Enseigner la démarche Enseigner la démarche expérimentale en sciencesexpérimentale en sciences

Gwenou JOUANGwenou JOUAN

Enseignant animateur SciencesEnseignant animateur Sciences

1. La démarche expérimentale 1. La démarche expérimentale appliquée à la technologieappliquée à la technologie

Mercredi 16 novembre 2011Mercredi 16 novembre 2011

Circonscription de RedonCirconscription de Redon

Plan de l’interventionPlan de l’intervention

Mise en situationMise en situation : construire un objet technique : construire un objet technique pour répondre à un défipour répondre à un défi

Analyse du projet de constructionAnalyse du projet de construction Apport théorique :Apport théorique :

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

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

Mise en situationMise en situation

VOTRE DVOTRE DÉFIÉFI

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

Analyse du projet de constructionAnalyse du projet de construction A travers la réalisation du « trukiroul » à voile, A travers la réalisation du « trukiroul » à voile, quelles quelles

compétencescompétences ont été mises en jeu ont été mises en jeu ??

QuelsQuels ont été vos ont été vos difficultés ou obstacles ?difficultés ou obstacles ? Et quels Et quels pourraient-être ceux d’élèves de classe élémentaire ?pourraient-être ceux d’élèves de classe élémentaire ?

Comment pourrait-on définir Comment pourrait-on définir la démarche de la démarche de constructionconstruction mise en œuvre ? mise en œuvre ?

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

Comment et pourquoi travailler au Comment et pourquoi travailler au travers d’une démarche travers d’une démarche

expérimentale en technologie ?expérimentale en technologie ?

Les démarches de construction Les démarches de construction usuellement utilisées à l’écoleusuellement utilisées à l’école

La démarche d’investigation et la La démarche d’investigation et la démarche expérimentaledémarche expérimentale

Les démarches de construction Les démarches de construction usuellement utilisées à l’écoleusuellement utilisées à l’école

La technologie, qu’est-ce que c’est ?La technologie, qu’est-ce que c’est ?La démarche scientifique et la démarche La démarche scientifique et la démarche

technologiquetechnologiqueLa construction à partir d’une fiche La construction à partir d’une fiche

techniquetechniqueLa reproduction d’un objet La reproduction d’un objet La conception par prototypageLa conception par prototypageLa démarche par essais-erreursLa démarche par essais-erreurs

La technologie, qu’est-ce que c’est ?La technologie, qu’est-ce que c’est ? Etymologie :Etymologie :

Du grec Du grec tékhne = tékhne = art et de art et de lógos = lógos = sciencessciences. . Le Le mot technologie introduit l’idée d’ un mot technologie introduit l’idée d’ un savoir-fairesavoir-faire permettant de reproduire à volonté un résultat permettant de reproduire à volonté un résultat donné grâce à l’aide d'une donné grâce à l’aide d'une penséepensée, d'une , d'une réflexionréflexion..

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

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

Démarche scientifique et démarche Démarche scientifique et démarche technologiquetechnologique

La démarche scientifique conduit à La démarche scientifique conduit à valider valider des hypothèsesdes hypothèses en fonction de faits, en fonction de faits, d’observations pour d’observations pour élaborer des modèles élaborer des modèles de connaissancede connaissance..

La démarche technologique conduit, elle, La démarche technologique conduit, elle, à à valider des choix effectuésvalider des choix effectués au cours de au cours de l’étude et de la réalisation d’un objet l’étude et de la réalisation d’un objet technique par référence à un cahier des technique par référence à un cahier des charges à respecter.charges à respecter.

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

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

Elle s’apparente plus à une méthode qu’à une démarche.

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

1. Élaborer un projet de fabrication et le réaliser ; 2. Démonter, remonter, analyser les différents

éléments d'un objet technique simple et caractériser leurs fonctions ;

3. Construire un objet en suivant une fiche technique ;

4. Analyser le fonctionnement d'un objet ; 5. Mener des investigations sur le fonctionnement

d’un objet.Ce sont autant de pistes possibles pour la construction de leurs connaissances.

Construire un objet peut se réaliser suivant l'âge et les capacités des enfants selon différentes variantes :

1. Fabriquer l'objet à partir de fiches techniques. 2. Fabriquer un objet à partir d'un modèle. 3. Concevoir l'objet, réaliser un prototype,

résoudre les problèmes de fonctionnement puis le réaliser et éventuellement établir sa fiche de fabrication.

4. Concevoir l’objet et le réaliser en faisant des essais et en cherchant progressivement à le rendre plus fonctionnel en remédiant aux erreurs.

La construction à partir d’une ficheLa construction à partir d’une fiche

Construire un objet à partir d’une fiche présente Construire un objet à partir d’une fiche présente l’intérêt de l’intérêt de lever les obstacleslever les obstacles liés à la liés à la conceptionconception de l’objet. de l’objet.

La fiche La fiche guideguide l’élève dans l’élève dans les étapesles étapes de la de la réalisation.réalisation.

Le produit final est fonctionnel.Le produit final est fonctionnel. L’élève développe des L’élève développe des compétences compétences

manipulatoiresmanipulatoires..

Ici, l’élève est un Ici, l’élève est un fabricantfabricant..

2. La reproduction d’un objet visible2. La reproduction d’un objet visible

Il n’y a pas, ici non plus, d’Il n’y a pas, ici non plus, d’obstacleobstacle lié à la lié à la conception conception de l’objet.de l’objet.

L’objet final fonctionnera comme le modèle.L’objet final fonctionnera comme le modèle. L’élève n’est plus guidé dans les étapes de L’élève n’est plus guidé dans les étapes de

construction et devra donc développer des construction et devra donc développer des compétences organisationnellescompétences organisationnelles en plus de en plus de compétences manipulatoirescompétences manipulatoires..

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

3. La conception par prototypage3. La conception par prototypage

Ici, l’élève doit Ici, l’élève doit concevoirconcevoir un objet, réaliser un un objet, réaliser un prototypeprototype, l’, l’analyseranalyser pour construire un objet pour construire un objet final grâce à la résolution des problèmes de final grâce à la résolution des problèmes de fonctionnement du prototype.fonctionnement du prototype.

Il doit déjà maîtriser certaines Il doit déjà maîtriser certaines notions notions scientifiquesscientifiques et avoir des compétences et avoir des compétences créatricescréatrices, une bonne capacité d’, une bonne capacité d’analyseanalyse et il et il doit pouvoir développer des compétences doit pouvoir développer des compétences manipulatoiresmanipulatoires et et organisationnellesorganisationnelles..

C’est cette démarche qui est appelée démarche C’est cette démarche qui est appelée démarche technologiquetechnologique..

L’élève est à la fois L’élève est à la fois fabricantfabricant,, technicien technicien et et concepteurconcepteur..

4. La démarche par essais-erreurs4. La démarche par essais-erreurs L’élève doit L’élève doit concevoirconcevoir l’objet et, par des essais l’objet et, par des essais

successifs, il doit résoudre progressivement les successifs, il doit résoudre progressivement les problèmes de fonctionnement liés :problèmes de fonctionnement liés :- aux défauts de conception ;- aux défauts de conception ;- aux mauvaises planifications des étapes de - aux mauvaises planifications des étapes de

construction ;construction ;- aux difficultés manipulatoires.- aux difficultés manipulatoires.

Il doit avoir des compétences Il doit avoir des compétences créatricescréatrices, une , une bonne capacité d’bonne capacité d’analyseanalyse et il doit pouvoir et il doit pouvoir développer des compétences développer des compétences manipulatoiresmanipulatoires et et organisationnellesorganisationnelles..

L’élève est L’élève est fabricantfabricant, , technicientechnicien et et concepteurconcepteur..Cette démarche s’apparente à du « Cette démarche s’apparente à du « bricolagebricolage ». ».

La démarche d’investigation et la La démarche d’investigation et la démarche expérimentaledémarche expérimentale

Démarche d’investigation et démarche Démarche d’investigation et démarche expérimentaleexpérimentale

Démarche expérimentale en technologieDémarche expérimentale en technologieLes obstacles levés par la démarcheLes obstacles levés par la démarcheLes compétences développéesLes compétences développées

LaLa démarchedémarche d’investigationd’investigation

Situation de départ

Formulation d’un problème à résoudre

Emission d’hypothèses ou recueil de conceptions

Investigations conduites par les élèves

Expérimentation

Modélisation Observation

Documentation

Constatations

Analyse des constats

Validation ou non des hypothèses

Structuration des connaissances

La démarche expérimentale en La démarche expérimentale en technologietechnologie

Projet de construction d’objet

Définition des fonctions de l’objet Formulation de problèmes à résoudre

Recueil des conceptions

Expérimentations

Résultats

Analyses des résultats

Validation ou non des hypothèses

Structuration

Conception de l’objet

Définition des étapes de fabrication

Choix des matériaux

Réalisation

Tests et amélioration

Validation de l’objet

ETUDE DE CASETUDE DE CASVOIR TABLEAU D’UNE DÉMARCHE MIXTE TECHNOLOGIQUE ET EXPÉRIMENTALEVOIR TABLEAU D’UNE DÉMARCHE MIXTE TECHNOLOGIQUE ET EXPÉRIMENTALE

Fabriquer un « trukifvol »Fabriquer un « trukifvol »

Fabriquer un jeu électrique Fabriquer un jeu électrique « Question/Réponse »« Question/Réponse »

Concevoir un « trukiroul » à voileConcevoir un « trukiroul » à voile

Les obstacles levés par la démarcheLes obstacles levés par la démarche Les principales Les principales difficultés de fonctionnementdifficultés de fonctionnement

sont étudiées avant conception et réalisation de sont étudiées avant conception et réalisation de l’objet final et les connaissances acquises l’objet final et les connaissances acquises permettent de permettent de lever les obstacles conceptuelslever les obstacles conceptuels..

La La conceptionconception d’un objet fonctionnel est facilitée d’un objet fonctionnel est facilitée grâce au grâce au questionnementquestionnement pratiqué, aux pratiqué, aux expériencesexpériences réalisées, aux réalisées, aux analysesanalyses menées et menées et aux aux savoirssavoirs construits. construits.

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

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

Les compétences développéesLes compétences développéesCette démarche permet de développer un grand Cette démarche permet de développer un grand nombre de nombre de compétences du socle communcompétences du socle commun : :

Pratiquer une démarche d’investigation : savoir observer, questionner.

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

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

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

Les compétences interdisciplinaires Les compétences interdisciplinaires travaillées en sciencestravaillées en sciences

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

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

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

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

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

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

Réinvestissement : conception d’un Réinvestissement : conception d’un nouveau projet de construction nouveau projet de construction

pour la classepour la classe

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

2. La démarche expérimentale 2. La démarche expérimentale en sciencesen sciences

Mercredi 7 mars 2012Mercredi 7 mars 2012

Circonscription de RedonCirconscription de Redon