Elle intègre aussi bien la démarche scientifique au sens strict que la démarche d'appropriation du monde par la description (verbale, graphique ..), la construction d'un vocabulaire spécifique permettant des échanges, la classification des objets. Cette investigation étant orientée, bien entendu, par un questionnement préalable des enfants à propos du sujet étudié. Les différentes questions permettront de définir les procédures d'investigation : dois-je décrire, classer, expliquer, ou construire un objet ? Et comment vais-je m'y prendre pour atteindre ces objectifs ?

Voilà, j'ai essayé d'être synthétique, en espérant ne pas avoir été trop caricatural.
Bernard Darley

Quelles limites pour la démarche scientifique? Oui

Bonjour,

Drôle de question, non pas qu'elle soit incongrue mais je ne me l'étais jamais posée en ces termes.
La démarche scientifique est une démarche de résolution de problème.
Il est donc nécessaire pour la mettre en place d'avoir un problème clairement identifié à résoudre.
Ses principales limites seront son incapacité à résoudre ce problème.
Comme en sciences expérimentales un problème ne peut être que singulier (c'est-à-dire ne peut concerner que des objets ou des êtres vivants bien définis en tant qu'individus) une autre de ses limites sera sa capacité (ou son incapacité) à généraliser les résultats obtenus dans un cas précis à l'ensemble des objets de la même classe : ce qui est vrai pour la graine de haricot sera-t-il vrai également pour la graine de tomate ?
La démarche scientifique ne pourra répondre à une telle question qu'en proposant de recommencer les mêmes recherches sur la graine de tomate. Ce qui conduit à des expérimentations sans fin. Ou alors on considèrera que ce qui est vrai pour la graine de haricot est aussi vrai pour la graine de tomate (puisque ce sont toutes les deux des graines)...
Ses inconvénients ???
peut être les conséquences de ses qualités : seule une très grande rigueur permet d'obtenir des résultats reproductibles et pertinents ; peut-être cette très grande rigueur peut-elle être vécue comme un carcan et conduire à un rejet de la démarche ?
Dans la mesure où cette démarche a une fonction bien précise, accepter sa fonction c'est aussi accepter ses contraintes.
Voilà très rapidement pour les sciences, quant aux autres disciplines je ne me sens pas compétent pour répondre.
Une des principales contraintes de la démarche scientifique est qu'elle demande une bonne maîtrise (voire un contrôle) des principaux paramètres en jeu.
Plus on tend vers les sciences sociales plus le nombre de paramètres à prendre en compte augmente et se pose alors le problème de leur contrôle ; donc de la pertinence de la mise en oeuvre de la démarche scientifique, telle qu'elle est définie en sciences expérimentales au moins.

Quelle différence entre modèle et maquette ? Oui

La question de savoir s'il y a, ou non, des différences entre maquette et modèle fait toujours débat ; ce qui suit n'engage donc que moi.
Si l'on considère qu'un modèle est un substitut du réel qui permet d'appréhender une partie de ce dernier (le décrire, expliquer un phénomène, ...) alors la maquette est une catégorie de modèle. Elle peut être soit une réplique descriptive (un modèle réduit par exemple : maquette d'un chateau fort ou d'un coeur humain ou ...) la maquette est alors un objet statique ; soit une maquette explicative qui va tenter de reproduire une partie d'un phénomène, la maquette prenant alors une dimension dynamique (maquette illustrant le rôle du diaphragme dans l'entrée de l'air dans les poumons par exemple).
Mais certains (des physiciens et des mathématiciens entre autres et nombre de biologistes également) donnent au modèle une fonction plus "noble" en l'associant très étroitement à une théorie. Ce qui conduit certains à dire qu'il n'y a de modèle que mathématique ; la maquette n'est alors qu'un bricolage exploratoire plus ou moins empirique qui pourra déboucher, à terme, sur la conceptualisation d'un vrai modèle associé à une théorie explicite (les modèles de dérive génétique des populations s'inscrivent dans le cadre de la théorie de l'évolution).
Vous aurez compris que je suis plutôt sur la première option.
B. Darley

Modifier les représentations sur la digestion Oui

Vous posez (en parlant de la résistance des conceptions) un problème de fond. Apprendre est une question de coût : tant que la solution proposée par l'enseignant est plus "coûteuse" (en termes de concepts à prendre en compte) que celle que l'élève a élaborée, c'est cette dernière qui prévaudra (je ne vais pas changer mes habitudes sous prétexte que l'on m'a dit que ce n'était pas bien !)
Cette petite introduction pour justifier que le principe de la double tuyauterie digestive remporte encore un joli succès chez les adultes : elle est dans une première approche, rationnellement satisfaisante : puisque j'ai besoin d'aliments et de liquides, pourquoi les mélanger pour devoir ensuite les trier ? Il est donc plus simple de leur attribuer des circuits distincts, d'autant que (en apparence au moins) ils ont des circuits d'évacuation distincts. Il y a donc une base rationnelle non négligeable qui va contribuer à conforter cette conception.
Pour la faire évoluer maintenant :
1 - la mise en évidence des deux tuyaux (œsophage et trachée) doit s'accompagner d'une réflexion sur le vécu : que se passe-t-il lorsque je m'étrangle en avalant de travers ? (je n'arrive plus à respirer, je tousse etc.) Est-ce que je peux m'étrangler en buvant ? en mangeant ? Récapitulons le nombre de tuyaux qu'il faut dans ce cas ? 3 ? Il n'y a aucune chance que je n'en aie que deux et je doive faire avec.
2 - une réflexion toujours à partir du vécu : s'il existe un tuyau spécial pour les liquides qui débouche dans l'orifice urinaire comment se fait-il que l'urine ait toujours (à peu près) la même couleur quelle que soit la boisson ?
3 - un travail sur des images de radiographie en précisant bien que ces images ont été obtenues après ingestion d'un liquide "opaque" (opacifiant)
4 - enfin une bonne dissection de lapin permet de statuer sur l'existence d'un seul tuyau alimentaire.

Ces 4 activités sont à prendre comme complémentaires, aucune n'étant suffisante en soi.

Mais rassurez-vous tout cela n'empêchera pas la bonne vieille conception de réapparaître néanmoins quelque temps plus tard ! Mais vous aurez au moins fait le maximum.

Germination et évaluation de la démarche scientifique Oui

Pas à ma connaissance, mais je n'ai pas la prétention d'avoir fait une recherche exhaustive à ce sujet.
A l'école élémentaire, il est convenu de faire une sensibilisation à la démarche expérimentale mais il n'est pas prévu d'évaluer les compétences acquises, même s'il peut être intéressant de les mettre en évidence.
Un indicateur intéressant peut être le nombre d'hypothèses formulées par un groupe (ou par un individu) comme réponse possible à un problème posé. Plus le nombre d'hypothèses sera grand, plus l'individu sera à même d'accepter de remettre en cause ses propres certitudes.
Un autre indicateur (plus difficile pour les enfants) sera la capacité à rattacher le résultat de l'observation (résultat de l'expérimentation ou recherche documentaire) au problème initial.
On pourra enfin, si le problème s'y prête, mesurer le degré de cohérence entre l'hypothèse et le protocole expérimental proposé par les élèves.
Le premier indicateur va mesurer la pensée divergente, la capacité à inventer ; les deux autres mesurent la pensée convergente, la capacité à relier une proposition comme réponse possible à un problème : problème conceptuel dans le cas de la réponse finale ; problème technique dans le cas du protocole.
Il ne me reste plus qu'à vous souhaiter bon courage et une bonne et fructueuse année !
BD

Expériences su r la respiration des végétaux Oui

La mise en évidence de la respiration chez les végétaux c'est la bouteille à l'encre. Parce que l'on ne peut le faire (facilement s'entend) que sur des parties non chlorophylliennes ce qui ne correspond pas à ce que les élèves définissent spontanément comme "un végétal". Comme on n'a pas les moyens technique de mettre en évidence la consommation d'oxygène à l'école primaire il faudra donc se contenter de la mise en évidence du CO2 avec de l'eau de chaux (une cuillère de chaux à bâtiment dans 1 litre d'eau, remuer régulièrement pendant une heure, laisser décanter, filtrer et conserver dans des flacons hermétiques et remplis à ras bord).
Utiliser donc soit des graines en germination, soit des carottes découpées en tranches fines (ça aussi ce n'est pas simple à justifier qu'un végétal ça ne respire jamais aussi bien que lorsqu'il est découpé en rondelles ! mais bon, surface d'échange oblige), soit des salsifis soit des endives bien blanches (tout ça, sauf les graines, coupés en morceaux bien sûr). Suspendre les végétaux dans de la gaze dans un flacon hermétique contenant un fond d'eau de chaux. Si tout va bien l'eau de chaux sera troublée en 2 h environ, largement le temps de vérifier que nous aussi on trouble l'eau de chaux lorsque l'on expire dedans.
Eviter de chercher à faire le vide car on bloquerait tous les échanges gazeux. Quant à enfermer des végétaux dans une enceinte c'est une fausse bonne idée car ils résistent très longtemps : la terre (ou plutôt les micro-organismes du sol) fabriquent du CO2 et le végétal de l'O2 ce qui crée un micromilieu qui peut être relativement stable longtemps (on peut d'ailleurs faire ça avec une belle dame jeanne, de l'humus, de la mousse et quelques petites fougères, cela tient très longtemps).

Pour la nourriture on peut effectivement, comme vous le suggérez, cultiver des plants (blé, haricot, avoine...) sur des milieux artificiels (coton, vermiculite...) que l'on arrose avec de l'eau distillée et des solutions à concentration croissante d'engrais (c'est bien aussi de montrer que si on leur met trop de nourriture les plantes n'aiment pas du tout).

Joyeuse fêtes !
BD

Comment réaliser une maquette du système solaire ? Oui

On trouve une maquette du système solaire qui respecte les échelles pour les distances et le diamètre des astres à
la Ferme pédagogique/cité du cosmos à St-Aubin de Courteraie (61 560), à 3 km de Mortagne au Perche sur la N12, en direction d'Alençon :
A l'extérieur : Promenade sur un sentier de 1 450m, de découverte des planètes du système solaire, de la faune et de la flore locales... Cette visite permet de prendre conscience des dimensions dans l'univers et de l'immensité du vide. On peut construire ou trouver une maquette animée du Soleil, de la Terre et de la Lune. Elle permet d'appréhender les mouvements relatifs de ces corps célestes. L'enfant devra construire sa représentation mentale du système solaire à partir :
- de la maquette correcte au niveau des dimensions mais qui ne permet pas de saisir les mouvements ;
- de la maquette fausse pour les dimensions mais plus correcte en ce qui concerne la cinématique.

Démarche expérimentale sous catégorie de la démarche scientifique Oui

Pour faire court, je dirai que la démarche expérimentale est une sous catégorie de la démarche scientifique.
La DS consiste à proposer des modèles pour expliquer et s'approprier le monde du réel (celui qui nous entoure) ou le monde rationnel (les maths). La DS est une démarche essentiellement rationnelle dans laquelle toute personne faisant une proposition est tenue soit d'en apporter la preuve par une démonstration (en math) soit d'apporter un faisceaux d'arguments suffisamment convergents pour convaincre la communauté scientifique. Sachant que la démarche doit être explicite et reproductible. Si ces arguments sont d'ordre rationnel on est toujours dans la démarche scientifique au sens large ; si ces arguments reposent sur des résultats d'expérimentations ou d'observations on est alors dans la démarche expérimentale. Mais fondamentalement les deux démarches procèdent de la même méthodologie : proposer des réponses à un problème qui nous est posé (les hypothèses) (en sachant qu'il est quand même rare que l'on se pose des problèmes à soit même, ils sont le plus souvent imposés par le milieu) ; ces hypothèses ont, si elles sont vraies (et on les considère comme telle tant qu'on n'a pas montré le contraire) des conséquences qui doivent être testables expérimentalement (si je pense que la lumière est indispensable à la germination, alors en mettant des graines dans le noir je ne devrais observer aucune germination) ; reste à mettre au point le protocole expérimental qui devra permettre se statuer sur le bien fondé des hypothèses ; puis le mettre en oeuvre, collecter les résultats et conclure.
En conclusion, en sciences expérimentales on parlera plus volontiers de démarche expérimentale en sachant que cette dernière s'inscrit dans la démarche scientifique.

Pour poser une question

Une séquence en cycle 3 à partir de mâchoires diverses Oui

Les différences entre les mâchoires n'apparaîtront que mieux si les élèves sont préparés à les percevoir. Pour cela on peut imaginer le jeu suivant : demander aux enfants de s'identifier à un animal (renard, chat, lapin, etc.) et de leur demander comment ils s'y prendraient pour attraper et consommer leur nourriture, de quelles types de dents ils auraient besoin pour cela.
Pour répondre à ce problème ils vont être obligés d'imaginer des situations et des outils. L'objectif est de les amener à mobiliser leurs connaissances (domestiques ou télévisuelles) afin de contextualiser l'observation et l'analyse des crânes. Cette dernière devrait conduire à une classification des crânes selon le type de dent et de régime alimentaire associé. Le travail de recherche consistant à valider cette classification voire à l'élargir. Si la possibilité s'offre à vous une visite dans un muséum d'histoire naturelle serait aussi une bonne piste de travail.

Pelotes de rapaces: précautions sanitaires? Oui

Oui il faut faire tremper 1 heure dans de l'eau tiède en moyenne mais c'est aussi fonction de l'état de fraîcheur des susdites pelotes. Tester la consistance plus que se fier à un temps impératif : il faut qu'elles se dissocient facilement avec des aiguilles et des pinces.

Pour les dissections les gants ont sans doute un rôle éducatif, mais je ne vois pas bien ce que l'on pourrait attraper comme terrible maladie (sauf à jouer au médecin légiste et à faire dans le cadavre pas frais). Les matières non digérées ont en effet subi une stérilisation par un acide fort dans le tube digestif.
A ma connaissance il n'y a pas d'autre précaution à prendre, sinon bien sûr de préciser aux enfants de ne rien mettre à la bouche.

Aider les escargots à réparer leur coquille Oui

Oui une coquille peut se réparer ; pour "sauver" l'escargot essayer de consolider la coquille cassée avec du scotch en mettant des petites bandes comme pour un strapping d'entorse. Pour faciliter la calcification penser à mettre des coquilles d'œufs dans le terrarium (les escargots viendront les brouter) ou mettre une terre très calcaire ou bien encore répandre de la chaux pour qu'ils puissent l'ingurgiter. C'est la "peau" du limaçon (partie de l'escargot qui est à l'intérieur de la coquille) qui fabrique la coquille, comme la nôtre fabrique des poils ou celle des oiseaux des plumes.

Des germinations inattendues ! Oui

En utilisant du sable très sec et des graines très sèches (avec les lentilles du commerce cela devrait convenir mais des graines comme les pépins d'agrumes par ex contiennent suffisamment d'humidité pour démarrer seuls). Les terreaux du commerce sont généralement humides (voire très humides) il faut donc les faire sécher avant. Cela permettra (comme avec le sable) de faire deux séries de plantation : les non arrosées et les autres (un peu, beaucoup, en excès).

Les bonsaïs à l'école Oui

N'importe quand puisque cela se fait dans la classe donc la température est toujours propice, souvent même trop ce qui conduit à des tiges très longues (pour cause de croissance trop rapide) qui ont besoin de tuteur. La durée varie d'un végétal à l'autre mais il faut compter 2 mois 1/2 en moyenne entre la plantation et la fructification. Des grains de maïs plantés en février commencent à donner des épis ; par contre les fleurs mâles ne sont pas encore sorties.

Schémas et abstraction en sciences Oui

Le dessin scientifique est une représentation figurative d'un objet (animal, fleur, etc.) vue et donc représentée selon un point de vue bien précis (dessins d'identification qui fera ressortir les caractéristiques de l'espèce, dessin anatomique qui mettra en valeur les particularités anatomiques de l'appareil étudié, etc.). Ce n'est surtout pas une représentation "objective" ni "fidèle" et encore moins "neutre" de la réalité mais une première manière de s'approprier certaines caractéristiques de cette réalité afin d'en faire un objet de communication (une base de discussion avec d'autres compères). Le dessin va se caractériser par un respect des proportions et des formes qui permettra au lecteur de reconnaître du premier coup d'il la fleur ou l'animal en question.

Le schéma est une déstructuration de la réalité ne respectant ni la forme ni les proportions des objets. Les éléments figuratifs sont généralement représentés sous une forme très épurée, souvent très désincarnées (un être vivant ou un organe pouvant être représenté par une "patate"). Le schéma va mettre l'accent sur les relations (physiologiques, chronologiques, ...)

entre les objets plutôt que sur les objets eux même. L'abstraction va donc naître du fait que l'objet va peu à peu s'effacer derrière sa fonction dans un système de relations entre différents objets (l'estomac n'a plus d'intérêt en soi mais ne représente qu'un maillon dans le processus de la digestion). C'est le premier niveau qui n'est déjà pas simple. Là où les choses se compliquent c'est que l'on associe souvent à ce premier niveau d'abstraction un second qui est celui du graphisme : pour que le schéma soit facile à reproduire on va introduire des codes et des simplifications graphiques (un organe patatoïde censé représenter tous les organes, un

poumon qui ressemble plus à un sac dégonflé qu'à un vrai poumon, etc.). Et là, plus l'écriture se simplifie plus le niveau d'abstraction augmente ; donc plus on croit faire simple (graphiquement) plus on fait compliqué (conceptuellement). Exemple : tout le monde a retenu la formulation E=MC2, peu de gens sont capables d'expliquer tout ce qu'il y a derrière cette formule. On est donc devant un vrai paradoxe : si je veux que mes élèves soient capables de mémoriser et de reproduire mon schéma il faut qu'il soit simple graphiquement mais s'il est graphiquement simple il sera forcément abstrait donc difficile à comprendre. Cela ne veut pas dire pour autant qu'il ne faille rien faire, bien au contraire.

La première règle est que c'est aux élèves de construire leur schéma ; comme cet outil (ou ce modèle) est censé représenter une synthèse, c'est à eux de le construire en deux trois ou quatre étapes successives. A chacune de ces étapes on passera à un degré d'abstraction supplémentaire (augmenter les liens, simplifier le graphisme) ; il est important qu'au départ les représentations graphiques des objets soient aussi figuratives que possibles (il faut qu'un poumon ressemble à un poumon) afin que la fonction soit bien associée à une structure pour, progressivement amener l'élève à gommer la structure au profit de la seule fonction (dans un réseau alimentaire le lapin n'est plus un lapin c'est l'illustration d'une population faisant partie du régime alimentaire du renard). D'où la nécessité de procéder par étapes qui feront passer le schéma d'une représentation graphiquement explicite mais complexe à reproduire à une représentation très fortement chargée d'implicite (principe du codage) mais graphiquement simple à réaliser. D'autres questions ?

D'où ça vient les tomates, les marrons, le maïs et le lait? Oui

En plus d'aller voir une ferme vous pouvez aussi faire des plantations : cela fait maintenant trois ans que nous faisons à l'IUFM des bonsaïs de maïs, de tomate, de blé de tournesol et autres plantes de jardin en plantant des graines "normales" dans des gobelets de cafétérias ; la réduction de la surface racinaire fait que l'on obtient des plantes naines mais qui fructifient ; on a ainsi pu obtenir de petits épis de maïs qui portaient 3 ou 4 grains ; même chose avec le tournesol et les tomates qui étaient grosses comme des petits pois (le problème est qu'elle ne rougissent pas). Cette année on retente le potiron qui n'avait rien donné l'an dernier et la pomme de terre.
Par contre pour le lait je n'ai pas encore réussi à bricoler une vache naine.

Quelles démarches scientifiques pour étudier la locomotion des animaux au cycle 2? Oui

1) Il est sûr que les élèves de cet âge (CP-CE1) sont loin de maîtriser la logique formelle nécessaire à la conduite d'une démarche scientifique ; un des problème majeur est la quasi absence de réversibilité opératoire, c'est-à-dire la capacité à revenir en arrière pour reprendre les termes du problème posé ou de l'hypothèse formulée. En gros, à cet âge les enfants foncent tout droit en établissant des liens uniques de causalité (à un effet une seule cause). Ils sont par contre tout à fit capable, et c'est là une partie très intéressante, de formuler des hypothèses et d'anticiper sur leurs conséquences (si ce que je dis est vrai alors si je fais ceci je devrais obtenir cela). A ce stade ils sont capable d'accepter un problème (voire même de le formuler), d'émettre des hypothèses et d'anticiper sur leurs conséquences, de proposer des protocoles expérimentaux en anticipant là encore sur le résultat (la projection dans le futur ne pose pas problème). Ils sont par contre (en tous cas ceux que j'ai vu aussi bien en primaire qu'en début de collège) incapables d'associer toutes ces étapes en un tout cohérent. C'est à l'enseignant de donner la cohérence en structurant le travail. A la question posée la réponse est donc : oui on peut faire de l'enseignement des sciences sans qu'il y ait un vrai gros problème à résoudre ; on peut souvent faire des sciences en faisant simplement fonctionner les connaissances communes au moyen de liens logiques ce qui permet de structurer une dimension plus large à ces connaissances communes. Il faut quand même rappeler qu'en primaire on n'est pas là pour "faire" des sciences mais pour "initier" aux sciences.

2)Le thème choisi (les divers modes de locomotion) se prête mal à ce type d'investigation car il y a peu de choses "cachées" (au moins perceptibles à leur niveau). Tout enfant a, en gros, déjà vu un animal courir, marcher, voler ou nager. Il n'y a donc pas de grand mystère (ils sont encore un peu petit pour que l'on évoque les mystère du vol ou de la nage). Ce qui est mystérieux par contre et ce prête bien à l'investigation de type situation-problème c'est "qu' est-ce qui permet à un animal de se déplacer" et d'amener les enfants à imaginer ce qu'ils ont à l'intérieur de leur jambe pour les amener à associer segments squelettiques et muscles (avec le problème des insertions musculaires). Personnellement je les fais toujours travailler sur des silhouette grandeur nature qu'ils obtiennent en faisant, à la craie, le contour de la jambe d'un membre du groupe sur une feuille de papier type paper board (moi je vais directement me fournir à l'imprimerie du journal local où ils me font cadeau des chutes de rotatives). A défaut d'engendrer des situations problème évidentes ce thème est intéressant pour structurer des liens logiques entre le milieu et le mode de locomotion associé et toucher du doigt le principe de la convergence adaptative (les nageoires caudales horizontales des cétacés et les nageoires caudales verticales des poissons par exemple)

3) Ah le problème des conceptions ! les conceptions ne sont intéressantes que lorsqu'il y a conflit entre les connaissances des élèves et celles à atteindre. Dans le cas présent il n'y a pas vraiment de pb. Par contre sur "qu'est-ce qu'il y a dans ma jambe qui me permet de marcher" là ça devient plus amusant. En bref là encore les conceptions ne sont pas un passage obligatoire (surtout pas) ; intéressantes lorsque le sujet s'y prête particulièrement (tout ce qui consiste à imaginer ce que l'on ne peut pas "voir") elles ne doivent surtout pas devenir un systématique.

Peut-on transférer les acquis d'un apprentissage à la démarche expérimentale dans d'autres domaines (adolescents en grande difficulté scolaire)? Oui

Oui on peut l'espérer !
Un des transferts le plus immédiat est dans la structuration de toutes les procédures de résolution de problème ; que ce soit en technologie ou en mécanique (j'aime bien la mécanique), par exemple, ou dans la vie quotidienne :

1 - formuler clairement le problème :
qu'est-ce que l'on attend exactement de moi ?
La demande est-elle suffisamment explicite?
Si la réponse est négative quels sont les renseignementscomplémentaires dont j'ai besoin pour identifier exactement les données du problème ?
2 - mes compétences sont-elles suffisantes pour me permettre de résoudre ce problème ou ai-je besoin d'informations complémentaires (et dans ce cas les identifier et chercher où se les procurer)?
3 - élaborer une procédure de résolution faisant apparaître la chronologie des étapes (structurer les actions dans le temps) ; prévoir les outils nécessaires et s'assurer de leur maîtrise.
4 - mettre en application et juger de la maîtrise technique des outils utilisés.
5 - le résultat obtenu est-il conforme au résultat attendu (mon moteur démarre-t-il?, mon patron est-il satisfait ?)
 

Le jour où les profs de sciences expérimentales feront l'effort de faire en sorte que le plan de résolution de problème soit explicite avec des points de repères stables et facilement identifiables par les élèves on s'apercevra que l'on peut utiliser cette procédure comme grille d'analyse de n'importe quel problème quotidien.
Un exemple tout à fait intéressant d'une procédure de ce type est décrite dans la thèse de Guy Prudhomme en didactique de Génie mécanique (Thèse soutenue à l'université de Grenoble en décembre 99) ; les étudiants devaient programmer les étapes de la construction d'un objet technique ; eh bien c'est tout comme nous, (les biologistes) ! il n'y a aucune différence sur le fond de la procédure mise en place.

A propos de la germination, comment élaborer une démarche expérimentale pour aider les enfants à prendre conscience de la nécessité de séparer les facteurs en jeu ? Oui

La situation que je décris ci-dessous a été initialement montée dans une classe de grande section de maternelle et réadaptée pour une classe de CM2. L'idée de la situation problème est que tous les enfants (même ceux de maternelle) savent comment on plante une graine et savent qu'une graine cela donne une plante ou une fleur ou un arbre. Il n'y a donc rien de très problématique à planter une graine. Comme nous voulions également responsabiliser très fortement les élèves nous avons imaginé le jeu de la graine surprise. Chaque élève reçoit un petit paquet dans lequel se trouve 3 à 4 graines ; chaque paquet contenant des graines différentes chaque élève est donc responsable de "sa" plante (il n'est pas très difficile de collecter des graines différentes entre les pépins de pommes, d'agrumes diverses, de melon, de pastèque, de blé, d'orge, de mais, de tournesol et d'arachide -que l'on récupère dans les aliments pour cobaye- plus les graines que l'on trouve chez les grainetiers, haricot, pois, tomate, lupin, soja etc.). Comme planter une graine c'est facile et que le résultat que tout le monde attend c'est de les voir germer on a passé la majorité des paquets de graines au micro onde pour les tuer. La frustration de ceux qui avaient hérité de graines non germantes a été décuplée par le succès de leurs camarades plus chanceux. Et ce qui n'était pas problème l'est immédiatement devenu : pourquoi certaines graines ont germé et pas les autres ? La suite du travail sur les facteurs de germination n'a plus posé de difficulté ; les élèves étaient dans le problème et les propositions se sont construites très facilement. Une en particulier fut intéressante : le renoncement à la diversité des graines car source de variabilité potentielle : "on ne pourra pas savoir si c'est la température ou la différence entre les graines". Il y a rapidement eu consensus pour travailler sur une seule variété achetée chez le grainetier (le haricot en l'occurrence car il permet un bon repérage de l'orientation de la graine pour répondre à l'hypothèse "peut-être que l'on a planté les graines à l'envers"). Le déroulement a été le suivant :
1 - distribution des paquets de graines surprises ; dessin de la graine, imaginer ce qu'elle donnera ; convention des modalités de plantation et d'entretien puis plantation
2 - surveillance des plantations
3 - bilan des germinations : naissance de la problématique "pourquoi toutes les graines n'ont pas germé ?" ; émissions des premières hypothèses
4 - retour aux hypothèses formulées et proposition des premières expériences visant à les tester ; ce travail amène la formulation d'autres hypothèses qui doivent subir le même traitement : imaginer un protocole pour les tester. Les groupes font l'état du matériel nécessaire.
5 - rassemblement du matériel, dernières vérification des protocoles (réalisable avec les moyens, précision des consignes, chronologie des étapes). Lancement des manips.
6 - relevé périodique des données (germination, croissance, mesure de la croissance).
7 - principe de l'interprétation par comparaison des plantations deux à deux (je suis personnellement contre le vocable "expérience témoin" qui recouvre une notion totalement abstraite pour les élèves et où une expérience témoin devient une expérience en soi. Je préfère l'idée de principe de comparaison deux à deux ; il n'y a ni lot "expérimental" ni "lot témoin" mais deux expériences conduites de front et comparées. Ce qui permet de dégager l'idée qu'une expérience isolée n'apporte rien en soi et que pour comparer deux objets il faut qu'ils diffèrent par un facteur)
8 - bilan : quels sont les facteurs qui favorisent, qui limitent ou qui empêchent la germination.
Le travail avec les CM doit, bien entendu être conduit avec le cahier d'expériences dans lequel toutes les étapes devront être consignées. Avec les maternelles le cahier était tenu par l'enseignante et présenté sous forme de dessins qui rappelaient les étapes.
Voilà, très succinctement résumée une proposition d'entrée en matière pour un travail sur la germination des graines.

La démarche scientifique échappe-t-elle aux catégories étudiées en logique ? Oui

Pour reprendre la déclinaison proposée, la démarche scientifique est d'abord une démarche de résolution de problème.
Pour chercher à comprendre il faut d'abord se poser le problème de ce que l'on cherche à comprendre ; ensuite on peut s'attacher à le résoudre.
Chercher à le résoudre implique d'en faire l'analyse, ce qui doit conduire à identifier toutes les données pertinentes (données au sens de données du problème, par données expérimentales).

Elle deviendra démarche créative lorsqu'elle s'adressera à un problème original pour lequel il n'existe aucune réponse satisfaisante connue. Dans ce cadre-là il y a bien créativité si la réponse originale proposée (en d'autres termes, l'hypothèse) ouvre des horizons totalement nouveaux (heuristique, en didactilangue).
L'hypothèse de la séparation du soma et du germen par A. Weismann est probablement l'une des plus fécondes de la fin du XIXe siècle puisqu'elle permet de rompre avec le problème de l'hérédité des caractères acquis. On peut également penser à "l'invention" des canaux membranaires spécifiques qui a débouché sur toute la physiologie des membranes bien avant que ces canaux aient pu être "physiquement" mis en évidence.

Elle sera ensuite inductive au sens défini par Claude Bernard (et surtout pas au sens défini par K. Popper qui n'en a pas, de sens).
Inductive au sens ou ce qui est vrai pour un cas singulier sera proposé comme vrai pour l'ensemble des éléments de la même classe et considéré comme tel tant qu'une meilleure inférence ne l'aura pas remplacée ; ce qui me permet d'inférer tout un ensemble de propriétés conférées à cette classe par ma proposition (ce qui est vrai pour une grenouille en particulier sera proposé comme vrai pour l'ensemble de toutes les grenouilles de la même espèce, du même genre, etc.)
Elle sera déductive (et déterministe) dans la mise en application de la proposition précédente : si ce que je pense avoir montré comme étant vrai pour une grenouille en particulier est bien vrai pour toutes les grenouille alors je dois retrouver cette même propriété chez toutes les grenouilles ; et là la loi devient générale (majeure), s'applique pour vérification à une série de cas singuliers (mineure) avant de permettre de tirer la conclusion définitive au vu des résultats expérimentaux (définitif étant pris dans le sens des sciences expérimental, c'est-à-dire un définitif tant que rien de mieux n'est proposé).
La démarche scientifique est aussi démarche d'anticipation puisque je dois anticiper (bien ou mal) les conséquences de mon hypothèse pour tenter de la vérifier ; une hypothèse (à ma connaissance au moins) n'est jamais vérifiable en soi, seules ses conséquences peuvent l'être. "Le froid empêche la germination des graines de haricots" n'est pas vérifiable en soi, c'est sa conséquence qui l'est (c'est-à-dire l'absence de germination) ; si mon hypothèse est vraie, alors, si je mets des graines de haricots dans les mêmes conditions d'hygrométrie etc. mais à des températures variables je peux prédire que pour les températures les plus basses mes haricots ne germeront pas. Et la détermination de la température à laquelle les premières graines germeront me permettra de préciser à partir d'où commence "le froid"
Je sais bien qu'un bon scientifique doit apprendre à se passer d'analogies (qui passent pour les pires modèles qui soient) mais je vais quand même en prendre une. Je pense que, pour les chercheurs, il en est de la démarche scientifique comme il en est, pour les artistes, de la démarche artistique.
Un apprentissage est nécessaire (apprentissage de diverses techniques, de la mise en congruence de ces techniques) avant de chercher à s'en libérer pour atteindre ce qui rassemble artistes et chercheurs : l'élaboration d'une œuvre selon une démarche qui leur est totalement personnelle et qui ne peut plus se réduire en une juxtaposition d'étapes techniques. Si des œuvres élaborées à des périodes voisines peuvent être très proches (contexte scientifique ou artistique aidant) il n'empêche que la démarche mise en œuvre pour les élaborer peuvent être radicalement différentes (voir pour illustrer ce propos les approches très différentes des différentes équipes qui travaillaient sur la structure de l'ADN au début des années 50 dans La double hélice de J.D. Watson, en livre de poche). A ce stade de la création, le produit ne peut plus se confondre avec la procédure qui lui a donné naissance. Ce qui ne facilite pas notre tâche d'enseignant.
Pour répondre à la dernière interrogation la démarche scientifique échappe et dépasse à la fois toutes ces catégories parce qu'elle les rassemble toutes sans qu'il soit possible d'en distinguer aucune individuellement dans le produit final.

Si l'on en revient au problème de l'apprentissage de la démarche scientifique je pense que l'on peut s'inspirer de ce qui est mis en pratique dans les écoles artistiques : apprendre les techniques de base selon une méthodologie rigoureuse tout en procédant régulièrement à des exercices de création (imagination d'hypothèses originales) sur de vrais problèmes qui n'auront pas forcément de réponse immédiate.