Enseigner les sciences expérimentales et la technologie

au cycle 3

Animation pédagogique – Mai 2011 – Circonscriptions d’Aurillac 1-2-3

« L’essence même de la réflexion c’est de comprendre

qu’on n’avait pas compris. » G. Bachelard

PLAN :

- Rappel des programmes et du socle commun

- La démarche d’investigation, la démarche technologique

- Le rôle des élèves et celui de l’enseignant

- Le langage dans les activités scientifiques

- Les traces écrites

- Les différents types d’écrits et leurs fonctions

- Le carnet d’expériences

- Programmations de cycle, programmation annuelle

- Ressources : Sites et documents

Les programmes 2008

« Les sciences expérimentales et les technologies ont pour objectif de comprendre et de décrire le monde réel, celui de la nature et celui construit par l’Homme, d’agir sur lui, et de maîtriser les changements induits par l’activité humaine …»

« Observation, questionnement, expérimentation et argumentation pratiqués, par exemple, selon l’esprit de la Main à la pâte sont essentiels pour atteindre ces buts; c’est pourquoi les connaissances et les compétences sont acquises dans le cadre d’une démarche d’investigation qui développe la curiosité, la créativité, l’esprit critique et l’intérêt pour le progrès scientifique et technique… »

« Les travaux des élèves font l’objet d’écrits divers consignés, par exemple, dans un carnet d’observation ou un cahier d’expériences… » B.O n°3 du 19 juin 2008

Le ciel et la Terre :

• Le mouvement de la Terre (et des planètes) autour du Soleil, la rotation de la Terre sur elle-même, la durée du jour et son changement au cours des saisons.

• Le mouvement de la Lune autour de la Terre.

• Lumières et ombres.

• Volcans et séismes, les risques pour les sociétés humaines.

La matière :

• L’eau : une ressource; états et changements d’état ; le trajet de l’eau dans la nature ; le maintien de sa qualité pour ses utilisations.

• L’air et les pollutions de l’air.

• Mélanges et solutions.

• Les déchets : réduire, réutiliser, recycler.L’énergie :

• Exemples simples de sources d’énergie (fossiles ou renouvelables).

• Besoins en énergie, consommation et économie d’énergie.

L’unité et la diversité du vivant :

• Présentation de la biodiversité : recherches de différences entre espèces vivantes.

• Présentation de l’unité du vivant : recherche de points communs entre espèces vivantes.

• Présentation de la classification du vivant : interprétation de ressemblances et différences en termes de parenté.

Le fonctionnement du corps humain et

la santé :

• Les mouvements corporels (les muscles, les os du squelette, les articulations).

• Première approche des fonctions de nutrition : digestion, respiration et circulation sanguine.

• Reproduction de l’Homme et éducation à la sexualité.

• Hygiène et santé : actions bénéfiques ou nocives de nos comportements.

Les êtres vivants dans leur environnement :

• L’adaptation des êtres vivants aux conditions du milieu.

• Places et rôles des êtres vivants; notions de chaînes et de réseaux alimentaires .

• L’évolution d’un environnement géré par l’Homme: la forêt; importance de la biodiversité.

Les objets techniques :

• Circuits électriques alimentés par des piles.

• Règles de sécurité, dangers de l’électricité.

• Leviers et balances, équilibres.

• Objets mécaniques, transmission de mouvements.

Le fonctionnement du vivant :

• Les stades du développement d’un être vivant (végétal et animal).

• Les conditions de développement des végétaux et des animaux.

• Les modes de reproduction des êtres vivants.

Socle commun :

Validation du Palier 2 et de la Compétence 3 : les principaux éléments de Mathématiques

et la culture scientifique et technologique

Pratiquer une démarche scientifique et technologique :

• pratiquer une démarche d’investigation

• manipuler et expérimenter, formuler une hypothèse et la tester, argumenter, mettre à l’essai plusieurs pistes

• 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 différents domaines scientifiques et les mobiliser dans des contextes scientifiques différents et dans des activités de la vie courante :

• le ciel et la Terre ● la matière

• l’unité et la diversité du vivant ● l’énergie

• le fonctionnement du vivant ● les objets techniques

• le fonctionnement du corps humain et la santé

• les êtres vivants dans leur environnement

Environnement et développement durable :

• mobiliser ses connaissances pour comprendre quelques questions liées à l’environnement et au développement durable et agir en conséquence

Compétence 1 : Maîtrise de la langue

• dire

• lire

• écrire

Compétence 4 : Maîtrise des techniques usuelles de l’information et de la communication

• s’informer, se documenter

• créer, produire, traiter, exploiter des données

• communiquer, échanger

Autres compétences sollicitées :

Compétence 7 : L’autonomie et l’initiative

• s’appuyer sur des méthodes de travail pour être autonome

• faire preuve d’initiative

• écrire

La démarche d’investigation

« L’enseignement des sciences doit permettre aux élèves de participer à la construction de leur propre savoir, il doit mettre à profit leur curiosité…

Les élèves sont donc engagés dans des activités d’investigation et de réalisation à partir d’un questionnement, de propositions de mises en œuvre expérimentales, suscitées et encadrées par le maître… »

Sciences et technologie au cycle 3

Enseigner les sciences à l’école – cycle 1, 2 et 3

Vidéo de Charpak

La démarche obéit aux principes d’unité et de diversité.

- unité : elle s’articule autour du questionnement des élèves sur le monde réel qui conduit à l’acquisition de connaissances et de savoir-faire, à la suite d’une investigation.

- diversité : elle recourt à diverses formes de travail, y compris au cours d’une même séance :

• l’expérimentation directe

• la recherche d’une solution technique et réalisation matérielle

• l’observation directe ou assistée par un instrument

• la recherche sur documents

• les enquêtes et visites

La répartition entre ces méthodes d’accès est à équilibrer en fonction de l’objet d’étude.

Cette démarche comporte trois temps forts :

Le questionnement procure le sens ; la recherche induit les types d’activités d’investigation ; les réponses conduisent aux savoirs.

Phase de questionnement

: Une question

ouverte sélectionnée

Phase d’investigation:

Une vraie recherche par les

élèves

Phase de structuration: Des réponses deviennent des connaissances

Choix de la méthodologie la plus appropriée selon la nature du problème et des hypothèses :

• Par l’observation,• Par l’expérience,• Par la fabrication,• Sur des documents,• Par des enquêtes et visites.

1- Emergence des conceptions initiales des élèves :par écrit/par oral2- Confrontation des conceptions, aide à la reformulation de questions :

Ça passe par où ? Ça va où ? Qu’est-ce que ça devient ? Qu’est-ce qui sort ?...

PHASE de QUESTIONNEMENT :

Choix de l’enseignant

Questionnement :

Choix d’une problématique

PHASE d’ INVESTIGATION :

Construction progressive des savoirs1- Stratégie de recherche :

- Mise en groupe : débat interne au sein du groupe- Formulations orales d’hypothèses - Prise de notes (premiers dessins, premiers écrits)- Elaboration éventuelle de protocole (liste de matériel, schéma, observations et conclusions envisagées)

2- Mise en œuvre :- Manipulations, observations, conclusions- Élaboration d’une trace écrite intermédiaire

Exemple de vidéo DVD sciences : l’objet poisson http://lamap.inrp.fr/DVDSciences/videoDVD.html#dossier=1-dossier%2F11-dossier%2F114-dossier

PHASE de STRUTURATION :

Construction progressive des savoirs

1- Confrontation :

- Mise en commun des résultats (expériences, documents…)

- Analyse critique des travaux effectués et proposition d’expériences complémentaires

2- Conclusion/synthèse :

- Rappel par l’enseignant des différentes étapes et recherches: échecs et réussites

- Elaboration de la trace écrite de la classe (structuration des connaissances nouvelles, d’un lexique spécifique)

La démarche technologique

Objectifs : - Concevoir, analyser des objets qui répondent aux besoins de l’homme et créés par lui-même.

- Mettre en évidence la ou leurs fonctions.Réaliser un objet qui existe déjà

1- Situation de départ : présentation de l’objet à partir d’un besoin, à partir de sa fonction, de sa fiche de fabrication. Expl de l’anémomètre

2- Investigation pour décomposer l’objet, l’analyser, rechercher des solutions technologiques simples, rechercher des matériaux

Observer, tâtonner, modéliser, rechercher de la documentation

3- Réalisation de la fiche technologique (si elle n’est pas utilisée dans la situation de départ)

4- Fabrication de l’objet

5- Utilisation de l’objet et ajustements nécessaires

Réaliser un objet que l’on veut inventer

1- Situation de départ : à partir d’un besoin, à partir de la fonction de l’objet

2- Définition du produit à fabriquer : cahier des charges

3- Investigation : recherche de procédures, des moyens de fabrication

Tâtonner, expérimenter, rechercher de la documentation

4- Recherche des étapes de la fabrication : première mise en mots

5- Confrontation des résultats :

6- Réalisation de la fiche de fabrication qui est alors la trace écrite

Observer un objet

1- Situation de départ : présentation de l’objet à partir d’un besoin, de sa fonction

2- Investigation : pour découvrir la structure interne de l’objet, la représenter, découvrir les phénomènes physiques Observer, Tâtonner

3- Représentation de la structure interne de l’objet

CONCLUSION :

La phase d’investigation accorde toute sa place à l’erreur, elle autorise de multiples essais qui ne débouchent pas immédiatement sur la solution ou qui remettent en cause les idées initiales et qui concourent ainsi à la construction de nouveaux savoirs.

Cette organisation de travail permet de développer des attitudes d’écoute, de respect et de coopération.

Le rôle de l’enseignant et des élèves

LES ELEVES :

• S’interrogent,• Réfléchissent, échangent• Expérimentent concrètement,• Observent, communiquent, • Recherchent dans des documents,• Échangent,• Argumentent, confrontent, • Formulent à l’oral comme à l’écrit,• Écoutent et respectent l’autre.

L’ENSEIGNANT :

• Crée les conditions d’une réelle activité intellectuelle des élèves, enrichit le questionnement,• Inscrit l’activité dans une démarche cohérente, douée de sens et interdisciplinaire,• Suscite le raisonnement,• Accepte la langue des élèves,• Favorise l’expression juste,• Vise la formulation précise et spécifique,• Structure les acquis par des moments de synthèse,• Incite à douter et critiquer.

Le langage dans les activités scientifiques

Construction progressive des compétences langagières (orales et

écrites)Individuellement ou collectivement, le langage, en sciences, est mobilisé pour :

• formuler des connaissances qui se construisent

• mettre en relation

• faire valoir son point de vue

• interpréter des documents de référence

Un lexique exact et une syntaxe construite et claire.

Les traces écrites

Écrire « pour soi » en vue de…

agir

• Préciser un dispositif• Anticiper sur des résultats, des choix matériels• Planifier…

mémoriser

• Garder trace d’observations, de recherches, de lectures• Revenir sur une activité antérieure• Rendre disponibles des résultatscompren

dre

• Réorganiser, trier, structurer• Mettre en relation des écrits antérieurs• Reformuler des écrits collectifs

Écrire « pour les autres » en vue de…

transmettre

Ce que l’on a appris, une conclusion, une synthèse

questionner

Une autre classe, un scientifique…

expliquerCe que l’on a faitCe que l’on a comprisréférer

synthétiser

Hiérarchiser, mettre en relation

PHASES TYPES d’ECRIT FONCTIONS

Emergence des représentations

TexteDessin

Mettre en mots ses connaissances initiales

Formulation d’hypothèses

Notes, listes de matériel, « Schéma » de protocole

Pour agir, s’organiser, faire des choix matériels

ObservationDescription d’un phénomène

Dessin, Mots, « légende »

Prise de notes personnelles dans le but de mémoriser, garder trace des observations

RelevéExpression des résultats

Tableaux, croquisGraphiques, notes…

Prise de notes d’un groupe en vue d’organiser une synthèse, un compte-rendu communicable à l’ensemble de la classe

Communication des résultats

Compte-rendu de visite, d’expérience, affiche collective…

Texte à la fois narratif et descriptif agrémenté de croquis, de schémas convenablement légendés, dans le but de communiquer des savoirs.

Synthèse Texte avec schémas légendés, tableaux… rédigé avec/par l’enseignant et les élèves

Structurer les connaissances.

Les différents types d’écrits

Le carnet d’expériences

Principes 5 et 6 de la charte de la main à la pâte (1998) : «  Les enfants tiennent chacun un cahier d’expériences avec leurs mots à eux.» « L’objectif majeur est une appropriation progressive par les élèves, de concepts scientifiques et techniques opératoires, accompagnée d’une consolidation écrite et orale. »

C’est un outil qui accompagne l’élève tout au long de la démarche d’investigation.Ce que contient le carnet d’expérience :

- des écrits personnels

- des écrits collectifs de groupe

- des écrits collectifs de la classe accompagnés parfois de documents

L’écrit personnel :

- Il donne de la valeur à l’expression de chacun.

- C’est une mémoire : chronologie des actions, évolution de ses savoirs.

- Il alimente les débats de groupe.

- Il aide à organiser la pensée.

- Il renseigne l’enseignant.

Conditions favorables aux écrits personnels :

- Donner à l’élève l’occasion d’écrire.

- Le mettre en confiance.

- Identifier en quoi ses écrits sont importants pour lui et pour les autres.

- Identifier en quoi ses écrits sont importants pour l’enseignant.

L’écrit collectif de groupe :

- Il incite les élèves à élaborer ensemble un support commun intermédiaire.

- Il favorise les coopérations.

- Il encourage l’argumentation.

- Il incite au respect de l’autre.

- Il apprend aux élèves à produire un écrit compréhensible par les autres groupes.

L’écrit collectif de la classe :

- Il constitue une référence collective.

- Il permet d’identifier et de mieux formaliser ce que l’on sait.

- Il favorise la rigueur de l’expression orale et écrite, l’acquisition d’un vocabulaire scientifique.

Que peut-on trouver dans un cahier d’expérience ?Formulation d’hypothèses : Comment influencer la vitesse

d’évaporation de l’eau ?

Prise de notes: liste de mots

Phrase

dessin

Comptes-rendus intermédiaires : dessin, histogramme…

Compte-rendu collectif final : schémas, phrases

Trame pour aider les élèves dans leur recherche: Fiche expérience

Autres propositions : une trame proposée par l’Ariège ; un cahier pour la scolarité primaire du cycle 2 au cycle 3 (IA du Lot),

Programmation de cycle

Programmation annuelle

- Programmations groupe Preste du Lot

- Répartition annuelle et Programmations groupe départemental de la Corrèze

Annualisation des heures (78h) :

- construire des programmations sur le cycle et des programmations annuelles.

- veiller à maintenir un équilibre annuel entre les 8 domaines et le volume horaire de séance dans chaque domaine.

Ressources

- Les documents d’accompagnement des programmes : enseigner les sciences à l’école cycles 1, 2 et 3; sciences et technologie cycle 3; fiche de connaissances cycles 2 et 3

- Le site Eduscol sur lequel vous trouverez:http://eduscol.education.fr/pid23248-cid46919/ressources-pour-l-enseignement-des-sciences-et-des-technologies-a-l-ecole.html

•Le document d’aide à l’évaluation

•BO n°10 du 10 mars 2011: promotion des disciplines scientifiques et technologiques, accompagnement en sciences et technologie à l’école primaire (Astep) par des étudiants scientifiques

•Le site de la main à la pâte: http://www.lamap.fr/

- Les malles pédagogiques de chaque circonscription

Quelques sites

Sites d’inspections :

http://educ47.ac-bordeaux.fr/sciences/modules.htm

http://netia59a.ac-lille.fr/va.anzin/spip.php?article556

Sites partenaires :

http://www.cieau.com/cieau-junior

Sciences en ligne :

http://www.curiosphere.tv/MINTE/MINTE18736/syssol.swfhttp://www2.cslaval.qc.ca/cdp/UserFiles/File/previews/mouvements_terre/terre.swfhttp://www2.cslaval.qc.ca/cdp/UserFiles/File/previews/terre/terre.swfhttp://www.curiosphere.tv/MINTE/MINTE10977/moduleEau.swfhttp://junior.edumedia-sciences.com/fr/ (payant pour télécharger les ressources)http://www.espace-sciences.org/science/images/images-maj/Perso/manipulations/riviere/index.htmhttp://www.ecoemballages.fr/juniors/http://www.curiosphere.tv/volcans/ModuleVolcans.swfhttp://www.sciences.odysseo.magnard.fr/http://www.cea.fr/content/download/3814/298547/file/03-sources-energie.swf