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Centre Départemental d’Auxerre
Concours de recrutement : Professeur des écoles.
Comment valider ou invalider des
hypothèses lorsque l’expérimentation
n’est pas possible ?
LEGUEVELLON Cédric
Directrice de mémoire : Madame M. PONTIER
Année 2004-2005 N° de dossier : 04STA00448
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Sommaire
« Comment valider ou invalider des hypothèses lorsque l’expérimentation
n’est pas possible ? »
Introduction p.1
I. La démarche expérimentale : une démarche remarquable mais … p.3
A. Historique de l’enseignement des sciences. p.3
B. La démarche O.H.E.R.I.C : principe et déroulement. p.5
II. …. Qui nécessite certaines démarches complémentaires. p.10
A. L’observation en tant que démarche à part entière. p.10
B. La modélisation. p.12
C. La recherche documentaire. p.14
D. L’enquête sur le terrain et l’intervention extérieure. p.15
III. Des démarches complémentaires mises en pratiques en classe. p.17
Mes séances sur les phasmes p.17
Mes séances sur les volcans p.24
Conclusion p.30
Bibliographie p.32
Annexes
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INTRODUCTION
Comment valider ou invalider des hypothèses lorsque l’expérimentation est impossible ?
L’enseignement scientifique et technologique à l’école primaire, qui est soutenu par
les principes proposés par le plan de rénovation des sciences, accorde une place importante à
la pratique des élèves au travers d’expérimentations.
« Le nouveau programme de sciences et technologie est, en effet, résolument centré sur une
approche expérimentale. Les connaissances proposées sont d’autant mieux assimilées qu’elles
sont nées de questions qui se sont posées à l’occasion de manipulations, d’observations, de
mesures » (Programme officiel de février 2002)
Ainsi, cette démarche introduite par le pan de rénovation des sciences s’inspire
largement de l’opération la Main à la pâte qui suggère le respect de principes lors de la
construction et de la pratique de séances de sciences :
• Le principe d’unité selon lequel les élèves doivent être amenés à se poser des
questions sur le monde réel qui les entoure. Questionnement qui doit donner
lieu à une émission d’hypothèses suivie d’une investigation dont les résultats
seront la « base » de l’acquisition de connaissances et de savoir faire.
• Le principe de diversité selon lequel l’investigation réalisée par les élèves doit
s’appuyer sur diverses méthodes en favorisant l’expérimentation.
Cependant, il s’avère que certains thèmes relevant des domaines du vivant, du ciel et
de la Terre, de l’énergie, de la matière, du monde construit par l’homme et des TICE tels que
l’astronomie ne peuvent faire l’objet d’expérimentations pour diverses raisons : manque de
matériel, risque de danger lié à l’expérience, …..
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Partant de ce constat, j’ai donc choisi de bâtir ma réflexion autour des autres méthodes
d’investigations qui peuvent être mises en place avec des élèves lors de séances de sciences
ou technologie lorsqu’une expérimentation se révèle impossible.
Ainsi, après une présentation de la démarche expérimentale (I), nous verrons quelles
sont les autres méthodes d’investigation en sciences (II) avant de voir comment j’ai tenté de
les mettre en place dans des classes (III).
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I. La démarche expérimentale, une démarche remarquable mais …
A. Historique de l’enseignement des sciences à l’école primaire :
L’historien Jean Hébrard écrit : « […] Il faut attendre la moitié du XIXème siècle pour que
l’école s’ouvre véritablement aux sciences » (La Main à la pâte, Flammarion).
En effet, en 1850, la loi Falloux précise : « L’enseignement primaire comprend […] le calcul
et le système légal des poids et mesures. Il peut comprendre en outre : […] des notions de
sciences physiques et de l’histoire naturelle applicables aux usages de la vie […] » (Article
23 de la loi du 15 mars 1850).
Il faut donc noter, à travers cette loi, le caractère facultatif de l’enseignement scientifique.
Cependant, dès 1847, Marie-Pape Carpentier introduisait en France une nouvelle manière
d’enseigner les sciences : l’approche sensorielle. Cette innovation est destinée aux plus jeunes
et prendra par la suite le nom de leçon de choses.
En 1882, l’école primaire qui a revêtu un caractère obligatoire, laïque et gratuit intègre pour la
première fois la science et les techniques à son programme. La loi Ferry rend dès lors
l’enseignement scientifique obligatoire.
« Les sciences physiques et naturelles (et leurs applications) sont présentées d’abord sous la
forme de leçon de choses, puis, plus tard sont étudiées méthodiquement ». (Article 16 du
Bulletin administratif de 1882).
Le terme de « leçon de chose », apparaît ainsi dans les textes officiels.
C’est en 1923 que la leçon de choses atteint son apogée, les instructions officielles lui
confèrent un statut national et il lui est reconnu une réelle influence sur l’hygiène et les
pratiques domestiques et agricoles
. Toutefois, l’expérimentation demeure exceptionnelle dans cet enseignement et ne sert pas à
tester une hypothèse mais permet tout juste à l’enfant « d’observer quelques phénomènes qui,
spontanément, n’auraient pas attiré son attention ».
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C’est au début des années 1970 qu’apparaissent les disciplines d’éveil dont le but est de
donner aux élèves le moyen de développer une « attitude scientifique » devant chaque
problème qu’ils peuvent avoir à se poser. Les contenus de ces disciplines ne sont alors que
secondaires et passent après les démarches. Ainsi, l’élève est mis dans des situations où il doit
apprendre à chercher.
« L’expression orale, l’expression écrite n’ont de valeur et de signification que dans le cadre
d’une pratique naturelle qui correspond aux activités d’éveil. »
En 1985, un programme notionnel propose un « enseignement rigoureux des connaissances »
dans lequel la démarche expérimentale n’est pas supprimée mais ramenée à une position
moins centrale qui amorcera un déclin de l’enseignement des sciences à l’école.
Au début des années 1990, l’enseignement des sciences en France présente plusieurs
« failles » (enseignant pas suffisamment formés, insuffisance des horaires consacrées aux
sciences...) et il se révélait indispensable de revoir la place de l’enseignement des sciences
dans le système éducatif français.
Les programmes officiels de 1995 ont manifesté un souci de retour à l’essentiel en matière
d’enseignement des sciences ; les acquis doivent se limiter aux connaissances fondamentales,
les démarches scientifiques doivent permettre aux enfants d’approcher des notions nouvelles
de manière active. Ils introduisent en outre la nécessité de ne pas dissocier les notions
enseignées et les démarches pour favoriser l’acquisition des compétences transversales, et
surtout elles graduent les niveaux de savoir et la signification des activités en fonction de la
succession des cycles.
Enfin, en juin 2000, le ministère de l’Education Nationale publie dans son bulletin officiel un
« plan de rénovation de l’enseignement des sciences et de la technologie » pour l’école
primaire intégrant l’opération la Main à la pâte parmi les démarches d’enseignement.
Les programmes de février 2002 confirment cette orientation. Ils accordent une plus large
place aux enseignements scientifiques en révisant l’horaire hebdomadaire pour le porter
désormais à 2h30 au minimum.
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B. La démarche O.H.E.R.I.C :
1) Origines
Depuis l’instauration du plan de rénovation des sciences dans les textes officiels de
l’Education Nationale en juin 2000, l’enseignement des sciences à l’école primaire est
fortement inspiré par l’opération « La Main à la pâte ».
Cette opération, qui trouve ses origines dans un projet américain (le projet « Hands on ») du
début des années 1990, a pour particularité de promouvoir la pratique quotidienne
d’expériences.
« J’ai vu, à tous les niveaux, en physique, en chimie, en sciences naturelles et en maths, des
enfants qui expérimentaient avec joie, apprenaient les concepts fondamentaux à leur rythme,
réfléchissaient et discutaient. Je voyais en gestation des êtres libres, capables de rechercher
une vérité qui ne leur était pas assénée » (G. Charpak dans « La Main à la pâte »).
Conscient des vertus de cette pratique sur les capacités d’apprentissages des élèves
américains, le physicien Georges Charpak va donc tenter de faire entrer et de développer cette
pratique au sein du système éducatif français.
Suite aux efforts de G. Charpak et conscients du retard du système éducatif français en
matière d’enseignement scientifique, l’Académie des sciences et le Ministère de l’Education
Nationale apportent alors leur soutien et leur collaboration au projet de G. Charpak.
C’est ainsi qu’en juin 2000, l’opération « La Main à la pâte » obtient un statut « officiel » en
intégrant le plan de rénovation des sciences proposé par le Ministère de l’Education
Nationale.
« Le développement de la culture scientifique est un enjeu majeur pour notre société. Un
accord unanime s’établit notamment autour de la nécessité de rendre plus effectif
l’enseignement des sciences et de la technologie à l’école, de lui assigner autant qu’il est
possible une dimension expérimentale, de développer la capacité d’argumentation et de
raisonnement des élèves, en même temps que leur appropriation progressive des concepts
scientifiques. […] Il est aujourd’hui possible de fonder un plan d’action en vue de rénover
l’enseignement des sciences et de la technologie, distinct de l’opération « La Main à la pâte »
mais qui prenne en compte ses acquis et l’intègre comme pôle innovant » ( Bulletin Officiel
de juin 2000).
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2) Objectifs et principes de la démarche :
La démarche O.H.E.R.I.C (Observation –Hypothèses – Expérimentation - Raisonnement –
Interprétation – Constitutionnalisation) qui est celle adoptée par La Main à la pâte a pour
objectif principal de former les élèves à une démarche scientifique autonome un peu
comparable à celle des chercheurs.
Pour faire des élèves des « apprentis chercheurs », la démarche a posé le principe selon lequel
les enseignants accompagnent leurs élèves mais ne leur assènent pas une vérité dont ils sont
les dépositaires. En effet, selon la pratique de La Main à la pâte, l’enseignant doit prendre en
compte la curiosité des enfants face au monde ainsi que les questions qu’ils se posent. Il doit
également chercher avec eux des éléments de réponses (en expérimentant, en observant …) et
enfin, il doit leur en faire parler et leur faire rédiger le tout sur un cahier d’expérience
contribuant par la même occasion aux apprentissages langagiers fondamentaux.
Ainsi, La Main à la pâte donne la priorité aux élèves car ce sont eux qui sont les acteurs de
leurs apprentissages, de leur construction en tant qu’individu capable de raisonner puisque ce
sont eux qui réalisent leur expérience, qui effectue leur recherche.
A leur échelle et avec les moyens qu’il est possible de réunir dans une classe, les enfants
peuvent réaliser les gestes ordinaires de chercheurs : collectionner, classer, nommer,
concevoir, construire une expérience, observer et rendre compte, réunir et utiliser une
documentation, représenter ce que l’on a observé, fabriquer des modèles réduits, questionner
les résultats pour susciter de nouvelles expériences.
« A l’âge du primaire, l’enfant est prodigieusement réceptif aux sciences de la nature : les lui
enseigner développe sa personnalité, son intelligence, son esprit critique et son rapport au
monde. Pour apprendre, l’enfant ne peut se contenter d’observer et de manipuler : il doit être
guidé par le maître et par des questions. Les sciences font partie du socle de connaissances
nécessaires à l’enfant pour croître et vivre dans nos sociétés développées. Il est donc
important de solliciter les enfants, de les lasser agir et leur laisser la parole. Ils se développent
par l’action. Ils apprennent grâce à des actions et aux réponses qu’ils obtiennent. » (La Main à
la pâte)
Ici, l’enseignant n’est ramené qu’à un rôle « d’animateur ». Il ne fait qu’observer et guider les
enfants en leur posant des questions, en les incitant à prendre en compte des contradictions,
les amène à reformuler leurs idées, leurs résultats. Le maître laisse les enfants concevoir eux-
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même leurs expériences en fonction de ce qu’ils pensent trouver, il n’oriente pas les
hypothèses. Il invite les élèves à dessiner ou schématiser le dispositif, à préparer le matériel et
à confronter leurs résultats.
L’enseignant doit également et surtout encourager les élèves à expérimenter leurs idées, leur
raisonnement, à confronter leurs divergences d’interprétation. Il peut également apporter
quelques méthodologies efficaces et faire en sorte d’arriver à une validation correcte et
pertinente.
Par ce comportement, le maître doit pouvoir rendre ses élèves autonomes par rapport aux
savoirs et aux savoir-faire pour qu’ils acquièrent connaissances et compétences sans se
cantonner à un contexte précis.
3) Mise en œuvre de la démarche.
L’enseignement des sciences permet aux élèves d’aborder des sujets relevants de l’univers
naturel ou d’un domaine technique. L’étude de ces thèmes relevant de domaines scientifiques
se fait, selon la démarche de la Main à la pâte, autour d’expérimentations.
En effet, cette démarche souhaite effectivement que l’étude d’un sujet se fasse
progressivement selon un déroulement structuré en plusieurs étapes organisées de telle façon
que les élèves, du fait de leur implication directe dans cette démarche, découvrent puis
acquièrent progressivement les connaissances et savoir-faire relatifs au sujet.
Ainsi, pour mener à bien l’étude d’un thème selon cette démarche, il faut passer par six étapes
successives.
D’abord, les élèves sont confrontés à une situation qui doit leur poser problème. Situation qui
va être le point de départ de l’étude du thème.
Dans un second temps, le problème à résoudre que pose cette situation déclenchante amène
les enfants à faire certaines observations sur l’objet d’étude, sur la situation. De ces premières
observations, et avec l’aide de l’enseignant, les « apprentis chercheurs » vont commencer à se
poser des questions sur certains phénomènes (pratique de l’observation).
Ensuite, l’enseignant incite les élèves à émettre des hypothèses concernant les préoccupations
nées de leurs observations. Ces hypothèses peuvent être recueillies soit oralement, soit par
écrit par l’enseignant. De plus, très souvent, ces hypothèses formulées par les enfants
reprennent leurs conceptions initiales concernant le sujet. Ainsi, ces hypothèses permettent à
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l’enseignant de faire une évaluation diagnostique des connaissances de ses élèves sur des
points précis d’étude, de construire la suite de ces séances et permettent également aux élèves
eux même d’évaluer leur progression, leurs apprentissages (formulation d’hypothèses).
Une fois l’émission d’hypothèses effectuée, les « apprentis chercheurs », sous la conduite de
l’enseignant, n’ont plus qu’à imaginer l’expérimentation c’est-à-dire prévoir le matériel
nécessaire, le dispositif….. Ces expérimentations doivent permettre la validation ou non des
hypothèses émises.
Pour être optimale en matière d’efficacité sur les élèves, l’expérimentation doit être faite par
tous ou tout du moins par petit groupe et non par l’enseignant (mise en place de
l’expérimentation).
L’expérimentation réalisée, arrive ensuite la phase de validation ou de non validation des
hypothèses. A ce moment là, l’enseignant invite les élèves à mettre en commun leurs résultats
d’expérience, à les confronter, les commenter, à les comprendre notamment si des
divergences sont obtenues. Tous ces échanges se font par l’oral car avec le plan de rénovation
des sciences et l’opération la Main à la pâte, l’enseignement scientifique a pris une nouvelle
dimension puisqu’un des aspects fondamentaux de cet enseignement vise désormais à
favoriser la maîtrise des langages.
Si de ces confrontations émerge un désaccord, alors l’enseignant invite les élèves à repenser
leur expérience, à en trouver une nouvelle sur la base d’un questionnement concernant la
première phase d’expérimentation.
En revanche, si des conclusions identiques ressortent des observations lors de la mise en
commun des expérimentations, alors le groupe peut alors valider ou invalider les hypothèses
testées (mise en place d’un raisonnement suite suivie d’interprétations des résultats).
Une fois les hypothèses validées ou invalidées, la phase d’institutionnalisation peut avoir lieu.
A ce moment là, l’enseignant et ses élèves constituent un écrit qui reprend le thème de
l’étude, les hypothèses, les résultats de l’expérimentation et le protocole expérimental. Cet
écrit intégrera le cahier de sciences de chaque élève, outils dans lequel les apprentis
chercheurs notent, dessinent, schématisent tout ce qu’ils font ou observent en plus des traces
écrites institutionnalisées (constitutionnalisation des connaissances).
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Enfin, la dernière étape de cette démarche consiste en un réinvestissement des connaissances
ou savoir-faire acquis ou en cours d’acquisition après l’application des étapes mises en place
précédemment.
4) Les limites de la démarche
Cette démarche expérimentale, bien que très attrayante par son principe d’apprentissage actif
des concepts scientifiques par les élèves, présente cependant une limite.
En effet, cet apprentissage actif des sciences que préconise la démarche de la Main à la pâte
ne peut, dans une certaine mesure, être appliquée dans certains cas.
Cette pratique active des sciences se fait sur la base d’expérimentations afin de tester et
vérifier certaines hypothèses. Or, en sciences, certains sujets, phénomènes, qui sont par
ailleurs assez peu nombreux, ne peuvent faire l’objet d’expérimentation en classe par des
élèves. Cette impossibilité d’expérimentation peut être due à différents facteurs : une
impossibilité matérielle (mais ce qui est assez rare et cela peut se régler facilement) mais
surtout une impossibilité de tester immédiatement et directement des phénomènes qui sont
uniques et difficilement accessibles à l’homme. C’est le cas par exemple du système solaire
ou de la tectonique des plaques qui du fait de leur « inaccessibilité » par l’homme peuvent
donc être difficilement sujets à des expérimentations.
Cependant, ces sujets peuvent être abordés en classe sans faire l’objet d’expérience. Ces
études se font alors selon d’autres modalités, en utilisant d’autres méthodes, techniques
d’étude que les élèves peuvent mettre en place eux mêmes à la demande de l’enseignant.
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II. … Qui nécessite des démarches complémentaires
La démarche expérimentale n’est pas la seule démarche que les élèves peuvent mettre en
place en classe.
De ce fait, je me suis donc penché sur la question de savoir quelles autres méthodes je pouvais
mettre en place avec mes élèves lors de mes séances de sciences. Après des recherches sur la
question j’ai finalement conclu qu’il existait cinq autres méthodes permettant de traiter un
thème en classe avec des élèves lorsqu’une expérimentation n’est pas possible ou même en
complément d’une expérience.
Cependant, pour diverses raisons, je n’ai pu appliquer que trois de ces cinq démarches.
Mes recherches m’ont donc amené à prendre en compte, lors de mes préparations de séances,
ces cinq autres démarches que sont :
• l’observation
• la modélisation
• la recherche documentaire
• l’intervention de professionnels extérieurs
• l’enquête sur le terrain
Je vais maintenant aborder chacune de ces méthodes de façon un peu plus précise.
A. L’observation
Définition : L’observation dans le domaine scientifique est l’action de regarder les êtres, les
choses, les évènements, les phénomènes pour les étudier, les surveiller et en tirer des
conclusions.
L’observation du monde dans lequel nous vivons est bien souvent le point de départ de la
démarche scientifique, ce qui en fait un élément incontournable des analyses scientifiques car
elle permet de rassembler des faits sur lesquels on s’interroge. En effet, l’observation, en tant
que démarche à part entière, permet de vérifier des hypothèses ou de répondre à des questions.
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Pour avoir mis en place des observations, je pense qu’il est souvent préférable de faire une
observation sur un sujet pour lequel on dispose déjà de connaissances. De plus, par ma
pratique, je me suis rendu compte qu’une observation n’aura de sens que si elle permet de
répondre à une question que l’on se pose.
L’observation fait partie des démarches qui amènent les enfants à construire leur savoir à
partir de situations pédagogiques qui permettent de passer de ce que l’on voit à ce que l’on
représente, ce qui permet le passage d’une simple connaissance descriptive partielle à une
véritable connaissance
Ainsi, une fois qu’un problème, une question est posée, l’observation permet de récolter des
éléments de réponse. Dans ce cas, j’ai pu constaté que l’observation, tout comme
l’expérimentation, facilite la mémorisation puisque les élèves apprennent et retiennent plus
vite d’autant qu’ils observent d’eux mêmes.
Cependant, ce constat n’est valable que si l’observation n’a pas donné lieu à des
interprétations immédiates et catégoriques et qu’au contraire elle a abouti à une confrontation
des observations qui peuvent être éventuellement vérifiées par d’autres observations ou
expérimentations.
En tant que démarche scientifique à part entière, une observation doit donc être structurée en
étapes précises permettant un cheminement, une réflexion et un apprentissage pour les
enfants.
Voici la démarche que j’ai tenté de construire avec les élèves lors d’une séance de
méthodologie mise en place en plus des séances de sciences a proprement parlé:
• 1er temps : observer (à l’aide d’outils si besoin) en se posant des questions.
• 2ème temps : rechercher des indices permettant de répondre à mes questions.
• 3ème temps : interpréter ces indices pour comprendre ce que j’observe
- schématiser.
- établir des relations avec me connaissances.
- comparer mon observation à des observations que j’ai déjà faite.
- rechercher des différences et points communs entre ce que j’ai observé et ce
que je peux trouver dans des documents.
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• 4ème temps : communiquer mon observation ; pour cela je dois :
- organiser mes découvertes pour les présenter.
- les confronter avec celles des autres.
- comprendre les éventuelles différences et vérifier mes découvertes.
• 5ème temps : faire un compte rendu de mon observation.
L’observation en tant que démarche scientifique à part entière peut s’appliquer sans problème
à tous les sujets d’étude et avec différents publics. Elle se pratique d’autant plus efficacement
qu’elle peut entrer en complément des autres démarches telles que la modélisation.
B. La modélisation
Définition : La modélisation est une démarche qui utilise de modèles c’est –à -dire des objets
concrets, des représentations imagées … qui se substituent au réel trop complexe ou
inaccessible à l’expérience et qui permet de comprendre le réel par un intermédiaire plus
connu ou plus accessible à la connaissance.
Selon Martinand, les modèles permettent l’appréhension de deux concepts majeurs de la
réalité naturelle et technique contemporaine :
- Ils facilitent la représentation du caché : en remplaçant les représentations
premières par des variables, des paramètres et des relations entre variables. Ils font
passer à des représentations plus relationnelles et hypothétiques.
- Ils aident à penser le complexe : en identifiant et manipulant de bons systèmes, ils
permettent de décrire les variables d’état et d’interaction, les relations internes entre
ces variables.
Au moment du choix de thème scientifique pouvant être traité en classe avec des élèves, je me
suis confronté à certains problèmes réputés impossibles à traiter à l’école élémentaire (le
volcanisme, l’élevage d’insectes ou petites animaux) parce qu’ils n’offrent pas de situation
expérimentale susceptible de fournir un matériau manipulable. Ainsi, j’ai tenté de mettre en
place une démarche de modélisation qui, non seulement n’est pas définitivement inaccessible
aux jeunes enfants mais qui peut tout à fait constituer une aide importante à l’interprétation de
certains phénomènes.
En effet, la modélisation est un moyen de ne pas rester muet devant un phénomène. La
construction de modèles qui suscitent la réflexion, l’imagination des enfants a pour but
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d’amener les enfants à prendre conscience que la connaissance se construit, qu’elle est
évolutive et que les modèles ainsi élaborés permettent d’expliquer certains éléments
inaccessibles par la simple pensée.
Il m’a semblé que très tôt, les enfants, même les plus jeunes, sont capables d’entreprendre une
activité de modélisation. Ils sont tout à fait capables de construire des systèmes d’explication
ayant une cohérence interne pour mettre en évidence certains phénomènes. Très vite, ils
comprennent qu’un modèle établi doit suivre des règles de non contradiction avec le
phénomène observé.
Du fait de la capacité des enfants à pouvoir établir une relation cohérente entre ce qui est réel
(l’objet ou le phénomène observé) et ce que l’on souhaite manipuler, la modélisation peut
donc commencer dès l’école primaire dès lors qu’on ne s’imagine pas parvenir à une maîtrise
totale des modèles.
Un modèle, en tant qu’objet de substitution, permet de travailler sur autre chose que le réel.
Du fait de ce caractère de substitution, un modèle peut avoir différentes fonctions telles que
permettre de comprendre, expliquer, prévoir, calculer, manipuler, formuler des analogies,
communiquer ou rendre concret ce qui est difficile à cerner. Toutefois, toutes ces fonctions ne
sont pas forcément présentes à la fois dans un seul et même modèle.
Cependant, les modèles tels qu’ils peuvent être utilisés à l’école primaire semblent avoir pour
fonction principale d’expliquer voire de prévoir c’est –à – dire d’anticiper par une réflexion le
déroulement d’un phénomène. Lors de son utilisation en classe, un modèle explicatif peut être
choisi pour répondre à un besoin didactique décelé par l’enseignant. L’explication d’un
phénomène par l’utilisation d’un modèle peut passer par l’analogie, par l’analyse des rapports
entre les éléments du système que compose le modèle.
Tout comme l’observation, la démarche de modélisation ne peut pas être considérée comme
rivale à l’expérimentation. Au contraire, je trouve qu’elles peuvent être complémentaires,
l’une étant considérée comme test d’hypothèses et l’autre comme clé d'interprétation.
Les modèles explicatifs, notamment ceux utilisant des maquettes, me paraissent plus faciles à
utiliser avec des élèves car ils favorisent la reproduction concrète de phénomènes
difficilement accessibles en réalité. Ces modélisations permettent aux élèves de visualiser un
phénomène dans son déroulement mais surtout, elles permettent de comprendre quels en sont
les causes et les effets.
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Suite aux quelques modélisations réalisées en classe, j’ai pu m’apercevoir que chez les élèves,
les apprentissages et l’acquisition de connaissances et concepts scientifiques se font de façon
plus rapide et efficace lorsque les élèves reproduisent et observent eux mêmes les
phénomènes naturels du monde qui les entoure.
D’autres méthodes d’approche scientifique ne mettent pas en place de manipulation ou
d’observation directe mais permettent également un apprentissage.
C. La recherche documentaire
Définition : la recherche documentaire est une pratique qui consiste à recueillir des
informations de tous types à partir de différents supports d’information : supports imprimés
tels que les romans, les documentaires que l’on trouve dans une BCD traditionnelle mais
également des supports numériques ou analogiques.
Parallèlement aux démarches d’observation et de modélisation, j’ai également tenté de mettre
en place une démarche de recherche documentaire.
Très souvent, dans notre système éducatif, les documents sont utilisés comme de simples
objets appuyant, illustrant des informations alors qu’ils sont nécessaires en classe parce qu’ils
sont source d’apprentissages, de connaissances, de savoirs et de construction de signification.
Alors que les I.O de 1995 et 2002 mettent l’accent sur l’importance du travail personnel de
l’élève et de son autonomie, ayant conscience de l’opportunité et de l’utilité de la présence de
ressources documentaires dans les écoles, j’ai donc mis en place une telle démarche pour
traiter certains thèmes : comment élever des phasmes en classe, les différents types d’éruption
volcanique. Cependant, lors de la mise en place, je me suis rendu compte très rapidement,
pour certaines raisons matérielles, que cette démarche serait difficile à mener. En effet, lors de
mon stage en classe unique, je n’ai pu mettre en place qu’une recherche sur supports
imprimés du fait de l’absence de matériel informatique en état de marche dans la classe. En
revanche, certains élèves qui avaient accès à des équipements informatiques chez eux ont pu
effectuer des recherches personnelles via l’Internet. Or, ces démarches étant personnelles et à
domicile, il m’a donc été impossible d’analyser et d’évaluer les modalités de travail de ces
quelques élèves.
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Avec l’avènement de l’Internet, les documents et leur mise en œuvre dans l’enseignement,
ont, me semble-t-il, évolué puisque ce sont de nouvelles ressources à distance qui s’offrent
aux classes et à leurs enseignants. Dans ce contexte, les I.O. de 2002 ont instauré un nouveau
champ disciplinaire à l’école primaire : les TICE afin d’apprendre assez tôt aux élèves à
savoir chercher et utiliser les ressources les plus pertinentes et les plus utiles par le biais de
nouvelles technologies.
Ainsi, lors de mon stage en cycle 3, le fait de disposer d’un petit fond documentaire et de
deux PC multimédia m’a permis de mettre en place une recherche documentaire fonctionnant
à la fois avec des documents sur support traditionnel et sur support de nouvelle génération.
Après avoir mis en place et observé ces démarches de recherche, je me suis rendu compte que
celle-ci présente certaines limites (cf. analyse des séances) qui la rende parfois difficile à
mener ou à mettre en place. De plus, une telle démarche me paraît tout de même moins
pertinente et efficace pour ce qui est des apprentissages. Effectivement, à travers cette
démarche, les élèves sont amenés à collecter des informations, or pour ma part, il me semble
que ces informations peuvent très bien ne pas être maîtrisées ni comprises par les élèves
puisqu’elles sont uniquement le résultat de lectures et non de manipulations.
D. L’enquête sur le terrain et l’intervention de professionnels extérieurs.
Suite à mes recherches et réflexions, les possibilités de faire intervenir en classe des
professionnels ou d’aller visiter un site en relation avec le sujet abordé me semblent être deux
démarches susceptibles d’être mises en place pour étudier un thème.
Bien qu’ayant connaissance de ces deux démarches, je n’ai pas eu la possibilité de les mettre
en place dans le cadre de mes stages. Cette impossibilité de mise en œuvre s’explique d’une
part par les thèmes que j’avais choisi de traiter en classe : le volcanisme et les phasmes.
D’autre part, l’absence de professionnels ou de structures permettant des visites pédagogiques
sur ces deux domaines, ne m’ont pas permis d’appliquer ces démarches. Enfin, vu que je ne
disposais que de deux stages de trois semaines, il fallait que je fasse des choix concernant ce
que je pouvais mener. Ainsi, mon choix s’est porté sur les trois démarches précédentes pour
des conditions de réalisation beaucoup plus simples à réunir ou à mettre en place.
Suite à ma réflexion et à mes pratiques de classe, je peux donc dire qu’en sciences, les
différentes démarches pouvant être suivies pour l’étude d’un sujet sont complémentaires.
Cependant, elles ne semblent pas avoir les mêmes impacts sur les apprentissages puisque les
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démarches suscitant une rencontre directe entre le phénomène et les élèves me paraissent les
plus efficaces.
Après avoir présenté les démarches complémentaires à la démarche expérimentale, je vais
maintenant présenter les modalités selon lesquelles j’ai mis en place ces démarches dans des
classes.
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III. Analyse de séances
Pourquoi avoir choisi un tel sujet de mémoire ?
Les notions abordées à l’école élémentaire permettent la mise en place de la démarche
expérimentale qui développe de nombreuses compétences. Mais lors de l’expérimentation en
classe, l’enseignant doit amener les enfants à des expérimentations en condition réelle pour
permettre une démonstration par la suite.
Force est de constater que pour certains concepts, l’expérimentation reste infaisable en classe.
Cependant, lorsque la démarche expérimentale s’avère inapplicable pour l’enseignant,
d’autres possibilités s’offrent à lui notamment l’observation et la recherche documentaire.
J’ai donc choisi d’expérimenter la recherche documentaire et l’observation directe sur les
thèmes des phasmes et des volcans ainsi que la modélisation sur ce dernier thème.
Les phasmes
J’ai mis en place cette séquence lors de mon second stage en responsabilité à l’école d’Etivey
(Yonne) en mars 2005. Elle s’est déroulée dans le cadre d’une classe unique de 14 élèves (2
CP, 3 CE1, 3 CE2, 1 CM1 et 5 CM2).
L’intérêt de cet élevage :
Mon objectif de séquence était d’initier les enfants à l’observation et à la recherche
documentaire sur un insecte d’élevage : le phasme. De plus, l’introduction d’un élevage en
classe unique, en plus d’une meilleure connaissance de la vie animale, apporte beaucoup aux
enfants. En effet, cela nécessite un travail d’équipe, responsabilise les enfants et son
explication permet de développer des compétences transversales.
Séance 1
Le thème de cette séance était de préparer l’installation de l’élevage en classe à partir d’un
travail documentaire.
20
Déroulement :
• Présentation des insectes.
Les élèves étaient répartis en trois groupes de 4 ou 5. J’apporte des phasmes morts dans une
boîte à chaussures et en distribue 1 à chaque groupe. Au départ, sans aucunes hésitations, un
grand groupe d’élèves identifient tous des branches d’arbres:
« - Ce sont des branches d’arbustes.
- Moi je ne crois pas trop. » (2 élèves)
A partir de cet instant, je profite de cette divergence pour demander aux élèves de bien
observer ces « choses » afin de nous prouver qu’ils ont raison. Très vite, les élèves doutent car
découvrent des éléments qui les perturbent :
« - Je ne crois plus que ce soit des branches car je vois comme une tête et des
pattes. Donc je pense que c’est un insecte.
- Oui moi aussi je vois une tête et 6 pattes comme chez les insectes.
- Moi je pense que c’est un bout de bois car ça à la même couleur et je ne vois
pas de pattes.
- C’est normal c’est un phasme. » (4 élèves)
De là, je leur confirme qu’il s’agit bien d’insecte en leur donnant le nom. Je leur explique
qu’ils vont en faire un élevage pour qu’ils puissent étudier leur mode de vie.
Du fait du scepticisme de certains élèves, je passe donc un peu de temps à leur montrer des
phasmes vivants et les laisse se familiariser avec eux. Mais rapidement différentes questions
sont soulevées par les élèves :
« - Dans quoi va-t-on les mettre ?
- On peut les mettre dans une boîte à chaussures trouée.
- On les verra pas et y seront dans le noir […] »
De là, une discussion s’engage sur l’habitat puis d’autres questions arrivent :
« - Et qu’est-ce que ça mange ?
- Comment ça naît ?
- Comment ça bouge ?
- Alors maître ça mange quoi ?
- En fait c’est une maîtresse qui me les a donnés et je voulais que l’on découvre
tout cela ensemble. »
21
A ce moment, je leur ai distribué une petite fiche d’identité minimaliste des phasmes
(document 1).
• Lecture collective et explication.
On lit à haute voix la fiche. Les élèves interviennent quand ils veulent. Puis on explique le
vocabulaire.
• Mise en place d’une recherche.
Suite à cette séance j’allais travailler avec les cycle 2, j’ai donc demandé aux élèves de cycle
3 un travail de recherche documentaire sur l’habitat des phasmes et comment les élever à
partir de sites Internet que j’avais sélectionné et organisé dans un fichier pour faciliter leur
recherche et éviter les dérives que peut amener l’utilisation de l’internet.
Analyse :
Lors de cette séance, le premier problème à été d’identifier « l’objet » d’étude : qu’est-ce que
c’est ? Les enfants ont donc eu des échanges oraux sur ce que c’est en essayant d’argumenter
leurs propos. Et naturellement d’autres questions sont venues permettant ainsi de recueillir les
propos des élèves et de dégager les thèmes d’études : nutrition – reproduction et locomotion.
Ces séances se sont déroulées en classe unique, cadre que je découvrais. Il me paraissait
difficile de mettre en place des choses identiques pour tous les élèves. Ainsi, pendant cette
séance, j’ai fait le choix de confier les recherches documentaires aux cycles 3 et de privilégier
l’observation avec les cycles 2.
La recherche documentaire initiée à la fin de cette séance en prévision de la suite était cadrée.
En effet, je voulais faire pratiquer une recherche documentaire sur différents supports, j’ai
sélectionné différents documents sur le monde animal (Wakoo, BT, …) et certains sites
Internet sur les phasmes. J’ai choisi de fournir une liste de sites Internet (cf. annexes) plutôt
que de laisser les élèves chercher les sites afin d’éviter de mauvaises surprises avec les
moteurs de recherche et les sites qui peuvent être douteux au niveau de l’éthique.
22
Séance 2
Le thème de cette séance était l’installation de l’élevage dans la classe suite à un travail
documentaire.
Déroulement :
• Recherche documentaire sur « comment élever des phasmes ».
Pour commencer cette séance, j’ai invité les élèves à poursuivre leur recherche documentaire
sur les modalités d’élevage de phasmes. Les cycles 3 avaient accès aux différents supports et
j’ai choisi de travailler avec les 5 cycles 2 en groupe pour effectuer une petite recherche sur
différentes revues pour enfants présentant des textes simples et des illustrations assez faciles
à comprendre par des enfants pas toujours lecteurs.
Après un temps de recherche, je demande à chaque binôme, groupe de réaliser une affiche A3
pour présenter les éléments essentiels pour l’installation de l’élevage (matériel, entretien, …)
• Mise en commun.
J’affiche les affiches des enfants au tableau et chacun les observe en silence.
Comme l’effectif est faible (5 affiches) chacune est observée individuellement. Les enfants
remarquent tout de suite que les affiches présentent pratiquement toutes les mêmes
informations, qu’elles proviennent d’Internet ou d’autres documents. Mais certaines
présentent des informations inutiles ou complémentaires. Puis nous discutons des éléments à
conserver pour la réalisation de notre affiche sur l’installation d’un élevage de phasme en
classe (document 2).
• Mise en place de l’élevage.
Je mets le matériel à disposition des enfants (vivarium, mousse, terre et sable, vaporisateur).
La mise en place se fait très rapidement d’autant que l’effectif de la classe est réduit (14
élèves). Nous décidons également de mettre en place un nouveau service dans la classe : celui
de l’entretien de l’élevage.
Analyse :
Lors de cette séance, je voulais observer le niveau des enfants de cycle 3 à chercher les
informations nécessaires dans différents supports papiers ou informatiques pour répondre à un
sujet. Or je me rends compte que le fait de fournir une liste de sites Internet facilite le travail
de recherche mais peut aussi fausser la recherche car les enfants ont toutes les informations à
23
disposition et ne mettent pas en place de démarche personnelle d’utilisation des TICE ou
autres documents puisqu’ils n’ont qu’à ouvrir les sites sélectionnés pour sélectionner les
informations les plus pertinentes.Or, il me parait difficile de faire autrement. En revanche, la
recherche documentaire sur papier m’a permis de constater que les cycles 3 maîtrisaient une
assez bonne lecture sélective et une bonne utilisation des outils des documentaires (sommaire,
titres des paragraphes …)
De plus, je trouve très intéressant de pratiquer la recherche documentaire car cela permet de
travailler la lecture avec des élèves de CP en dehors de la méthode habituelle de lecture. De
même, la recherche documentaire permet de travailler certaines compétences transversales.
En effet, avec des cycles 3, elle permet de travailler la lecture sélective, la production d’écrit
ou d’acquérir une rigueur notamment quant au choix d’informations pertinentes. De plus, la
phase de mise en commun permet de travailler le langage oral quel que soit le cycle.
La phase de mise en commun m’a révélé le manque de méthodologie des élèves pour rédiger
une affiche, ce qui m’a permis après une « critique » collective rapide des affiches pendant la
mise en commun de mettre en place un travail autour de l’affiche en production d’écrit
(méthodologie).
Les séances 3 et 5 qui abordaient respectivement les thèmes de la nutrition et de la
reproduction utilisaient la démarche expérimentale et la mise en place d’expériences pour
vérifier des hypothèses formulées. Par conséquent, je ne développerai pas ces 2 séances qui
ont un déroulement typique de la démarche expérimentale.
Séance 4
Le thème de la séance était l’étude du corps des phasmes à partir d’observations directes.
Pendant cette séance, mon objectif était d’élaborer collectivement un schéma représentant le
corps d’un phasme suite à l’observation individuelle.
Déroulement :
• Mobilisation des connaissances.
Je commence par reprendre au tableau les affiches sur lesquelles j’avais noté lors de la
première séance les remarques et questions des élèves.
Collectivement, nous reprenons toutes les informations formulées pouvant avoir un lien avec
le corps du phasme.
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Sous la dictée des élèves, je note au tableau les idées déjà formulées :
- des pattes
- une tête
- couleur du bois
• Elaboration individuelle d’un dessin.
Je demande ensuite aux élèves de dessiner un phasme sur un A5.
• Phase d’observation pour vérifier nos représentations.
Après une phase d’observation des dessins individuels, certains élèves de CM2 ont soulevé la
question de la légende et certaines questions ont été notées par la classe : la présence ou non
d’antenne, le nombre de pattes.
Suite à ces réactions, je propose aux élèves d’observer de façon plus précise les phasmes en
utilisant un outil : la loupe.
Ainsi, je distribue une boîte plastique transparente contenant un phasme à chaque élève et une
loupe. Parallèlement à leur observation à la loupe, les élèves avaient pour consigne de
compléter leur premier dessin avec les nouveaux éléments qu’ils pouvaient observer et
légender.
• Elaboration d’un dessin collectif.
J’affiche les dessins de chacun. Les élèves observent chacun des dessins puis nous listons les
éléments sur lesquels un accord semble être trouvé d’après les travaux de chacun :
- 6 pattes
- 2 yeux
- 2 antennes
- 1 corps allongé
- 1 bouche
Une fois ces informations listées au tableau, je demande à un élève (qui avait fait le dessin le
plus proche de la réalité) de venir dessiner un phasme en respectant ces informations puis je
soumets son dessin à validation collective (dessin validé par tous les élèves).
25
• Recopiage individuel.
Une fois le dessin collectif élaboré au tableau, les enfants recopient individuellement le dessin
élaboré collectivement.
Analyse :
Sur ce thème, un certain nombre d’hypothèses avaient pu déjà être vérifiées indirectement par
les observations des séances précédentes. Or, il est apparu que, pour les plus petits
notamment, certaines idées étaient encore à vérifier et qu’ils avaient besoin de vérifier par eux
mêmes pour effacer leurs doutes subsistants. Cette séance m’a permis de me rendre compte,
notamment à travers les dessins, que même si des élèves voient des choses, ils peuvent très
vite les oublier ou ne pas les restituer dans un dessin, schéma. De plus, je me suis également
rendu compte que l’observation est quelque chose qui s’apprend car, pour les plus petits qui
entrent dans les apprentissages, l’œil n’est pas un outil aussi affûté comme peut l’être celui
d’un enfant plus âgé habitué à observer des phénomènes scientifiques. Malgré tout, on peut
voir dans le document 3 (dessin de CP) que la différence entre les 2 dessins n’est pas flagrante
(présence sur les deux dessins de 6 pattes, d’un corps allongé et d’une tête) et qu’en leur
donnant le temps et les outils pour observer, on s’aperçoit qu’il y a une évolution en matière
d’observation puisque certains détails absents du premier jet apparaissent sur le second dessin
suite à la phase d’observation.
Au cours de cette séquence, les enfants ont été amenés à manipuler des insectes pour ensuite
les observer. Il est certain que la manipulation est un élément de l’expérimentation … Mais
ici, mon objectif n’était pas d’évincer l’expérimentation mais de mettre en place d’autres
démarches scientifiques. Ainsi, l’enfant a été amené à vérifier des hypothèses au travers
d’observation du réel et de recherches documentaires.
Cependant, la mise en place de ces diverses démarches scientifiques m’a montré qu’elles
aussi présentaient certaines limites. En effet, lors de ce stage en responsabilité, la recherche
documentaire via Internet n’a pu se faire que sur les deux premières séances car ensuite le PC
de la classe est tombé en panne. De plus, le fait de ne disposer que d’un matériel informatique
en quantité limitée (un dans la classe) limite le champ d’action et impose des rotations pour
permettre son utilisation par tous.
L’autre limite que je trouve à l’utilisation d’Internet est que bien souvent les documents mis
en ligne ne sont pas toujours adaptés à tous les publics. Souvent, les sites susceptibles d’avoir
un intérêt pédagogique sont difficilement utilisables par des enfants contrairement aux
26
documentaires jeunesse qui proposent de très bons documents, clairs et accessibles par des
enfants d’école primaire. Cependant, je pense que des séances de méthodologie sur la
recherche documentaire doivent être mises en place dès que possible pour initier les enfants à
ces pratiques.
En tout état de cause, en ce qui concerne la pratique des démarches scientifiques que sont
l’observation et la recherche documentaire, je trouve que l’observation permet aux élèves de
concrétiser des apprentissages et donc de rendre plus efficaces ceux-ci alors que la recherche
documentaire ne fait qu’apporter des informations qui ne sont pas forcément comprises et
maîtrisées par des enfants du fait que ces informations ne sont pas concrètes et ne « parlent »
pas aux élèves.
Parallèlement à l’observation et à la recherche documentaire, l’enseignant qui ne peut mettre
en place une démarche expérimentale a également à sa disposition la démarche de
modélisation.
Ainsi, lors de mon premier stage en responsabilité en décembre 2004 j’ai choisi de mettre en
place une séquence sur les volcans afin de mettre en place une modélisation en plus
d’observations et de recherches documentaires.
LES VOLCANS
J’ai mis en place cette séquence sur le volcanisme pendant mon premier stage en
responsabilité à l’école de Guillon (Yonne). Elle s’est déroulée dans une classe de cm1- cm2
(22 élèves).
L’objectif de cette séquence était d’abord de montrer aux enfants que la Terre est vivante et
qu’elle peut tout à fait se manifester au travers de phénomènes tels que les éruptions
volcaniques ou les séismes. De plus, j’ai choisi d’aborder ce thème réputé difficile à traiter en
élémentaire afin de pouvoir mettre en place une démarche d’observation, de recherche
documentaire mais également de tester une démarche de modélisation pour palier une
expérimentation qui n’est pas facile sur ce thème.
Séance 1
La première séance consistait pour moi à recueillir les conceptions initiales des élèves. Pour
cela, je présente aux enfants une photo des effets d’une éruption en leur demandant ce que
27
cela peut être. Ainsi, les enfants devaient prendre des indices pour identifier une éruption
volcanique et faire le lien avec un volcan.
Après avoir retenu l’hypothèse d’une éruption volcanique je demande aux élèves de me
dessiner une éruption volcanique en légendant leur schéma (document 5).
Analyse :
Cette séance ne mettait rien de particulier en place, il s’agissait surtout de vérifier les
représentations des élèves sur le sujet. Ainsi, après analyse des dessins, les idées de montagne
de feu et de gaz reviennent souvent.
Séance 2
Le thème de cette séance était de distinguer les 2 types d’éruption à partir d’un travail de
recherche documentaire.
Déroulement.
Cette séance a débuté par une reprise des conceptions initiales des élèves que j’affiche au
tableau. A partir de leurs observations, les élèves ont émis l’hypothèse qu’une éruption ne se
passe pas toujours de la même façon :
« - Sur ce dessin, on voit quelque chose qui coule sur le côté.
- Oui mais sur celui là on voit comme une explosion avec des choses envoyées
en l’air.
- Dans celui là, il y a aussi, de la fumée. » (3 élèves)
A partir de leurs observations, je leur propose donc de répondre à la question : que se passe-t-
il lors d’une éruption volcanique ?
Je leur demande donc de se mettre par binôme afin de pouvoir effectuer une recherche
documentaire sur le sujet. Ainsi, six binômes commencent à faire des recherches sur Internet
et les cinq autres sur les quelques documentaires de la classe et sur des articles que je leur ai
fournis. Après quinze minutes, les groupes permutent.
Après trente minutes de recherche, je réunis les élèves pour faire un premier bilan sur
l’avancement des recherches. N’ayant eu que peu de temps, leurs recherches se poursuivront
sur les plages de travail en autonomie.
28
Analyse.
Lors de cette 2ème séance j’ai souhaité profiter des six PC multimédia de l’école pour mettre
en place une recherche documentaire à la fois sur Internet et sur document papier.
Pour ce qui est des recherches, j’ai procédé comme pour la recherche documentaire avec les
phasmes c’est-à-dire en sélectionnant une série de sites auxquels les élèves ont accès. En
revanche, du fait de la faible quantité de documentaires présents dans l’école, j’ai fourni des
séries d’articles sur le volcanisme que j’avais pu photocopier dans diverses revues (document
6), ce qui a peut être pu fausser la recherche documentaire. En effet, les élèves n’avaient pas à
sélectionner les articles mais seulement les informations utiles. Ces recherches ont donné des
résultats satisfaisants puisque les deux types d’éruptions ont été trouvés et ont également été
nommés sous les noms : volcan qui coule et volcan qui explose.
D’autre part, cette séance m’a permis de constater qu’une recherche documentaire est tout à
fait à la portée d’élève de cycle 3 car ils savent déjà organiser leur recherche à l’aide des
sommaires, des titres de parties… Cependant, cette efficacité dans la prise d’indices, dans la
lecture sélective se fait beaucoup plus aisément sur des documents papier que sur des
informations des sites internet. Je pense que cela s’explique par le fait que les enfants ont
davantage l’habitude de fréquenter des documents papiers et connaissent le fonctionnement
des différents types d’écrits alors que l’Internet n’est pas encore connu et fréquenté par tous
même si le B2I doit permettre à tous de manipuler ces nouveaux outils.
Séance 3
Le thème de cette séance était de comprendre le déroulement d’une éruption en élaborant des
modèles en adéquation avec les observations.
Déroulement.
• Mise en commun de la recherche documentaire.
Je débute la séance par faire la mise en commun des résultats de la recherche documentaire
afin de répondre à notre question de la séance 2.
Après avoir récolté toutes les informations sur les origines et les manifestations des
différentes éruptions et les avoir réorganisées au tableau, les élèves ont conclu qu’il existait
bien deux types d’éruption : « celle qui explose » et « celle qui coule ».
29
• Recopiage de la synthèse.
Les élèves recopient individuellement la synthèse élaborée collectivement à partir des
informations listées au tableau et complètent le schéma d’une coupe de volcan.
• Modélisation des différentes éruptions.
Certains phénomènes me paraissaient complexes à comprendre pour des élèves de cet âge, j’ai
tenté de modéliser ces éruptions afin que les élèves concrétisent certains mots, phénomènes au
travers d’une observation d’un modèle.
Ainsi, j’ai modélisé avec les élèves une éruption de type effusive. Pour cela, j’ai utilisé une
boité à chaussure remplie de sable disposé pour reproduire un cône volcanique. Sous ce sable
et pas trop profondément, j’ai installé un petit sac de congélation percé de quelques trous. A
ce petit sac était reliée une seringue qui servait à envoyer du coulis de tomate dans le petit sac.
Au fur et à mesure, le sac se gonfle jusqu’à ce qu’il arrive à une taille qui permette de créer
des fissures à la surface du sable et dans lesquelles s’écoule du coulis de tomate.
J’ai également tenté de modéliser une éruption explosive mais cela était un peu plus difficile.
En effet, je voulais tenter de concrétiser le phénomène de pression du gaz dans la cheminée du
volcan. Pour cela, j’ai utilisé une boîte à chaussure pleine de sable. Une fois le cône
volcanique reproduit j’ai installé au centre de ce cône un tube plastique pour modéliser la
cheminée. Dans ce tube j’ai versé environ 1 cm d’eau dans laquelle j’ai ensuite plongé un
petit morceau de comprimé effervescent avant de refermer le tube avec un bouchon
hermétique. Sur ce bouchon, j’ai disposé quelques petites boulettes de papier pour reproduire
des roches. Après un temps d’effervescence dans le tube, le gaz dégagé par celle-ci a entraîné
une forte pression sur le bouchon qui à un moment est parti en l’air entraînant ainsi la
projection des boulettes de papier comme l’éruption l’aurait fait avec des roches.
Pour chaque modélisation, nous reprenions l’explication en suivant le phénomène sur la vue
en coupe d’un volcan que nous avions complétée auparavant.
Analyse.
J’ai souhaité utiliser la modélisation dans le cadre de cette séance car je savais que certains
phénomènes seraient difficiles à comprendre pour certains élèves, notamment à concrétiser
mentalement (par exemple la pression du gaz sur le bouchon du cône volcanique). Les
problèmes que j’ai anticipés se sont produits pour certains élèves qui ont manifesté leur
30
« incompréhension » pendant la première phase de la séance. A partir de cela, j’ai introduit
mes modélisations pour tenter de permettre aux élèves de concrétiser quelque chose encore
abstrait pour certains. Suite à la synthèse sur les types d’éruptions, j’ai proposé aux élèves un
schéma d’un volcan vu en coupe afin de permettre aux enfants de mieux voir et connaître les
parties souterraines du volcan. Cette vue en coupe, même si elle relève plus du domaine de la
schématisation, peut d’une certaine façon être considérée comme une modélisation. A partir
de cette coupe, nous avons analysé le déroulement d’une éruption depuis l’intérieur du
volcan.
J’ai ensuite introduit les deux modèles que j’ai décris juste avant et nous avons procédé à la
reconstitution des deux types d’éruption. Ces reconstitutions sur modèles m’ont permis de
constater que les élèves entrent plus facilement dans les apprentissages et comprennent
d’autant mieux qu’ils ont vécu le phénomène et que le sujet leur apparaît concrètement. Ici,
c’est moi qui ai fabriqué les maquettes car je n’avais pas le temps en trois semaines de le faire
fabriquer en classe. Or, je pense que sur une année complète, il doit être très intéressant de
prendre le temps de construire avec des élèves des maquettes, des modèles pour expliquer
certains sujets. En effet, une construction collective, en plus de l’observation finale de
modèles, doit permettre et améliorer la compréhension des élèves.
Cependant, lors de la mise en place de ces modélisations, je me suis rendu compte que pour
certains élèves l’assimilation modèle – « objet » réel n’est pas toujours automatique et facile à
faire. En effet, certains élèves n’arrivent pas à faire l’abstraction du modèle et à se projeter sur
le réel et ont donc du mal à comprendre un phénomène puisqu’ils se focalisent sur le modèle
lui-même alors que pour d’autres, cela ne présente aucun problème.
Suite à ces séances, j’avais prévu une évaluation que je n’ai pas pu mener moi-même mais
que le titulaire a mis en place lors de son retour. De cette évaluation, il semble ressortir une
assez bonne compréhension du déroulement puisque dix-neuf élèves ont réussi a expliquer le
phénomène d’une éruption volcanique dans son ensemble. Les trois élèves qui ont eu le plus
de difficultés sont parmi les quelques uns qui avaient du mal à sortir du modèle pour
l’assimiler au réel. Ainsi, cela confirme les conclusions que j’avais pu faire lors des phases
orales au début des séances 4 et 5 et qui m’avaient permis de conclure sur une efficacité de la
modélisation quant à l’acquisition de connaissances.
Les deux séances qui ont suivi celles-ci abordaient les thèmes de la répartition des volcans sur
la Terre, les séismes et la tectonique des plaques. Cependant, lors de ces séances, aucune autre
31
démarche particulière n’a été mise en place, j’ai travaillé à partir de photos, de cartes et d’une
vidéo car il m’était difficile de modéliser ces sujets. Cependant, les élèves m’ont demandé si
on allait construire des maquettes sur ces sujets car eux - mêmes m’ont dit qu’avec les
modèles, ils comprennent mieux et plus facilement.
32
CONCLUSION
Lorsque j’ai choisi mon thème de mémoire, je me suis rappelé une situation que j’ai vécue
l’an passé en tant que pré recruté dans une classe de CP CE1 CE2. En effet pendant mon
année sur le terrain je me suis très vite aperçu qu’avec des enfants, les sciences devaient
passer en priorité par le « toucher », des manipulations. Or, comme je l’ai écrit dans ce
mémoire tout ne se prête pas à expérimentations et la démarche expérimentale présente
certaines limites.
Alors pourquoi se limiter à cette seule démarche ?
Ainsi lorsque j’ai débuté mes recherches pour ce mémoire, il me paraissait difficile
d’enseigner les sciences sans expérimenter. Or, au fur et à mesure, je me suis rendu compte,
comme je l’ai écrit dans ce mémoire, que l’apprentissage scientifique n’est pas totalement
dépendant de l’expérience, mais qu’il peut tout à fait se faire par d’autres démarches au
travers de modèles, de maquettes, d’observations directes, de recherche documentaires …
Ces différentes approches de la démarche scientifique sont tout à fait en cohérence avec
l’esprit des programmes car les enfants « découvrent d’autres phénomènes du monde de la
matière et du vivant. Ils apprennent à se questionner, à agir de manière réfléchie. Ils
manipulent, construisent, observent, comparent, classent, expérimentent. Ils dépassent leurs
représentations initiales en prenant l’habitude de les confronter au réel » (programmes
officiels de février 2002) pour développer leur pensée et leurs connaissances du vivant.
Ces autres méthodes permettent, tout comme l’expérimentation, d’acquérir des méthodes, des
démarches de travail. Ces démarches peuvent être variées au sein de la démarche scientifique
même si celles favorisant la manipulation, l’observation directe permettent plus facilement
d’acquérir des compétences et des connaissances que celles qui n’apportent que des faits
relatés mais non vécus par les élèves. De plus, cette variété de démarches et de méthodes
permet aux élèves d’adapter leur méthode de recherche au thème auquel ils sont confrontés.
Cependant, je me demande si avec des enfants de cycle 1 la démarche expérimentale n’est pas
incontournable. En effet, à cet âge les enfants n’ont pas encore acquis suffisamment de
compétences et de connaissances pour faire abstraction d’une expérience, d’une manipulation
concrète. Je pense que l’enseignement des sciences doit commencer assez tôt pour développer
chez les enfants, même les plus jeunes, des compétences et des connaissances qui leur
permettront au fur et à mesure de leur scolarité, mais également dans leur vie quotidienne, de
33
mieux apprécier et maîtriser d’autres démarches. Ainsi, je pense qu’il revient donc à
l’enseignant d’adapter la démarche souhaitée en fonction du public qu’il à face à lui. Or, la
démarche expérimentale ne serait elle pas le seul et incontournable point de départ pour
l’enseignement des sciences avec de très jeunes enfants ?
Suite à mes recherches et ma réflexion pour ce mémoire, je me pose encore certaines
questions : Doit-on utiliser toutes ces démarches complémentaires lors de la conduite d’une
séquence ? Ou y en a-t-il une à privilégier ? Certaines démarches sont elles adaptées à tous les
niveaux de classe ? Et ces démarches, ne peuvent elles pas être appliquées dans d’autres
matières ?
34
BIBLIOGRAPHIE
Ouvrages :
« La main à la pâte ; les sciences à l’école primaire »
Georges Charpak - Flammarion 1996
« La didactique des sciences »
J-P Astolfi et M. Develay – PUF 1996
« Modèles et modélisation »
Revue ASTER - recherche en didactique des sciences expérimentales n°7 – INRP
1988
« L’enseignement scientifique : comment faire pur que ça marche ? »
G. De Vecchi et A. Giordan – 1996
« Comment les enfants apprennent les sciences »
JP. Astolfi, B. Peterfalui et A Vérin – RETZ 1998
« De la découverte du monde à la physique et à la technologie aux cycles II et III »
C. Garnier – NATHAN Pédagogie
« Observer pour comprendre les sciences de la vie et de la terre »
J. Guichard - Collection Pédagogie pour demain – didactiques – HACHETTE
Education – 1998
Site Internet :
INRP, la main à la pâte (lien hypertexte) : http://www.inrp.fr/lamap/
Document 1 :
Le phasme
Fiche d'identité
Le phasme est un insecte qui ressemble à une brindille.
Il a des pattes, des yeux et des mandibules pour manger.
L'adulte mesure entre 10 et 12 cm.
La peau du phasme craque quand il grandit.
Il a des griffes au bout de ses pattes. Il est vert ou marron.
Le phasme vit en moyenne 6 à 8 mois.
--1
-- - - .
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Document 2: Fiche de réalisation d'un élevage de phasmes.
Comment faire un élevage de phasmes?
Matériel pour faire une cage
Mettre le terreau au fond de l'aquarium. Il faut faireun bouchon en carton pour que les phasmes ne sesauvent pas.
Percer le bouchon avec des trous pour aérer.
Comment les soigner...
· humidifier les parois et les feuilles uneou deux fois par jour avec un vaporisateur
· changer la plante une fois par semaine
Pour changer la cage, il faut:
· ouvrirdélicatementla cage;· décrocher délicatementles phasmes et
les déposer dans une boite;· sortir les plantes et le terreau, les jeter au
compost;· changer l'eau du vaporisateur;· mettredenouvellesfeuilles;· gicler 2 à 3 fois de l'eau à l'intérieur de
la cage;
....' ,. ' ..( .. .
~
A manger pour un élevage
. des feuilles d'arbre oud'arbuste
. des feuilles de chêne. des plantes
Leur nourriture préférée : les feuilles deronces ou de rosier.
Attention ! Il faut bien les laver car
parfois, il y a des produits chimiques sur lesfeuilles.
Il
r:, L
..
l'~
. Un aquarium
L. .. ·. Du terreau
,.,. .." C "J. Un grand carton ... of"
. Des ciseaux
Comment faire une cage...
Document 4 : Liste des sites Internet utilisés par les élèves pour effectuer leur recherchedocwnentaire sur le thème des phasmes.
http://www.ifrance.com/phasme/htmVecoles.htmhttp://lemondedesphasmes.free.fr/http://www.momes.net!dictionnaire/p/phasme.htmlhttp://www.phasmeeditions.com/http://cyberechos.creteil.iufm.fr/cyber 10/environ/Dhasme2/Dhasmes.htmhttp://phasmid.free.fr/phasmid.phph :// erso.wanadoo.fr/ hili e.lelon rancais/menufr.html
http://www.micropolis-cite-des-insectes.tm.fr/Dhototheaue/Da1!es/Dhasme.htmhttp://www .micropolis-cite-des-insectes.tm.fr/phototheque/pages/phasme2 fond blanc.htmhttp://membres.1ycos.fr/microcox/bacillus rossius.htmhttp://www.ac-nice.fr/svt/labo/ cultures/phasme/http://www.csdecou.qc.calfilteau/Carole5/insectes/phasme.htm .
http://www.enseignons.be/fondamentaVDreDarations-fondamental-17-Dhasme-insecte-observation-253.htmlhttp://www.ac-rouen.fr/ecoles/beuzeville/activite/exDoses/animaux/Dhasmes.htmlhttp://www.ac-rouen.fr/ecoles/henouville/phasmes/http://members.aol.com/ecoleaube/phasme.htmhttp://www.csdm.qc.calpetite-bourgogne/signet!animauxpi.htmh ://www.insectes.oruestion/elevaes.md? e=text.htmlhttp://www.insectes.org/question/ficheelevage.md?c1e eleva1!e=6&tvDe=text.htmlhttp://www.phasmes.com/le coin du debutant.phphttp://www.inrp.fr/lamap/activites/animaux/idees/temoi1!na1!e/Dhasme.htmpttp://ecole.marelle.org/stsorlin/2000/ Dhasmes.htmlhttp://www.cite-sciences.fr/francais/web cite/ex erime/brico/PHASME/FRANCAIS/ es .htmhtt ://www.etab.ac-caen.fr/circocaensudlhasmes/hasmesuestionsmodif.htmhttp://www.ac-nancy-metz.fr/ia57/faulauemontbassteinbesch/iournal/Da1!e3.htmlhtt ://www.univ-au.fr/-deeuecfl/PhasmesVf/chocolat.htmh ://www.univ-au.fr/-deeuecf2/ainh/nathou5.htmhttp://www.inrp.fr/lamap/activites/animaux/sequence/tous petits/seance4.htmhttp://www.ac-creteil.fr/id27-93/stage%20925/site4/lamap.htmhttp://www.chez.com/ecstpierre/Roisin/Phasmes.htmlhttp://monsite.wanadoo.fr/phasmes/page1.htmlhttp://hebergement.ac-poitiers.fr/e-beaussais/Pages/Pages 99 00/Animaux/les%20phasmes.htmhttp://www.ac-nancy-metz.fr/IA57/FlevyNie de la c1asse/LES%20PHASMES/leshttp://www.diion.iufm.fr/ressourc/svt/labo/atDhas.htm
, (~;), <;,. ~.Prenom: 0''::1'1){.1.,;iI.C...\..& Date '?;./ii 1114-.....
Ce Que ie crois savoir sur les volcans
1) Répond aux Questions suivantes:
Qu'est-ce qu'un volcan?D'où provient la lave?Où sont situés les volcans? . . .' . .
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Que devient-elle? Que sort-ild'un volcan en éruption?Comment est la lave au moment de l'éruption?
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2 Dessine une cou e d'un volcan en éru lion en indiN'oublie pas d'indiQuer une léaende.
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Prénom: ~Ce Que ie crois savoir sur les volcans
1) RéDond aux Questions suivantes
".Qu'est-ce qu'un volcan?'tD'où provient la lave?'Où sont situés les volcans?
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~Que devient-elle? '!;)ue sort-ild'un volcan en éruption?') Comment est la lave au moment de l'éruption?
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2 Dessine une cou e d'un volcan en éru tion en indiN'oublie pas d'indiauer une léaende.
esse à l'intérieur.
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prénom Date :g5.1.I.1~.Jolr.
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'1). Répond aux.Questions suivantes ..
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))Qu'est-ce qu'un volcan ? ~Que devient-elle? . 6)Que sort-ild'un volcan en érupti,on ?
l D'où provient la lave? ~Comment est la lave au moment de l'éruption?-=»Où sont situés les volcans? . ..' ....
--1.) .~...a>.J~.;; .e!:tt..4t,<:-..~.. .rk....n.:v;rok.~e Mgc... UM...Çil~'O.e.. ".t.J .dm./X:.. ..Pc<.cBo?~.I)!iIf..~$:. .Q.i.~~.'1t;'....r:.../.I.~:.. .~.~... :?~-o~<:' :.'~ ~f!... ~Çr.duJ.. t:. .dK...IÀ.. Skv.i~. .Q'..3.)1t-~ .'!!."!
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2 Dessine une cou e d'un volcan en éru lion en indi uant ce ui se asse à l'intérieur.N'oublie Das d'indiQuer une léaende. . \ f\
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Ce. Que ieocrois savoir surJesvolcans.
1.).Répond aux Questions suivantes .:.0 ..
Qu'est-ce qu'un volcan?D'où provient la lave?Où sont situés les volcans? ... '. . ..'
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Que devient-elle? Que sort-ild'un volcan en éruption?Comment est la lave au moment de l'éruption?
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2) Dessine une coupe d'un volcan en éruption en indiN'oublie pas d'indiauer une léaende.
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.... : Ce,Que,iecroissavoir sur les.volcans ''-'", .r ,1',,:.1 ~':
:1.) Répond aux Questions suivantes ,
Qu'esf-ce qu'un volcan?D'où provient la lave?Où sont :situésles volcans .?
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Que.devient-elle? .Que sort-il d'un volcan en éruption?Comment est la lave au moment de l'éruption?
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Prénom .~;2:., ... Date : .~5/.J.~.'.o.~...
i ... Ce Que ie'croissavoirsur les volcans.... .0,...h..
1}..Répond aux Questions suivantes:
Qu'est-ce qu'un volcan?D'où provient la lave?Où sont situés les \/'olcans ?
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Que devient-elle? Que sort-ild'un volcan en éruption?Comment est la lave au moment de l'éruption?
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2} Dessine une coupe q'un votean en éruptjon en inQjN'oubliepas d'indiQuerune léaende.
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Prénom .~
Ce. Que ie crois savoir sur les volcans
1} Répond aux Questions suivantes: .
Qu'est-ce qu'un volcan?D'où provient la lave?Où sont situés les volcans ?
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Que devient-elle? Que sort-ild'un volcan en éruption?Comment est la lave au moment de l'éruption?
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2 Dessine une cou e d'un volcan en éru tion en indiN'oublie pas d'indiauer une léaende.
asse à l'intérieur.
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Comment valider ou invalider des hypothèses quand l’expérimentation n’est pas possible ?
Résumé : A l’école élémentaire, l’enseignement des sciences est largement inspiré par les aspirations de la Main à la pâte qui préconise notamment l’utilisation de la démarche expérimentale. Or, il s’avère que pour certains sujets susceptibles d’être abordés à l’école élémentaire, l’expérimentation s’avère inapplicable. Dans ce cas, d’autres démarches scientifiques peuvent être mises en place pour étudier certains hèmes scientifiques. Mots clés :
• Observation • Recherche documentaire • Modélisation • Enquête sur le terrain • Intervention de professionnels