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IUFM de BOURGOGNE
CONCOURS DE RECRUTEMENT : Professeur des écoles
Comment l’enseignement des sciences rénové peut-il aider à
la réussite des élèves en difficulté ?
BOUCHARD Marion
Directeur : M. Jean-Charles ALLAIN Professeur à l’IUFM de BOURGOGNE
Centre départemental de Côte d’Or Dijon
2004-2005 0364328J
2
Sommaire
Introduction ______________________________________________________ 4
I. Motiver des élèves en difficulté grâce à l’enseignement des sciences ? ____ 6
A. Motivation __________________________________________________ 6
B. Comment définir un élève en difficulté ? _________________________ 7
C. L'enseignement des sciences ___________________________________ 8
a) Bref historique de l'enseignement des sciences ___________________ 9
b) Comment enseigner les sciences ?____________________________ 11
II. Mise en place de séances et analyse des pratiques __________________ 12
A. Une séquence sur la découverte de la matière en maternelle _______ 12
1. Profil de la classe et objectifs _________________________________ 12
2. Les programmes ___________________________________________ 12
3. Les difficultés possibles _____________________________________ 13
4. Questionnement des enfants __________________________________ 15
5. Phases d’observation et de manipulation ________________________ 16
6. Bilan ____________________________________________________ 17
B. Des sciences en cycle 3 _______________________________________ 19
1. Profil de la classe __________________________________________ 19
2. Le programme du cycle 3 ____________________________________ 19
3. Mise en place d'une séquence sur la circulation sanguine ___________ 20
a) Conceptions initiales ______________________________________ 20
b) Objectifs________________________________________________ 24
c) Séances mises en place ____________________________________ 25
d) Bilan de cette séquence ____________________________________ 27
4. Mise en place d'une séquence sur l'eau en lien avec l'EEDD _________ 27
a) Objectifs fixés ___________________________________________ 27
3
b) Séances mises en place ____________________________________ 28
c) Bilan de cette séquence ____________________________________ 30
5. Bilan et conclusion de cet enseignement en cycle 3 _______________ 30
III. Conclusion _________________________________________________ 32
IV. Bibliographie _______________________________________________ 34
V. Annexes _____________________________________________________ 35
4
Introduction
« Le plus tôt possible, et avec prudence, il faut repérer les difficultés pour les résoudre
vite. La prévention de la difficulté scolaire quel que soit son degré de gravité est liée à des
interventions précoces ; les enseignants sont les mieux à même de repérer des signes précurseurs
de difficulté et, sur cette base, d’entamer un dialogue avec les personnels spécialisés [...] et avec
les parents.»1
L’école est obligatoire pour tous et nous avons l’obligation d’accueillir tous les enfants.
Ce fait nous amène à un autre constat : l’hétérogénéité des niveaux dans les classes. Dans mes
différents stages, j’ai été confrontée à des classes aux niveaux variés. D’ailleurs, il est très rare
d’avoir une classe homogène puisque les élèves sont tous différents. Cette hétérogénéité
s’exprime au niveau des connaissances, des méthodes, des motivations, de l’âge, de la classe
sociale, du comportement. Comment la gérer ? Il nous faut amener tous ces élèves au plus haut
niveau possible pour chacun d’eux. Cette tâche est ardue car nous n’avons pas le temps, les
moyens de différencier l’enseignement pour chaque élève. Mais également, il est très difficile
d’établir avec exactitude le niveau d’un élève, ses besoins et les remédiations nécessaires. Doit-
on abandonner pour autant ? Même si on ne sait jamais avec exactitude si la méthode utilisée
permettra à tous les élèves d’apprendre, on peut mettre en place des solutions variées et
réorienter son enseignement selon les résultas obtenus.
Le recours aux sciences, et plus particulièrement avec une pédagogie inspirée de
l'opération « La main à la pâte », semble évident puisque G. Charpak s’est inspiré d’un
programme pour jeunes américains des quartiers défavorisés2 . Selon lui, les enfants
« manipulent pour comprendre » et « ils apprennent ainsi à lire, à écrire et à dessiner »3 . Il paraît
donc possible, grâce à l’enseignement des sciences rénové, d’aider les élèves en difficultés non
seulement en sciences mais aussi dans les autres disciplines puisque les élèves sont amenés à
rédiger des textes, lire et comprendre des documents, schématiser une expérience, calculer pour
vérifier un résultat.
1 Bulletin officiel n°13 du 29.03.01, Préparation de la rentrée scolaire 2001 dans le premier degré. 2 Programme « Hands On » à Chicago 3 In « La main à la pâte », 1996.
5
Pourtant, l’application n’est pas simple et « il faut s’assurer que certains ne s’enferment pas
dans un activisme de surface en passant à côté des enjeux réels de l’apprentissage » selon J. P.
Astolfi1. Comment doit-on mettre en place des activités scientifiques ? Quels impacts ont-elles
sur les apprentissages dans les autres disciplines ?
Nous allons donc nous interroger sur la manière d’enseigner les sciences pour donner du
sens aux apprentissages et faire réussir tous les élèves. Pour cela, dans ce mémoire, nous allons
réfléchir à une façon d’enseigner les sciences qui permet la réussite du plus grand nombre. Par la
mise en place de séances en cycle 1 et cycle 3, nous tenterons d’appliquer les principes que nous
présenterons dans une première partie et les différents programmes et circulaires sur
l'enseignement des sciences et l'EEDD. Enfin nous analyserons ces résultats obtenus à court
terme. Nous verrons s’ils correspondent à nos attentes et dans la négative, nous proposerons des
remédiations.
1 Cahiers pédagogiques 12/2002
6
I. Motiver des élèves en difficulté grâce à l’enseignement des sciences ?
A. Motivation
Ce sujet est vaste et controversé puisque certains auteurs comme Maslow considèrent que la
motivation doit venir avant tout travail et d’autres, tel que Girard, que c’est le travail qui doit
amener la motivation. Mais également cette motivation peut être extrinsèque lorsqu’elle a une
source extérieure à l’apprenant, comme l’envie d’avoir une bonne note ou de faire plaisir. La
motivation intrinsèque est à privilégier puisqu’elle vient de l’élève lui-même qui a envie de
nouveaux apprentissages. Elle est liée aux bénéfices que le sujet pourra tirer directement de son
activité. Deci (1975) insiste sur l’importance de développer le sentiment de compétence et
d’autodétermination chez l’élève pour obtenir ce type de motivation1.
Selon R. Viau2, il y a dix conditions pour susciter la motivation des élèves. Il faut que :
o l’activité représente un défi pour l’élève : l'élève est face à un problème, à une
contradiction avec ce qu'il pense et il doit trouver une solution,
o l’activité soit authentique : elle doit avoir un lien avec la réalité, comme une
étude sur la présence de l'air,
o il y ait un engagement cognitif : l'élève doit trouver une expérience pour valider
son hypothèse, comme plonger un verre à l'envers puis libérer l'air et voir les
bulles remontant à la surface,
o elle comporte des consignes claires : l'enseignant formule en quelques mots sa
demande, comme « A ton avis, que contient le sac ? »,
o elle se déroule sur une période de temps suffisante : il faut laisser aux élèves le
temps de se questionner, d'expérimenter et de trouver la solution par eux-mêmes:
« Je vois des bulles qui remontent, il y a de l'air ».
1 Définitions de D. Delignières et P. Duret.
2 Article dans le Monde de l' Education avril 2004.
7
o il y ait un caractère interdisciplinaire : un travail sur l'air amène des discussions et
des lectures sur l'air pollué, l'environnement en Education Civique et en
Littérature,
o elle soit diversifiée et qu’elle s’intègre aux autres activités,
o elle permette d’interagir et de collaborer avec les autres : les élèves confrontent
leurs points de vue et s'entraident pour réaliser des expériences, des montages,
o elle responsabilise en lui permettant de faire des choix : les élèves mettent en
place leurs solutions pour valider leur hypothèse,
o l’activité soit signifiante aux yeux de l’élève : l'expérience est réalisée pour
valider une hypothèse.
Pour conclure, on peut citer cette phrase de Ph. Jacqué : « Qui est motivé, motive »1. Un
enseignant qui motive ses élèves, c’est un enseignant qui croit en ce qu’il fait, qui s’intéresse
aux élèves, qui garde un goût pour l’autre et qui continue à se cultiver, qui vit ce qu’il enseigne2.
Il est donc important que l'enseignant s'investisse dans la préparation mais également qu'il
encourage ses élèves à persévérer dans leur recherche en les guidant, en les aidant à franchir les
obstacles.
B. Comment définir un élève en difficulté ?
J’entends par élève en difficulté pas seulement ceux qui sont en échec scolaire mais aussi
ceux qui ont des retards, des lacunes. Evidemment, si on se réfère à JL Chabanne3, tous les
élèves doivent être à un moment en difficulté face aux apprentissages puisque selon la définition
du décalage optimal de Vigotsky, la nouvelle tâche doit faire appel à des savoirs d’un cran
supérieur aux savoirs actuels de l’élève. Mais, normalement, ils ne le sont pas constamment et
sont en général, par une réflexion individuelle ou collective, un questionnement et une situation
mise en place par l’enseignant, capables de franchir l’obstacle.
Le terme d'échec scolaire est souvent utilisé dans les différents rapports sur l'école, mais
selon B. Charlot, « L'échec scolaire n'existe pas, ce qui existe ce sont des élèves en échec »4.
1 Monde de l’éducation, avril 2004. 2 S. Thiercy, avril 2004. 3 Les difficultés scolaires d’apprentissage, Nathan, 2003. 4 Du rapport au savoir, 1997.
8
Pour tenter de remédier au problème, je pense qu'il ne faut pas s'intéresser à un phénomène
social mais se centrer sur l'élève et donc le définir.
Le comportement d’un élève dans la classe peut être un indice dans le repérage de
difficultés, que ce soit au niveau de son comportement avec l’adulte ou au niveau de sa relation
aux autres élèves. Un élève qui n’est pas attentif, qui n’écoute pas ou s’occupe à une autre tâche
a plus de chances que les autres de ne pas comprendre la notion abordée, même si certains
élèves ont besoin de toucher des objets pour rester attentifs. J’entends par élève inattentif, un
élève qui, par exemple, joue avec ses affaires (stylo, règle, gomme,…), fouille dans son casier,
regarde par la fenêtre, sans être capable de dire ce qui est en train de se dire dans la classe si on
le lui demande. A partir de là, il est moins réceptif et aura plus de difficultés à comprendre.
Egalement, on peut reconnaître un élève en difficulté par son travail, non seulement lors
des interrogations sur le cahier d'évaluation par exemple mais aussi par toute trace écrite comme
le cahier du jour en CM2, une fiche en maternelle. Un élève peut parfois obtenir une réponse
juste mais il aura utilisé une stratégie peu efficace et coûteuse en temps. Par exemple, dans ma
classe de CM2 pendant une séance de mathématiques sur l'aire, une élève a utilisé ses doigts
pour sur-compter et trouver la solution de 16 + 10. Elle a effectivement trouvé le bon résultat
mais elle a perdu beaucoup de temps. Elle ne maîtrise pas la décomposition des nombres en
dizaine et unité. Cette lacune peut nuire à ses futurs apprentissages et il faut donc
immédiatement y remédier.
Pour conclure, un élève est considéré en difficulté lorsqu'il ne parvient pas à franchir seul
les obstacles. Il faut donc être très attentif au déroulement de la séance et la compréhension de
chacun. De plus, il faut pouvoir moduler la séance selon les difficultés de chacun et prévoir des
remédiations. Un élève qui est constamment en échec se refuse à de nouveaux apprentissages. Il
faut donc le motiver dès le commencement.
C. L'enseignement des sciences
« La science est le discours par lequel l’homme décrit les objets et les phénomènes de la
nature. Le caractère majeur de ce discours est l’objectivité ; sa charpente est le raisonnement,
9
souvent bâti à partir d’intuitions ou d’hypothèses ; sa justification se fonde sur la vérification
expérimentale »1.
a) Bref historique de l'enseignement des sciences L’enseignement des sciences à l’école débute officiellement avec la loi du 28 mars
1882.2 Il a avant tout un caractère utilitaire puisque les études sont courtes, mais il a également
un objectif éducatif en développant l’observation avec la leçon de choses. Les instructions
officielles de 1945 maintiennent les leçons de choses mais décrètent que l’observation est la
seule opération de la science accessible à l’école primaire. La leçon de chose est remplacée par
les disciplines d’éveil et le tiers temps pédagogique en 1969. L’expérimentation est valorisée
dans les textes, mais la réalité sur le terrain est autre. La volonté de rendre l’élève autonome et
citoyen est visible, mais il faut attendre la mise en place de l'opération « La main à la pâte » en
1996 dans des classes pilotes avec le soutien de l'académie des sciences. C’est à G. Charpak que
l'on doit cette initiative. Sa prise en compte dans les programmes, dans le B.O. n°23 du 15 juin
2000, avec la mise en place d'un plan de rénovation de l'enseignement des sciences et de la
technologie à l'école est annoncée par le ministère de l’éducation nationale. Ce plan est distinct
de l'opération "La main à la pâte", il s’inspire de ses acquis et l'intègre en tant que pôle innovant.
On observe alors une plus grande application sur le terrain de la charte des 10 principes de la
main à la pâte. En effet, les professeurs des écoles sont accompagnés dans leurs projets grâce à
un dispositif national et des centres départementaux ; les IUFM et leurs professeurs mis à
disposition. Le programme la main à la pâte met également à disposition sur son site
(http://www.inrp.fr/lamap/) de nombreuses informations et ressources pour concevoir et mettre
en oeuvre des séances. De plus, un forum est à disposition sur ce site afin de trouver réponse à
des questions difficiles ou inattendues des élèves.
Pour la maternelle, dans les programmes de 2002, l'enseignement des sciences appartient
au domaine « découvrir le monde ». « L'école maternelle permet à l'enfant d'exercer sa curiosité
en découvrant, au-delà de l'expérience immédiate, quelques-uns des phénomènes qui
caractérisent la vie, la matière ou encore les objets fabriqués par l'homme ». Avec ses
apprentissages, l'élève doit pouvoir « distinguer le monde physique et le monde vivant », il a
1 G. Charpak, La main à la pâte, 1996.
2 G. Berthou, « Quand et comment a été pensé l’enseignement des sciences expérimentales? », Revue Grand N,
n°63, 1998-1999
10
ainsi « l'occasion de mieux connaître les besoins de son corps et de structurer ses actions dans
l'univers qui est le sien ».
Au cycle 3, « 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. Ces enseignements s'ouvrent aussi sur les grands problèmes éthiques de notre temps
auxquels les enfants sont particulièrement sensibles (développement économique,
environnement ou santé) ».1
Plus particulièrement, nous allons voir l’enseignement de l'EEDD (l’éducation à
l’environnement pour un développement durable) qui fait partie intégrante de la formation
initiale des élèves, tout au long de leur scolarité, de la maternelle au lycée à compter de la
rentrée 2004. Une éducation à l'environnement a été mise en place dans le système éducatif
depuis une trentaine d'années. Mais son importance a été particulièrement soulignée depuis juin
2003. « Cette éducation doit leur permettre d'acquérir des connaissances et des méthodes les
aidant à comprendre la complexité des divers phénomènes et à ses situer dans leur
environnement de manière responsable ». Le développement durable est défini, selon les termes
du rapport Brudtland de 1987, comme “Notre avenir à tous” et comme “un développement qui
répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures de
répondre aux leurs”.2 Ce concept de développement durable impose de prendre en compte :
- les différentes échelles de temps et d’espace (du local à la planète),
- les différentes composantes de l’environnement (aspects physiques,
chimiques et biologiques, facteurs sociaux, économiques et culturels),
- le principe de responsabilité de chacun et le principe de solidarité.
Selon les textes, l’EEDD ne constitue pas une nouvelle discipline et a pour particularité d’être
un enseignement transdisciplinaire et doit donc être traitée en relation avec plusieurs disciplines.
Les équipes pédagogiques sont appelées à définir « de manière collégiale des temps forts et des
points d’ancrage dans chaque discipline pour construire une progression coordonnée ». Dans le
premier degré, le projet d’école définit, au niveau de chaque cycle, une programmation annuelle
des thèmes à aborder et des projets.
1 Hors série n°1 du BO du 14 février 2002. 2 B.O. n°28 du 15 juillet 2004.
11
b) Comment enseigner les sciences ?
La discipline scientifique à l’école a toujours eu une volonté d’expérimentation selon un
article des Cahiers pédagogiques1. Cette expérimentation était menée par les élèves qui devaient
suivre un protocole. Aujourd’hui, les enfants sont amenés à s’interroger, à émettre des
hypothèses que l’expérimentation, l’observation vont, ou non, valider. Mais attention ! Selon A.
Giordan, le protocole donné aux élèves qui est : observation, hypothèse, expérience, résultat,
interprétation, conclusion est un système trop linéaire. La réalité serait plutôt un système
d’interactions entre ces étapes. Cet auteur nous donne également des pistes principales pour
enseigner la science :
- « Avoir toujours à l’esprit un certain nombre d’objectifs de « savoir être » et de « savoir
faire » ». Par exemple, les élèves apprennent à travailler en groupe en ayant chacun leur
rôle et en respectant les décisions des autres.
- « Se donner quelques objectifs conceptuels, pas trop ambitieux et clairement définis ».
Une séquence sur l'air amènera les élèves de cycle 3 à reconnaître des bulles d'air dans
l'eau, à savoir que l'air est pesant et comprimable.
- « Choisir des situations et des outils pédagogiques directement en rapport avec ses
objectifs ». Les expériences doivent être mises en place pour valider une hypothèse,
comme comprimer une bouteille 'vide ' fermée pour montrer la présence de l'air et sa
capacité à être comprimé.
- « Faire émerger et tenir compte des conceptions des apprenants ». Une réponse à une
question par un schéma ou un texte par les élèves permet à l'enseignant de savoir, par
exemple, qu'ils pensent que la bouteille 'vide' ne contient rien.
- « Ne pas « donner », « montrer » mais plutôt « faire élaborer ». » Ce sont les élèves qui,
face à un problème, à un doute vont imaginer et mettre en place une expérience pour
valider une hypothèse.
1 décembre 2002
12
II. Mise en place de séances et analyse des pratiques
A. Une séquence sur la découverte de la matière en maternelle
1. Profil de la classe et objectifs
C'est une classe de moyens et de grands à l’école maternelle des Violettes à Chenôve. Un
élève n’était présent que la moitié du temps dans l’école. Il allait ensuite à l’hôpital de jour. 5
enfants étaient suivis par le RASED et partaient donc à différents moments de la semaine. Dans
cette classe, 3 enfants étaient particulièrement éveillés.
Mon objectif était d’amener les enfants à se questionner, à observer le monde qui les
entoure. Par ce biais, les enfants devaient verbaliser, réutiliser ce qu’ils avaient appris.
2. Les programmes
Pour la séquence de travail sur les aimants et la découverte des propriétés de différents
matériaux, on peut se référer à deux parties du programme.1
1 - Découverte sensorielle
« Pour qu'il puisse établir des connaissances, il importe d'abord de guider l'enfant
vers une toute première analyse de son environnement, fondée sur la mise en ordre des
perceptions qu'il en reçoit. C'est par l'usage de ses sens que l'enfant reconnaît les objets et les
événements qu'il perçoit. L'aider à mieux découvrir le monde, c'est donc enrichir et
développer ses aptitudes sensorielles, lui permettre de s'en servir pour distinguer des réalités
différentes, les classer ou les ordonner, les décrire grâce au langage. Dans cette perspective,
on lui propose des situations mettant en jeu :
- l'exploration des qualités tactiles : rugueux, lisse, doux, piquant, chaud, froid, etc. ;
- l'exploration tactile des formes et des surfaces, y compris en fermant les yeux ;
- l'exploration des caractéristiques gustatives et olfactives : textures, odeurs, saveurs, etc. ;
- la reconnaissance des éléments du monde sonore, leur reproduction ;
- l'exploration des caractéristiques visuelles des objets : couleurs, intensités, oppositions
brillant/terne, clair/sombre. »
1 Programmes 2002 « Qu'apprend-on à l'école maternelle ? »
13
2 - Exploration du monde de la matière
Une première appréhension intuitive du concept de matière peut être sous-tendue
par la distinction entre les objets et les substances dont ils sont constitués, elles-mêmes
caractérisées par leurs propriétés.
En agissant sur la matière, l'enfant élabore des représentations. Il peut ainsi s'exercer à
modeler, tailler, couper, morceler, mélanger, assembler, fixer, transporter, transvaser,
transformer en agissant sur des matériaux nombreux et variés.
Grâce à ces actions, il complète son expérience du monde en découvrant quelques propriétés
de matières usuelles comme le bois, la terre, la pierre, le sable, le papier, le carton, le tissu... Il
repère des réalités moins visibles comme le vent et ainsi prend conscience de l'existence de
l'air.
Cette exploration conduit à des dialogues avec l'enseignant qui permettent de repérer, classer,
sérier, désigner les matières, les objets et leurs qualités.
3. Les difficultés possibles
Pour prévoir les difficultés que l'on peut rencontrer en maternelle pour découvrir le
monde, je m'appuie sur l'étude en quatre parties de M. Coquidé-Cantor et A. Giordan dans
« L'enseignement scientifique à la maternelle » en 2002 et j'applique ces critères dans ma
préparation de séquence sur la découverte de la matière : concevoir un problème, émettre des
hypothèses, expérimenter et coopérer.
• Concevoir un problème
Les jeunes enfants ont un mode de pensée qui fait qu'ils expliquent tout par le finalisme
et cela les empêche de se poser des questions. Ils ne doutent pas un instant que ce qu'ils pensent
puisse être faux même s'ils ne sont pas d'accord entre eux. Le maître doit alors souligner les
désaccords et faire naître le doute dans leur esprit.
Par exemple, les élèves vont définir les matériaux par leur utilisation comme une bouteille ou un
meuble. Je pourrais alors leur faire remarquer qu'il existe des bancs en fer et en bois et ainsi les
amener à douter de leurs critères et en définir de nouveaux.
14
• Emettre des hypothèses
Les enfants très jeunes ont beaucoup de mal à imaginer des solutions possibles à un
problème donné et à concevoir qu'elles devront être testées ensuite. L'enseignant doit alors faire
verbaliser les enfants en les questionnant pour faire émerger les différentes questions et les aider
à imaginer des situations validantes.
En effet, comme nous l'avons vu précédemment dans le chapitre de l'enseignement des sciences,
ce sont les enfants qui doivent, face à un problème, trouver une solution et la mettre en place
pour répondre à leurs questions. Or, dans cette classe, les élèves n'ont pas l'habitude de
s'interroger et d'avoir une recherche scientifique. En revanche, je pense qu'ils ont une capacité
d'observation et d'étonnement propre à cet âge. Il faudra donc, sans doute, induire au début des
solutions aux élèves pour les laisser ensuite plus libre. Naturellement, cela se fera tout en les
guidant avec des questions pour faire avancer leur questionnement. A cet âge, l'écoute des autres
n'est pas acquise, l'enseignant devra donc répéter ce qui a été trouvé et faire régulièrement des
bilans.
• Expérimenter
Les enfants qui se satisfont de la première explication trouvée ne voient pas la nécessité
d'expérimenter pour avoir confirmation de leurs hypothèses : ils sont sûrs que c'est vrai. Il faut
tenter d'introduire le doute peu à peu dans leur esprit afin de les conduire à vérifier leurs
propositions par des manipulations avant de les valider.
Là encore, il est important que les enfants verbalisent et surtout s'écoutent entre eux. C'est par
l'écoute des différentes réponses que le doute pourra s'installer dans le groupe si les enfants ne
sont pas d'accords. Nous pouvons, de plus, nous appuyer sur l'observation d'objets dans la classe
pour contredire un élève.
• Coopérer
On sait que la capacité à coopérer est une des compétences transversales que l'on doit
développer dès la maternelle car l'égocentrisme des très jeunes les pousse à ne pas tenir compte
15
de leurs pairs. Ils sont, en outre, à un âge où le processus de socialisation ne fait que balbutier,
notamment pour ceux qui n'ont pas connu de collectivités jusqu'alors. L'enseignant devra
privilégier des manipulations et des discussions en petits groupes en alternance avec des phases
de mise en commun en grand groupe. Cela permettra également de diversifier les réponses des
enfants qui, s'ils sont tous regroupés, auront plus facilement tendance à imiter les autres.
Pour la mise en place de ma séquence, je tâcherais donc d'utiliser le travail de groupe et ainsi de
faire verbaliser les enfants dans cette situation en passant dans les différents groupes. De plus,
certains moyens faisant la sieste l'après-midi, les enfants ne sont pas aussi nombreux que le
matin.
4. Questionnement des enfants
Pour amener les élèves à se questionner sur la matière, je commence cette séance par une
remarque à propos d'une bouteille d'eau. En effet, nous avons dans la classe un élève qui souffre
de problèmes aux reins et il doit donc boire régulièrement dans la journée. Sa maman qui veut
s'assurer qu'il ne boira pas d'eau du robinet apporte régulièrement une bouteille réservée à
Redha. Les enfants connaissent bien ce fonctionnement et ne mélangent pas cette bouteille avec
celle remplie au robinet par l 'ATSEM pour la collation. Comme le remarquent M. Coquidé-
Cantor et A. Giordan, les enfants fondent leur réflexion principalement sur la fonction de l'objet
et me disent : « C'est une bouteille en bouteille». L'observation d'autres objets en plastique
apporte le même type de réponse ! Assez étonnée par ces réponses, je continue mon
questionnement à propos du bois, un matériau qu'ils fréquentent dans leur vie de tous le jours. A
cette nouvelle question, la meilleure réponse est « Un arbre est en bois ! », évidement !
Cette séance continue par le questionnement des élèves par rapport à un objet qu’ils
manipulent tous les jours pendant les rituels et les différents exercices collectifs : les aimants du
tableau. Leurs formes et leurs utilisations sont variées. La participation des élèves porte
exclusivement sur ces sujets lorsque je les interroge sur le principe de l’aimant. L'aimant sert
pour la date, pour tenir la pochette avec les prénoms. Mais ils ne répondent pas directement à la
question sur le fonctionnement, ils détournent en la reformulant, comment s'ils ne pouvaient
l'assimiler. Cette classe se caractérise par la participation presque exclusive d’un groupe de
quatre à cinq élèves. Certains ne peuvent répondre (que ce soit juste ou faux) que si on les
16
sollicite particulièrement. D’autres ne s’expriment jamais en collectif et très peu en situation
individuelle.
Mon objectif est d’amener tous les élèves à s’interroger sur ce sujet, découvrir le fonctionnement
et à vouloir participer et s’exprimer. En effet, beaucoup d’élèves ne conçoivent les activités
faites à l’école que « pour faire plaisir à la maîtresse ».
5. Phases d’observation et de manipulation
Après cette observation des élèves et en prenant appui sur la théorie, nous pouvons nous
fixer plusieurs objectifs :
• tous les élèves doivent participer,
• les séances seront construites autour de la manipulation et de
l’observation de la réalité,
• l’objectif à atteindre sera clairement donné aux enfants,
• les solutions seront trouvées collectivement et non données par le
maître,
• la solution trouvée est utilisée dans un problème pratique.
Pour cette deuxième séance, les enfants sont face à un problème clair : pouvoir dire à
l’avance si un objet se fixera sur l’aimant ou non. Les enfants sont tous ensemble au coin
regroupement et j'accroche l'affiche que l'on a réalisée le matin avec le groupe des moyens sur
les pommes pour leur présenter. J'utilise donc des aimants sur le tableau. A la fin de ce moment
de discussion, je change l'affiche de place et tente de la fixer sur le mur avec les aimants. Elle
tombe (!!!). Les enfants me disent que « ça ne peut pas marcher ». Je leur demande pourquoi.
Leurs réponses me montrent que c'est par expérience qu'ils connaissent la solution. Je leur
propose alors différents objets et ils doivent prédire s'il l'aimant peut s'accrocher sur cet objet ou
non. Ils sont incapables de donner un pronostic précis et je n'arrive pas à guider la discussion
pour leur faire proposer des solutions.
Je propose alors un travail en atelier où chaque enfant manipulera les aimants et les différents
objets présents sur la table. Les enfants sont assis par groupe de quatre autour d'une table, ils
disposent chacun d'un aimant qu'ils ont pris au tableau (ils ont donc vu qu'ils « fonctionnaient »)
et au centre de la table différents objets en métal, bois et plastique sont disposés. Ils ont la
possibilité de verbaliser leurs actions avec moi puisque je circule entre les tables et demande à
17
chaque groupe de me montrer les objets qui permettent une réussite. La mise en commun n'est
pas très concluante, les élèves ne peuvent pas caractériser des groupes d'objets. Ensuite, dans le
coin rassemblement, nous procédons à un petit jeu par équipe. La classe est séparée en deux
groupes. Le but du jeu est de pêcher, avec un aimant au bout d'un fil, un objet dans une caisse en
une seule tentative. Le groupe qui a rapporté le plus d'objets a gagné. Ensuite, on procède à un
classement des objets gagnés et ceux dans la caisse. On distingue leur couleur, leur solidité, leur
bruit quand on les frappe.
La troisième séance commence par un rappel de ce que l'on a fait précédemment. Les
élèves se souviennent des caractéristiques trouvées après le jeu de la séance précédente. On
recommence une nouvelle fois le jeu de pêche avec un aimant et cette fois, la réussite est
presque totale, les deux équipes sont à égalité. Un bilan permet aux élèves cette fois-ci de citer
des objets d’un matériau d’un certain type.
6. Bilan
Dans ces séances, les élèves ont appris à caractériser des matières usuelles comme le
bois, le plastique, le métal. Ils les ont touchées et ont ainsi senti des différences comme la dureté
et la souplesse, le rugueux et le lisse. Ce qui les a surtout frappés, c'est d'expérimenter le bruit
de ces différents objets. En effet, on obtient un bruit mat avec du bois et un autre qui résonne,
plus aigu avec le métal.
Pour faire un bilan au niveau de mes objectifs, je vais les reprendre un à un et voir s'ils
ont été remplis :
• « Tous les élèves doivent participer ». En effet, j'ai tenu à ce que tous les élèves
manipulent pendant le travail en atelier et puissent verbaliser avec moi. De plus, le
fonctionnement en jeu, par groupe, a permis à chaque élève de passer à l'action tout en
gardant les autres élèves motivés pendant cette attente. J'ai pu observer que des
enfants, qui pouvaient être muets toute la journée, avaient plaisir à participer car ils
avaient quelque chose d'important à dire. Je ne saurais montrer s'il y a eu une
influence sur d'autres comportements.
• « Les séances seront construites autour de la manipulation et de l’observation de la
réalité ». Je crois que cet objectif a été atteint car la séquence a débuté sur un fait
18
appartenant à leur quotidien. Ils ont également eu plus de temps de manipulations que
de verbalisation, ce qui est primordial avec des enfants de cet âge.
• « L’objectif à atteindre sera clairement donné aux enfants ». Pour respecter cet
objectif, le travail des enfants s'est essentiellement centré sur le fait de trouver des
objets qui se fixaient sur l'aimant. L'interrogation des enfants s'est également portée
sur le fonctionnement de l'aimant puisqu'ils l'ont définis comme « Ça colle ». Mais je
ne me suis pas engagé dans cette recherche car j'ai estimé qu'elle n'était pas fortuite à
cet âge.
• « Les solutions seront trouvées collectivement et non données par le maître ». Sur cet
objectif, j'ai éprouvé des difficultés car les enfants contournaient mes questions ou ne
répondaient pas comme je l'attendais et cela m'a désorientée. Je n'ai pas su les guider
par un questionnement propre à les amener à proposer des solutions. Ils ont surtout
manipulé et constaté si l'hypothèse était vraie ou fausse.
• La solution trouvée est utilisée dans un problème pratique. Lors de la préparation de
ma séance, j'ai pensé que la mise en place d'un jeu pourrait répondre à cette demande.
Mais je crois aujourd'hui qu'il est préférable de répondre à un problème de la vie de
tous les jours. Par exemple, j'aurais pu mettre les enfants face au problème d'afficher
tous les dessins de la classe dans la salle avec des aimants et donc de prévoir les
surfaces sur lesquelles cela allait fonctionner.
Je pense qu'il est difficile d'appliquer tous les principes de l'opération « La main à la pâte » en
maternelle. En effet, il faut du temps avant de changer des habitudes de fonctionnement et je
crois que ces enfants n'étaient pas encore habitués à cet exercice. Les enfants ont principalement
manipulé et observé grâce au fait, surtout, qu'ils étaient en face d'un problème simple qu'ils ne
pouvaient pas oublier. Au niveau des enfants en difficultés, j'ai pu observer des interventions
lors des rassemblements faites avec plaisir par des enfants qui avaient plus envie de
communiquer. Mais je ne saurais dire si cela est dû au fait que je me sentais plus à l'aise dans la
classe au fil des semaines, à des ateliers de langage ou à cette séquence de sciences. Les progrès
des élèves en difficultés ne sont pas quantifiables dans un délai si court, toutefois je pense que
ces situations motivantes et ludiques sont très importantes en maternelle. En effet, la première
expérience scolaire est déterminante.1
1 Programmes de l’école primaire, 2002
19
B. Des sciences en cycle 3
1. Profil de la classe
Mon second stage s'est déroulé à l'école Paul Bert de Genlis. Cette classe de CM2 est
composée de 26 élèves dont 6 redoublants (Sergine, Océane, Stéphanie, Amandine, Adeline et
Jordan). L’un d’entre-eux a été évalué comme ayant un niveau CP en lecture et CE1 en
mathématiques. Certains élèves (dont 4 garçons) sont de très bons élèves. En sciences, le cahier
montre que les élèves ont abordé les sujets essentiellement à travers des documents dont ceux du
manuel édité chez Magnard1, que seule possède la maîtresse et que je trouve particulièrement
riche au niveau des illustrations et des questionnements. Les élèves ne semblent pas être
habitués à utiliser une démarche expérimentale.
2. Le programme du cycle 3
• Comme nous l’avons vu dans la première partie de ce mémoire, le recours à l’approche
expérimentale est souligné.
• L’initiation à la démarche scientifique, en cycle 3 peut recourir à diverses formes de
travail :
« - Expérimentation directe (à privilégier chaque fois qu'elle est possible) conçue et
réalisée par les élèves ;
- réalisation matérielle (recherche d'une solution technique) ;
- observation directe ou assistée par un instrument, avec ou sans mesure ;
- recherche sur des documents ;
- enquête et visite.
La confrontation à des ouvrages de référence consolide les connaissances acquises et
contribue à l'apprentissage de stratégies de lecture adaptées à la spécificité de ces
textes. »
• Éducation à l'environnement
En plus de la définition que nous avons donnée dans la première partie, l’éducation à
l’environnement doit, en liaison avec l'éducation civique, « développer une prise de
1 Sciences au cycle 3, Magnard, 2003
20
conscience de la complexité de l'environnement et de l'action exercée par les hommes.
Elle s'appuie sur une compréhension scientifique pour des choix raisonnés :
- approche écologique à partir de l'environnement proche ;
- rôle et place des êtres vivants ; notions de chaînes et de réseaux alimentaires ;
* adaptation des êtres vivants aux conditions du milieu ;
* trajet et transformations de l'eau dans la nature ;
* la qualité de l'eau. »
• Le corps humain et l'éducation à la santé
« L'éducation à la santé est liée à la découverte du fonctionnement du corps en
privilégiant les conditions de maintien du corps en bonne santé :
- les mouvements corporels (fonctionnement des articulations et des muscles) ;
- première approche des fonctions de nutrition (digestion, respiration et circulation) ;
- reproduction des humains et éducation à la sexualité ;
- conséquences à court et long terme de notre hygiène ; actions bénéfiques ou nocives de
nos comportements (notamment dans l'alimentation) ;
- principes simples de secourisme : porter secours, en identifiant un danger, en effectuant
une alerte complète, en installant une personne en position d'attente.
Une information sur l'enfance maltraitée est effectuée chaque année. »
3. Mise en place d'une séquence sur la circulation sanguine
a) Conceptions initiales
Cette séquence sera mise en place sur la demande de l'enseignante que je remplace. En
effet, dans sa programmation, les élèves qui ont vu la respiration et la digestion abordent ensuite
la circulation sanguine.
Nous allons tout d'abord analyser les représentations des élèves et en déduire des
objectifs de travail en nous inspirant des recherches de A. Giordan et G. De Vecchi. Tout
d’abord, ces auteurs précisent que « Ce qui obscurcit la compréhension, ce sont bien les idées en
place et leur résistance aux objections ou à certains faits nouveaux mis en avant par d'autres »1.
1 A. Giordan et G. De Vecchi, les origines du savoir, 1987.
21
Il nous faut donc principalement collecter les représentations des élèves, les analyser pour
ensuite travailler avec elles.
Les élèves organisent leurs différentes leçons dans un classeur. Pour se rapprocher d'un cahier
de sciences sans toutefois bouleverser entièrement leur fonctionnement, je propose alors aux
élèves ce titre « Ce que je crois savoir » en haut de leur feuille en leur expliquant que ce ne sera
ni noté ni corrigé. La leçon sera sur une autre feuille pour marquer le fait que ce seront cette
fois-ci des connaissances vérifiées. Les conceptions des élèves sur le coeur et son
fonctionnement peuvent être classées en plusieurs catégories :
1. Le coeur est représenté par une forme ovale, il n'est pas représenté avec des tuyaux. L'élève
considère le coeur dans son aspect extérieur, qu'il ne connaît pas précisément, sans lien avec
un ensemble. Il ne considère pas sa fonction. Il doit penser que l'on a besoin d'un coeur pour
vivre mais il ne sait pas pourquoi.
2. Le coeur est représenté également comme une forme ovale entière mais avec des tuyaux qui
sortent de la forme assez ronde qui est le coeur. Les dessins ressemblent un peu à un soleil.
Le nombre de tuyaux varie. Les élèves connaissent peut-être un peu plus l'anatomie du coeur
où veulent le rattacher à un système.
22
3. Cette fois-ci certains élèves ont représenté et/ou cité la présence du sang. L'élève a cette fois
en plus un début d'explication sur le fonctionnement et sur le rôle du coeur puisque le sang
semble circuler par ses différents tuyaux sans que l'on sache vers où, comment, ni pourquoi.
4. Enfin, une dernière et unique représentation d'élève montre un coeur en forme de muscle
allongé avec deux tuyaux aux extrémités. Peut-être cet élève connaît-il la représentation d'un
muscle dans un manuel. En tout cas, il ne semble pas avoir déjà les savoirs dans ce domaine
puisqu'il ne donne pas d'explication sur le fonctionnement du coeur («Il sert à vivre »). De
23
même, il représente le sang comme étant présent dans tout le corps mais sans circuler dans
des tuyaux et sans rapport avec la respiration.
Ces représentations se retrouvent chez les élèves de cette classe selon la répartition
suivante :
Représentation 1 Représentation 2 Représentation 3 Représentation 4
Nombre d'élèves
14 4 7 1
On voit donc que, majoritairement, les élèves ne se représentent pas le cœur comme une
partie d’un ensemble. Il faudra donc insister sur l’anatomie du cœur et les liens entre celui-ci et
les autres organes.
« La construction de la connaissance passe par la prise en compte des conceptions des
apprenants, que celles-ci évoluent à partir d'un questionnement, à travers des activités de
confrontation avec les conceptions des autres et avec les faits ».1 Pour faire évaluer ces
conceptions, je confronterais tout d'abord les quatre grands types de représentation que je viens
de définir, puisque pour G. Charpak, il faut « faire se confronter les conceptions initiales, tout
en s'appuyant sur elles, pour les transformer »2 . Le questionnement mené dans une phase
collective doit amener les élèves à douter et à envisager des solutions différentes. Quelle forme a
le cœur ? Combien de tuyaux sont reliés à celui-ci ? Comment le sang circule-t-il ? Où va-t-il ?
Pourquoi ?
1 A. Giordan et G. De Vecchi, Les origines du savoir, 1987. 2 1996
24
b) Objectifs
Pour la préparation des séances, il faut porter particulièrement attention à la sélection des
connaissances que l'on veut enseigner. Il faut qu'elles soient adaptées au niveau des élèves et que
la transposition didactique des savoirs scientifiques en savoirs à enseigner ne dénature pas les
principes de fonctionnement et la réalité. Pour cette séquence, je me concentrerais sur l'anatomie
du coeur et son fonctionnement en lien avec la double circulation coeur-poumons et coeur-
muscle. Le sang sera abordé en étudiant son rôle à travers sa composition et ses lieux de
circulation.
Ensuite, nous allons appliquer les principes vus dans la première partie pour cette
séquence1 :
- « Avoir toujours à l’esprit un certain nombre d’objectifs de « savoir être » et de « savoir-
faire ». Les savoir être seront principalement ceux en lien avec un travail de groupe,
comme dans les autres disciplines puisque les élèves n'en ont pas l'habitude. Pour les
savoir-faire, comme les élèves sont néophytes dans le fonctionnement en sciences, ils
porteront principalement sur le dessin d'une expérience et sa mise en place.
- « Se donner quelques objectifs conceptuels, pas trop ambitieux et clairement définis. »
Les élèves devront « être capables de développer des arguments mettant en évidence le
rôle de la circulation sanguine dans l’alimentation des organes à partir des poumons et du
tube digestif ».2 Nous rejoignons ici les objectifs définis dans le paragraphe précédent.
- « Choisir des situations et des outils pédagogiques directement en rapport avec ses
objectifs. Pour cela, la première séance portera uniquement sur le coeur et son
fonctionnement, la deuxième sur le rôle du sang pour enfin élaborer un schéma de
synthèse. »
- « Faire émerger et tenir compte des conceptions de apprenants ». Nous rejoignons encore
le paragraphe précédent. La première séance devra donc débuter en tenant compte du
niveau des élèves, nous avons vu qu'ils ignoraient en majorité le rôle de pompe du coeur. 1 Voir p 9, analyse de A. Giordan 2 Document d'application en sciences et technologie au cycle 3
25
- « Ne pas « donner », « montrer » mais plutôt « faire élaborer ». Il faudra donc essayer de
faire imaginer aux élèves des expériences pour valider leurs hypothèses sur le
fonctionnement du coeur. Il faut toutefois prendre en compte que cette séquence ne
permet pas aisément ce travail car les concepts sont difficiles à manipuler. En effet on ne
peut pas reproduire exactement la réalité.
c) Séances mises en place
Séance 1: recueil des conceptions (cf. paragraphe précédent p 20)
Pour amener ces conceptions initiales, les élèves sont amenés à prendre leur pouls après une
séance de course longue en EPS. Il s'avère assez difficile à prendre. Je questionne donc les
élèves sur ce battement qu'ils entendent, sa provenance. Je leur demande ensuite de me dessiner
un coeur dans un corps humain et de m'expliquer par un petit texte à quoi il sert.
Séance 2 : confrontation des conceptions, formulation d'hypothèses et conceptions
d'expériences
La confrontation des conceptions amène les élèves à douter sur l'anatomie du coeur. La classe ne
peut se mettre d'accord sur le nombre de « tuyaux » qui sortent du coeur. Un élève propose en
plaisantant d'observer un vrai coeur. Ils sont assez surpris lorsque je leur annonce qu'il est
possible d'observer des coeurs d'animaux. Les élèves ne sont pas très productifs quand au rôle du
cœur. En effet, ne connaissant pas la bonne réponse, ils ont peur de dire des bêtises. Ils font
souvent référence aux livres, manuels et encyclopédies pour trouver la solution.
Séance 3: l'anatomie et le rôle du coeur
Le fonctionnement mit en place est en atelier.1 Les différentes tâches sont proposées par
l'enseignant car les élèves ont été peu productifs comme nous l’avons vu précédemment. Les
élèves sont répartis sur 7 ateliers, par groupes de 4. Les groupes sont hétérogènes et les rôles
dans les groupes sont donnés afin de ne pas pénaliser ceux en difficultés ou au contraire de les
motiver. Deux de ces ateliers sont gérés par l’enseignant qui est situé dans un coin de la salle
pour voir le reste des groupes. La classe a pour avantage d’être grande, avec deux grandes tables 1 Cf. annexe 1
26
au fond autour desquelles on peut circuler librement. Il y a également deux ordinateurs sur
lesquels j’ai installé une animation du fonctionnement du cœur et deux grands lavabos dans
lesquels l’expérience de transvasement sera réalisée en autonomie. Les différents ateliers sont
expliqués en relation avec le fonctionnement du cœur, sans donner les résultats finaux.
Pour les ateliers que je gère, les élèves sont amenés à manipuler de véritables cœurs d’agneau. A
l’origine particulièrement dégoûtés, les enfants sont rapidement impatients de toucher ce cœur,
de sentir les différents trous et cavités. Seul un élève Boris, n’a pu y toucher, malgré l’utilisation
de gants en plastique.
Séance 4: le rôle du sang
Après une rapide synthèse des ateliers de la séance précédente et une comparaison de leurs
résultats et ceux du cœur, nous passons à l’étude du sang. En effet, les enfants ont remarqué la
séance précédente la présence de sang coagulé dans les cœurs d’agneau. Pour pallier au manque
de productivité de la dernière fois, je commence l’étude du sujet à partir de documents sur la
composition du sang. Les élèves font des hypothèses sur son rôle, sur ses lieux de passage en
répondant à des questions liées aux. documents. Ce travail commence donc individuellement
puis collectivement avec les confrontations des différentes hypothèses. Pour cette séance, je n’ai
pas su mettre en place des expériences capables de vérifier ces hypothèses. Ce sont donc les
manuels et l’enseignant qui ont validé les hypothèses.
Séance 5: schéma de synthèse
Après une synthèse des différentes informations trouvées durant la séquence et un rappel de la
respiration et la digestion, nous avons mis en place la double circulation. En effet, les élèves
connaissent le fonctionnement du cœur, la composition du sang, le rôle des poumons et de la
digestion.
A partir d’un schéma au tableau du corps humain, d’organes en carton et de fils de laine bleue et
rouge, les élèves doivent trouver les différents liens. Un élève va au tableau et propose une
organisation. Les autres enfants donnent leur avis et proposent des changements. A la suite des
différentes synthèses, ce schéma est copié sur le classeur avec pour en-tête « Ce que l’on a
appris ».
Dans la semaine, un contrôle vient sanctionner les connaissances des élèves.
27
d) Bilan de cette séquence Il est assez difficile de respecter tous les principes de « La main à la pâte » pour ces
séances car les différentes expériences et manipulations sont difficiles à trouver si on ne connaît
pas déjà les concepts. De plus les élèves ne sont pas habitués à ce fonctionnement.
En revanche, lors de l'évaluation finale, j'ai été étonnée par la réussite des élèves, même ceux
qui ont rencontré des difficultés aux contrôles de français et de mathématiques. Ils se
souvenaient parfaitement de l'anatomie du coeur. L'observation et la manipulation de vrais
coeurs ont dû les marquer. De même, la double circulation a été reproduite dans son ensemble
par 80% des élèves. Par contre, le rôle du sang a été beaucoup moins maîtrisé, c'est vrai que la
séance portait principalement sur des documents.
4. Mise en place d'une séquence sur l'eau en lien avec l'EEDD
Cette séquence est mise en place à la suite d'un travail en géographie sur l'agriculture où
nous avons abordé la pollution de l'eau à travers la lecture d'un document. De plus les élèves
étudient en histoire le 19ème siècle et les travaux d'Haussman dans Paris pour assainir la ville
dont la population a fortement augmenté. Enfin, les enfants ont tous, au cours de leur
scolarité, abordé au moins une fois le cycle de l'eau.
a) Objectifs fixés De même que la séquence précédente, nous allons appliquer les principes vus dans la
première partie pour cette séquence.
- « Avoir toujours à l’esprit un certain nombre d’objectifs de « savoir être » et de « savoir-
faire ». Les savoir être seront ici plus liés au débat de fin de séquence sur le
comportement responsable et solidaire que les élèves doivent avoir envers
l'environnement. Les savoir-faire se porteront encore une fois sur la mise en place
d'expériences pour valider des hypothèses puisque cet objectif n'a pas été acquis dans la
séquence précédente.
28
- « Se donner quelques objectifs conceptuels, pas trop ambitieux et clairement définis ».
Pour limiter les objectifs, ils porteront essentiellement sur la rareté et la préciosité de
l'eau. Pour y parvenir, les élèves devront retrouver le fonctionnement d'une station
d'épuration et constater que ce travail nécessite de nombreuses étapes.
- « Choisir des situations et des outils pédagogiques directement en rapport avec ses
objectifs ». Les situations porteront sur des expériences concrètes pour nettoyer de l'eau
sale avec du matériel rappelant celui des stations d'épuration.
- « Faire émerger et tenir compte des conceptions de apprenants ». Je poserais la question
suivante aux élèves « Où va l'eau de la vaisselle, du bain ? » pour voir s'ils connaissent le
fonctionnement de la station d'épuration et comment ils l'expliquent.
- « Ne pas « donner », « montrer » mais plutôt « faire élaborer ». Comme la séquence
précédente, la confrontation des conceptions amènera la formulation d'hypothèses et la
mise en place d'expériences pour les valider ou non.
b) Séances mises en place
Séance 1: recueil des conceptions
Les conceptions des élèves ont été assez peu variées. On peut les regrouper en deux sortes. Tout
d'abord celles qui conduisent les tuyaux de la maison directement dans la rivière sans envisager
de traitements des eaux1. Les élèves envisagent peut-être que l'eau qui arrive au robinet est une
eau toujours nouvelle. Les secondes montrent un passage par une usine, un endroit ou bien
souvent ce sont des hommes qui « lavent » l'eau, bien souvent le terme de « javel » est cité. Le
nettoyage de l'eau est envisagé mais les processus ne sont pas connus. Les élèves font donc
références à des activités quotidiennes comme faire la vaisselle ou laver le linge.2
Séance 2 : confrontation des conceptions, formulation d'hypothèses, propositions et
réalisation d'expériences
Les deux principales conceptions sont confrontées et j'interroge les élèves sur le devenir de cette
eau sale dans la rivière et la provenance de l'eau de leur robinet. Il y a donc un problème car les
deux étant au même endroit, ils ont l'impression de boire de l'eau sale. Ensuite, les questions 1 Cf. annexe 2 2 Cf. annexe 3
29
vont sur le nettoyage de l'eau dans les stations d'épuration. Les élèves font comme hypothèses
d'utiliser une grille, de l'eau de javel ou du produit à vaisselle1 . Les expériences mises en place
ne sont pas concluantes car l'eau est mousseuse, sent fortement la javel et est encore noire.
Séance 3: bilan et secondes hypothèses et expériences
Cette séance commence par un rappel de la séance précédente. Les expériences n’ont pas été
concluantes, il faut donc trouver d’autres solutions. En revanche, la première séance a été
bénéfique dans le sens où les élèves ont été confrontés à une démarche expérimentale dans son
intégralité, même si la solution n’a pas été trouvée. Peut-être les élèves avaient-ils besoin de se
représenter l’objectif de la tâche ou la première manipulation leur a-t-elle apporté des solutions.
En tout cas, les enfants ont imaginé des expériences différentes, tout en gardant les idées
efficaces comme l’utilisation d’une grille et d’une passoire. Les nouvelles expériences utilisent
surtout des filtres et du coton2 pour obtenir « une filtration plus lente et plus efficace ».
Séance 4: schéma de synthèse et débat
Le bilan n’a pu être fait la séance précédente par manque de temps. En effet, cette
activité est particulièrement salissante et il a fallut un temps assez long pour nettoyer. Les
enfants ont constaté que les filtres à café se déchiraient rapidement sous le poids des cailloux. Ils
en concluent en groupe qu’il faut donc utiliser auparavant une passoire pour ôter les gros objets.
Ensuite, un groupe remarque que le filtre à café ne permet pas de nettoyer l’eau car elle n’est pas
tout à fait claire après la filtration. Un autre groupe propose ses résultats : il a réalisé plusieurs
filtrations dont une dernière avec filtre et coton qui a été assez longue mais très efficace.
En revanche, aucune solution n’a été trouvée la semaine précédente en ce qui concerne
l’huile contenue dans l’eau sale. Les élèves ont constaté que celle-ci, après un temps de repos se
séparait du reste du mélange. Un élève propose donc de l’enlever avec une cuillère après un
certain temps d’inertie du liquide. Cette expérience n’est pas réalisée par manque de temps.
1 Cf. annexe 4 2 Cf. annexe 5
30
La classe en déduit donc que le processus de nettoyage de l’eau est assez long et qu’il
faut donc économiser l’eau. Je distribue ensuite aux élèves le schéma du fonctionnement d’une
station d’épuration et nous tentons de retrouver les différentes étapes que nous avons réalisées.
Dans un temps de vie collective, un débat est mis en place sur les différentes économies
possibles de l’eau.
c) Bilan de cette séquence
Cette séquence a permis plus particulièrement de respecter une démarche scientifique,
comme je me l’étais fixé dans mes objectifs même si celle-ci a été difficile à mettre en place. Je
pense qu’il faut habituer dès le début de l’année les élèves à ce fonctionnement. Il n’y a pas eu
d’évaluation sommative mais une évaluation de la participation des élèves. Les expériences étant
réalisées en groupe, un leader s’installe rapidement et prend les décisions. Les élèves en
difficultés et timides n’osent alors pas donner leur avis sur les démarches à mettre en place. Je
n’ai trouvé comme solution que de passer dans les groupes pour les interroger ou d’attendre le
moment d’échange collectif pour les faire participer. Toutefois, la motivation était présente pour
la grande majorité, même si elle s’accompagne de déceptions à gérer lorsque l’expérience n’est
pas concluante. Il faut donc savoir relancer l’activité et orienter les élèves en les questionnant.
La synthèse a porté comme prévu sur la rareté de l’eau et un débat a suivi. De mes objectifs que
je m’étais fixé, seul celui de la démarche expérimentale ne s’est pas déroulé comme prévu,
puisque j’ai été amenée à « donner » des solutions.
5. Bilan et conclusion de cet enseignement en cycle 3
Cette classe de CM2 n’avait pas l’habitude de s’interroger face à un problème. D’ailleurs ce
comportement se retrouve dans d’autres situations comme en mathématiques mais également en
vie collective où chacun prenait la parole mais sans véritable discussion entre les enfants. C’est
donc tout un rapport au savoir qu’il faut changer, me semble-t-il. Et ces séances m’ont montré
que ce n’était pas chose facile ! En effet, j’estime que même pour la deuxième séquence, les
élèves n’ont pas utilisé une démarche scientifique complète puisque leurs expériences ont été
induites par le matériel disponible.
31
En revanche, j’ai noté une plus grande facilité au débat, une plus grande propension à la
recherche de solutions. Par exemple, lors d’un exercice de géométrie, les élèves devaient
retrouver un dessin à partir de pièces d’un Tan Gram. Des élèves dont j’aurais pensé qu’ils
auraient abandonné depuis longtemps, découragés, n’ont eu de cesse de trouver la solution.
Nous ne pouvons pas prouver ce lien, mais peut-être est-ce la transversalité ou le transfert de
méthode de raisonnement dont parle G. Charpak.
32
III. Conclusion
Les séances de sciences qui appliquent les principes de l'opération « La main à la pâte »
et ceux de l'enseignement des sciences rénovés sont motivantes. En effet, elles respectent les
points définis par R. Viau1 . Il faut que l’activité soit un défi, un engagement cognitif, avec des
consignes claires, une responsabilité et un rapport aux autres pour l’élève, qu’elle soit liée avec
d’autres disciplines, la réalité. Ce sont donc des situations motivantes qui permettent à tous les
élèves de participer. Toutefois, ma pratique m’a permis de constater un inconvénient lorsque
l’on fait travailler les élèves en groupe. En effet, le manque de matériel amène les enseignants à
regrouper les élèves, même si ceux-ci n’ont pas toujours imaginé les mêmes expériences. De
même le travail de groupe, si les rôles ne sont pas bien définis et changés régulièrement, favorise
les leaders qui prendront les décisions, manipuleront, au détriment de leurs camarades qui ont
pourtant envie de participer.
De plus, j'ai cru remarquer que ce fonctionnement dans lequel on laisse aux élèves une
part d'autonomie, une prise de décisions, un temps de manipulation, amène ceux-ci à donner du
« crédit » à l'enseignement du maître. En effet, ces situations qui permettent de donner du sens
aux apprentissages donnent également confiance en l'enseignant. Cette remarque ne se base pas
sur des critères scientifiques mais sur une impression. Je crois tout de même avoir remarqué que
les élèves pouvaient ensuite mieux travailler sur des séances qui sollicitaient moins leur
imagination et leur engagement. Nous en revenons à cette citation d’un auteur en première
partie : « Qui est motivé, motive »2
Il faut redonner aux élèves l’envie d’essayer, de tester. En effet, une élève de ma classe,
Clara, protestait régulièrement en mathématiques en remarquant que de toute façon elle n’y
comprendrait rien. Les élèves sont habitués à l’échec parfois et il faut dédramatiser l’erreur.
C’est ce que permet l’enseignement des sciences rénové.
Il est difficile de concevoir une séance de sciences répondant à tous les principes de
l'opération « La main à la pâte ». Je trouve que les critères définis par les différents auteurs
présentés dans la première partie permettent d’y répondre. Je conserverais donc ces points
d’analyse pour chaque séance de sciences que j’aurais dorénavant à faire. Quant à l’aide
1 VIAU R., La motivation en contexte scolaire, De Boeck Université, 1994. 2 Ph. Jacqué , 2004.
33
apportée aux élèves en difficultés, je me suis aperçu qu’il est difficile de quantifier les progrès
réalisés et encore plus de déterminer la cause de ceux-ci. Toutefois, les résultats obtenus lors de
l’évaluation finale dans la classe de CM2 pour la séquence sur le cœur et la circulation sont une
preuve qui, au moins, m’aura convaincu. Je pense donc que l’enseignement des sciences est
important aussi bien à l’école maternelle qu’à l’école élémentaire pour favoriser la réussite de
tous.
34
IV. Bibliographie
ASTOLFI J.-P., L'école pour apprendre, Paris ESF, 1992. BERTHOU G., Quand et comment a été pensé l'enseignement des sciences expérimentales ? ,
Revue Grand N, n°63, 1998-1999
CHARPAK G., La main à la pâte: les sciences à l'école primaire, Flammarion, 1996. COQUIDE-CANTOR M. et GIORDAN A., L'enseignement scientifique à la
maternelle, Delagrave éditions, 2002.
DELIGNIERES D. et DURET P, Lexique thématique en STAPS, Vigot, 1996.
GIORDAN A., L'enseignement scientifique, comment faire pour que ça marche? Z'éditions,
1994.
GIORDAN A et De VECCHI G., Les origines du savoir, Delachaux et Niestlè, 1987.
VIAU R., La motivation en contexte scolaire, De Boeck Université, 1994.
Programmes 2002 « Qu'apprend-on à l'école maternelle ? »
Programmes 2002 « Qu'apprend-on à l'école élémentaire ? »
Le Monde de l' Education, dossier sciences, janvier 1997.
Le Monde de l' Education, avril 2004.
BULLETIN OFFICIEL n°13 du 29 mars 2001.
BULLETIN OFFICIEL n°28 du 15 juillet 2004.
Sciences au cycle 3, Magnard, 2003.
35
V. Annexes Annexe 1
Fiche de consigne pour un travail en atelier en CM2
Atelier 1 : Consigne : il faut compter le nombre de battements de son cœur pendant 1 minute au repos et après un effort (15 flexions). Rôle : 1 qui chronomètre 1 minute et qui écrit
1 qui compte les battements de son cœur
Prénom Nombre de pulsations au repos
Nombre de pulsations après un effort
Atelier 2 Consigne : il faut compter combien de fois on peut serrer une balle de tennis dans sa main en 1 minute. Rôle : 1 qui chronomètre et qui écrit 1 qui fait l’expérience
Prénom Nombre obtenu
Atelier 3 et 4 : Observation du cœur avec la maîtresse Atelier 3 : l’anatomie du cœur : Atelier 4 : expérience avec de l’eau colorée.
36
Atelier 5 : Consigne : regarde l’animation sur l’ordinateur du fonctionnement du cœur et dis pourquoi, à ton avis, le cœur fonctionne ainsi. Atelier 6 Consigne : le plus vite possible, il faut transporter les 4 litres d’eau d’un seau à un autre à l’aide de la tasse. Le temps est chronométré. L’expérience peut être tentée par plusieurs personnes. Rôle : 1 qui chronomètre 1 qui fait l’expérience 1 qui écrit 1 qui surveille qu’il n’y ait pas d’eau par terre
Prénom Temps mis au 1° essai Temps mis au 2° essai
Atelier 7 Consigne : d’après le document, ajoute des légendes au crayon de papier sur le dessin.
37
Annexe 2 Conception initiale d’élève de CM2, réponse à la question : « Où va l’eau de la vaisselle, du bain ? »
38
Annexe 3 Conception initiale d’élève de CM2, réponse à la question : « Où va l’eau de la vaisselle, du bain ? »
39
Annexe 4 Réponses variées d’élèves de CM2 à la question : « Trouve des expériences pour nettoyer l’eau sale ».
40
Annexe 5 Deuxième réponse d’élèves de CM2 à la question : « Trouve des expériences pour nettoyer l’eau sale. »
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Comment l’enseignement des sciences rénové peut-il aider à la réussite des élèves en difficulté ?
Résumé : Les programmes de l’école primaire de 2002 reprennent les principes de l’opération « La main à la pâte » pour définir l’enseignement des sciences rénové. Ce mémoire tente de donner des critères sur lesquels s’appuyer pour mettre en place des séances respectant les directives nationales et conservant cet « esprit » de l’entreprise de G. Charpak pour pouvoir motiver les élèves et plus particulièrement conduire ceux en difficulté vers les apprentissages. Mots clés :
• Sciences • Motivation • Elèves • La main à la pâte
