Comment valider ou invalider des hypothèses lorsque l ... · 3 INTRODUCTION Comment valider ou invalider des hypothèses lorsque l’expérimentation est impossible ? L’enseignement

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Centre Départemental d’Auxerre

Concours de recrutement : Professeur des écoles.

Comment valider ou invalider des

hypothèses lorsque l’expérimentation

n’est pas possible ?

LEGUEVELLON Cédric

Directrice de mémoire : Madame M. PONTIER

Année 2004-2005 N° de dossier : 04STA00448

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Sommaire

« Comment valider ou invalider des hypothèses lorsque l’expérimentation

n’est pas possible ? »

Introduction p.1

I. La démarche expérimentale : une démarche remarquable mais … p.3

A. Historique de l’enseignement des sciences. p.3

B. La démarche O.H.E.R.I.C : principe et déroulement. p.5

II. …. Qui nécessite certaines démarches complémentaires. p.10

A. L’observation en tant que démarche à part entière. p.10

B. La modélisation. p.12

C. La recherche documentaire. p.14

D. L’enquête sur le terrain et l’intervention extérieure. p.15

III. Des démarches complémentaires mises en pratiques en classe. p.17

Mes séances sur les phasmes p.17

Mes séances sur les volcans p.24

Conclusion p.30

Bibliographie p.32

Annexes

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INTRODUCTION

Comment valider ou invalider des hypothèses lorsque l’expérimentation est impossible ?

L’enseignement scientifique et technologique à l’école primaire, qui est soutenu par

les principes proposés par le plan de rénovation des sciences, accorde une place importante à

la pratique des élèves au travers d’expérimentations.

« Le nouveau programme de sciences et technologie est, en effet, résolument centré sur une

approche expérimentale. Les connaissances proposées sont d’autant mieux assimilées qu’elles

sont nées de questions qui se sont posées à l’occasion de manipulations, d’observations, de

mesures » (Programme officiel de février 2002)

Ainsi, cette démarche introduite par le pan de rénovation des sciences s’inspire

largement de l’opération la Main à la pâte qui suggère le respect de principes lors de la

construction et de la pratique de séances de sciences :

• Le principe d’unité selon lequel les élèves doivent être amenés à se poser des

questions sur le monde réel qui les entoure. Questionnement qui doit donner

lieu à une émission d’hypothèses suivie d’une investigation dont les résultats

seront la « base » de l’acquisition de connaissances et de savoir faire.

• Le principe de diversité selon lequel l’investigation réalisée par les élèves doit

s’appuyer sur diverses méthodes en favorisant l’expérimentation.

Cependant, il s’avère que certains thèmes relevant des domaines du vivant, du ciel et

de la Terre, de l’énergie, de la matière, du monde construit par l’homme et des TICE tels que

l’astronomie ne peuvent faire l’objet d’expérimentations pour diverses raisons : manque de

matériel, risque de danger lié à l’expérience, …..

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Partant de ce constat, j’ai donc choisi de bâtir ma réflexion autour des autres méthodes

d’investigations qui peuvent être mises en place avec des élèves lors de séances de sciences

ou technologie lorsqu’une expérimentation se révèle impossible.

Ainsi, après une présentation de la démarche expérimentale (I), nous verrons quelles

sont les autres méthodes d’investigation en sciences (II) avant de voir comment j’ai tenté de

les mettre en place dans des classes (III).

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I. La démarche expérimentale, une démarche remarquable mais …

A. Historique de l’enseignement des sciences à l’école primaire :

L’historien Jean Hébrard écrit : « […] Il faut attendre la moitié du XIXème siècle pour que

l’école s’ouvre véritablement aux sciences » (La Main à la pâte, Flammarion).

En effet, en 1850, la loi Falloux précise : « L’enseignement primaire comprend […] le calcul

et le système légal des poids et mesures. Il peut comprendre en outre : […] des notions de

sciences physiques et de l’histoire naturelle applicables aux usages de la vie […] » (Article

23 de la loi du 15 mars 1850).

Il faut donc noter, à travers cette loi, le caractère facultatif de l’enseignement scientifique.

Cependant, dès 1847, Marie-Pape Carpentier introduisait en France une nouvelle manière

d’enseigner les sciences : l’approche sensorielle. Cette innovation est destinée aux plus jeunes

et prendra par la suite le nom de leçon de choses.

En 1882, l’école primaire qui a revêtu un caractère obligatoire, laïque et gratuit intègre pour la

première fois la science et les techniques à son programme. La loi Ferry rend dès lors

l’enseignement scientifique obligatoire.

« Les sciences physiques et naturelles (et leurs applications) sont présentées d’abord sous la

forme de leçon de choses, puis, plus tard sont étudiées méthodiquement ». (Article 16 du

Bulletin administratif de 1882).

Le terme de « leçon de chose », apparaît ainsi dans les textes officiels.

C’est en 1923 que la leçon de choses atteint son apogée, les instructions officielles lui

confèrent un statut national et il lui est reconnu une réelle influence sur l’hygiène et les

pratiques domestiques et agricoles

. Toutefois, l’expérimentation demeure exceptionnelle dans cet enseignement et ne sert pas à

tester une hypothèse mais permet tout juste à l’enfant « d’observer quelques phénomènes qui,

spontanément, n’auraient pas attiré son attention ».

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C’est au début des années 1970 qu’apparaissent les disciplines d’éveil dont le but est de

donner aux élèves le moyen de développer une « attitude scientifique » devant chaque

problème qu’ils peuvent avoir à se poser. Les contenus de ces disciplines ne sont alors que

secondaires et passent après les démarches. Ainsi, l’élève est mis dans des situations où il doit

apprendre à chercher.

« L’expression orale, l’expression écrite n’ont de valeur et de signification que dans le cadre

d’une pratique naturelle qui correspond aux activités d’éveil. »

En 1985, un programme notionnel propose un « enseignement rigoureux des connaissances »

dans lequel la démarche expérimentale n’est pas supprimée mais ramenée à une position

moins centrale qui amorcera un déclin de l’enseignement des sciences à l’école.

Au début des années 1990, l’enseignement des sciences en France présente plusieurs

« failles » (enseignant pas suffisamment formés, insuffisance des horaires consacrées aux

sciences...) et il se révélait indispensable de revoir la place de l’enseignement des sciences

dans le système éducatif français.

Les programmes officiels de 1995 ont manifesté un souci de retour à l’essentiel en matière

d’enseignement des sciences ; les acquis doivent se limiter aux connaissances fondamentales,

les démarches scientifiques doivent permettre aux enfants d’approcher des notions nouvelles

de manière active. Ils introduisent en outre la nécessité de ne pas dissocier les notions

enseignées et les démarches pour favoriser l’acquisition des compétences transversales, et

surtout elles graduent les niveaux de savoir et la signification des activités en fonction de la

succession des cycles.

Enfin, en juin 2000, le ministère de l’Education Nationale publie dans son bulletin officiel un

« plan de rénovation de l’enseignement des sciences et de la technologie » pour l’école

primaire intégrant l’opération la Main à la pâte parmi les démarches d’enseignement.

Les programmes de février 2002 confirment cette orientation. Ils accordent une plus large

place aux enseignements scientifiques en révisant l’horaire hebdomadaire pour le porter

désormais à 2h30 au minimum.

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B. La démarche O.H.E.R.I.C :

1) Origines

Depuis l’instauration du plan de rénovation des sciences dans les textes officiels de

l’Education Nationale en juin 2000, l’enseignement des sciences à l’école primaire est

fortement inspiré par l’opération « La Main à la pâte ».

Cette opération, qui trouve ses origines dans un projet américain (le projet « Hands on ») du

début des années 1990, a pour particularité de promouvoir la pratique quotidienne

d’expériences.

« J’ai vu, à tous les niveaux, en physique, en chimie, en sciences naturelles et en maths, des

enfants qui expérimentaient avec joie, apprenaient les concepts fondamentaux à leur rythme,

réfléchissaient et discutaient. Je voyais en gestation des êtres libres, capables de rechercher

une vérité qui ne leur était pas assénée » (G. Charpak dans « La Main à la pâte »).

Conscient des vertus de cette pratique sur les capacités d’apprentissages des élèves

américains, le physicien Georges Charpak va donc tenter de faire entrer et de développer cette

pratique au sein du système éducatif français.

Suite aux efforts de G. Charpak et conscients du retard du système éducatif français en

matière d’enseignement scientifique, l’Académie des sciences et le Ministère de l’Education

Nationale apportent alors leur soutien et leur collaboration au projet de G. Charpak.

C’est ainsi qu’en juin 2000, l’opération « La Main à la pâte » obtient un statut « officiel » en

intégrant le plan de rénovation des sciences proposé par le Ministère de l’Education

Nationale.

« Le développement de la culture scientifique est un enjeu majeur pour notre société. Un

accord unanime s’établit notamment autour de la nécessité de rendre plus effectif

l’enseignement des sciences et de la technologie à l’école, de lui assigner autant qu’il est

possible une dimension expérimentale, de développer la capacité d’argumentation et de

raisonnement des élèves, en même temps que leur appropriation progressive des concepts

scientifiques. […] Il est aujourd’hui possible de fonder un plan d’action en vue de rénover

l’enseignement des sciences et de la technologie, distinct de l’opération « La Main à la pâte »

mais qui prenne en compte ses acquis et l’intègre comme pôle innovant » ( Bulletin Officiel

de juin 2000).

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2) Objectifs et principes de la démarche :

La démarche O.H.E.R.I.C (Observation –Hypothèses – Expérimentation - Raisonnement –

Interprétation – Constitutionnalisation) qui est celle adoptée par La Main à la pâte a pour

objectif principal de former les élèves à une démarche scientifique autonome un peu

comparable à celle des chercheurs.

Pour faire des élèves des « apprentis chercheurs », la démarche a posé le principe selon lequel

les enseignants accompagnent leurs élèves mais ne leur assènent pas une vérité dont ils sont

les dépositaires. En effet, selon la pratique de La Main à la pâte, l’enseignant doit prendre en

compte la curiosité des enfants face au monde ainsi que les questions qu’ils se posent. Il doit

également chercher avec eux des éléments de réponses (en expérimentant, en observant …) et

enfin, il doit leur en faire parler et leur faire rédiger le tout sur un cahier d’expérience

contribuant par la même occasion aux apprentissages langagiers fondamentaux.

Ainsi, La Main à la pâte donne la priorité aux élèves car ce sont eux qui sont les acteurs de

leurs apprentissages, de leur construction en tant qu’individu capable de raisonner puisque ce

sont eux qui réalisent leur expérience, qui effectue leur recherche.

A leur échelle et avec les moyens qu’il est possible de réunir dans une classe, les enfants

peuvent réaliser les gestes ordinaires de chercheurs : collectionner, classer, nommer,

concevoir, construire une expérience, observer et rendre compte, réunir et utiliser une

documentation, représenter ce que l’on a observé, fabriquer des modèles réduits, questionner

les résultats pour susciter de nouvelles expériences.

« A l’âge du primaire, l’enfant est prodigieusement réceptif aux sciences de la nature : les lui

enseigner développe sa personnalité, son intelligence, son esprit critique et son rapport au

monde. Pour apprendre, l’enfant ne peut se contenter d’observer et de manipuler : il doit être

guidé par le maître et par des questions. Les sciences font partie du socle de connaissances

nécessaires à l’enfant pour croître et vivre dans nos sociétés développées. Il est donc

important de solliciter les enfants, de les lasser agir et leur laisser la parole. Ils se développent

par l’action. Ils apprennent grâce à des actions et aux réponses qu’ils obtiennent. » (La Main à

la pâte)

Ici, l’enseignant n’est ramené qu’à un rôle « d’animateur ». Il ne fait qu’observer et guider les

enfants en leur posant des questions, en les incitant à prendre en compte des contradictions,

les amène à reformuler leurs idées, leurs résultats. Le maître laisse les enfants concevoir eux-

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même leurs expériences en fonction de ce qu’ils pensent trouver, il n’oriente pas les

hypothèses. Il invite les élèves à dessiner ou schématiser le dispositif, à préparer le matériel et

à confronter leurs résultats.

L’enseignant doit également et surtout encourager les élèves à expérimenter leurs idées, leur

raisonnement, à confronter leurs divergences d’interprétation. Il peut également apporter

quelques méthodologies efficaces et faire en sorte d’arriver à une validation correcte et

pertinente.

Par ce comportement, le maître doit pouvoir rendre ses élèves autonomes par rapport aux

savoirs et aux savoir-faire pour qu’ils acquièrent connaissances et compétences sans se

cantonner à un contexte précis.

3) Mise en œuvre de la démarche.

L’enseignement des sciences permet aux élèves d’aborder des sujets relevants de l’univers

naturel ou d’un domaine technique. L’étude de ces thèmes relevant de domaines scientifiques

se fait, selon la démarche de la Main à la pâte, autour d’expérimentations.

En effet, cette démarche souhaite effectivement que l’étude d’un sujet se fasse

progressivement selon un déroulement structuré en plusieurs étapes organisées de telle façon

que les élèves, du fait de leur implication directe dans cette démarche, découvrent puis

acquièrent progressivement les connaissances et savoir-faire relatifs au sujet.

Ainsi, pour mener à bien l’étude d’un thème selon cette démarche, il faut passer par six étapes

successives.

D’abord, les élèves sont confrontés à une situation qui doit leur poser problème. Situation qui

va être le point de départ de l’étude du thème.

Dans un second temps, le problème à résoudre que pose cette situation déclenchante amène

les enfants à faire certaines observations sur l’objet d’étude, sur la situation. De ces premières

observations, et avec l’aide de l’enseignant, les « apprentis chercheurs » vont commencer à se

poser des questions sur certains phénomènes (pratique de l’observation).

Ensuite, l’enseignant incite les élèves à émettre des hypothèses concernant les préoccupations

nées de leurs observations. Ces hypothèses peuvent être recueillies soit oralement, soit par

écrit par l’enseignant. De plus, très souvent, ces hypothèses formulées par les enfants

reprennent leurs conceptions initiales concernant le sujet. Ainsi, ces hypothèses permettent à

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l’enseignant de faire une évaluation diagnostique des connaissances de ses élèves sur des

points précis d’étude, de construire la suite de ces séances et permettent également aux élèves

eux même d’évaluer leur progression, leurs apprentissages (formulation d’hypothèses).

Une fois l’émission d’hypothèses effectuée, les « apprentis chercheurs », sous la conduite de

l’enseignant, n’ont plus qu’à imaginer l’expérimentation c’est-à-dire prévoir le matériel

nécessaire, le dispositif….. Ces expérimentations doivent permettre la validation ou non des

hypothèses émises.

Pour être optimale en matière d’efficacité sur les élèves, l’expérimentation doit être faite par

tous ou tout du moins par petit groupe et non par l’enseignant (mise en place de

l’expérimentation).

L’expérimentation réalisée, arrive ensuite la phase de validation ou de non validation des

hypothèses. A ce moment là, l’enseignant invite les élèves à mettre en commun leurs résultats

d’expérience, à les confronter, les commenter, à les comprendre notamment si des

divergences sont obtenues. Tous ces échanges se font par l’oral car avec le plan de rénovation

des sciences et l’opération la Main à la pâte, l’enseignement scientifique a pris une nouvelle

dimension puisqu’un des aspects fondamentaux de cet enseignement vise désormais à

favoriser la maîtrise des langages.

Si de ces confrontations émerge un désaccord, alors l’enseignant invite les élèves à repenser

leur expérience, à en trouver une nouvelle sur la base d’un questionnement concernant la

première phase d’expérimentation.

En revanche, si des conclusions identiques ressortent des observations lors de la mise en

commun des expérimentations, alors le groupe peut alors valider ou invalider les hypothèses

testées (mise en place d’un raisonnement suite suivie d’interprétations des résultats).

Une fois les hypothèses validées ou invalidées, la phase d’institutionnalisation peut avoir lieu.

A ce moment là, l’enseignant et ses élèves constituent un écrit qui reprend le thème de

l’étude, les hypothèses, les résultats de l’expérimentation et le protocole expérimental. Cet

écrit intégrera le cahier de sciences de chaque élève, outils dans lequel les apprentis

chercheurs notent, dessinent, schématisent tout ce qu’ils font ou observent en plus des traces

écrites institutionnalisées (constitutionnalisation des connaissances).

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Enfin, la dernière étape de cette démarche consiste en un réinvestissement des connaissances

ou savoir-faire acquis ou en cours d’acquisition après l’application des étapes mises en place

précédemment.

4) Les limites de la démarche

Cette démarche expérimentale, bien que très attrayante par son principe d’apprentissage actif

des concepts scientifiques par les élèves, présente cependant une limite.

En effet, cet apprentissage actif des sciences que préconise la démarche de la Main à la pâte

ne peut, dans une certaine mesure, être appliquée dans certains cas.

Cette pratique active des sciences se fait sur la base d’expérimentations afin de tester et

vérifier certaines hypothèses. Or, en sciences, certains sujets, phénomènes, qui sont par

ailleurs assez peu nombreux, ne peuvent faire l’objet d’expérimentation en classe par des

élèves. Cette impossibilité d’expérimentation peut être due à différents facteurs : une

impossibilité matérielle (mais ce qui est assez rare et cela peut se régler facilement) mais

surtout une impossibilité de tester immédiatement et directement des phénomènes qui sont

uniques et difficilement accessibles à l’homme. C’est le cas par exemple du système solaire

ou de la tectonique des plaques qui du fait de leur « inaccessibilité » par l’homme peuvent

donc être difficilement sujets à des expérimentations.

Cependant, ces sujets peuvent être abordés en classe sans faire l’objet d’expérience. Ces

études se font alors selon d’autres modalités, en utilisant d’autres méthodes, techniques

d’étude que les élèves peuvent mettre en place eux mêmes à la demande de l’enseignant.

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II. … Qui nécessite des démarches complémentaires

La démarche expérimentale n’est pas la seule démarche que les élèves peuvent mettre en

place en classe.

De ce fait, je me suis donc penché sur la question de savoir quelles autres méthodes je pouvais

mettre en place avec mes élèves lors de mes séances de sciences. Après des recherches sur la

question j’ai finalement conclu qu’il existait cinq autres méthodes permettant de traiter un

thème en classe avec des élèves lorsqu’une expérimentation n’est pas possible ou même en

complément d’une expérience.

Cependant, pour diverses raisons, je n’ai pu appliquer que trois de ces cinq démarches.

Mes recherches m’ont donc amené à prendre en compte, lors de mes préparations de séances,

ces cinq autres démarches que sont :

• l’observation

• la modélisation

• la recherche documentaire

• l’intervention de professionnels extérieurs

• l’enquête sur le terrain

Je vais maintenant aborder chacune de ces méthodes de façon un peu plus précise.

A. L’observation

Définition : L’observation dans le domaine scientifique est l’action de regarder les êtres, les

choses, les évènements, les phénomènes pour les étudier, les surveiller et en tirer des

conclusions.

L’observation du monde dans lequel nous vivons est bien souvent le point de départ de la

démarche scientifique, ce qui en fait un élément incontournable des analyses scientifiques car

elle permet de rassembler des faits sur lesquels on s’interroge. En effet, l’observation, en tant

que démarche à part entière, permet de vérifier des hypothèses ou de répondre à des questions.

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Pour avoir mis en place des observations, je pense qu’il est souvent préférable de faire une

observation sur un sujet pour lequel on dispose déjà de connaissances. De plus, par ma

pratique, je me suis rendu compte qu’une observation n’aura de sens que si elle permet de

répondre à une question que l’on se pose.

L’observation fait partie des démarches qui amènent les enfants à construire leur savoir à

partir de situations pédagogiques qui permettent de passer de ce que l’on voit à ce que l’on

représente, ce qui permet le passage d’une simple connaissance descriptive partielle à une

véritable connaissance

Ainsi, une fois qu’un problème, une question est posée, l’observation permet de récolter des

éléments de réponse. Dans ce cas, j’ai pu constaté que l’observation, tout comme

l’expérimentation, facilite la mémorisation puisque les élèves apprennent et retiennent plus

vite d’autant qu’ils observent d’eux mêmes.

Cependant, ce constat n’est valable que si l’observation n’a pas donné lieu à des

interprétations immédiates et catégoriques et qu’au contraire elle a abouti à une confrontation

des observations qui peuvent être éventuellement vérifiées par d’autres observations ou

expérimentations.

En tant que démarche scientifique à part entière, une observation doit donc être structurée en

étapes précises permettant un cheminement, une réflexion et un apprentissage pour les

enfants.

Voici la démarche que j’ai tenté de construire avec les élèves lors d’une séance de

méthodologie mise en place en plus des séances de sciences a proprement parlé:

• 1er temps : observer (à l’aide d’outils si besoin) en se posant des questions.

• 2ème temps : rechercher des indices permettant de répondre à mes questions.

• 3ème temps : interpréter ces indices pour comprendre ce que j’observe

- schématiser.

- établir des relations avec me connaissances.

- comparer mon observation à des observations que j’ai déjà faite.

- rechercher des différences et points communs entre ce que j’ai observé et ce

que je peux trouver dans des documents.

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• 4ème temps : communiquer mon observation ; pour cela je dois :

- organiser mes découvertes pour les présenter.

- les confronter avec celles des autres.

- comprendre les éventuelles différences et vérifier mes découvertes.

• 5ème temps : faire un compte rendu de mon observation.

L’observation en tant que démarche scientifique à part entière peut s’appliquer sans problème

à tous les sujets d’étude et avec différents publics. Elle se pratique d’autant plus efficacement

qu’elle peut entrer en complément des autres démarches telles que la modélisation.

B. La modélisation

Définition : La modélisation est une démarche qui utilise de modèles c’est –à -dire des objets

concrets, des représentations imagées … qui se substituent au réel trop complexe ou

inaccessible à l’expérience et qui permet de comprendre le réel par un intermédiaire plus

connu ou plus accessible à la connaissance.

Selon Martinand, les modèles permettent l’appréhension de deux concepts majeurs de la

réalité naturelle et technique contemporaine :

- Ils facilitent la représentation du caché : en remplaçant les représentations

premières par des variables, des paramètres et des relations entre variables. Ils font

passer à des représentations plus relationnelles et hypothétiques.

- Ils aident à penser le complexe : en identifiant et manipulant de bons systèmes, ils

permettent de décrire les variables d’état et d’interaction, les relations internes entre

ces variables.

Au moment du choix de thème scientifique pouvant être traité en classe avec des élèves, je me

suis confronté à certains problèmes réputés impossibles à traiter à l’école élémentaire (le

volcanisme, l’élevage d’insectes ou petites animaux) parce qu’ils n’offrent pas de situation

expérimentale susceptible de fournir un matériau manipulable. Ainsi, j’ai tenté de mettre en

place une démarche de modélisation qui, non seulement n’est pas définitivement inaccessible

aux jeunes enfants mais qui peut tout à fait constituer une aide importante à l’interprétation de

certains phénomènes.

En effet, la modélisation est un moyen de ne pas rester muet devant un phénomène. La

construction de modèles qui suscitent la réflexion, l’imagination des enfants a pour but

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d’amener les enfants à prendre conscience que la connaissance se construit, qu’elle est

évolutive et que les modèles ainsi élaborés permettent d’expliquer certains éléments

inaccessibles par la simple pensée.

Il m’a semblé que très tôt, les enfants, même les plus jeunes, sont capables d’entreprendre une

activité de modélisation. Ils sont tout à fait capables de construire des systèmes d’explication

ayant une cohérence interne pour mettre en évidence certains phénomènes. Très vite, ils

comprennent qu’un modèle établi doit suivre des règles de non contradiction avec le

phénomène observé.

Du fait de la capacité des enfants à pouvoir établir une relation cohérente entre ce qui est réel

(l’objet ou le phénomène observé) et ce que l’on souhaite manipuler, la modélisation peut

donc commencer dès l’école primaire dès lors qu’on ne s’imagine pas parvenir à une maîtrise

totale des modèles.

Un modèle, en tant qu’objet de substitution, permet de travailler sur autre chose que le réel.

Du fait de ce caractère de substitution, un modèle peut avoir différentes fonctions telles que

permettre de comprendre, expliquer, prévoir, calculer, manipuler, formuler des analogies,

communiquer ou rendre concret ce qui est difficile à cerner. Toutefois, toutes ces fonctions ne

sont pas forcément présentes à la fois dans un seul et même modèle.

Cependant, les modèles tels qu’ils peuvent être utilisés à l’école primaire semblent avoir pour

fonction principale d’expliquer voire de prévoir c’est –à – dire d’anticiper par une réflexion le

déroulement d’un phénomène. Lors de son utilisation en classe, un modèle explicatif peut être

choisi pour répondre à un besoin didactique décelé par l’enseignant. L’explication d’un

phénomène par l’utilisation d’un modèle peut passer par l’analogie, par l’analyse des rapports

entre les éléments du système que compose le modèle.

Tout comme l’observation, la démarche de modélisation ne peut pas être considérée comme

rivale à l’expérimentation. Au contraire, je trouve qu’elles peuvent être complémentaires,

l’une étant considérée comme test d’hypothèses et l’autre comme clé d'interprétation.

Les modèles explicatifs, notamment ceux utilisant des maquettes, me paraissent plus faciles à

utiliser avec des élèves car ils favorisent la reproduction concrète de phénomènes

difficilement accessibles en réalité. Ces modélisations permettent aux élèves de visualiser un

phénomène dans son déroulement mais surtout, elles permettent de comprendre quels en sont

les causes et les effets.

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Suite aux quelques modélisations réalisées en classe, j’ai pu m’apercevoir que chez les élèves,

les apprentissages et l’acquisition de connaissances et concepts scientifiques se font de façon

plus rapide et efficace lorsque les élèves reproduisent et observent eux mêmes les

phénomènes naturels du monde qui les entoure.

D’autres méthodes d’approche scientifique ne mettent pas en place de manipulation ou

d’observation directe mais permettent également un apprentissage.

C. La recherche documentaire

Définition : la recherche documentaire est une pratique qui consiste à recueillir des

informations de tous types à partir de différents supports d’information : supports imprimés

tels que les romans, les documentaires que l’on trouve dans une BCD traditionnelle mais

également des supports numériques ou analogiques.

Parallèlement aux démarches d’observation et de modélisation, j’ai également tenté de mettre

en place une démarche de recherche documentaire.

Très souvent, dans notre système éducatif, les documents sont utilisés comme de simples

objets appuyant, illustrant des informations alors qu’ils sont nécessaires en classe parce qu’ils

sont source d’apprentissages, de connaissances, de savoirs et de construction de signification.

Alors que les I.O de 1995 et 2002 mettent l’accent sur l’importance du travail personnel de

l’élève et de son autonomie, ayant conscience de l’opportunité et de l’utilité de la présence de

ressources documentaires dans les écoles, j’ai donc mis en place une telle démarche pour

traiter certains thèmes : comment élever des phasmes en classe, les différents types d’éruption

volcanique. Cependant, lors de la mise en place, je me suis rendu compte très rapidement,

pour certaines raisons matérielles, que cette démarche serait difficile à mener. En effet, lors de

mon stage en classe unique, je n’ai pu mettre en place qu’une recherche sur supports

imprimés du fait de l’absence de matériel informatique en état de marche dans la classe. En

revanche, certains élèves qui avaient accès à des équipements informatiques chez eux ont pu

effectuer des recherches personnelles via l’Internet. Or, ces démarches étant personnelles et à

domicile, il m’a donc été impossible d’analyser et d’évaluer les modalités de travail de ces

quelques élèves.

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Avec l’avènement de l’Internet, les documents et leur mise en œuvre dans l’enseignement,

ont, me semble-t-il, évolué puisque ce sont de nouvelles ressources à distance qui s’offrent

aux classes et à leurs enseignants. Dans ce contexte, les I.O. de 2002 ont instauré un nouveau

champ disciplinaire à l’école primaire : les TICE afin d’apprendre assez tôt aux élèves à

savoir chercher et utiliser les ressources les plus pertinentes et les plus utiles par le biais de

nouvelles technologies.

Ainsi, lors de mon stage en cycle 3, le fait de disposer d’un petit fond documentaire et de

deux PC multimédia m’a permis de mettre en place une recherche documentaire fonctionnant

à la fois avec des documents sur support traditionnel et sur support de nouvelle génération.

Après avoir mis en place et observé ces démarches de recherche, je me suis rendu compte que

celle-ci présente certaines limites (cf. analyse des séances) qui la rende parfois difficile à

mener ou à mettre en place. De plus, une telle démarche me paraît tout de même moins

pertinente et efficace pour ce qui est des apprentissages. Effectivement, à travers cette

démarche, les élèves sont amenés à collecter des informations, or pour ma part, il me semble

que ces informations peuvent très bien ne pas être maîtrisées ni comprises par les élèves

puisqu’elles sont uniquement le résultat de lectures et non de manipulations.

D. L’enquête sur le terrain et l’intervention de professionnels extérieurs.

Suite à mes recherches et réflexions, les possibilités de faire intervenir en classe des

professionnels ou d’aller visiter un site en relation avec le sujet abordé me semblent être deux

démarches susceptibles d’être mises en place pour étudier un thème.

Bien qu’ayant connaissance de ces deux démarches, je n’ai pas eu la possibilité de les mettre

en place dans le cadre de mes stages. Cette impossibilité de mise en œuvre s’explique d’une

part par les thèmes que j’avais choisi de traiter en classe : le volcanisme et les phasmes.

D’autre part, l’absence de professionnels ou de structures permettant des visites pédagogiques

sur ces deux domaines, ne m’ont pas permis d’appliquer ces démarches. Enfin, vu que je ne

disposais que de deux stages de trois semaines, il fallait que je fasse des choix concernant ce

que je pouvais mener. Ainsi, mon choix s’est porté sur les trois démarches précédentes pour

des conditions de réalisation beaucoup plus simples à réunir ou à mettre en place.

Suite à ma réflexion et à mes pratiques de classe, je peux donc dire qu’en sciences, les

différentes démarches pouvant être suivies pour l’étude d’un sujet sont complémentaires.

Cependant, elles ne semblent pas avoir les mêmes impacts sur les apprentissages puisque les

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démarches suscitant une rencontre directe entre le phénomène et les élèves me paraissent les

plus efficaces.

Après avoir présenté les démarches complémentaires à la démarche expérimentale, je vais

maintenant présenter les modalités selon lesquelles j’ai mis en place ces démarches dans des

classes.

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III. Analyse de séances

Pourquoi avoir choisi un tel sujet de mémoire ?

Les notions abordées à l’école élémentaire permettent la mise en place de la démarche

expérimentale qui développe de nombreuses compétences. Mais lors de l’expérimentation en

classe, l’enseignant doit amener les enfants à des expérimentations en condition réelle pour

permettre une démonstration par la suite.

Force est de constater que pour certains concepts, l’expérimentation reste infaisable en classe.

Cependant, lorsque la démarche expérimentale s’avère inapplicable pour l’enseignant,

d’autres possibilités s’offrent à lui notamment l’observation et la recherche documentaire.

J’ai donc choisi d’expérimenter la recherche documentaire et l’observation directe sur les

thèmes des phasmes et des volcans ainsi que la modélisation sur ce dernier thème.

Les phasmes

J’ai mis en place cette séquence lors de mon second stage en responsabilité à l’école d’Etivey

(Yonne) en mars 2005. Elle s’est déroulée dans le cadre d’une classe unique de 14 élèves (2

CP, 3 CE1, 3 CE2, 1 CM1 et 5 CM2).

L’intérêt de cet élevage :

Mon objectif de séquence était d’initier les enfants à l’observation et à la recherche

documentaire sur un insecte d’élevage : le phasme. De plus, l’introduction d’un élevage en

classe unique, en plus d’une meilleure connaissance de la vie animale, apporte beaucoup aux

enfants. En effet, cela nécessite un travail d’équipe, responsabilise les enfants et son

explication permet de développer des compétences transversales.

Séance 1

Le thème de cette séance était de préparer l’installation de l’élevage en classe à partir d’un

travail documentaire.

20

Déroulement :

• Présentation des insectes.

Les élèves étaient répartis en trois groupes de 4 ou 5. J’apporte des phasmes morts dans une

boîte à chaussures et en distribue 1 à chaque groupe. Au départ, sans aucunes hésitations, un

grand groupe d’élèves identifient tous des branches d’arbres:

« - Ce sont des branches d’arbustes.

- Moi je ne crois pas trop. » (2 élèves)

A partir de cet instant, je profite de cette divergence pour demander aux élèves de bien

observer ces « choses » afin de nous prouver qu’ils ont raison. Très vite, les élèves doutent car

découvrent des éléments qui les perturbent :

« - Je ne crois plus que ce soit des branches car je vois comme une tête et des

pattes. Donc je pense que c’est un insecte.

- Oui moi aussi je vois une tête et 6 pattes comme chez les insectes.

- Moi je pense que c’est un bout de bois car ça à la même couleur et je ne vois

pas de pattes.

- C’est normal c’est un phasme. » (4 élèves)

De là, je leur confirme qu’il s’agit bien d’insecte en leur donnant le nom. Je leur explique

qu’ils vont en faire un élevage pour qu’ils puissent étudier leur mode de vie.

Du fait du scepticisme de certains élèves, je passe donc un peu de temps à leur montrer des

phasmes vivants et les laisse se familiariser avec eux. Mais rapidement différentes questions

sont soulevées par les élèves :

« - Dans quoi va-t-on les mettre ?

- On peut les mettre dans une boîte à chaussures trouée.

- On les verra pas et y seront dans le noir […] »

De là, une discussion s’engage sur l’habitat puis d’autres questions arrivent :

« - Et qu’est-ce que ça mange ?

- Comment ça naît ?

- Comment ça bouge ?

- Alors maître ça mange quoi ?

- En fait c’est une maîtresse qui me les a donnés et je voulais que l’on découvre

tout cela ensemble. »

21

A ce moment, je leur ai distribué une petite fiche d’identité minimaliste des phasmes

(document 1).

• Lecture collective et explication.

On lit à haute voix la fiche. Les élèves interviennent quand ils veulent. Puis on explique le

vocabulaire.

• Mise en place d’une recherche.

Suite à cette séance j’allais travailler avec les cycle 2, j’ai donc demandé aux élèves de cycle

3 un travail de recherche documentaire sur l’habitat des phasmes et comment les élever à

partir de sites Internet que j’avais sélectionné et organisé dans un fichier pour faciliter leur

recherche et éviter les dérives que peut amener l’utilisation de l’internet.

Analyse :

Lors de cette séance, le premier problème à été d’identifier « l’objet » d’étude : qu’est-ce que

c’est ? Les enfants ont donc eu des échanges oraux sur ce que c’est en essayant d’argumenter

leurs propos. Et naturellement d’autres questions sont venues permettant ainsi de recueillir les

propos des élèves et de dégager les thèmes d’études : nutrition – reproduction et locomotion.

Ces séances se sont déroulées en classe unique, cadre que je découvrais. Il me paraissait

difficile de mettre en place des choses identiques pour tous les élèves. Ainsi, pendant cette

séance, j’ai fait le choix de confier les recherches documentaires aux cycles 3 et de privilégier

l’observation avec les cycles 2.

La recherche documentaire initiée à la fin de cette séance en prévision de la suite était cadrée.

En effet, je voulais faire pratiquer une recherche documentaire sur différents supports, j’ai

sélectionné différents documents sur le monde animal (Wakoo, BT, …) et certains sites

Internet sur les phasmes. J’ai choisi de fournir une liste de sites Internet (cf. annexes) plutôt

que de laisser les élèves chercher les sites afin d’éviter de mauvaises surprises avec les

moteurs de recherche et les sites qui peuvent être douteux au niveau de l’éthique.

22

Séance 2

Le thème de cette séance était l’installation de l’élevage dans la classe suite à un travail

documentaire.

Déroulement :

• Recherche documentaire sur « comment élever des phasmes ».

Pour commencer cette séance, j’ai invité les élèves à poursuivre leur recherche documentaire

sur les modalités d’élevage de phasmes. Les cycles 3 avaient accès aux différents supports et

j’ai choisi de travailler avec les 5 cycles 2 en groupe pour effectuer une petite recherche sur

différentes revues pour enfants présentant des textes simples et des illustrations assez faciles

à comprendre par des enfants pas toujours lecteurs.

Après un temps de recherche, je demande à chaque binôme, groupe de réaliser une affiche A3

pour présenter les éléments essentiels pour l’installation de l’élevage (matériel, entretien, …)

• Mise en commun.

J’affiche les affiches des enfants au tableau et chacun les observe en silence.

Comme l’effectif est faible (5 affiches) chacune est observée individuellement. Les enfants

remarquent tout de suite que les affiches présentent pratiquement toutes les mêmes

informations, qu’elles proviennent d’Internet ou d’autres documents. Mais certaines

présentent des informations inutiles ou complémentaires. Puis nous discutons des éléments à

conserver pour la réalisation de notre affiche sur l’installation d’un élevage de phasme en

classe (document 2).

• Mise en place de l’élevage.

Je mets le matériel à disposition des enfants (vivarium, mousse, terre et sable, vaporisateur).

La mise en place se fait très rapidement d’autant que l’effectif de la classe est réduit (14

élèves). Nous décidons également de mettre en place un nouveau service dans la classe : celui

de l’entretien de l’élevage.

Analyse :

Lors de cette séance, je voulais observer le niveau des enfants de cycle 3 à chercher les

informations nécessaires dans différents supports papiers ou informatiques pour répondre à un

sujet. Or je me rends compte que le fait de fournir une liste de sites Internet facilite le travail

de recherche mais peut aussi fausser la recherche car les enfants ont toutes les informations à

23

disposition et ne mettent pas en place de démarche personnelle d’utilisation des TICE ou

autres documents puisqu’ils n’ont qu’à ouvrir les sites sélectionnés pour sélectionner les

informations les plus pertinentes.Or, il me parait difficile de faire autrement. En revanche, la

recherche documentaire sur papier m’a permis de constater que les cycles 3 maîtrisaient une

assez bonne lecture sélective et une bonne utilisation des outils des documentaires (sommaire,

titres des paragraphes …)

De plus, je trouve très intéressant de pratiquer la recherche documentaire car cela permet de

travailler la lecture avec des élèves de CP en dehors de la méthode habituelle de lecture. De

même, la recherche documentaire permet de travailler certaines compétences transversales.

En effet, avec des cycles 3, elle permet de travailler la lecture sélective, la production d’écrit

ou d’acquérir une rigueur notamment quant au choix d’informations pertinentes. De plus, la

phase de mise en commun permet de travailler le langage oral quel que soit le cycle.

La phase de mise en commun m’a révélé le manque de méthodologie des élèves pour rédiger

une affiche, ce qui m’a permis après une « critique » collective rapide des affiches pendant la

mise en commun de mettre en place un travail autour de l’affiche en production d’écrit

(méthodologie).

Les séances 3 et 5 qui abordaient respectivement les thèmes de la nutrition et de la

reproduction utilisaient la démarche expérimentale et la mise en place d’expériences pour

vérifier des hypothèses formulées. Par conséquent, je ne développerai pas ces 2 séances qui

ont un déroulement typique de la démarche expérimentale.

Séance 4

Le thème de la séance était l’étude du corps des phasmes à partir d’observations directes.

Pendant cette séance, mon objectif était d’élaborer collectivement un schéma représentant le

corps d’un phasme suite à l’observation individuelle.

Déroulement :

• Mobilisation des connaissances.

Je commence par reprendre au tableau les affiches sur lesquelles j’avais noté lors de la

première séance les remarques et questions des élèves.

Collectivement, nous reprenons toutes les informations formulées pouvant avoir un lien avec

le corps du phasme.

24

Sous la dictée des élèves, je note au tableau les idées déjà formulées :

- des pattes

- une tête

- couleur du bois

• Elaboration individuelle d’un dessin.

Je demande ensuite aux élèves de dessiner un phasme sur un A5.

• Phase d’observation pour vérifier nos représentations.

Après une phase d’observation des dessins individuels, certains élèves de CM2 ont soulevé la

question de la légende et certaines questions ont été notées par la classe : la présence ou non

d’antenne, le nombre de pattes.

Suite à ces réactions, je propose aux élèves d’observer de façon plus précise les phasmes en

utilisant un outil : la loupe.

Ainsi, je distribue une boîte plastique transparente contenant un phasme à chaque élève et une

loupe. Parallèlement à leur observation à la loupe, les élèves avaient pour consigne de

compléter leur premier dessin avec les nouveaux éléments qu’ils pouvaient observer et

légender.

• Elaboration d’un dessin collectif.

J’affiche les dessins de chacun. Les élèves observent chacun des dessins puis nous listons les

éléments sur lesquels un accord semble être trouvé d’après les travaux de chacun :

- 6 pattes

- 2 yeux

- 2 antennes

- 1 corps allongé

- 1 bouche

Une fois ces informations listées au tableau, je demande à un élève (qui avait fait le dessin le

plus proche de la réalité) de venir dessiner un phasme en respectant ces informations puis je

soumets son dessin à validation collective (dessin validé par tous les élèves).

25

• Recopiage individuel.

Une fois le dessin collectif élaboré au tableau, les enfants recopient individuellement le dessin

élaboré collectivement.

Analyse :

Sur ce thème, un certain nombre d’hypothèses avaient pu déjà être vérifiées indirectement par

les observations des séances précédentes. Or, il est apparu que, pour les plus petits

notamment, certaines idées étaient encore à vérifier et qu’ils avaient besoin de vérifier par eux

mêmes pour effacer leurs doutes subsistants. Cette séance m’a permis de me rendre compte,

notamment à travers les dessins, que même si des élèves voient des choses, ils peuvent très

vite les oublier ou ne pas les restituer dans un dessin, schéma. De plus, je me suis également

rendu compte que l’observation est quelque chose qui s’apprend car, pour les plus petits qui

entrent dans les apprentissages, l’œil n’est pas un outil aussi affûté comme peut l’être celui

d’un enfant plus âgé habitué à observer des phénomènes scientifiques. Malgré tout, on peut

voir dans le document 3 (dessin de CP) que la différence entre les 2 dessins n’est pas flagrante

(présence sur les deux dessins de 6 pattes, d’un corps allongé et d’une tête) et qu’en leur

donnant le temps et les outils pour observer, on s’aperçoit qu’il y a une évolution en matière

d’observation puisque certains détails absents du premier jet apparaissent sur le second dessin

suite à la phase d’observation.

Au cours de cette séquence, les enfants ont été amenés à manipuler des insectes pour ensuite

les observer. Il est certain que la manipulation est un élément de l’expérimentation … Mais

ici, mon objectif n’était pas d’évincer l’expérimentation mais de mettre en place d’autres

démarches scientifiques. Ainsi, l’enfant a été amené à vérifier des hypothèses au travers

d’observation du réel et de recherches documentaires.

Cependant, la mise en place de ces diverses démarches scientifiques m’a montré qu’elles

aussi présentaient certaines limites. En effet, lors de ce stage en responsabilité, la recherche

documentaire via Internet n’a pu se faire que sur les deux premières séances car ensuite le PC

de la classe est tombé en panne. De plus, le fait de ne disposer que d’un matériel informatique

en quantité limitée (un dans la classe) limite le champ d’action et impose des rotations pour

permettre son utilisation par tous.

L’autre limite que je trouve à l’utilisation d’Internet est que bien souvent les documents mis

en ligne ne sont pas toujours adaptés à tous les publics. Souvent, les sites susceptibles d’avoir

un intérêt pédagogique sont difficilement utilisables par des enfants contrairement aux

26

documentaires jeunesse qui proposent de très bons documents, clairs et accessibles par des

enfants d’école primaire. Cependant, je pense que des séances de méthodologie sur la

recherche documentaire doivent être mises en place dès que possible pour initier les enfants à

ces pratiques.

En tout état de cause, en ce qui concerne la pratique des démarches scientifiques que sont

l’observation et la recherche documentaire, je trouve que l’observation permet aux élèves de

concrétiser des apprentissages et donc de rendre plus efficaces ceux-ci alors que la recherche

documentaire ne fait qu’apporter des informations qui ne sont pas forcément comprises et

maîtrisées par des enfants du fait que ces informations ne sont pas concrètes et ne « parlent »

pas aux élèves.

Parallèlement à l’observation et à la recherche documentaire, l’enseignant qui ne peut mettre

en place une démarche expérimentale a également à sa disposition la démarche de

modélisation.

Ainsi, lors de mon premier stage en responsabilité en décembre 2004 j’ai choisi de mettre en

place une séquence sur les volcans afin de mettre en place une modélisation en plus

d’observations et de recherches documentaires.

LES VOLCANS

J’ai mis en place cette séquence sur le volcanisme pendant mon premier stage en

responsabilité à l’école de Guillon (Yonne). Elle s’est déroulée dans une classe de cm1- cm2

(22 élèves).

L’objectif de cette séquence était d’abord de montrer aux enfants que la Terre est vivante et

qu’elle peut tout à fait se manifester au travers de phénomènes tels que les éruptions

volcaniques ou les séismes. De plus, j’ai choisi d’aborder ce thème réputé difficile à traiter en

élémentaire afin de pouvoir mettre en place une démarche d’observation, de recherche

documentaire mais également de tester une démarche de modélisation pour palier une

expérimentation qui n’est pas facile sur ce thème.

Séance 1

La première séance consistait pour moi à recueillir les conceptions initiales des élèves. Pour

cela, je présente aux enfants une photo des effets d’une éruption en leur demandant ce que

27

cela peut être. Ainsi, les enfants devaient prendre des indices pour identifier une éruption

volcanique et faire le lien avec un volcan.

Après avoir retenu l’hypothèse d’une éruption volcanique je demande aux élèves de me

dessiner une éruption volcanique en légendant leur schéma (document 5).

Analyse :

Cette séance ne mettait rien de particulier en place, il s’agissait surtout de vérifier les

représentations des élèves sur le sujet. Ainsi, après analyse des dessins, les idées de montagne

de feu et de gaz reviennent souvent.

Séance 2

Le thème de cette séance était de distinguer les 2 types d’éruption à partir d’un travail de

recherche documentaire.

Déroulement.

Cette séance a débuté par une reprise des conceptions initiales des élèves que j’affiche au

tableau. A partir de leurs observations, les élèves ont émis l’hypothèse qu’une éruption ne se

passe pas toujours de la même façon :

« - Sur ce dessin, on voit quelque chose qui coule sur le côté.

- Oui mais sur celui là on voit comme une explosion avec des choses envoyées

en l’air.

- Dans celui là, il y a aussi, de la fumée. » (3 élèves)

A partir de leurs observations, je leur propose donc de répondre à la question : que se passe-t-

il lors d’une éruption volcanique ?

Je leur demande donc de se mettre par binôme afin de pouvoir effectuer une recherche

documentaire sur le sujet. Ainsi, six binômes commencent à faire des recherches sur Internet

et les cinq autres sur les quelques documentaires de la classe et sur des articles que je leur ai

fournis. Après quinze minutes, les groupes permutent.

Après trente minutes de recherche, je réunis les élèves pour faire un premier bilan sur

l’avancement des recherches. N’ayant eu que peu de temps, leurs recherches se poursuivront

sur les plages de travail en autonomie.

28

Analyse.

Lors de cette 2ème séance j’ai souhaité profiter des six PC multimédia de l’école pour mettre

en place une recherche documentaire à la fois sur Internet et sur document papier.

Pour ce qui est des recherches, j’ai procédé comme pour la recherche documentaire avec les

phasmes c’est-à-dire en sélectionnant une série de sites auxquels les élèves ont accès. En

revanche, du fait de la faible quantité de documentaires présents dans l’école, j’ai fourni des

séries d’articles sur le volcanisme que j’avais pu photocopier dans diverses revues (document

6), ce qui a peut être pu fausser la recherche documentaire. En effet, les élèves n’avaient pas à

sélectionner les articles mais seulement les informations utiles. Ces recherches ont donné des

résultats satisfaisants puisque les deux types d’éruptions ont été trouvés et ont également été

nommés sous les noms : volcan qui coule et volcan qui explose.

D’autre part, cette séance m’a permis de constater qu’une recherche documentaire est tout à

fait à la portée d’élève de cycle 3 car ils savent déjà organiser leur recherche à l’aide des

sommaires, des titres de parties… Cependant, cette efficacité dans la prise d’indices, dans la

lecture sélective se fait beaucoup plus aisément sur des documents papier que sur des

informations des sites internet. Je pense que cela s’explique par le fait que les enfants ont

davantage l’habitude de fréquenter des documents papiers et connaissent le fonctionnement

des différents types d’écrits alors que l’Internet n’est pas encore connu et fréquenté par tous

même si le B2I doit permettre à tous de manipuler ces nouveaux outils.

Séance 3

Le thème de cette séance était de comprendre le déroulement d’une éruption en élaborant des

modèles en adéquation avec les observations.

Déroulement.

• Mise en commun de la recherche documentaire.

Je débute la séance par faire la mise en commun des résultats de la recherche documentaire

afin de répondre à notre question de la séance 2.

Après avoir récolté toutes les informations sur les origines et les manifestations des

différentes éruptions et les avoir réorganisées au tableau, les élèves ont conclu qu’il existait

bien deux types d’éruption : « celle qui explose » et « celle qui coule ».

29

• Recopiage de la synthèse.

Les élèves recopient individuellement la synthèse élaborée collectivement à partir des

informations listées au tableau et complètent le schéma d’une coupe de volcan.

• Modélisation des différentes éruptions.

Certains phénomènes me paraissaient complexes à comprendre pour des élèves de cet âge, j’ai

tenté de modéliser ces éruptions afin que les élèves concrétisent certains mots, phénomènes au

travers d’une observation d’un modèle.

Ainsi, j’ai modélisé avec les élèves une éruption de type effusive. Pour cela, j’ai utilisé une

boité à chaussure remplie de sable disposé pour reproduire un cône volcanique. Sous ce sable

et pas trop profondément, j’ai installé un petit sac de congélation percé de quelques trous. A

ce petit sac était reliée une seringue qui servait à envoyer du coulis de tomate dans le petit sac.

Au fur et à mesure, le sac se gonfle jusqu’à ce qu’il arrive à une taille qui permette de créer

des fissures à la surface du sable et dans lesquelles s’écoule du coulis de tomate.

J’ai également tenté de modéliser une éruption explosive mais cela était un peu plus difficile.

En effet, je voulais tenter de concrétiser le phénomène de pression du gaz dans la cheminée du

volcan. Pour cela, j’ai utilisé une boîte à chaussure pleine de sable. Une fois le cône

volcanique reproduit j’ai installé au centre de ce cône un tube plastique pour modéliser la

cheminée. Dans ce tube j’ai versé environ 1 cm d’eau dans laquelle j’ai ensuite plongé un

petit morceau de comprimé effervescent avant de refermer le tube avec un bouchon

hermétique. Sur ce bouchon, j’ai disposé quelques petites boulettes de papier pour reproduire

des roches. Après un temps d’effervescence dans le tube, le gaz dégagé par celle-ci a entraîné

une forte pression sur le bouchon qui à un moment est parti en l’air entraînant ainsi la

projection des boulettes de papier comme l’éruption l’aurait fait avec des roches.

Pour chaque modélisation, nous reprenions l’explication en suivant le phénomène sur la vue

en coupe d’un volcan que nous avions complétée auparavant.

Analyse.

J’ai souhaité utiliser la modélisation dans le cadre de cette séance car je savais que certains

phénomènes seraient difficiles à comprendre pour certains élèves, notamment à concrétiser

mentalement (par exemple la pression du gaz sur le bouchon du cône volcanique). Les

problèmes que j’ai anticipés se sont produits pour certains élèves qui ont manifesté leur

30

« incompréhension » pendant la première phase de la séance. A partir de cela, j’ai introduit

mes modélisations pour tenter de permettre aux élèves de concrétiser quelque chose encore

abstrait pour certains. Suite à la synthèse sur les types d’éruptions, j’ai proposé aux élèves un

schéma d’un volcan vu en coupe afin de permettre aux enfants de mieux voir et connaître les

parties souterraines du volcan. Cette vue en coupe, même si elle relève plus du domaine de la

schématisation, peut d’une certaine façon être considérée comme une modélisation. A partir

de cette coupe, nous avons analysé le déroulement d’une éruption depuis l’intérieur du

volcan.

J’ai ensuite introduit les deux modèles que j’ai décris juste avant et nous avons procédé à la

reconstitution des deux types d’éruption. Ces reconstitutions sur modèles m’ont permis de

constater que les élèves entrent plus facilement dans les apprentissages et comprennent

d’autant mieux qu’ils ont vécu le phénomène et que le sujet leur apparaît concrètement. Ici,

c’est moi qui ai fabriqué les maquettes car je n’avais pas le temps en trois semaines de le faire

fabriquer en classe. Or, je pense que sur une année complète, il doit être très intéressant de

prendre le temps de construire avec des élèves des maquettes, des modèles pour expliquer

certains sujets. En effet, une construction collective, en plus de l’observation finale de

modèles, doit permettre et améliorer la compréhension des élèves.

Cependant, lors de la mise en place de ces modélisations, je me suis rendu compte que pour

certains élèves l’assimilation modèle – « objet » réel n’est pas toujours automatique et facile à

faire. En effet, certains élèves n’arrivent pas à faire l’abstraction du modèle et à se projeter sur

le réel et ont donc du mal à comprendre un phénomène puisqu’ils se focalisent sur le modèle

lui-même alors que pour d’autres, cela ne présente aucun problème.

Suite à ces séances, j’avais prévu une évaluation que je n’ai pas pu mener moi-même mais

que le titulaire a mis en place lors de son retour. De cette évaluation, il semble ressortir une

assez bonne compréhension du déroulement puisque dix-neuf élèves ont réussi a expliquer le

phénomène d’une éruption volcanique dans son ensemble. Les trois élèves qui ont eu le plus

de difficultés sont parmi les quelques uns qui avaient du mal à sortir du modèle pour

l’assimiler au réel. Ainsi, cela confirme les conclusions que j’avais pu faire lors des phases

orales au début des séances 4 et 5 et qui m’avaient permis de conclure sur une efficacité de la

modélisation quant à l’acquisition de connaissances.

Les deux séances qui ont suivi celles-ci abordaient les thèmes de la répartition des volcans sur

la Terre, les séismes et la tectonique des plaques. Cependant, lors de ces séances, aucune autre

31

démarche particulière n’a été mise en place, j’ai travaillé à partir de photos, de cartes et d’une

vidéo car il m’était difficile de modéliser ces sujets. Cependant, les élèves m’ont demandé si

on allait construire des maquettes sur ces sujets car eux - mêmes m’ont dit qu’avec les

modèles, ils comprennent mieux et plus facilement.

32

CONCLUSION

Lorsque j’ai choisi mon thème de mémoire, je me suis rappelé une situation que j’ai vécue

l’an passé en tant que pré recruté dans une classe de CP CE1 CE2. En effet pendant mon

année sur le terrain je me suis très vite aperçu qu’avec des enfants, les sciences devaient

passer en priorité par le « toucher », des manipulations. Or, comme je l’ai écrit dans ce

mémoire tout ne se prête pas à expérimentations et la démarche expérimentale présente

certaines limites.

Alors pourquoi se limiter à cette seule démarche ?

Ainsi lorsque j’ai débuté mes recherches pour ce mémoire, il me paraissait difficile

d’enseigner les sciences sans expérimenter. Or, au fur et à mesure, je me suis rendu compte,

comme je l’ai écrit dans ce mémoire, que l’apprentissage scientifique n’est pas totalement

dépendant de l’expérience, mais qu’il peut tout à fait se faire par d’autres démarches au

travers de modèles, de maquettes, d’observations directes, de recherche documentaires …

Ces différentes approches de la démarche scientifique sont tout à fait en cohérence avec

l’esprit des programmes car les enfants « découvrent d’autres phénomènes du monde de la

matière et du vivant. Ils apprennent à se questionner, à agir de manière réfléchie. Ils

manipulent, construisent, observent, comparent, classent, expérimentent. Ils dépassent leurs

représentations initiales en prenant l’habitude de les confronter au réel » (programmes

officiels de février 2002) pour développer leur pensée et leurs connaissances du vivant.

Ces autres méthodes permettent, tout comme l’expérimentation, d’acquérir des méthodes, des

démarches de travail. Ces démarches peuvent être variées au sein de la démarche scientifique

même si celles favorisant la manipulation, l’observation directe permettent plus facilement

d’acquérir des compétences et des connaissances que celles qui n’apportent que des faits

relatés mais non vécus par les élèves. De plus, cette variété de démarches et de méthodes

permet aux élèves d’adapter leur méthode de recherche au thème auquel ils sont confrontés.

Cependant, je me demande si avec des enfants de cycle 1 la démarche expérimentale n’est pas

incontournable. En effet, à cet âge les enfants n’ont pas encore acquis suffisamment de

compétences et de connaissances pour faire abstraction d’une expérience, d’une manipulation

concrète. Je pense que l’enseignement des sciences doit commencer assez tôt pour développer

chez les enfants, même les plus jeunes, des compétences et des connaissances qui leur

permettront au fur et à mesure de leur scolarité, mais également dans leur vie quotidienne, de

33

mieux apprécier et maîtriser d’autres démarches. Ainsi, je pense qu’il revient donc à

l’enseignant d’adapter la démarche souhaitée en fonction du public qu’il à face à lui. Or, la

démarche expérimentale ne serait elle pas le seul et incontournable point de départ pour

l’enseignement des sciences avec de très jeunes enfants ?

Suite à mes recherches et ma réflexion pour ce mémoire, je me pose encore certaines

questions : Doit-on utiliser toutes ces démarches complémentaires lors de la conduite d’une

séquence ? Ou y en a-t-il une à privilégier ? Certaines démarches sont elles adaptées à tous les

niveaux de classe ? Et ces démarches, ne peuvent elles pas être appliquées dans d’autres

matières ?

34

BIBLIOGRAPHIE

Ouvrages :

« La main à la pâte ; les sciences à l’école primaire »

Georges Charpak - Flammarion 1996

« La didactique des sciences »

J-P Astolfi et M. Develay – PUF 1996

« Modèles et modélisation »

Revue ASTER - recherche en didactique des sciences expérimentales n°7 – INRP

1988

« L’enseignement scientifique : comment faire pur que ça marche ? »

G. De Vecchi et A. Giordan – 1996

« Comment les enfants apprennent les sciences »

JP. Astolfi, B. Peterfalui et A Vérin – RETZ 1998

« De la découverte du monde à la physique et à la technologie aux cycles II et III »

C. Garnier – NATHAN Pédagogie

« Observer pour comprendre les sciences de la vie et de la terre »

J. Guichard - Collection Pédagogie pour demain – didactiques – HACHETTE

Education – 1998

Site Internet :

INRP, la main à la pâte (lien hypertexte) : http://www.inrp.fr/lamap/

nnexes

Document 1 :

Le phasme

Fiche d'identité

Le phasme est un insecte qui ressemble à une brindille.

Il a des pattes, des yeux et des mandibules pour manger.

L'adulte mesure entre 10 et 12 cm.

La peau du phasme craque quand il grandit.

Il a des griffes au bout de ses pattes. Il est vert ou marron.

Le phasme vit en moyenne 6 à 8 mois.

--1

-- - - .

\.~.1

. -- -- - -

. -- - -

1--(

Document 2: Fiche de réalisation d'un élevage de phasmes.

Comment faire un élevage de phasmes?

Matériel pour faire une cage

Mettre le terreau au fond de l'aquarium. Il faut faireun bouchon en carton pour que les phasmes ne sesauvent pas.

Percer le bouchon avec des trous pour aérer.

Comment les soigner...

· humidifier les parois et les feuilles uneou deux fois par jour avec un vaporisateur

· changer la plante une fois par semaine

Pour changer la cage, il faut:

· ouvrirdélicatementla cage;· décrocher délicatementles phasmes et

les déposer dans une boite;· sortir les plantes et le terreau, les jeter au

compost;· changer l'eau du vaporisateur;· mettredenouvellesfeuilles;· gicler 2 à 3 fois de l'eau à l'intérieur de

la cage;

....' ,. ' ..( .. .

~

A manger pour un élevage

. des feuilles d'arbre oud'arbuste

. des feuilles de chêne. des plantes

Leur nourriture préférée : les feuilles deronces ou de rosier.

Attention ! Il faut bien les laver car

parfois, il y a des produits chimiques sur lesfeuilles.

Il

r:, L

..

l'~

. Un aquarium

L. .. ·. Du terreau

,.,. .." C "J. Un grand carton ... of"

. Des ciseaux

Comment faire une cage...

Document 3 : Deux dessins de phasmes réalisés avant et après une observation.

Document 4 : Liste des sites Internet utilisés par les élèves pour effectuer leur recherchedocwnentaire sur le thème des phasmes.

http://www.ifrance.com/phasme/htmVecoles.htmhttp://lemondedesphasmes.free.fr/http://www.momes.net!dictionnaire/p/phasme.htmlhttp://www.phasmeeditions.com/http://cyberechos.creteil.iufm.fr/cyber 10/environ/Dhasme2/Dhasmes.htmhttp://phasmid.free.fr/phasmid.phph :// erso.wanadoo.fr/ hili e.lelon rancais/menufr.html

http://www.micropolis-cite-des-insectes.tm.fr/Dhototheaue/Da1!es/Dhasme.htmhttp://www .micropolis-cite-des-insectes.tm.fr/phototheque/pages/phasme2 fond blanc.htmhttp://membres.1ycos.fr/microcox/bacillus rossius.htmhttp://www.ac-nice.fr/svt/labo/ cultures/phasme/http://www.csdecou.qc.calfilteau/Carole5/insectes/phasme.htm .

http://www.enseignons.be/fondamentaVDreDarations-fondamental-17-Dhasme-insecte-observation-253.htmlhttp://www.ac-rouen.fr/ecoles/beuzeville/activite/exDoses/animaux/Dhasmes.htmlhttp://www.ac-rouen.fr/ecoles/henouville/phasmes/http://members.aol.com/ecoleaube/phasme.htmhttp://www.csdm.qc.calpetite-bourgogne/signet!animauxpi.htmh ://www.insectes.oruestion/elevaes.md? e=text.htmlhttp://www.insectes.org/question/ficheelevage.md?c1e eleva1!e=6&tvDe=text.htmlhttp://www.phasmes.com/le coin du debutant.phphttp://www.inrp.fr/lamap/activites/animaux/idees/temoi1!na1!e/Dhasme.htmpttp://ecole.marelle.org/stsorlin/2000/ Dhasmes.htmlhttp://www.cite-sciences.fr/francais/web cite/ex erime/brico/PHASME/FRANCAIS/ es .htmhtt ://www.etab.ac-caen.fr/circocaensudlhasmes/hasmesuestionsmodif.htmhttp://www.ac-nancy-metz.fr/ia57/faulauemontbassteinbesch/iournal/Da1!e3.htmlhtt ://www.univ-au.fr/-deeuecfl/PhasmesVf/chocolat.htmh ://www.univ-au.fr/-deeuecf2/ainh/nathou5.htmhttp://www.inrp.fr/lamap/activites/animaux/sequence/tous petits/seance4.htmhttp://www.ac-creteil.fr/id27-93/stage%20925/site4/lamap.htmhttp://www.chez.com/ecstpierre/Roisin/Phasmes.htmlhttp://monsite.wanadoo.fr/phasmes/page1.htmlhttp://hebergement.ac-poitiers.fr/e-beaussais/Pages/Pages 99 00/Animaux/les%20phasmes.htmhttp://www.ac-nancy-metz.fr/IA57/FlevyNie de la c1asse/LES%20PHASMES/leshttp://www.diion.iufm.fr/ressourc/svt/labo/atDhas.htm

, (~;), <;,. ~.Prenom: 0''::1'1){.1.,;iI.C...\..& Date '?;./ii 1114-.....

Ce Que ie crois savoir sur les volcans

1) Répond aux Questions suivantes:

Qu'est-ce qu'un volcan?D'où provient la lave?Où sont situés les volcans? . . .' . .

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Que devient-elle? Que sort-ild'un volcan en éruption?Comment est la lave au moment de l'éruption?

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Prénom: ~Ce Que ie crois savoir sur les volcans

1) RéDond aux Questions suivantes

".Qu'est-ce qu'un volcan?'tD'où provient la lave?'Où sont situés les volcans?

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2 Dessine une cou e d'un volcan en éru tion en indiN'oublie pas d'indiauer une léaende.

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prénom Date :g5.1.I.1~.Jolr.

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'1). Répond aux.Questions suivantes ..

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))Qu'est-ce qu'un volcan ? ~Que devient-elle? . 6)Que sort-ild'un volcan en érupti,on ?

l D'où provient la lave? ~Comment est la lave au moment de l'éruption?-=»Où sont situés les volcans? . ..' ....

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2 Dessine une cou e d'un volcan en éru lion en indi uant ce ui se asse à l'intérieur.N'oublie Das d'indiQuer une léaende. . \ f\

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Ce. Que ieocrois savoir surJesvolcans.

1.).Répond aux Questions suivantes .:.0 ..

Qu'est-ce qu'un volcan?D'où provient la lave?Où sont situés les volcans? ... '. . ..'

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2) Dessine une coupe d'un volcan en éruption en indiN'oublie pas d'indiauer une léaende.


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:1.) Répond aux Questions suivantes ,

Qu'esf-ce qu'un volcan?D'où provient la lave?Où sont :situésles volcans .?

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Que.devient-elle? .Que sort-il d'un volcan en éruption?Comment est la lave au moment de l'éruption?

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i ... Ce Que ie'croissavoirsur les volcans.... .0,...h..

1}..Répond aux Questions suivantes:

Qu'est-ce qu'un volcan?D'où provient la lave?Où sont situés les \/'olcans ?

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2} Dessine une coupe q'un votean en éruptjon en inQjN'oubliepas d'indiQuerune léaende.

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Prénom .~

Ce. Que ie crois savoir sur les volcans

1} Répond aux Questions suivantes: .

Qu'est-ce qu'un volcan?D'où provient la lave?Où sont situés les volcans ?

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Comment valider ou invalider des hypothèses quand l’expérimentation n’est pas possible ?

Résumé : A l’école élémentaire, l’enseignement des sciences est largement inspiré par les aspirations de la Main à la pâte qui préconise notamment l’utilisation de la démarche expérimentale. Or, il s’avère que pour certains sujets susceptibles d’être abordés à l’école élémentaire, l’expérimentation s’avère inapplicable. Dans ce cas, d’autres démarches scientifiques peuvent être mises en place pour étudier certains hèmes scientifiques. Mots clés :

• Observation • Recherche documentaire • Modélisation • Enquête sur le terrain • Intervention de professionnels

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Comment valider ou invalider des hypothèses lorsque l ... · 3 INTRODUCTION Comment valider ou invalider des hypothèses lorsque l’expérimentation est impossible ? L’enseignement