Soutenance mémoire
La manipulation en sciences
Dans cette partie, nous nous efforcerons de démontrer l’intérêt de la manipulation au sein de la démarche expérimentale à l’école primaire.
Définition
D’après Michel Develay, docteur en didactique des disciplines, la manipulation est définie par le caractère manuel de l’activité de l’expérimentation. Dans mon propos, c’est bien sûr à l’activité de l’apprenant dans sa dimension d’exécution, à l’activité psycho-motrice de l’élève que je m’intéresserai, et non à l’expérimentation, c’est à dire à tout le cheminement, de l’émission d’hypothèses à la réalisation d’une expérience et à l’analyse des résultats.
Place de l’expérimentation dans l’histoire des sciences à l’école
La formation scientifique apparaît dans les écoles au milieu du XIX ° siècle. On voit cette formation apparaître sous l’expression de : « notions de sciences physiques et histoire naturelle applicables aux usages de la vie » avec la loi Falloux en 1850 qui ne la rend pas obligatoire, et ne lui donne que peu d’importance. Dans les années 1860, c’est par le biais des livres que se fait l’apprentissage des sciences, avec la création d’une bibliothèque dans chaque école.
Dans la seconde moitié du XIX° siècle, la leçon de choses va servir aux élèves à comprendre les objets du monde qui les entoure à partir de leur sens : c’est la première apparition del’expérimentation.
En 1882, la loi Ferry va rendre l’enseignement des sciences obligatoire.
Néanmoins, jusqu’en 1960, l’expérimentation est peu présente au sein des classes. En effet, c’est souvent le maître qui produit une expérience devant les élèves ; par manque de matériel, les sciences sont alors enseignées surtout à partir de textes d’expérience.
C’est seulement à la fin des années 1960, grâce aux travaux de Jean Piaget entre autres et à la pédagogie de l’éveil, que l’enfant est au cœur de l’action dans son apprentissage des sciences.
On enseigne alors une attitude expérimentale, avec les méthodes de travail applicables à toute expérience.
Mais cette pédagogie va perdre de l’importance dans les programmes de 1985, lesquels mettront en avant les apprentissages de la lecture, et de l’écriture.
L’expérimentation va revenir avec l’association « La main à la pâte » qui veut « relancer un enseignement scientifique souvent bien délaissé par les classes primaires et rarement pratiqué sous forme d’expérimentations scientifiques. » Ce mouvement met l’accent sur la démarche expérimentale au service des apprentissages.
Aujourd’hui, et surtout dans les nouveaux programmes de 2015, la manipulation, l’expérimentation sont au cœur des programmes comme le montrent ces extraits concernant l’école maternelle : « Une école qui tient compte du développement de l’enfant : L’équipe pédagogique aménage l’école (les salles de classe, les salles spécialisées, les espaces extérieurs…) afin d’offrir aux enfants un univers qui stimule leur curiosité, répond à leurs besoins notamment de jeu, de mouvement, de repos et de découvertes et multiplie les occasions d’expériences sensorielles, motrices, relationnelles, cognitives en sécurité.
Explorer le monde
Pour les aider à découvrir, organiser et comprendre le monde qui les entoure, l’enseignant propose des activités qui amènent les enfants à observer, formuler des interrogations plus rationnelles, construire des relations entre les phénomènes observés, prévoir des conséquences, identifier des caractéristiques susceptibles d’être catégorisées. Les enfants commencent à comprendre ce qui distingue le vivant du non-vivant ; ils manipulent, fabriquent pour se familiariser avec les objets et la matière. »
Intérêts et limites de la manipulation
Il convient bien sûr d’apprécier et de mesurer l’intérêt, pour les élèves et pour le professeur, de mettre en place une activité manuelle pendant une séquence de découverte du monde.
Tout d’abord, par les travaux qui ont pu être effectués, notamment par Jean Piaget, on sait que l’enfant, quel que soit son âge, a un intérêt pour les objets et les phénomènes qui l’entourent. Faire manipuler au sein de la classe va permettre d’assouvir cette soif de curiosité qu’a l’élève : on va lui permettre de toucher, regarder, sentir, transformer des objets afin de les rendre familiers et de répondre aux questions que l’enfant est susceptible de se poser. Si le matériel utilisé est accessible, l’élève va même pouvoir reproduire l’expérience chez lui, pour continuer d’observer, ou pour montrer à ses proches ce qu’il a appris. Cette modalité de travail qui est celle de la découverte, de l’exploration va rapprocher l’élève du réel, lui permettre d’agir sur du concret et tout cela va être un facteur de motivation.
Effectivement, cette méthode de travail va permettre une meilleure adhésion des élèves au cours proposé: la motivation va faire que l’élève va avoir envie d’écouter, de participer, de se mettre dans une situation d’apprenant.
La manipulation en sciences va également casser le rythme traditionnel de la classe, rompre la monotonie du cours habituel : il y aura du mouvement, des déplacements, de la discussion, des rencontres inhabituelles (animaux…), ce qui va insuffler une dynamique nouvelle à la classe.
Pour le professeur des écoles, proposer une manipulation est une manière de favoriser la communication au sein de la classe. En effet, les élèves, par les questions que la manipulation va engendrer, ou par la nécessité de travailler en groupe, vont entrer en communication entre pairs, mais également avec le professeur. Par cette communication, mais également par les observations qui vont découler de la manipulation, l’élève va être acteur de ses apprentissages : le geste est guidé par la pensée, et l’observation va engendrer la construction du savoir. De cette façon, l’élève va assimiler, et retenir plus facilement ce que le professeur cherche à lui faire apprendre.
La manipulation va être également une méthode de différenciation au sein de la classe : à un certain âge, ou à un certain niveau de difficulté de l’élève, il va être plus facile de montrer ce que l’on pense par la manipulation d’objets, qu’en explicitant. De plus, le professeur fait en sorte que l’expérience puisse être reproduite autant de fois que l’élève a besoin pour construire son savoir. Pour l’élève en difficulté, on pourra même envisager une manipulation plus longue par exemple.
Malheureusement, malgré ces nombreux avantages, manipuler peut également montrer ses limites ;
Tout d’abord la méthode de la manipulation n’est pas applicable à toutes les leçons de découverte du monde, tout n’est pas propice à la manipulation, en raison des dangers présentés (produits, matériaux, dispositifs difficiles à installer …), mais aussi pour des raisons éthiques (expérimentation sur le vivant…).
De plus, la manipulation réclame très souvent des moyens financiers pour acquérir du matériel en nombre suffisant pour que chaque élève puisse être acteur de la découverte…
La trace écrite
Définition et différentes fonctions de la trace écrite
La trace écrite est la mise à l’écrit des notions abordées en classe. Elle peut être individuelle ou collective (affichages divers, outils communs …). Elle a cinq grandes fonctions :
– C’est une aide à la mémorisation : les notions abordées en classe sont fixées, permettant aux élèves de se remémorer ce qui a précédemment été vu. Les traces écrites doivent donc être accessibles, lisibles et compréhensibles.
– C’est un outil de conceptualisation : il s’agit de mettre en mots ce que l’on a appris.
À travers l’écriture sont enclenchées plusieurs opérations mentales telles que la reformulation, la hiérarchisation des informations et leur mise en relation, la catégorisation et la mémorisation.
– C’est un outil de réinvestissement : la plupart des savoirs se construisent de manière progressive, par enrichissements progressifs. Les connaissances précédemment acquises sont utilisées et associées aux nouvelles informations qui se transformeront en nouvelles connaissances.
– C’est un outil d’apprentissage langagier : elle permet le perfectionnement de l’écriture. De plus, le fait de justifier, d’expliquer, favorise l’entrée et le développement de l’élève dans les discours explicatif ou argumentatif ainsi que l’utilisation d’un lexique précis.
– C’est une aide à la métacognition : l’élève cherche les mots pour formuler ce qu’il a découvert et compris, structure son écrit et le met en forme et prend ainsi conscience de ses apprentissages. Il apprend également à parler de son savoir et le rend transmissible.
Les différentes formes de la trace écrite
Pour être efficace, il est intéressant de varier les formes de traces écrites. En fonction de ce que l’enseignant veut faire retenir à ses élèves, de ce qu’il veut leur communiquer, il choisira celle qu’il considère comme la plus adaptée. Elle peut être :
– une frise chronologique
– une carte
– un texte à trous,
– une synthèse écrite
– un schéma
– un dessin
– un tableau à double entrée
Cette diversité permet également de répondre à l’hétérogénéité d’une classe. Une seule forme de trace écrite ne sera pas nécessairement proposée à tous les élèves. En fonction des spécificités de chacun et en particulier des élèves en difficulté, l’enseignant doit prévoir différents types de support. Par exemple, un élève dyslexique ou ayant de gros problèmes d’écriture se verra proposé un texte à trous plutôt qu’un paragraphe à recopier, afin d’éviter une surcharge cognitive néfaste aux apprentissages.
Que faire figurer dans la trace écrite
Les informations concernant les différents éléments à faire figurer dans une trace écrite peuvent être issues :
– Des programmes officiels : ils fixent les grandes orientations concernant les différents apprentissages.
– Du socle commun de connaissances et de compétences: il fixe les compétences à acquérir progressivement tout au long d’un cycle.
– Des lectures et connaissances personnelles : elles permettent d’être plus complet, de détailler certains points que l’enseignant juge utile pour sa classe. Cette liberté pédagogique ne doit cependant pas aller à l’encontre des informations figurant dans les programmes officiels.
La trace écrite en SVT
En SVT, la trace écrite utilise les mêmes supports que dans les autres matières. Sa rédaction possède cependant quelques spécificités. Elle est le reflet de la démarche choisie. Aux cycles 2 et 3 principalement, elle comporte le constat ou situation initiale, les problèmes (ou questions) auxquels on cherche à répondre, les activités réalisées dans le cadre de la stratégie d’investigation suivie et leurs supports (par exemple s’informer à partir d’un document, réaliser une observation microscopique…), le bilan. Cette trace écrite contribue directement à la structuration de la pensée scientifique en construction de l’élève.
Présentation de la séquence
Contexte
En tant que professeur des écoles stagiaire cette année, je suis en poste à l’école maternelle publique de Cranves Sales, établissement situé en zone socialement favorisée.
J’exerce dans une classe de petite et moyenne section (7 PS et 22 MS). La majorité de ma séquence s’est déroulée uniquement avec mes élèves de moyenne section, car la plupart de mes ateliers concernant cette séquence étaient placés pendant la sieste des petits. Dans mon analyse, je ne considèrerai donc que les activités des moyennes sections.
Les textes officiels
La séquence mise en place au sein de ma classe consiste à réaliser des semis de différentes graines afin d’observer leur évolution. Ce travail s’inscrit entièrement dans le bulletin officiel du 19 juin 2008 relatif aux programmes de l’école maternelle. Cette activité concerne le domaine DECOUVRIR LE MONDE (plus précisément » Découvrir le vivant « ), et répond aux descriptions et objectifs suivants, d’après le BO du 19 juin 2008 : « DECOUVRIR LE MONDE :
A l’école maternelle, l’enfant découvre le monde proche ; il apprend à prendre et à utiliser des repères spatiaux et temporels. Il observe, il pose des questions et progresse dans laformulation de ses interrogations vers plus de rationalité. (…)
Découvrir le vivant :
Les enfants observent les différentes manifestations de la vie. Elevages et plantations constituent un moyen privilégié de découvrir le cycle que constituent la naissance, la croissance, la reproduction, le vieillissement, la mort. (…) »
Les compétences attendues en fin de cycle sont :
– Connaître les manifestations de la vie végétale, les relier à de grandes fonctions : croissance, nutrition, reproduction.
– Situer les événements les uns par rapport aux autres
Dans cette séquence, les connaissances à construire étaient les suivantes :
– Les graines germent et donnent des plantes.
– Il existe de nombreuses graines ; chaque graine germée donne une plante.
– Des graines différentes donnent des plantes différentes.
– Les plantes grandissent et produisent tige, feuilles et racines.
– Le semis des graines et la croissance des plantes demandent du temps.
– Toutes les graines ne germent pas en même temps.
Présentation de la séquence mise en place
Pour cette séquence, j’ai voulu essayer de faire passer les savoirs par le biais des albums, du langage mais également par la manipulation, et l’observation des élèves.
La séquence finale n’est pas tout à fait celle que j’avais prévue initialement (voir annexe 1 : fiche de préparation de la séquence initiale). En effet, il a fallu que j’adapte ma préparation en fonction des élèves (ce sont eux qui, par leurs représentations initiales ont donné un sens à la séquence), en fonction de mes lectures et en fonction du temps. En effet, étant à mi-temps il a été difficile pour moi de gérer la croissance des plantes…chaque lundi je découvrais leur évolution et donc j’adaptais l’approche que j’allais en faire avec les élèves. Un autre contretemps a été la présence de vacances alors que ma séquence n’était pas terminée.
Résultats et analyse
Le moyen d’investigation des élèves : les observations
Bulletin officiel hors série n°3 du 19 juin 2008 : « L’élève observe, il pose des questions et progresse dans la formulation de ses interrogations vers plus de rationalité. »
L’observation en sciences
L’observation va être présente dans la plupart des étapes de la démarche d’investigation. De plus,en sciences, nous observons de la maternelle jusqu’au lycée, il est donc important d’apprendre à observer relativement tôt. Par sa curiosité, l’enfant est attiré par ce qui bouge, ce qui change, il est donc facile d’intéresser l’enfant à l’observation de la croissance de la graine, action essentielle dans cette séquence. En effet, les différentes observations vont être le moyen d’investigation des élèves : elles vont permettre de décrire, de comparer, de vérifier, de répondre aux questions préalablement posées mais également de se questionner, d’interpréter et de mémoriser.
Les différentes observations
Les observations ont été présentes tout au long de la séquence mais elles n’avaient pas toutes le même rôle. On peut distinguer deux types d’observations mises en place : les observations libres et les observations guidées.
Les observations libres :
Elles se font tous les jours, à tout moment de la journée, spontanément. Les semis étant à la portée des enfants, ils pouvaient les observer quand ils le souhaitaient. J’ai remarqué que le lundi matin, pendant l’accueil, nombreux étaient les élèves qui allaient regarder les semis pour voir si les plantes ne manquaient pas d’eau, si ça avait changé depuis le vendredi …Ces moments ont d’ailleurs été le point de départ de nombreuses questions, ils ont permis d’enrichir nos séquences de regroupement : les élèves qui avaient fait preuve de curiosité racontaient ensuite aux camarades, et leur transmettaient l’envie d’observer à leur tour. On pouvait alors reprendre l’examen en groupe classe, tout en analysant et en se posant des questions.
Les observations guidées
Ce type d’observation est, comme son nom l’indique, guidé par le maître, à des instants précis, en ateliers ou en regroupement. Le maître va poser des questions pour guider l’observation des enfants, pour déclencher les questions et pour permettre d’attirer l’attention des élèves sur un point précis.
Les observations guidées en atelier ont abouti à des dessins d’observation. En effet, après avoir bien observé avec le maître, répondu aux questions, les élèves se sont lancés dans le dessin d’observations.
Les dessins d’observations
Durant cette séquence, deux dessins d’observations par élève ont été effectués et ont permis de découvrir deux notions importantes, caractéristiques du vivant : la germination de la graine et la croissance de la plante.
Ces dessins avaient plusieurs objectifs :
– conserver une trace pour comparer plus tard avec ce qui a été observé (aide à l’observation)
– aider à focaliser le regard de l’élève et à remarquer les détails (par exemple on peut dire aux élèves de bien faire attention à l’apparition des racines)
– construire un support afin que les élèves puissent rapporter leur expérience aux parents, ou à d’autres élèves par exemple.
Une difficulté pour les élèves
Cet exercice a représenté une réelle difficulté pour les élèves, de par sa nouveauté mais aussi par ce qu’il demande ; le dessin d’observation implique de passer de trois à deux dimensions, et de maîtriser l’outil et le geste (chose qui n’est pas forcément maîtrisée enmoyenne section).
Pour pallier ces difficultés, avant de lancer les élèves dans le dessin d’observation, un moment de langage lié à l’observation avait lieu. Pendant cet instant, les élèves, aidés du maître, récapitulaient ce que l’on devait voir sur le dessin tout en observant précisément les semis à dessiner. Une fois le travail terminé, le maître faisait commenter le dessin « à chaud » pour comprendre ce que l’élève avait voulu dessiner, le but étant de retrouver les éléments essentiels observés auparavant.
La description des dessins
Le premier dessin d’observation demandé est celui qui fait suite à l’observation de la germination de la graine. On arrache la plantule pour observer plus facilement la germination (En Annexe 3, une photo des graines telles qu’elles sont présentées aux élèves). On observe alors que la graine a donné une partie vers le haut (la tige) et une vers le bas (la racine). Après avoir observé précisément ce que les différentes graines étaient devenues, après l’avoir verbalisé, et avoir maitrisé le vocabulaire adapté, les élèves doivent dessiner « ce que les graines sont devenues ».
Les graines leur étaient alors présentées une par une. Le départ a été compliqué, c’était la première fois que les élèves devaient faire cet exercice, certains d’entre eux ont pris la parole pour dire « Je ne sais pas faire, maitresse » et d’autres ont préféré s’inspirer des dessins des voisins.
Voici le résultat de cette première expérience : (il y avait 3 absents ce jour)
Evaluation finale
L’évaluation finale s’est déroulée en deux épreuves : une remise en ordre d’images séquentielles retraçant les différentes étapes de la graine à la plante, et un dessin reprenant la consigne du recueil de représentations : « Que devient une graine ? ». Cette dernière évaluation a été faite au retour des vacances, elle m’a donc permis d’évaluer ce que les élèves avaient retenu de la séquence et de nos semis. Pour cette évaluation, j’attendais que les racines, la tige, les feuilles soient identifiables.
Comparaison recueil initial – évaluation finale
La prise de représentation faite à la deuxième séance et le travail d’évaluation effectué à la séance 6 avaient la même consigne : « Dessine ce que devient une graine ». L’analyse des deux étapes est nécessaire : la première afin de construire la séquence en prenant en compte les représentations initiales des élèves, et la deuxième afin de contrôler l’atteinte des objectifs de la séquence.
Pour cette séquence, on peut voir, par l’analyse des dessins initiaux, que certains élèves ont déjà une connaissance des besoins de la graine : on voit apparaître le soleil mais aussi des bonhommes qui arrosent. Ces conceptions ont été un point de départ de notre expérimentation. Ces dessins ont également permis de prendre en compte qu’une grande majorité des élèves pensaient que la graine deviendrait fleur. Cette représentation a totalement disparu après l’expérience puisqu’on ne retrouve aucune fleur dans l’évaluation finale.
Dans la partie qui va suivre, nous essaierons de trouver par quels moyens les représentations des élèves ont pu évoluer.
Les moments d’apprentissages
Comme nous l’avons largement démontré dans la partie théorique concernant la manipulation, cette dernière est un moyen pour les élèves d’apprendre par eux mêmes. En observant l’évolution des représentations des élèves, je me suis demandée quels autres moments avaient été pour eux des moments d’apprentissages.
Le rôle des albums
Tout au long de la séquence, j’ai utilisé plusieurs albums à différents moments. Ces lectures, adaptées cycle 1 m’ont permis d’amener les élèves à appréhender la découverte du monde de façon différente. En effet, l’album est un atout majeur pour l’enseignement, il permet d’entrer dans un thème, de faire passer des connaissances et de palier les difficultés de certains enfants, de plonger les élèves dans des situations concrètes en les amenant à réfléchir sur un problème.
Les albums étudiés ont été Une si petite graine d’Eric Carle, Dix petites graines de Ruth Brown et plus profondément Toujours rien ? de Christian Voltz. Cet album est un album fiction-documentaire puisqu’il raconte l’histoire imaginaire de Monsieur Louis, tout en apportant des connaissances scientifiques sur le développement d’une graine. Les apports scientifiques proviennent en majorité des images, bien que celles-ci ne soient qu’une représentation du réel.
Un moyen d’entrée dans le sujet
Les albums m’ont permis de créer une situation déclenchante auprès des enfants en leur montrant différentes couvertures. Cette situation a pour fonction de susciter la motivation des élèves et d’éveiller leur curiosité.
Un support d’apprentissages
En découpant l’album en plusieurs parties en fonction des séances, cet outil a été présent du début à la fin de la séquence, en totale harmonie avec la démarche d’investigation.
Effectivement, le fait de rendre appui sur un album implique davantage les élèves dans l’apprentissage : « On va faire comme Monsieur Louis. » Ce genre de réflexions m’a permis de faire questionner les élèves sur notre activité : « Que devons-nous avoir pour faire comme Monsieur Louis ? De quoi avons-nous besoin ? », ce à quoi les élèves répondent « De la terre, des graines, de l’eau … ». Effectivement on voit Monsieur Louis qui creuse un trou dans la terre, qui dépose la graine, qui tasse fort la terre au dessus de la graine, qui arrose cette dernière, qui attend que ça pousse … Cet album leur a alors servi de modèle.
Le fait que trois élèves, lors de l’évaluation, dessinent des éléments de cette histoire pour répondre à la question « Que devient la graine ? » est, pour moi, la preuve de l’apprentissage par le biais de l’album.
|
Table des matières
Introduction
Première partie: Fondements théoriques
1. La pédagogie constructiviste
1.1 Qu’est-ce que le constructivisme ?
1.2 Les stades du développement cognitif de l’enfant
1.3 Le socio-constructivisme
1.4 Quels sont les points forts et les limites du constructivisme ?
2. La démarche d’investigation
2.1 Qu’est-ce que la démarche d’investigation ?
2.2 Pourquoi enseigner les sciences à travers une démarche d’investigation ?
3. Les conceptions
3.1 Qu’est ce que les conceptions?
3.2 Origines des conceptions
3.3 Pourquoi partir des conceptions?
3.4 Comment les utiliser en classe ?
4. La manipulation en sciences
4.1 Définition
4.2 Place de l’expérimentation dans l’histoire des sciences à l’école
4.3 Intérêts et limites de la manipulation
5. La trace écrite
5.1 Définition et différentes fonctions de la trace écrite
5.2 Les différentes formes de la trace écrite
5.3 Que faire figurer dans la trace écrite
5.4 La trace écrite en SVT
5.5 Les moyens de transmission de la trace écrite
5.6 Une trace écrite pour qui ?
Deuxième partie: Méthode
1. Présentation de la séquence
1.1 Contexte
1.2 Les textes officiels
1.3 Présentation de la séquence mise en place
2. Problématique
Troisième partie: résultats et discussions
1. Résultats et analyse
1.1 Le moyen d’investigation des élèves : les observations
1.1.1 L’observation en sciences
1.1.2 Les différentes observations
1.2 Les dessins d’observations
1.2.1 Une difficulté pour les élèves
1.2.2 La description des dessins
1.3 L’évolution des représentations
1.3.1 Recueil initial des représentations
1.3.2 Evaluation finale
1.3.3 Comparaison recueil initial – évaluation finale
1.4 Les moments d’apprentissages
1.4.1 Le rôle des albums
1.4.2 Les moments de regroupement
Conclusion
Bibliographie/Sitographie
Annexes
Résumé
