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IUFM DE BOURGOGNE CONCOURS DE RECRUTEMENT : - professeur certifié DELAGE Carol Lycée Alain COLAS à NEVERS DISCIPLINE : NOM DU DIRECTEUR DE MEMOIRE Sciences Physiques Monsieur Gérard GOUTHIERE ANNEE : 2003 / 2004 N° de dossier : 0260250F PDF created with FinePrint pdfFactory trial version www.pdffactory.com

IUFM DE BOURGOGNE€¦ · tout naturellement que j’ai décidé de réaliser mon mémoire professionnel dans cette direction . ... je vais essayer de savoir

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IUFM DE BOURGOGNE CONCOURS DE RECRUTEMENT : - professeur certifié

DELAGE Carol

Lycée Alain COLAS à NEVERS

DISCIPLINE : NOM DU DIRECTEUR DE MEMOIRE Sciences Physiques Monsieur Gérard GOUTHIERE ANNEE : 2003 / 2004 N° de dossier : 0260250F

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SOMMAIRE

Introduction ………………………………………………………………………………….. page 3 I ) Comment aborder une expérience face à un élève scolarisé dans le premier degré ? .……. page 4 I.1 ) Le choix ……………………………………………………………………………… page 4 I.2 ) La leçon ……………………………………………………………………………… page 4 I.3 ) Mes sentiments ………………………………………………………………………. page 5 II ) Existe-t-il une méthode préférentielle pour aborder une expérience avec une classe de seconde ? …………………………………………………………………………………

page 6

II.1 ) L’expérience pour vérifier la théorie ? ……………………………………………… page 6 II.2 ) L’expérience pour contredire ce que pense l’élève ? ……………………………….. page 9 II.3 ) Faut-il commencer par observer une expérience ? ………………………………….. page 13 II.4 ) Amener l’élève à trouver lui-même une expérience pour résoudre un problème? .… page 17 III ) Comment les élèves scolarisés au collège perçoivent-ils les expériences ? …………….. page 21 III.1 ) Présentation ………………………………………………………………………… page 21 III.2 ) Analyse …………………………………………………………………………….. page 21 IV ) Quel est l’intérêt porté aux expériences par un élève d’une classe de première ou terminale scientifique ? ………………………………………………………………….

page 23

IV.1 ) Mise en place ………………………………………………………………………. page 23 IV.2 ) Analyse …………………………………………………………………………….. page 24 Conclusion …………………………………………………………………………………… page 26 Remerciements ……………………………………………………………………………….. page 27 Bibliographie …………………………………………………………………………………. page 28 Sommaire des annexes ……………………………………………………………………….. page 29

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Introduction Le lycée Alain COLAS est l’un des lycées de la ville de Nevers . Il a ouvert ses portes en 1989 . Il accueille environ 800 élèves répartis ainsi : * 700 élèves inscrits entre la seconde et la terminale . * 100 élèves inscrits en enseignement supérieur ( BTS , DSAA ) Sa particularité est sa section « Arts Appliqués » . Je réalise mon année de stage en responsabilité dans cet Etablissement . J’ai en charge une classe de seconde composée de 31 élèves ( 14 garçons , 17 filles ) dont 15 élèves ont choisi de suivre l’option M.P.I. ( Mesures Physiques Informatisées ) et 16 élèves l’option S.E.S. ( Sciences Economiques et Sociales ) . Ayant choisi d’enseigner les Sciences Physiques , une discipline expérimentale , mon attention s’est immédiatement tournée vers l’expérimentation . Les Sciences Physiques ne pouvant pas , de mon point de vue , exister sans l’expérimentation , c’est tout naturellement que j’ai décidé de réaliser mon mémoire professionnel dans cette direction . Ma problématique s’est orientée vers les diverses méthodes existantes pour aborder une expérience de façon à ce que les élèves se sentent concernés par la séquence et ainsi , s’y intéressent le plus possible . J’ai tout d’abord souhaité observer la ( ou les ) méthode ( s ) utilisées avec des élèves scolarisés en école primaire . Je vais également mettre en pratique quelques méthodes afin d’aborder une expérience avec la classe de seconde que j’ai en charge . De plus , durant mon stage de pratique accompagnée se déroulant au collège , je vais essayer de savoir ce que ressentent les collégiens quand on leur parle d’expériences en Sciences Physiques et quel intérêt ils y consacrent . Enfin , je me demande si les méthodes que j’ai choisies d’exploiter se retrouvent en classes de première et terminale et si oui , ce qu’en pensent les élèves de ces niveaux .

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I ) Comment aborder une expérience face à un élève scolarisé dans le premier degré ? I.1 ) Le choix Etant donné que je réalise mon stage en responsabilité dans un lycée et mon stage de pratique accompagnée dans un collège , j’ai une vision de l’enseignement des Sciences Physiques dans les établissements du second degré . Cette discipline n’étant pas enseignée en classe de sixième , la dernière fois que les élèves « ont réalisé des expériences se rattachant aux Sciences Physiques » , c’était à l’école primaire . J’ai donc décidé d’aller observer une leçon de Sciences dans une classe de CE1 ( seule classe où mon emploi du temps me permettait d’assister à une telle leçon ) . I.2 ) La leçon Les quelques modalités de début de journée étant réglées , la leçon débute . Le thème abordé est : « les changements d’état de l’eau » . Le maître commence par montrer un bocal contenant de l’eau et des glaçons . Un moment plus tard ( les glaçons sont fondus ) , il montre de nouveau le bocal et demande : « qu’y - a - t - il dans le bocal ? » . Les réponses sont rapides : « d’abord il y avait des glaçons et maintenant il y a de l’eau » . Je me suis vraiment rendue compte que , dans leur esprit , les glaçons et l’eau sont deux choses totalement différentes : les glaçons ont disparu pour laisser place à l’eau et ils ne font aucun lien entre les deux . Ensuite , le maître passe à la schématisation de l’observation et à la légende . Il m’explique alors que pour un élève de cet âge , la schématisation est très importante car elle lui permet de mieux visualiser les choses . Ce qui est également vrai , à mon avis , pour un élève scolarisé au collège ou au lycée . Moi-même , j’ai souvent recours à ce type d’aide . Sous le premier schéma ( représentant le bocal contenant l’eau et les glaçons ) , les élèves écrivent : « deux glaçons dans un bocal » . Sous le deuxième schéma ( représentant le bocal ne contenant que l’eau après la fonte des glaçons ) , un élève veut écrire : « les glaçons sont devenus de l’eau » . Il a donc compris que l’on parlait toujours de l’eau . Le maître enchaîne alors sur l’état de l’eau . Il amène les élèves à comprendre que les glaçons ont une forme et qu’ils font du bruit les glaçons sont durs . Pour le deuxième bocal , le maître demande ce que fait l’eau au fond du bocal .Un élève répond qu’elle prend toute la place et la forme du fond on a de l’eau liquide . Un autre élève soudainement s’écrit : « les glaçons n’aiment pas la chaleur alors ils fondent » , il a compris l’essentiel . Le problème de comprendre que les glaçons sont de l’eau étant résolu , le maître commence à tester les élèves en demandant : « comment fait – on des glaçons ? » . La réponse « avec de l’eau » vient assez rapidement ( ils voient leurs parents le faire ) et l’élève ajoute : « on la met dans un bac puis on met dans le congélateur » , ils font donc la distinction entre un réfrigérateur et un congélateur . Reste maintenant le problème de savoir à quelle température on parle d’eau et à quelle température on parle de glaçons . Le maître prend un thermomètre , il demande à quelques élèves de lire la température : 20°C . Les élèves font alors un schéma du thermomètre . Il le met ensuite dans le bocal avec les glaçons en train de fondre . Les élèves lisent alors 0°C et ils schématisent le bocal avec les glaçons et le thermomètre .

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C’est alors que le maître décide d’ouvrir sa leçon sur un autre corps que l’eau en demandant : « connaissez-vous d’autres corps qui peuvent être solides ou liquides ? » . La première réponse est : « la neige et la pluie » ( nous étions en période de froid et il avait neigé quelques jours auparavant ) , mais les élèves se rendent très vite compte qu’il s’agit toujours de l’eau . La deuxième réponse est : « la lave » . Tout comme le maître , je reste stupéfaite quelques instants qu’un enfant de sept ans puisse donner cette réponse . D’ailleurs le maître l’en félicite . Il enchaîne alors en demandant ce qu’est la lave . Tout de suite , la réponse : « c’est ce qu’il y a dans un volcan » se fait entendre mais le maître est obligé de dire qu’il s’agit de roches fondues . Il continue en demandant ce que fait un forgeron . Les élèves disent : « il transforme des choses en fer » . C’est alors que le maître annonce qu’ils vont faire de même mais avec de l’étain et il réalise devant eux un personnage en étain en leur montrant bien la succession des différents états : solide – liquide – solide . Il termine sa leçon en résumant comme suit : solide liquide eau 0°C étain 232°C roche 1500°C ( sur demande des élèves ) I.3 ) Mes sentiments Je suis très heureuse d’avoir pu vivre cette mini-expérience dans cette école car en un peu plus de trois heures , j’ai énormément appris . La leçon de Sciences est de l’éveil et les enfants sont captivés par ce qu’ils découvrent , pour eux tout est intéressant . J’ai également mieux compris pourquoi il est préférable de tout schématiser : on emploie cette technique pédagogique depuis les premières classes et elle permet d’allier mémoire visuelle et mémoire écrite avec la légende . J’ai été surprise de constater le bonheur des élèves devant la réalisation du personnage en étain . C’était certainement la première fois qu’ils voyaient cette expérience et ils avaient tous une petite étincelle dans les yeux . J’ai alors réalisé que je devrais montrer à mes élèves un maximum d’expériences de ce type chaque fois que le programme le permettrait . Mais on peut se demander si cette méthode utilisée en école primaire , donc avec des élèves assez jeunes , peut être reproduite en classe de seconde . La différence d’âge étant importante (environ 8 ans) , la spontanéité des « petits » n’a-t-elle pas disparu à un âge que l’on appelle communément « l’âge ingrat » ? Voici maintenant l’exposé des différentes méthodes que j’ai testées avec ma classe de seconde pour aborder une expérience . Je me suis d’abord demandée sous quels angles l’expérience pouvait être appréhendée , j’en ai trouvé quatre susceptibles d’amener les élèves à se sentir concernés par la leçon .

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II ) Existe-t-il une méthode préférentielle pour aborder une expérience avec une classe de seconde ? Pour les séances de travaux pratiques , la classe est divisée en deux groupes . Le premier groupe , composé de 16 élèves ( dont 15 suivent l’option MPI ) , a cours de quinze heures à seize heures vingt cinq . Le deuxième groupe , composé de 15 élèves ( suivant tous l’option SES ) , a cours de seize heures trente à dix sept heures cinquante cinq . Du fait des options choisies par les élèves et des horaires de cours , j’ai dès le début de l’année noté une différence de niveau entre les deux groupes . II.1 ) L’expérience pour vérifier la théorie ? a ) Mise en place Le thème de la séance du jour est : « les lois de la réfraction » ( voir annexe 1 ) . J’ai décidé de commencer mon cours par la théorie avec « le phénomène de réfraction » afin de poser le vocabulaire indispensable à ce chapitre . Ensuite , j’ai énoncé les deux Lois de Descartes . Enfin , la partie pratique permet de vérifier ce qui a été dit précédemment . Suite à cette présentation de séance de travaux pratiques , j’attends une attention particulière des élèves lors de la mise en place de la théorie ( qui n’a pas encore été vue en cours ) suivie d’une quasi-autonomie pendant les manipulations . Je m’attends également à ce que les élèves soient capables d’interpréter les résultats obtenus . En fin de séance , j’ai distribué à chaque élève un questionnaire ( voir annexe 2 ) afin qu’il puisse s’exprimer à propos de la séance . b ) Progression de la séance Je commence la séance du jour par une observation à l’aide : d’un laser , d’une cuve remplie d’eau et de fluorescéine afin d’observer la déviation du faisceau lumineux . Les élèves sont assez intéressés par le phénomène . Je leur demande alors de schématiser l’expérience sur la feuille comportant l’énoncé de la séance . Les élèves cherchent ensuite à compléter la définition de la réfraction suite à ce qu’ils ont observé . Le travail est assez laborieux et très peu d’élèves réussissent . Il est vrai que certains mots ne sont pas connus des élèves comme par exemple le terme « dioptre » . Afin d’illustrer tous ces nouveaux termes , je réalise au tableau ( les élèves recopiant à l’emplacement prévu ) un schéma représentant : un dioptre , les rayons incident et réfracté , les angles d’incidence et de réfraction et enfin les indices des deux milieux . Nous parvenons maintenant à l’énoncé des deux Lois de Descartes . Bien entendu , les élèves ne pouvant pas les connaître , je les dicte et ils les prennent en note . Plusieurs demandes d’explications sur ces lois se sont font entendre . La partie théorique étant terminée , peut alors commencer la partie pratique . Les élèves sont ravis de pouvoir enfin manipuler . Les expériences se déroulent sans problème particulier . Je note simplement une difficulté au niveau du maniement de la calculatrice ( certains élèves sont en mode « radian » au lieu de « degré » et soit ne s’en rendent pas compte , soit ne savent pas le modifier ) et au niveau de l’utilisation du papier millimétré : la plupart sont incapables de trouver une échelle convenable .

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Mais où la situation devient plus délicate , c’est lors de l’interprétation de la droite obtenue par tous les binômes . Les élèves parviennent à trouver que sinus i1 et sinus i2 sont proportionnels mais sont dans l’incapacité de trouver le coefficient de proportionnalité et ceci dans les deux groupes . Après quelques rappels mathématiques , le premier groupe est plus vite apte à répondre que le deuxième qui demande plus d'explications avant de parvenir à la valeur de l’indice du Plexiglas . c ) Analyse et conclusion Une fois la séance terminée , je n’étais pas entièrement satisfaite de son déroulement :

Les élèves ne m’ont pas paru assez impliqués dans la partie théorique , ce qui est compréhensible car nous abordions un nouveau sujet .

A propos de la partie expérimentale , les élèves savaient qu’à l’issue du tracé de la courbe ils trouveraient sinus i1 proportionnel à sinus i2 ( je l’avais déjà dit en énonçant la deuxième Loi de Descartes ) et je n’ai pas ressenti , de ce fait , un réel attrait pour l’exploitation des résultats .

Le dépouillement du questionnaire fut très intéressant pour moi : je voulais savoir si les élèves avaient ressenti la même impression que moi à propos du déroulement de la séance et connaître les points positifs et négatifs qui en ressortaient . A la question « Qu’avez-vous pensé de l’enchaînement du TP ? » , 56 % des élèves ont répondu qu’il leur convenait . Pour les 44 % restant , la réponse la plus fréquente est : « enchaînement difficile et rapide » sans plus d’explications . Pour les points positifs du TP voici les résultats venant des élèves ( pas de choix proposé sur le questionnaire ) :

Légende des réponses : 1 : Les élèves ont apprécié l’expérience préliminaire ( laser + cuve ) 2 : Les élèves ont apprécié la partie théorique avant la partie pratique 3 : Les élèves ont apprécié le fait d’être par binôme 4 : Autres 5 : Pas de réponse

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Réponses proposées

Présentation des résultats

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Les points négatifs qui se sont dégagés sont :

Légende des réponses : 1 : Trop rapide et pas assez de manipulations 2 : Autres 3 : Pas de réponse Et enfin à la question « Comment auriez-vous souhaité aborder ce thème ? » voici les résultats :

Légende des réponses : 1 : Plus lentement 2 : Faire du cours avant la séance 3 : De la même façon 4 : Pas de réponse 5 : Autres Il est vrai que la séance ne s’est pas déroulée dans l’ordre habituellement recommandé .

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Néanmoins , à la vue des réponses proposées par les élèves , la découverte de la théorie avant la manipulation leur a convenu mais pas le fait que ce soit au cours de la même séance . J’en déduis donc qu’ils préféreraient une séance de cours « préliminaire » afin de poser les définitions . Ainsi , je peux répondre au point négatif le plus abondant « trop rapide et pas assez de manipulations » en commençant directement la séance par des expériences . Ensuite , en observant les résultats de la question « Comment auriez-vous souhaité aborder ce thème ? » , la réponse « de la même façon » est assez abondante , ce qui peut paraître contradictoire avec le point négatif évoqué ci-dessus . Après vérification auprès des élèves , c’est la méthode théorie avant manipulation qu’ils ont appréciée mais pas au cours de la même séance . D’après les résultats obtenus et mes sentiments à l’issue de la séance , je ne pense pas que faire découvrir la théorie d’un sujet et faire une manipulation en une heure trente est réalisable dans de bonnes conditions . Je pense qu’il aurait fallu soit :

Faire une séance de cours avant le TP afin de poser toute la théorie et manipuler donc davantage .

Ne pas aborder de théorie et concevoir la séance de façon qu’à l’issue des manipulations , on arrive à l’énoncé des Lois de Descartes . Peut-être auraient-ils été plus impliqués dans ce chapitre qui a posé beaucoup de difficultés à plusieurs d’entre eux .

II.2 ) L’expérience pour contredire ce que pense l’élève ? a ) Mise en place Le thème de la séance du jour est : « la relativité du mouvement » . J’ai décidé de commencer mon cours en distribuant aux élèves un questionnaire intitulé « Où va tomber la balle ? » ( voir annexe 3 ) . Il est vrai qu’instinctivement nous sommes tentés de penser que dans l’exemple proposé , la balle touchera le sol à l’arrière du vélo . J’attends donc de ce questionnaire une majorité de réponses fausses afin de pouvoir ensuite , au cours de la séance , leur faire découvrir leur erreur . J’ai ensuite abordé progressivement le thème du jour ( qui n’a pas été vu en cours ) pour finir sur l’exemple du cycliste et de sa balle . Suite à cette séance de travaux pratiques , j’attends donc de pouvoir susciter une attention particulière chez les élèves au fur et à mesure qu’ils se rendront compte de leur erreur . J’aimerais également qu’ils trouvent eux même la bonne réponse au questionnaire à l’issue de la séance . En fin de séance , j’ai distribué à chaque élève un questionnaire ( voir annexe 4 ) afin qu’il puisse s’exprimer et faire part de ses impressions à propos de la séance . Le questionnaire est à compléter chez eux afin ( je l’espère ) qu’il ne le soit pas dans la précipitation . b ) Progression de la séance Je débute la séance du jour en distribuant un questionnaire . Je laisse environ 15 à 20 minutes de réflexion aux élèves . Certains répondent aussitôt alors que d’autres utilisent un temps de réflexion plus long et parfois même s’imaginent la scène en la mimant de leur place . Pour la deuxième question , je remarque , dans l’ensemble , que les élèves éprouvent des difficultés pour répondre .

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Une fois le questionnaire relevé , je propose un exercice permettant de mettre en place le problème de la relativité du mouvement ( exemple d’un bus en mouvement , de passagers immobiles ou non et d’un piéton immobile ) . Le début de l’exercice est assez laborieux jusqu’à ce que les élèves comprennent qu’un personnage peut être immobile mais quand même en mouvement par rapport à un autre objet . Il est vrai qu’il s’agit d’un état d’esprit pas toujours aisé d’adopter surtout pour un élève de seconde . Ce point étant résolu , je souhaite aborder le problème de la trajectoire décrite par un point d’un mobile afin de leur faire comprendre qu’elle dépend du point choisi sur le mobile et surtout du référentiel d’étude . Je garde toujours l’exemple du cycliste et de son vélo . A la question « quelle trajectoire décrirait la valve de la roue si vous courriez à la même vitesse que le vélo et à côté de lui ? » , la réponse « un cercle » est quasi-unanime . Par contre , pour la question « quelle trajectoire décrit la valve de la roue si vous êtes immobile sur le trottoir et que vous regardez passer le vélo ? » , c’est déjà plus compliqué . Les élèves répondent également un cercle avec assurance . Ils ont énormément de difficultés à comprendre qu’il s’agit en fait d’une cycloïde . Les premiers élèves à comprendre mon explication viennent à mon aide afin d’expliquer à leurs camarades , avec leurs propres mots , pourquoi ce n’est pas un cercle . Enfin , avec les quelques connaissances acquises précédemment , nous pouvons maintenant aborder de nouveau l’exercice du cycliste . Je leur propose cinq images successives ( enregistrées à l’aide d’une caméra ) représentant le lâcher de la balle . A l’aide de papier calque , je propose tout d’abord de trouver ( en repérant la position du centre de la balle par rapport à un même point ) la trajectoire du centre de la balle par rapport au cadre du vélo et ensuite par rapport à un repère du mur . Et enfin , je leur demande s’ils veulent modifier la réponse donnée sur le questionnaire distribué en début de séance . Beaucoup d’élèves restent assez sceptiques devant les résultats qu’ils viennent d’obtenir et demandent même parfois s’ils ne se sont pas trompés en réalisant la trajectoire . Puis , finalement , tout le monde est convaincu de la réponse ( certains plus rapidement que d’autres ) . c ) Analyse et conclusion Une fois la séance terminée , j’étais assez satisfaite de son déroulement :

Les élèves ont été assez attentifs tout au long de la séance . L’impact de la bonne réponse finale a eu l’effet recherché .

A la lecture du premier questionnaire distribué , 83 % des élèves ont répondu que la balle touchait le sol à l’arrière du cycliste . C’est bien la réponse que je m’attendais à obtenir . Par contre , pour la deuxième question , 50 % des réponses sont « réaliser l’expérience en vrai et observer » . 20 % ont répondu « en réalisant une chronophotographie » , 10 % des réponses ne correspondent pas à la question posée et enfin 20 % n’ont pas répondu . En ce qui concerne le questionnaire de fin de séance , il fut également intéressant . Bien que j’étais , dans l’ensemble , satisfaite de la séance , peut-être n’en était-il pas de même pour les élèves . A la question « Qu’avez-vous pensé de l’enchaînement du TP ? » , 70 % des élèves ont répondu qu’il leur convenait . Pour les 30 % restant , comme pour l’étude précédente , la réponse la plus fréquente est « trop rapide » .

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En ce qui concerne les points positifs selon les élèves , j’obtiens les résultats suivants :

Légende des réponses : 1 : Les élèves ont apprécié le questionnaire préliminaire . 2 : Les élèves ont apprécié le fait que le sujet soit abordé sous forme d’exercice . 3 : Les élèves ont apprécié que ce sujet ( assez difficile ) soit étudié lentement . 4 : Autres . Les points négatifs relevés sont :

Légende des réponses : 1 : Il manque des manipulations en classe . 2 : Sans réponse . 3 : Autres .

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Pour finir , à la question « Comment auriez-vous souhaité aborder ce thème ? » , les réponses obtenues sont :

Légende des réponses : 1 : De la même façon . 2 : Avec plus d’explications . 3 : Avec des manipulations . 4 : Autres . 5 : Sans réponse . D’après les résultats obtenus à l’issue du questionnaire , je pense que cette approche de l’expérience convient aux élèves mis à part le fait qu’ils regrettent de ne pas avoir manipulé . Il est vrai que si c’était à refaire , soit je filmerais un élève réalisant la scène proposée , soit j’utiliserais une séquence vidéo existante , le traitement de l’une ou de l’autre étant ensuite réalisé par les élèves à l’aide d’un logiciel permettant de choisir le référentiel . En ce qui concerne le premier questionnaire , la plupart des élèves n’ont pas justifié leurs réponses . Il est dommage que les élèves ne sachent pas défendre leurs opinions . Pour la fin de l’année scolaire , je vais essayer d’axer davantage mon travail dans ce sens . Je suis assez heureuse que ce type d’approche convienne aux élèves car c’est également une technique que j’apprécie beaucoup . Il est très intéressant d’avoir en face de soi des élèves qui soient persuadés de leur réponse ( fausse ) et qu’au fil de la séance ils trouvent eux-mêmes leurs erreurs . Je pense que l’expression « il n’y a qu’en se trompant que l’on apprend » convient tout à fait à la séance et à mon avis , étant donné que les élèves ont trouvé seuls la réponse , ils s’en souviendront plus facilement . A ce sujet , Karl Popper ( dans « Logique de la découverte scientifique » ) a dit : « les démonstrations les plus convaincantes sont celles qui établissent qu’une idée est fausse » . En effet , si l’élève n’a pas d’idée préalable sur le sujet qui va être traité , il va accepter ce qu’on lui affirme . Maintenant , si on parvient à faire comprendre à l’élève pourquoi son raisonnement est faux , il sera convaincu de la suite du cours . De même , Gérard De Vecchi ( dans « Aider les élèves à apprendre » ) a expliqué : « …. lorsqu’on néglige de s’appuyer sur les conceptions des élèves , on laisse se construire des stéréotypes …. , on renforce les représentations fausses : en un mot , celles-ci font écran et ne permettent pas à un savoir nouveau de se construire ou de s’affiner » .

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Finalement je crois que dès que l’occasion se présentera , je demanderai aux élèves les idées préconçues qu’ils ont sur le sujet . Je pense qu’il serait également intéressant de renvoyer les remarques sur les autres élèves afin que certains puissent éventuellement détecter des raisonnements faux . Ainsi , peut-être que la confrontation des idées leur permettra de trouver eux-mêmes la solution au problème . Je pense que cette technique est à approfondir . II.3 ) Faut-il commencer par observer une expérience ? a ) Mise en place Le thème de la séance du jour est : « Mouvements et forces » ( voir annexe 6 ) . De même que pour le test précédent , j’ai décidé de distribuer aux élèves un questionnaire préliminaire ( voir annexe 5 ) exposant les expériences que l’on allait réaliser ensemble et demandant de prévoir le mouvement de la bille d’acier ainsi que deux questions relatives aux forces . Les élèves auront alors réfléchi sur l’expérience et je l’espère observeront exactement ce qui les intéresse au cours de l’expérience . Une fois ce questionnaire rempli et relevé , la séance débute par l’observation des expériences , chacune étant suivie de son interprétation . Suite à cette séance de travaux pratiques , j’attends d’observer l’attitude des élèves face à cette méthode d’enseignement et de la comparer principalement avec le premier test réalisé , à savoir « Les lois de la réfraction » où la méthode utilisée était exactement l’inverse de celle-ci . En fin de séance , j’ai distribué à chaque élève un questionnaire ( voir annexe 7 ) afin qu’il puisse me faire part de ses sentiments et impressions à propos de la méthode utilisée . b ) Progression de la séance Je commence donc la séance du jour par la distribution du questionnaire préliminaire . Après 15 à 20 minutes de réflexion , je les relève . Afin de pouvoir répondre aux questions , les élèves doivent s’imaginer la scène ainsi que le mouvement probable de la bille d’acier . Bien sûr , ce travail est plus facile pour certains élèves que pour d’autres . De plus , je remarque que les deux dernières questions posent des problèmes à plusieurs élèves . La séance proprement dite peut alors commencer . Après la lecture de l’énoncé du sujet , les élèves viennent autour de la paillasse du professeur afin d’observer la première expérience . Un élève volontaire réalise la manipulation plusieurs fois afin de bien observer le mouvement de la bille. Ils retournent alors tous à leur place et tentent de répondre aux deux premières questions au brouillon . Ensuite , les élèves font part de leur réflexion avec leurs camarades et nous corrigeons ensemble . Ces deux questions ne posent pas de problème particulier . Les élèves viennent de nouveau autour de la paillasse du professeur afin de réaliser la deuxième manipulation . Un autre élève volontaire réalise l’expérience . De même , ces deux questions ne posent pas de problème . Mais , dans l’esprit d’aborder le principe d’inertie , je demande aux élèves ce qui se passerait sur le plan horizontal en l’absence de frottements sur la bille d’acier . Les élèves ne savent pas répondre . Je leur demande alors d’énumérer les forces de frottement agissant sur la bille . A cette question , les deux groupes ne réagissent pas du tout de la même manière . Le premier groupe répond tout de suite « les frottements avec l’air » . En les guidant un petit peu , ils trouvent les frottements avec la table , puis disent assez rapidement que la vitesse reste constante sur le plan horizontal si aucune force n’agit sur la bille .

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Par contre , en ce qui concerne le deuxième groupe ce n’est pas du tout la même chose . Les élèves ont beaucoup de mal à trouver les deux forces agissant sur la bille et je suis presque obligée de leur dire que la vitesse de la bille serait constante . Certains élèves le comprennent assez vite mais d’autres pas du tout . J’utilise donc la table à coussin d’air et fais la démonstration devant eux . Je n’avais pas pensé qu’une telle question poserait autant de difficultés aux élèves et ce même aux meilleurs d’entre eux . Une fois assurée que tout le monde a bien compris ce point , nous passons à l’expérience suivante . Comme précédemment , après la réalisation de la manipulation , les élèves réfléchissent , au brouillon , aux questions posées et nous corrigeons ensemble . En ce qui concerne la question « Conclure sur toutes ces expériences » , les élèves répondent . Comme souvent , la phrase proposée par les élèves n’étant pas correctement formulée , je les reprends afin que la phrase soit bien construite . Je les fais alors répéter et les autres élèves notent la phrase . Je pense que cette technique possède plusieurs avantages . Les élèves sont motivés pour chercher la réponse à la question posée et en plus elle permet de les faire s’exprimer et de corriger leur expression en français , ce qui est régulièrement nécessaire . Enfin en ce qui concerne la dernière expérience , les élèves répondent facilement aux questions , sauf pour la dernière d’entre elles , à savoir : « Interpréter ces observations » .Je dois les guider afin d’obtenir une réponse . Nous écrivons ainsi une première ébauche du principe d’inertie que nous énoncerons exactement à la prochaine séance de cours . A la suite de cette première partie de la séance , j’avais prévu de donner , aux élèves , une activité figurant sur leur livre et intitulée : « L’action de la Terre et d’un support » . La première partie de l’activité concerne une bille lâchée verticalement et sans vitesse initiale . Les questions posées reprennent ce que nous avons fait précédemment mais demandent également de trouver et de représenter la force agissant sur la bille . La deuxième partie de cette activité propose maintenant la bille posée sur une table horizontale et les questions s’y rapportant concernent principalement les forces agissant sur la bille ainsi que leur représentation . Or , au moment de commencer cette activité , la séance touche à sa fin . Je demande alors aux élèves de commencer à répondre aux questions et de terminer l’activité chez eux pour la prochaine séance de cours . c ) Analyse et conclusion Une fois la séance terminée , j’étais partagée entre deux sentiments :

La séance était abordable par tous les élèves , aucun d’entre eux n’a « décroché » tout au long des manipulations et explications .

Pour certains élèves comme pour moi , à certains instants , j’ai ressenti un phénomène rébarbatif , à savoir « manipulation – observation – interprétation » tout au long de la séance .

J’ai distribué le premier questionnaire , en début de cours , avec l’objectif d’obliger les élèves à réfléchir à ce qu’ils observeraient quelques instants plus tard , à s’intéresser aux expériences et à ne pas rester passifs . A la lecture de ce questionnaire , j’ai constaté que 20 % des élèves ne s’étaient pas investis dans la rédaction des réponses , ce qui peut laisser penser que la technique utilisée ce jour ne les a pas captivés et ce dès le début de la séance . En ce qui concerne les deux dernières questions posées :

Seulement 13 % des élèves ont su répondre correctement à une des questions . Par contre , 57 % d’entre eux n’ont pas su répondre aux questions et en cas de

réponse , celle-ci était fausse ou ne correspondait pas à la question . 30 % des élèves ont donné les bonnes réponses aux questions .

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Ces résultats permettent de penser qu’il s’agit d’un thème que les élèves ne connaissent pas pour la majorité d’entre eux et surtout qu’ils n’ont pas d’idées préconçues sur ce sujet . A propos du questionnaire de fin de séance , il correspond exactement à ce que j’attendais : certains élèves sont satisfaits de son déroulement et d’autres beaucoup moins , comme pour toutes les séances proposées jusqu’à aujourd’hui . A la question « Qu’avez-vous pensé de l’enchaînement du TP ? » , 70 % des élèves ont répondu qu’il leur convenait . Pour les 30 % restant , comme pour les autres tests proposés , la réponse donnée pour la quasi-unanimité des élèves est « trop rapide » . En ce qui concerne les points positifs cités par les élèves , voici les résultats obtenus :

Légende des réponses : 1 : Les élèves ont apprécié le fait de manipuler . 2 : Les élèves ont trouvé le sujet traité intéressant . 3 : Les élèves ont apprécié que les questions posées soient simples . 4 : Autres . Les points négatifs avancés sont :

Légende des réponses : 1 : Le TP a été traité un peu trop rapidement . 2 : Sans réponse . 3 : Autres .

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Et enfin , à la question « Comment auriez-vous souhaité aborder ce thème ? » , voici les réponses obtenues :

Légende des réponses : 1 : De la même façon . 2 : Avec plus de manipulations . 3 : Avec des exemples plus variés et plus difficiles . 4 : Sans réponse . D’après les résultats obtenus , je remarque que les élèves ont apprécié de réaliser cette étude à l’aide de manipulations mais certains auraient souhaité approfondir ce thème , à savoir , réaliser des expériences avec des obstacles par exemple ou tout simplement davantage d’expériences . Je pense que dans ce dernier cas , les élèves auraient souhaité manipuler individuellement à leur place et non se rassembler tous autour d’une paillasse . Il est vrai que c’est aussi mon avis . Les élèves ne pouvant pas observer correctement l’expérience , celle-ci devait être réalisée à plusieurs reprises et ceci pour chaque expérience . Après en avoir parlé avec eux , c’est un point , en effet , qu’ils regrettent ainsi que le fait de devoir toujours se déplacer pour observer seulement l’expérience car peu d’entre eux ont effectivement manipulé . Ce point n’est pas un choix personnel mais une contrainte imposée par le matériel disponible au sein de l’établissement . En ce qui concerne la technique employée , je ne pense pas la réutiliser régulièrement . Le point négatif : « le TP a été traité un peu trop rapidement » , après explications complémentaires , signifie que systématiquement l’interprétation succède à l’expérience et ce de façon trop répétitive . Les élèves regrettent que je n’aie pas pris le temps de varier la séance . Ainsi , autant pour eux que pour moi , au bout de quelques instants le rythme répétitif était mis en place et toutes les réponses n’apportaient pas commentaires pertinents comme si les élèves « subissaient la séance » en attendant la fin du cours . Or , d’après les résultats obtenus à la dernière question , il semblerait que 20 % des élèves apprécient ce fonctionnement . Après avoir lu un ouvrage d’André Giordan ( « Une didactique pour les Sciences Expérimentales » ) , je me suis tout à fait reconnue dans ses propos : « Fréquemment l’approche expérimentale est proposée au travers d’un schéma simplifié : c’est la démarche « OHERIC » ( Observation , Hypothèse , Expérience , Résultat , Interprétation , Conclusion ) . Cette expression a connu quelques succès , sans forcément que ceux qui la manipulent sachent toujours très bien pourquoi » . En effet , souvent l’enseignant utilise une méthode qu’il a lui-même connue en tant qu’élève . Il ajoute , de plus : « En classe , son succès réel en matière d’apprentissage n’est d’ailleurs pas très grand ; les élèves éprouvent beaucoup de difficultés à entrer dans une démarche aussi épurée . Nombre d’expérimentations seraient même impossibles si l’enseignant ne donnait pas quelques « coups de

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Prése ntatio n de s ré su lta ts

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pouces » pour que l’expérience « marche » de la sorte » . Il est vrai que souvent , l’enseignant sait « où il veut aller » et conduit ainsi la réflexion des élèves sans laisser place à leurs initiatives personnelles . Finalement , comme je l’ai dis précédemment , c’est une technique que je n’utiliserai que très rarement . Le questionnaire préliminaire ayant bien plu aux élèves , je vais continuer ce système . En ce qui concerne le sujet de la séance proprement dit , je pense qu’il faut varier le principe au cours de la séance et alterner les techniques : observer une expérience , utiliser les idées préconçues des élèves , vérifier une théorie abordée en cours précédemment ( technique proposée lors du test à propos des Lois de la réfraction ) . II.4 ) Amener l’élève à trouver lui-même une expérience pour résoudre un problème ? a ) Mise en place Le thème de la séance du jour est relatif au pendule sous le titre : « Ou comment se faire cuire un œuf ? » ( voir annexe 8 ) . Cette fois ci , je n’ai pas distribué de questionnaire préliminaire car la séance ne s’y prêtait pas . En effet , j’ai décidé d’aborder la séance à partir d’une situation problème , ce que je n’avais pas encore fait jusqu’à maintenant ( du moins lors d’une séance de TP ) . J’ai seulement prévu de lire l’énoncé avec les élèves et ensuite de les laisser autonomes . Si besoin est , j’interviendrai au cas par cas . Suite à cette séance de travaux pratiques , j’attends de vérifier si cette technique est intéressante à utiliser et surtout pourquoi . En fin de séance , j’ai distribué à chaque élève un questionnaire ( voir annexe 9 ) afin qu’il puisse me faire part de ses sentiments et impressions à propos de la méthode utilisée . b ) Progression de la séance Je débute donc la séance par la distribution de l’énoncé du problème à résoudre . Un élève volontaire le lit à haute voix et je sens qu’ils sont intéressés par cette situation problème et avant même que j’ai eu le temps de dire quoi que ce soit , certains élèves sont déjà partis dans leurs réflexions . J’arrête donc mes explications à ce niveau en leur disant que tout le matériel nécessaire est sur leur paillasse . Je me dirige alors vers les binômes qui ont entamé une réflexion et je leur demande comment ils vont procéder pour décompter précisément les deux minutes désirées . Certains élèves me répondent qu’il suffit « simplement » de compter dans sa tête jusqu’à 120 et alors il s’est écoulé deux minutes . Quand je leur demande comment ils peuvent être certains d’avoir compté exactement pendant deux minutes , ils s’aperçoivent alors que leur méthode n’est pas fiable . Je leur rappelle qu’il y a du matériel sur leur paillasse et qu’ils peuvent l’utiliser . Par contre , certains binômes ont tout de suite l’idée d’utiliser le pendule mais pour la plupart d’entre eux , ils essaient de lancer le pendule afin qu’il oscille pendant exactement deux minutes en chronométrant . Mais personne n’a l’idée de mesurer la période des oscillations du pendule . Au bout de quelques minutes , voyant qu’aucun binôme n’est dans la bonne direction de recherche , je leur rappelle que « Le guide du parfait randonneur » indique d’utiliser un double décimètre : à quoi peut-il bien être utile ? Un binôme a alors immédiatement l’idée de faire varier la longueur du pendule et de mesurer la période d’une oscillation . Après quelques instants , les deux élèves m’appellent pour me dire

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qu’avec un pendule d’un mètre de long , la période d’une oscillation est de deux secondes . Ils ont mesuré la période d’une seule oscillation . En les guidant un peu , ils trouvent que leur méthode est très imprécise et décident de mesurer plusieurs périodes en même temps afin d’en déduire la valeur d’une période . Je leur demande alors en quoi ce résultat peut être intéressant pour notre problème , ils répondent qu’il suffit de compter soixante oscillations de deux secondes chacune ou 120 demi-oscillations d’une seconde chacune pour décompter deux minutes de manière plus précise . Je suis alors obligée de mettre les autres binômes sur la bonne voie en leur demandant de faire varier la longueur du pendule et de mesurer la période des oscillations . Pour le deuxième groupe , la situation sera exactement identique . Je demande alors au groupe « de tête » de relire les conseils donnés sur l’énoncé . Les deux élèves décident alors de mesurer la période des demi-oscillations du pendule avec des masses de valeurs différentes . Une fois ce point résolu , le groupe me demande la signification du terme « élongation angulaire » . Après une explication destinée à l’ensemble des binômes , ils continuent leur expérience en faisant varier l’angle d’écartement initial du pendule . Deux binômes , principalement , éprouvent des difficultés au cours de cette séance , je m’attarde donc davantage auprès d’eux afin de les guider dans leurs réflexions . Les expériences étant terminées , j’explique à chaque binôme ce que j’attends d’eux , à savoir qu’ils m’expliquent précisément leur démarche comme si je n’avais pas assisté à la séance . J’insiste surtout sur le fait qu’ils doivent me justifier toutes leurs affirmations et que je les laisse libres d’organiser à leur guise leur compte rendu : rien n’est imposé . Sur le moment , je sens les élèves quelque peu déroutés et surpris de cette soudaine « liberté » . Les élèves n’ont pas le temps de traiter la deuxième partie de l’énoncé . En effet , voyant l’intérêt que les élèves portaient à la première partie , j’ai préféré les laisser à leur recherche . Je distribue donc aux élèves un tableau des mesures que j’avais réalisées et leur demande de terminer la deuxième partie chez eux . Dans un TP précédent ,nous avions revu ensemble les points importants à connaître afin de tracer dans les meilleures conditions un graphique ( échelle , droite moyenne , titre du graphique … ) . c ) Analyse et conclusion Une fois la séance terminée , j’étais très heureuse de son déroulement :

Les élèves se sont beaucoup impliqués dans cette nouvelle technique d’approche . Je me suis énormément impliquée dans la préparation et la réalisation de la séance

et j’ai beaucoup appris sur le raisonnement et l’intuition des élèves . En ce qui concerne le questionnaire distribué en fin de séance , il fut comme les précédents très instructif . J’ai remarqué cette fois ci que les élèves n’avaient pas tardé à me remettre les questionnaires complétés , contrairement à certaines séance . A la question « Qu’avez-vous pensé de l’enchaînement du TP ? » , 87 % des élèves ont répondu qu’il leur convenait avec même sur certains questionnaires , des réponses telles que :

« Bon enchaînement avec le problème à résoudre et le matériel nécessaire pour trouver la solution » .

« Je trouve que l’enchaînement est mieux que d’habitude car on cherche des choses en faisant des manipulations » .

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« L’enchaînement était très bien car les élèves ont pu aller à leur rythme » . Pour les 13 % restant , ils regrettent le fait de n’avoir pas eu assez d’explications ce qui leur a fait perdre du temps . Mais ils signalent tout de même que l’idée leur a plu . En ce qui concerne les points positifs selon les élèves , voici les résultats obtenus :

Légende des réponses : 1 : Les élèves ont apprécié le fait d’être autonomes . 2 : Les élèves ont apprécié le fait d’avoir pu tester seuls leurs expériences . 3 : Les élèves ont apprécié le fait d’avoir traité un sujet de la vie quotidienne . Les points négatifs évoqués sont :

Légende des réponses : 1 : Il manque des explications au début de la séance . 2 : Pas de réponse . 3 : Autres .

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Et enfin , à la question « Comment auriez-vous souhaité aborder ce thème ? » , les réponses obtenues sont les suivantes :

Légende des réponses : 1 : De la même façon . 2 : Sans réponse . 3 : Avec davantage d’explications . 4 : En débat , en classe entière . Au vu des résultats obtenus , je pense que cette technique convient tout à fait aux élèves

.Le seul point à ne pas négliger est de donner suffisamment d’explications aux élèves avant de les laisser manipuler . C’est d’ailleurs un des points négatifs qui est ressorti du questionnaire . Je regrette que pour certains binômes ils n’aient pas pu prendre autant de plaisir durant cette séance en raison de ce point .

Un point qui m’a paru également très intéressant mais qui n’a pas été soulevé par les élèves est le fait que le matériel ne soit pas installé mais simplement posé sur leur paillasse .J’ai alors observé la méthode qu’ils utilisaient pour monter leur pendule . Certains binômes ont tout de suite assemblé correctement les éléments entre eux , d’autres ne tenaient absolument pas compte des incertitudes que leur montage allait engendrer et enfin , d’autres étaient complètement déstabilisés devant cette situation qui était pour eux inhabituelle . Il est vrai , et je me répète , que cette technique est très enrichissante à la fois pour l’élève et pour l’enseignant . Je pense que la meilleure technique d’apprentissage pour l’élève est une méthode où il est acteur à part entière de son savoir . A ce sujet , Gérard De Vecchi ( dans « Aider les élèves à apprendre » ) dit : « Il est souhaitable que les situations de formation correspondent à des activités de résolution de problèmes , suivies de phases de structuration » . Il est ici question d’un point positif également soulevé par certains élèves , à savoir le fait qu’il s’agisse d’un problème de la vie quotidienne à résoudre . Il est aussi très intéressant , je pense , de choisir un thème que les élèves peuvent reproduire aisément chez eux . André Giordan ( dans « Une didactique pour les Sciences Expérimentales » ) a expliqué : « Nous pensons que l’initiation expérimentale devrait consister , dans un premier temps à développer cette attitude en permettant aux élèves de faire des recherches personnelles sur les problèmes concrets posés lors d’expériences . Cela exige que nous n’ayons pas peur de leur faire « perdre du temps » . Comme si l’on perdait du temps quand on tâtonne et qu’on essaie d’expliciter ce tâtonnement » . Il est vrai qu’il s’offre à l’enseignant le choix entre :

Donner une marche à suivre aux élèves et leur demander de la suivre à l’aide d’un protocole expérimental .

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Laisser l’élève trouver à son rythme une solution à une situation problème .Bien entendu , dès que l’élève doit trouver seul une expérience , le rythme de la séance n’est pas toujours celui prévu par l’enseignant .

Mais quelle est la meilleure méthode à utiliser afin que l’élève retienne un savoir ? Je pense personnellement qu’un élève retient mieux quelque chose qu’il a lui-même trouvé plutôt que par un apprentissage par transmission de connaissances . Enfin , lorsque je vais réutiliser cette méthode d’enseignement :

Je perdrai , si nécessaire , quelques minutes en explications avant d’entamer les manipulations . Mais ce « temps perdu » se retrouve tout au long de la séance .

Je les laisserai réaliser leurs recherches à leur rythme afin qu’ils puissent s’assurer par eux-mêmes de la vérification ou non de leurs hypothèses . C’est la décision que j’avais déjà prise et je ne la regrette pas , au contraire .

Je pense que cette technique est à utiliser le plus fréquemment possible et pas uniquement en séance de travaux pratiques mais également en activités de cours . III ) Comment les élèves scolarisés au collège perçoivent-ils les expériences ? III.1 ) Présentation J’ai réalisé mon stage de pratique accompagnée au collège Des Courlis à Nevers . J’étais assez impatiente de vivre cette expérience afin de me rendre compte des similitudes et différences existantes entre un collégien et un lycéen . J’ai choisi d’observer les trois niveaux du collège où les Sciences Physiques sont enseignées et d’y donner quelques heures d’enseignement . Avec l’aide de mon tuteur , j’ai distribué des questionnaires aux élèves . ( voir annexe 10 ) J’attends , grâce au dépouillement de ces questionnaires , de pouvoir suivre « l’évolution scientifique » des collégiens et de connaître les termes auxquels ils pensent en voyant le mot « expérience » . III.2 ) Analyse En réalisant les heures d’enseignement au collège , je me suis rendue compte que les trois niveaux où sont enseignées les Sciences Physiques sont totalement différents les uns des autres . En effet , face à une classe de cinquième ( première classe où un élève étudie les Sciences Physiques en tant que telles ) , j’ai retrouvé plusieurs aspects de l’enseignement réalisé en école primaire . Tout d’abord , il n’existe pas de plages horaires cours et de plages horaires manipulations comme au lycée et ceci pour les trois niveaux . A la question « Que vous apportent les expériences ? » , la plupart des réponses sont très enthousiastes et utilisent pour beaucoup les termes « découverte » , « preuves » , « résultats » et « manipulations » . On retrouve donc ici l’esprit d’un élève scolarisé en école primaire mais au collège , les Sciences développent les capacités d’observation , le goût de l’expérimentation et de la formulation des hypothèses . Les cinq termes auxquels ces élèves pensent en voyant le mot « expérience » sont :

Hypothèse .

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Recherche . Résultat . Raisonnement . Découvrir .

En ce qui concerne les questions suivantes , très peu d’élèves préféreraient réfléchir sur la théorie en premier et vérifier leur raisonnement par une expérience . Pour les deux autres propositions , les réponses sont partagées : certains élèves souhaiteraient commencer un nouveau chapitre par une expérience car ils pourraient tout de suite visualiser les choses , par contre , d’autres souhaiteraient trouver eux-mêmes l’expérience car selon eux ils retiennent davantage leurs propres recherches . On retrouve dans ce dépouillement une citation de l’ouvrage « Qu’apprend-on au collège ? » ( ouvrage du Centre National de Documentation Pédagogique ) : « La démarche scientifique qui doit être mise en œuvre au collège chaque fois que c’est possible peut être résumée simplement de la façon suivante :

1- Observer . 2- Se poser des questions . 3- Emettre des hypothèses . 4- Prévoir et pratiquer des expériences pour les tester . 5- Savoir tirer les conclusions de cette procédure .

Face à une classe de quatrième , je n’ai pas du tout ressenti les mêmes sentiments . Les élèves sont beaucoup moins spontanés et passionnés par des expériences simples , qui doivent maintenant être frappantes et convaincantes . Ainsi , les expériences spectaculaires doivent être préparées avec soin , améliorées si possible , et présentées de façon à ce qu’elles soient visibles par tous . En effet , certains élèves restent marqués par la magie d’une expérience éblouissante . D’autant plus que parfois , l’enseignant cite simplement un fait sans le faire noter aux élèves et c’est ce fait là qu’ils retiennent le mieux . A la question « Que vous apportent les expériences ? » , beaucoup d’élèves répondent qu’elles permettent de mieux comprendre le cours et quelques-uns expliquent qu’elles impliquent des moments d’activités dans un cours qui , sinon , serait trop long et ennuyeux . Je comprends donc qu’à ce niveau il faille vraiment faire la part des choses entre cours et manipulations afin que tous les élèves puissent se sentir impliqués dans la séance . De même que pour la classe de cinquième , et ce qui est tout à fait compréhensible , les élèves ne souhaitent pas subir un système d’apprentissage : réflexion sur la théorie puis vérification expérimentale . Pour les deux autres questions , les réponses sont également partagées avec tout de même une dominante pour la recherche de l’expérience car selon les élèves c’est une technique qui leur permet progressivement de devenir autonomes . En comparant ces deux niveaux scolaires , on remarque un changement « d’esprit scientifique » ainsi qu’une maturité grandissante pour le deuxième niveau étudié car les termes auxquels ils pensent en voyant le mot « expérience » sont :

Analyse . Précaution . Affirmation . Preuve . Compréhension .

Avec le terme précaution , je constate que certains élèves ont acquis l’éducation à la citoyenneté , objectif de plus en plus présent dans les esprits et visant à responsabiliser les élèves à la fois en matière de santé et d’environnement .

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Et enfin , face à une classe de troisième , j’ai remarqué beaucoup de similitudes avec la classe de seconde que j'ai en responsabilité . En effet , les élèves ont perdu toute leur spontanéité et sont davantage réfléchis . De même qu’avec ma classe de seconde , j’ai constaté que les élèves étaient mis au travail individuellement et en silence . Ceci permet à l’élève de réfléchir à sa manière et à sa vitesse lors de sa recherche au brouillon . Je pense que c’est à ce niveau d’étude que les travaux pratiques sont encore plus importants à court terme et à long terme . A ce sujet , Robert Cernesse écrit dans « Enseigner les Sciences Physiques » : « A long terme , toutes les analyses confirment l’excellente mémorisation sur dix ou vingt ans , parfois plus , de ce qu’on a fait de ses propres mains , alors que l’oubli recouvre les très provisoires « connaissances » délivrées par le seul discours magistral . A court terme , les travaux pratiques font gagner du temps parce que la compréhension s’en trouve énormément améliorée , que les énoncés des exercices et problèmes deviennent des réalités concrètes , et enfin à cause de la mémorisation immédiate qui économise de longues répétitions stériles » . Pour un élève de troisième , les expériences lui permettent de manipuler , de prendre conscience du danger , de découvrir de nouvelles choses , de les comprendre par la manipulation et enfin d'apprendre à travailler en autonomie . Le mot « expérience » leur fait penser à :

Manipulation . Réflexion . Autonomie . Hypothèse . Conscience du danger .

Comme pour tous les questionnaires déjà étudiés , les élèves n’attendent pas de réfléchir sur la théorie en premier puis de la vérifier à l’aide de manipulations . La grande majorité des élèves ont répondu qu’ils souhaiteraient régulièrement trouver eux-mêmes les expériences et les réaliser car ainsi ils comprendraient mieux leurs erreurs et les retiendraient plus aisément . Ainsi , on peut constater que les élèves scolarisés au collège attendent énormément de l’enseignement expérimental des Sciences Physiques mais sous des aspects différents selon leur âge . Mais une chose est sûre , pour eux , les Sciences Physiques sans manipulations n’existent pas et il serait une grave erreur pédagogique que de les restreindre ou pire encore de les supprimer . IV ) Quel est l’intérêt porté aux expériences par un élève d’une classe de première ou terminale scientifique ? IV.1 ) Mise en place A ce stade de mon étude , j’ai réfléchi sur les méthodes d’enseignement utilisées dans un établissement du premier cycle , testé diverses techniques avec la classe de seconde que j’ai en responsabilité et enfin à l’occasion de mon stage de pratique accompagnée j’ai pu m’intéresser aux collégiens . Il m’a alors paru évident qu’il manquait l’avis des élèves des classes de première et terminale . Grâce à l’aide de mes collègues j’ai distribué des questionnaires ( voir annexe 11 ) dans les classes concernées . J’attends des réponses de ces derniers de pouvoir les comparer avec celles obtenues de la part des collégiens puis de la part des élèves de seconde .

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IV.2 ) Analyse A la question « Avez-vous trouvé une différence dans la manière d’aborder des expériences tout au long de votre scolarité ? » , les élèves répondent affirmativement avec des réponses telles que :

Au collège , les expériences étaient moins nombreuses et régulièrement réalisées par le professeur .

Au lycée les expériences sont nettement plus pointilleuses et utilisent du matériel varié .

Les élèves de terminale ont noté pour plusieurs d’entre eux que le corps enseignant faisait de plus en plus d’efforts pour réaliser des expériences plus concrètes et plus en accord avec la vie courante ainsi que pour laisser de l’autonomie aux élèves . Ces remarques sont totalement en accord avec les résultats obtenus précédemment : les élèves souhaitent être autonomes et travailler sur des faits de la vie quotidienne . C’est donc dans cet esprit que je vais m’investir . A la question « Que vous apportent les expériences ? » , les réponses les plus fréquemment rencontrées sont :

Une compréhension plus aisée du cours , ce qui permet de mieux le retenir . Une responsabilité accrue , de la concentration et du sérieux pendant les

manipulations . Un élève de terminale a tout de même gardé , même si au cours des années d’études il s’est réduit , un petit côté « enfantin » . En effet , voici une réponse d’élève : « On ne peut enlever aux expériences un certain côté ludique qui nous ramène au sentiment émerveillé de l’enfant qui découvre le monde qui l’entoure » . Tous les élèves n’attendent pas de débuter un nouveau chapitre par une expérience car d’un côté ils comprennent le sujet qui va être traité mais d’un autre côté , n’ayant pas assez de connaissances sur ce thème , ils trouvent que l’expérience est assez peu constructive . Il est vrai que leur raisonnement n’est pas faux , mais je trouve qu’une expérience préliminaire permet de mieux visualiser le sujet traité plutôt que d’en parler . C’est pourquoi je pense qu’il faut appliquer cette méthode quand cela s’avère nécessaire et non systématiquement . Les élèves de tous les niveaux d’études sont en accord sur un point : ils ne souhaitent vraiment pas réfléchir sur la théorie en premier puis vérifier leur raisonnement par une expérience . La justification le plus souvent avancé est que commencer un cours en réfléchissant sur la théorie est ennuyeux pour un élève car il manque alors l’aspect attractif de l’expérience . Je suis entièrement en accord avec cette remarque car les Sciences Physiques étant une discipline principalement expérimentale , je pense qu’il faut le mettre en avant et user de la manipulation afin d’encourager les élèves dans cette voie . Il ne faut pas leur montrer , à mon avis , la pratique comme outil uniquement de vérification de la théorie mais également en tant que découverte de phénomènes souvent quotidiens . Ensuite , c’est à la question « Préférez-vous trouver vous-mêmes une expérience pour vérifier la théorie ou l’appliquer ? » que les réponses sont les plus enthousiastes . C’est vraiment un point que les élèves espèrent voir se développer car ce qu’ils attendent , comme ils l’ont déjà dit , c’est de l’autonomie . Même si certains élèves ont peur de ne pas être capables de trouver eux-mêmes un protocole , ils attendent d’être guidés à des moments judicieux de leur recherche mais en leur laissant bien, le soin de mener seuls leur étude . Je pense qu’il s’agit ici du point sur lequel l’équipe enseignante doit se pencher car tout le monde , élèves et professeurs ont à y gagner . En effet , c’est lors de la réalisation de mon dernier test que j’ai pris le plus de plaisir à préparer la séance , à la réaliser et à la voir réaliser par les élèves . Au vu des réponses des élèves c’est cette méthode que ces derniers ont préférée .

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Bien sûr , cette méthode d’enseignement n’est pas applicable à chaque nouveau chapitre mais je l’utiliserai le plus souvent possible . Les cinq termes auxquels le mot « expérience » fait penser sont pour les plus rencontrés :

Manipulation . Découverte . Sécurité . Démonstration . Hypothèse .

Je trouve que ces cinq termes sont très représentatifs de l’intérêt que les élèves portent aux expériences . En effet , pour eux , il s’agit déjà avant tout de manipulations mais tout en gardant à l’esprit les règles de sécurité et de protection de l’environnement ( très mises en avant ces derniers temps et qui doivent continuer à être appliquées ) . Mais , ils n’oublient pas que l’étude scientifique est indissociable des mots : démonstration et hypothèse ce qui est la preuve qu’à l’issue de leur scolarité dans le second degré , ils ont acquis une grande partie du savoir qui leur était destiné quelle qu’en soit la méthode utilisée .

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Conclusion Voici donc les différentes méthodes que j’ai testées lors de mon stage en responsabilité , les observations que j’ai pu faire au cours de ma visite dans une école primaire , au collège pendant mon stage de pratique accompagnée et enfin l’étude réalisée auprès des lycéens de première et terminale . Au cours de ma journée d’observation à l’école primaire , j’avais été frappée par la spontanéité des élèves et je dois dire que plus le niveau d’étude augmente et l’âge en même temps , cette particularité se perd ce qui est vraiment regrettable . Dans les classes de cinquième et quatrième , les élèves possèdent encore quelques bribes mais qui s’estompent dès la classe de troisième . Ensuite , au lycée , nous avons affaire à des adolescents qui sont le plus souvent passifs . D’où cette nécessité de rendre les expériences attractives et motivantes pour les élèves . Après avoir réfléchi sur les diverses techniques que je pouvais tester , je les ai appliquées . Il est vrai que ma préférence s’est davantage tournée vers certaines d’entre-elles . Mais ce qui m’a le plus ravi , c’est qu’il en est de même des élèves de seconde mais également de première , de terminale et sans oublier les collégiens . Bien entendu , toutes ces méthodes ayant leurs qualités , chacune d’entre-elles a reçu la préférence de certains élèves . Mais néanmoins , la dernière ( où l’élève doit trouver lui-même un protocole ) a remporté un franc succès auprès des élèves . La deuxième méthode ( où l’expérience contredit ce que pense l’élève ) a également bien été perçue . Par contre , le premier test ( où la théorie est vérifiée par l’expérience ) n’a pas été apprécié car jugé trop rapide et pas assez expérimentale . De même , la troisième technique ( où l’on commence par observer une expérience ) n’a pas , elle non plus , reçu beaucoup d’enthousiasme de la part des élèves . Finalement , au vu de ces résultats , je pense axer davantage les séances de travaux pratiques sur la manipulation proprement dite et réserver la partie théorique aux séances de cours . De plus , je pense qu’il faut diversifier la méthode d’approche des nouvelles notions afin d’intéresser et surprendre l’élève qui ainsi se laissera peut-être prendre au jeu , c’est en tout cas l’objectif à atteindre . Enfin , à la question suivante : « Existe-t-il une méthode préférentielle pour aborder une expérience ? » , je ne pense pas pouvoir répondre . En effet , tout dépend du public concerné et du sujet traité . Je souhaiterais terminer ce travail sur une citation d’André Giordan ( dans « Une didactique pour les Sciences Expérimentales » ) qui je pense résume bien le sujet traité : « Le problème de l’enseignement scientifique reste entier et ouvert . Le savoir scientifique n’a d’intérêt pour l’élève que s’il peut s’en servir , c’est à dire s’il peut le transférer à des situations vécues . Pour que son savoir soit opératoire , il faut donc que l’élève en possède les clefs , en d’autres termes qu’il ait les moyens de l’utiliser : c’est affaire de méthodes et concepts .Mais avant d’engranger un savoir scientifique , il faut d’abord que l’élève acquiert l’envie de s’en servir et donc acquiert une attitude expérimentale » .

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Remerciements

Je tiens à remercier monsieur Gérard Gouthière , mon directeur de mémoire , ainsi que monsieur Alain Charlois , mon conseiller pédagogique , pour leur aide précieuse .Ils ont su me conseiller et me diriger tout au long de la rédaction de mon mémoire . Je remercie également monsieur Gérard Romand , mon tuteur , pour son accueil lors de mon stage de pratique accompagnée . Et enfin monsieur Dominique Lory , directeur de l’école primaire Victor Hugo à Nevers , de m’avoir accueillie dans ses locaux ainsi que monsieur Fréret dans sa classe de CE1 .

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Bibliographie

CERNESSE Robert : « Enseigner les Sciences Physiques » Réflexions pédagogiques 1991 Lyon CRDP DE VECCHI Gérard : « Aider les élèves à apprendre » 1992 Paris Hachette GIORDAN André : « Une didactique pour les Sciences Expérimentales » Belin Centre National de Documentation Pédagogique « Qu’apprend-on au collège ? » Conseil National des programmes Ministère de l’Education Nationale 2002

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SOMMAIRE DES ANNEXES

Numéro d’annexe Titre

1 - Les lois de la réfraction ( énoncé du TP ) . 2 - Questionnaire : Les lois de la réfraction . 3 - Questionnaire : Où va tomber la balle ? 4 - Questionnaire : Lâcher d’une balle . 5 - Questionnaire : Mouvements et forces ( questionnaire préliminaire ) . 6 - Mouvements et forces ( énoncé du TP ) . 7 - Questionnaire : Mouvements et forces . 8 - Ou comment se faire cuire un œuf ? 9 - Questionnaire : Le pendule .

10 - Questionnaire distribué aux collégiens .

11 - Questionnaire distribué aux lycéens .

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ANNEXE 1

LES LOIS DE LA REFRACTION

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Les lois de la réfraction I) Le phénomène de réfraction : Schéma de l’expérience : Définition :La réfraction est le …………………………………………………que subit un rayon lumineux lorsqu’il traverse la surface séparant ……………………………………………………….. La surface de séparation entre deux milieux transparents différents est appelée un ………………….. A la surface de séparation entre deux milieux transparents, un rayon lumineux……………………….. subit une…………………… : on obtient un rayon …………………….. i1 est ………………………………………………………………. i2 est ………………………………………………………………. (N) est la droite ……………………………………………………………….. : elle est ……………… en I à la surface de séparation . Elle sert de référence pour mesurer les angles . Un milieu transparent est caractérisé par son …………………………………. noté ……….. Celui du verre est environ égal à 1.5 ; celui de l’eau est 1.33 et celui de l’air est 1.0. Il est toujours supérieur à 1 et n’a pas d’unité. II) Les lois de Descartes :

Première loi de Descartes : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Deuxième loi de Descartes : …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

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…………………………………………………………………………………………………………………………………………… Remarque : La déviation du rayon par la surface de séparation est donnée par la relation : …………………………………………………………………………….

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ANNEXE 2

QUESTIONNAIRE

LES LOIS DE LA REFRACTION

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QUESTIONNAIRE

Votre avis m’intéresse !

A propos du TP : Les lois de la réfraction - Qu’avez-vous pensé de l’enchaînement du TP ? - Quels sont les points positifs du TP selon vous ? - Et les points négatifs ? - Comment auriez-vous souhaité aborder ce thème ?

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ANNEXE 3

QUESTIONNAIRE

OU VA TOMBER LA BALLE ?

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ANNEXE 4

QUESTIONNAIRE

LACHER D’UNE BALLE

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ANNEXE 4

QUESTIONNAIRE

LACHER D’UNE BALLE

QUESTIONNAIRE

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QUESTIONNAIRE

Votre avis m’intéresse !

A propos du TP : Lâcher d’une balle - Qu’avez-vous pensé de l’enchaînement du TP ? - Quels sont les points positifs du TP selon vous ? - Et les points négatifs ? - Comment auriez-vous souhaité aborder ce thème ?

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ANNEXE 5

QUESTIONNAIRE

MOUVEMENTS ET FORCES

( Questionnaire préliminaire )

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Questionnaire

On dispose d’une gouttière inclinée , d’un aimant droit et d’une bille d’acier

1 ) On place une bille d’acier au voisinage d’un aimant droit posé sur une table horizontale . Que se passera-t-il lorsque l’on va lâcher la bille ? Expliquer .

Réponse

2 ) On place la bille d’acier en haut de la gouttière et on la lâche . Que va-t-il se passer ? Quelle sera , d’après vous , la trajectoire de la bille ? Justifier .

Réponse

3 ) Lorsque la bille roule sur la table , on pose l’aimant droit derrière la bille , selon la direction du déplacement . Que va-t-il se passer ? Expliquer .

Réponse

Bille Table Aimant

Table Gouttière Bille

Bille Table Aimant

Sens du déplacement de la bille

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4 ) On place un aimant droit perpendiculairement à la trajectoire précédente . Quel est l’effet de l’aimant sur la trajectoire de la bille d’acier ? Justifier .

Réponse

5 ) On lâche une bille tenue dans la main en hauteur . Que va-t-il se passer ? ( trajectoire , vitesse …. ) .

Réponse

6 ) La bille est maintenant immobile sur la table . Quelles sont les forces appliquées au mobile ?

Réponse

7 ) Que peut-on dire de ces forces ? Réponse

Table Aimant Bille

Vue de dessus

Bille

Sol

Table bille

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ANNEXE 6

MOUVEMENTS ET FORCES

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Mouvements et forces Objectifs : - Mettre en évidence les effets d’une force sur le mouvement d’un mobile.

- Analyser les résultats expérimentaux afin d’élaborer une conclusion. Comment mettre en évidence les effets d’une force sur le mouvement ? I ) Influence sur le mouvement et la trajectoire d’un mobile Placer une bille d’acier au voisinage d’un aimant droit posé sur la table horizontale. Observer ce qui se passe lorsqu’on lâche la bille.

1) Quelle est la trajectoire du centre de la bille ? 2) Comment évolue la vitesse de la bille ? Conclure.

Lâcher une bille d’acier du haut d’une gouttière inclinée. Observer son mouvement lorsqu’elle descend le plan incliné puis lorsqu’elle roule sur le plan horizontal.

3) Quelle est la trajectoire du centre de la bille sur le plan horizontal ? 4) Comment évolue la vitesse de la bille sur le plan incliné puis sur le plan horizontal ?

Lorsque la bille roule sur la table, poser l’aimant droit derrière la bille, selon la direction du déplacement.

5) Quelle est la trajectoire du centre de la bille ? 6) Comment évolue la vitesse de la bille sur le plan horizontal ? 7) Conclure sur toutes ces expériences.

Lâcher la bille du haut de la gouttière. 8) Quelle est l’allure de la trajectoire de la bille sur le plan horizontal ? On place un aimant sur le plan horizontal perpendiculairement à la trajectoire précédente de la bille sur le plan horizontal. 9) Quelle est l’allure de la trajectoire de la bille sur le plan horizontal ? 10) Interprétez ces observations. II ) L’action de la Terre et d’un support Voir livre page 267

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ANNEXE 7

QUESTIONNAIRE

MOUVEMENTS ET FORCES

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QUESTIONNAIRE

Votre avis m’intéresse !

A propos du TP : Mouvements et forces - Qu’avez-vous pensé de l’enchaînement du TP ? - Quels sont les points positifs du TP selon vous ? - Et les points négatifs ? - Comment auriez-vous souhaité aborder ce thème ?

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ANNEXE 8

OU COMMENT SE FAIRE

CUIRE UN ŒUF ?

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Ou comment se faire cuire un œuf ?

Objectifs : - Proposer une expérience répondant à un objectif précis.

- Utiliser le matériel de laboratoire. - Décrire une expérience, un phénomène. - Rédiger une argumentation.

I ) Première partie : le touriste Enoncé du problème à résoudre : Un touriste égaré en plein désert caillouteux a soudain une furieuse envie d’un œuf à la coque. Il découvre avec horreur, au moment d’introduire son œuf dans l’eau bouillante, que sa montre ne fonctionne plus et qu’il risque de rater la cuisson « à point » qui requiert exactement 2 minutes. Préférant différer le moment de préparer son repas il sort de son sac à dos le « guide du parfait randonneur ». Après une consultation rapide de la rubrique « horloge » il ramasse un caillou de petites dimensions, enlève le cordon de serrage de son sac à dos et sort un double décimètre de sa trousse ; avec ces trois objets il se confectionne une horloge capable de décompter le temps de manière régulière. Le travail consiste à retrouver les instructions que le randonneur a lues dans son guide. Vous devrez construire un dispositif semblable et faire la démonstration de son utilisation. Faites alors une description détaillée dans un compte rendu ( choix de matériaux, mise en fonctionnement principe d’utilisation … ). Conseils : *L’élongation angulaire doit-elle être choisie au hasard ? *Le choix de l’objet a-t-il une importance ou bien n’importe quelle pierre du désert peut-

elle faire l’affaire ? Vous disposez du matériel suivant :

Diverses masses marquées, Ficelle d’une longueur de trois mètres environ, Supports verticaux, Rapporteur, Chronomètre, Décamètre.

II ) Deuxième partie : comment trouver la période d’un pendule ? En tenant compte de la partie précédente, quels paramètres sont susceptibles d’influer sur la période du pendule ? Tracer les courbes T en fonction de l puis en fonction de l. Laquelle de ces deux courbes est exploitable ?

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ANNEXE 9

QUESTIONNAIRE

LE PENDULE

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QUESTIONNAIRE

Votre avis m’intéresse !

A propos du TP : Le pendule - Qu’avez-vous pensé de l’enchaînement du TP ? - Quels sont les points positifs du TP selon vous ? - Et les points négatifs ? - Comment auriez-vous souhaité aborder ce thème ?

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ANNEXE 10

QUESTIONNAIRE

DISTRIBUE AUX COLLEGIENS

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Questionnaire 1 ) Que vous apportent les expériences ?

2 ) Donnez cinq termes auxquels vous pensez en voyant le mot « expérience » .

3 ) Préféreriez-vous que le professeur commence un nouveau chapitre en présentant une

expérience et en demandant de l’expliquer ? Justifier .

4 ) Préféreriez-vous réfléchir sur la théorie en premier et vérifier votre raisonnement par une

expérience ? Justifier .

5 ) Préféreriez-vous trouver vous même une expérience pour vérifier la théorie ou l’appliquer ? Justifier .

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ANNEXE 11

QUESTIONNAIRE

DISTRIBUE AUX LYCEENS

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Questionnaire 1 ) Avez-vous trouvé une différence dans la manière d’aborder des expériences ( en physique ou

en chimie ) tout au long de votre scolarité ?

2 ) Que vous apportent les expériences ?

3 ) Préférez-vous que le professeur commence un nouveau chapitre en présentant une expérience

et en demandant de l’expliquer ? Justifier .

4 ) Préférez-vous réfléchir sur la théorie en premier et vérifier votre raisonnement par une

expérience ? Justifier .

5 ) Préférez-vous trouver vous même une expérience pour vérifier la théorie ou l’appliquer ? Justifier .

6 ) Donnez cinq termes auxquels vous pensez en voyant le mot « expérience » .

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COMMENT

ABORDER UNE

EXPERIENCE ? Ce travail traite le problème de la méthode didactique utilisée pour l’approche de l’expérimentation . Il aborde diverses méthodes pédagogiques , le travail des élèves , leur motivation , l’autonomie . A l’aide de questionnaires distribués aux élèves , ces derniers ont pu donner leur avis sur la méthode utilisée et le justifier . Il traite également les méthodes utilisées tant en école primaire qu’au collège et au lycée . Mots clés :

- Expérimentation - Méthode didactique - Travail des élèves - Travail autonome - Motivation

Informations concernant l’Etablissement en responsabilité : Nom de l’Etablissement : Lycée Alain COLAS à Nevers Niveaux des classes prises en charge : Seconde , Cycle 1 et Cycle 2 en général

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