Enseigner la démarche expérimentale en sciences

Gwenou JOUAN Enseignant animateur Sciences

1. La démarche expérimentale appliquée à la technologie

Mercredi 16 novembre 2011 Circonscription de Redon

Plan de l’intervention

 Mise en situation : construire un objet technique pour répondre à un défi    Analyse du projet de construction Apport théorique :  Comment et pourquoi travailler au travers d’une démarche expérimentale en technologie ?

Réinvestissement : conception d’un nouveau projet de construction pour la classe

Mise en situation

VOTRE D ÉFI

Avec le matériel à disposition, vous allez devoir construire un « trukiroul » à voile pour qu’il parcourt la plus longue distance en ligne droite grâce au vent produit par un sèche-cheveux fixe.

Analyse du projet de construction

 A travers la réalisation du « trukiroul » à voile, quelles compétences ont été mises en jeu ?

 Quels ont été vos difficultés ou obstacles ?

Et quels pourraient être ceux d’élèves de classe élémentaire ?

 Comment pourrait on définir la démarche de construction mise en œuvre ?

 Comment pourrait on faire pour transférer ce projet de construction en classe et lever les différents obstacles pour les élèves ?

Comment et pourquoi travailler au travers d’une démarche expérimentale en technologie ?

 Les démarches de construction usuellement utilisées à l’école  La démarche d’investigation et la démarche expérimentale

Les démarches de construction usuellement utilisées à l’école

 La technologie, qu’est-ce que c’est ?

 La démarche scientifique et la démarche technologique  La construction à partir d’une fiche technique  La reproduction d’un objet  La conception par prototypage  La démarche par essais-erreurs

La technologie, qu’est-ce que c’est ?

  Etymologie : Du grec

tékhne =

art et de

lógos =

sciences

.

Le mot technologie introduit l’idée d’ un donné grâce à l’aide d'une pensée savoir-faire permettant de reproduire à volonté un résultat , d'une réflexion .

La technologie associe donc activité de réalisation et réflexion , activités pratiques et intellectuelles .

 La technologie à l'école s'intéresse à tout ce que construit l'homme , et plus particulièrement les nombreux objets techniques qui nous entourent et dont on se sert tous les jours.

Démarche scientifique et démarche technologique  La démarche scientifique conduit à valider des hypothèses en fonction de faits, d’observations pour élaborer des modèles de connaissance .

 La démarche technologique conduit, elle, à valider des choix effectués charges à respecter.

au cours de l’étude et de la réalisation d’un objet technique par référence à un cahier des

 La démarche technologique œuvre d’une série d’opérations prévues et planifiées dans le but de suppose la mise en construire un objet qui est l’expression de la réponse à un besoin .

 Elle se distingue ainsi de la démarche scientifique par sa finalité comme par ses étapes

.

 Elle s’apparente plus à une méthode démarche .

qu’à une

À l'école primaire, les enfants peuvent faire de la technologie selon des démarches riches et variées.

  1. Élaborer un projet de fabrication et le réaliser 2. Démonter, remonter, analyser éléments d'un objet technique simple et caractériser leurs fonctions ; les différents ;  3. Construire technique ; un objet en suivant une fiche  4. Analyser le fonctionnement d'un objet ;  5. Mener des investigations d’un objet.

sur le fonctionnement Ce sont autant de pistes possibles pour la construction de leurs connaissances.

Construire un objet et les capacités des enfants selon différentes variantes : peut se réaliser suivant l'âge     1. Fabriquer 2. Fabriquer l'objet à partir de fiches techniques .

un objet à partir d'un modèle .

3. Concevoir fabrication.

l'objet, réaliser un prototype , résoudre les problèmes de fonctionnement puis le réaliser et éventuellement établir sa fiche de 4. Concevoir l’objet et le réaliser en faisant des essais rendre plus fonctionnel en remédiant aux erreurs .

et en cherchant progressivement à le

La construction à partir d’une fiche   Construire un objet à partir d’une fiche présente l’intérêt de lever les obstacles liés à la conception de l’objet.

La fiche guide réalisation.

l’élève dans les étapes de la   Le produit final est fonctionnel.

L’élève développe des compétences manipulatoires .

Ici, l’élève est un fabricant .

2. La reproduction d’un objet visible    Il n’y a pas, ici non plus, d’ obstacle conception de l’objet.

lié à la L’objet final fonctionnera comme le modèle.

L’élève n’est plus guidé dans les étapes de construction et devra donc développer des compétences organisationnelles en plus de compétences manipulatoires .

Ici, l’élève est un fabricant et un technicien.

3. La conception par prototypage    Ici, l’élève doit concevoir prototype , l’ analyser un objet, réaliser un pour construire un objet final grâce à la résolution des problèmes de fonctionnement du prototype.

Il doit déjà maîtriser certaines notions scientifiques et avoir des compétences créatrices , une bonne capacité d’ analyse doit pouvoir développer des compétences manipulatoires et organisationnelles .

et il C’est cette démarche qui est appelée démarche technologique .

L’élève est à la fois fabricant , concepteur .

technicien et

4. La démarche par essais-erreurs  L’élève doit concevoir l’objet et, par des essais successifs, il doit résoudre progressivement les problèmes de fonctionnement liés : aux défauts de conception ; aux mauvaises planifications des étapes de construction ; aux difficultés manipulatoires.

 Il doit avoir des compétences créatrices , une bonne capacité d’ analyse et il doit pouvoir développer des compétences manipulatoires organisationnelles .

et L’élève est fabricant , technicien et concepteur .

Cette démarche s’apparente à du « bricolage ».

La démarche d’investigation et la démarche expérimentale

 Démarche d’investigation et démarche expérimentale  Démarche expérimentale en technologie  Les obstacles levés par la démarche  Les compétences développées

La démarche d’investigation

Situation de départ Formulation d’un problème à résoudre Emission d’hypothèses ou recueil de conceptions Investigations conduites par les élèves Expérimentation Modélisation Constatations Analyse des constats Observation Validation ou non des hypothèses Documentation Structuration des connaissances

La démarche expérimentale en technologie Projet de construction d’objet Définition des fonctions de l’objet Conception de l’objet Choix des matériaux Définition des étapes de fabrication Réalisation Tests et amélioration Validation de l’objet Recueil des conceptions Formulation de problèmes à résoudre Expérimentations Résultats Analyses des résultats Validation ou non des hypothèses Structuration

ETUDE DE CAS VOIR TABLEAU D’UNE DÉMARCHE MIXTE TECHNOLOGIQUE ET EXPÉRIMENTALE  Fabriquer un « trukifvol »  Fabriquer un jeu électrique « Question/Réponse »  Concevoir un « trukiroul » à voile

Les obstacles levés par la démarche  Les principales permettent de difficultés de fonctionnement sont étudiées avant conception et réalisation de l’objet final et les connaissances acquises lever les obstacles conceptuels .

 La conception grâce au questionnement expériences d’un objet fonctionnel est facilitée pratiqué, aux réalisées, aux analyses menées et aux savoirs construits.

 Des manipulations utiles à la fabrication de l’objet sont réalisées lors des expériences.

 Les étapes de fabrication des différentes parties de l’objet peuvent être facilement identifiées.

Les compétences développées

Cette démarche permet de développer un grand nombre de compétences du socle commun :  Pratiquer une démarche d’investigation : savoir observer , questionner .

 Manipuler et expérimenter , formuler une hypothèse et la tester, argumenter , mettre à l’essai plusieurs pistes de solutions .

 Exprimer et exploiter les résultats d’une mesure et d’une recherche en utilisant un vocabulaire scientifique à l’écrit ou à l’oral.

 Maîtriser des connaissances dans divers domaines scientifiques et les mobiliser dans des contextes scientifiques différents .

Les compétences interdisciplinaires travaillées en sciences

En plus des compétences disciplinaires, la démarche expérimentale pratiquée en technologie va permettre de développer des compétences et connaissances dans d’autres disciplines

:     en mathématiques : mesures, géométrie, gestion et organisation des données, calculs.

en histoire : histoire d’une invention, évolution d’un objet au cours du temps.

en arts visuels : inclure les objets réalisés dans une production plastique ou rendre « plastique » l’objet réalisé.

en langage oral ou écrit : décrire, utiliser un vocabulaire approprié, exprimer ses idées, argumenter.

Le langage écrit en sciences et technologie va, en plus, avoir un rôle particulier .

Réinvestissement : conception d’un nouveau projet de construction pour la classe

A partir des éléments théoriques et pratiques : vous allez essayer de construire un projet de construction d’un « trukiflot » à voile.

2. La démarche expérimentale en sciences

Mercredi 7 mars 2012 Circonscription de Redon