Pratique scientifique en classe de seconde : Écueils et enjeux [email_address] [email_address]

L’Institut National de Recherche Pédagogique Des recherches contextualisées La production de ressources La formation de formateurs

Des recherches contextualisées

La production de ressources

La formation de formateurs

Contexte PISA 2006 La désaffection des étudiants pour les études scientifiques

PISA 2006

La désaffection des étudiants pour les études scientifiques

Contexte " I think scientific education might do more to ease what is a very big transition: from learning what other people once discovered to making your own discoveries." Schwartz M. A. (2008) The importance of stupidity in scientific research. Journal of Cell Science 121, 1771

" I think scientific education might do more to ease what is a very big transition: from learning what other people once discovered to making your own discoveries."

Schwartz M. A. (2008) The importance of stupidity in scientific research. Journal of Cell Science 121, 1771

Modélisation et démarche d’investigation 1.Quels sont les éléments à prendre en compte pour concevoir des situations dans lesquelles les élèves s’engagent dans un travail d’investigation de manière autonome ?

1.Quels sont les éléments à prendre en compte pour concevoir des situations dans lesquelles les élèves s’engagent dans un travail d’investigation de manière autonome ?

Qu’est-ce que la science ? Réel Le modèle : un intermédiaire entre théorie et réel La modélisation : une activité de mise en relation de la théorie et du réel (Bunge, 1975) Théorie modélisation modélisation Modèle

Le modèle : un intermédiaire entre théorie et réel

La modélisation : une activité de mise en relation de la théorie et du réel

Modèle

Les modèles, des outils d’investigation dans la classe Pour le travail sur les données Recueil des données Donner du sens aux observations effectuées (Orange 1997, Halloun 2006) Pour la conception du protocole expérimental ou d’observation Identification des implications du modèle Réel Modèle Modèle

Pour le travail sur les données

Recueil des données

Donner du sens aux observations effectuées

Pour la conception du protocole expérimental ou d’observation

Identification des implications du modèle

Modèle

P2S-LVS : démarche d’investigation Un thème : cycle du carbone et réchauffement climatique Démarche d’investigation Un travail de modélisation/simulation …

Un thème : cycle du carbone et réchauffement climatique

Démarche d’investigation

Un travail de modélisation/simulation …

D’où vient-on ? Un pré-modèle du cycle du carbone Simuler pour éprouver le modèle calculée mesurée Identifier la nécessité d’un ou plusieurs flux sortants

Où va-t-on ? Paramétrer le flux sortant Faire évoluer le modèle Ajouter un flux sortant calculée mesurée

Des résultats… L’importance de donner aux élèves la possibilité de participer à la construction des modèles qu’ils utilisent Les modèles élaborés : des outils « pour penser » qui permettent l’autonomie Les technologies qui permettent aux élèves de construire/manipuler des modèles Données Modèle

L’importance de donner aux élèves la possibilité de participer à la construction des modèles qu’ils utilisent

Les modèles élaborés : des outils « pour penser » qui permettent l’autonomie

Les technologies qui permettent aux élèves de construire/manipuler des modèles

Concertation et co-disciplinarité 2. Comment articuler le travail des différents enseignants impliqués ? Articuler les concepts Articuler les séances

2. Comment articuler le travail des différents enseignants impliqués ?

Articuler les concepts

Articuler les séances

Des résultats… Elaborer une progression commune sur une thématique donnée La construction d’une carte conceptuelle permet d’identifier a priori les différentes notions et concepts en jeu pour l’étude d’un thème Chaque discipline s’empare de l’étude des objets et des questions qui la concernent. L’articulation des questions constitue une progression La co-disciplinarité s’organise comme un travail collaboratif entre les différents enseignants impliqués

Elaborer une progression commune sur une thématique donnée

La construction d’une carte conceptuelle permet d’identifier a priori les différentes notions et concepts en jeu pour l’étude d’un thème

Chaque discipline s’empare de l’étude des objets et des questions qui la concernent. L’articulation des questions constitue une progression

La co-disciplinarité s’organise comme un travail collaboratif entre les différents enseignants impliqués

Des résultats… Se concerter et échanger des informations au sein de l’équipe pédagogique Plate-forme collaborative : Des documents de liaison : fiche « notions construite », fiche « répartition des heures » Un agenda en ligne Des travaux d’élèves Réunions de concertation Des demi-journées Des réunions informelles La messagerie électronique

Se concerter et échanger des informations au sein de l’équipe pédagogique

Plate-forme collaborative :

Des documents de liaison :

fiche « notions construite »,

fiche « répartition des heures »

Un agenda en ligne

Des travaux d’élèves

Réunions de concertation

Des demi-journées

Des réunions informelles

La messagerie électronique

La motivation des élèves 3. Comment conserver la motivation et l’implication des élèves ?

3. Comment conserver la motivation et l’implication des élèves ?

Des résultats… Maintenir une cohérence dans l’étude d’un thème Une cartographie des questions étudiées, Un bilan systématique des notions étudiées, Des travaux de synthèse qui ponctuent la résolution d’un problème Diversifier les activités d’investigation Modélisation… mais aussi simulation, expérimentation, observation, documentation…

Maintenir une cohérence dans l’étude d’un thème

Une cartographie des questions étudiées,

Un bilan systématique des notions étudiées,

Des travaux de synthèse qui ponctuent la résolution d’un problème

Diversifier les activités d’investigation

Modélisation… mais aussi simulation, expérimentation, observation, documentation…

Des résultats… S’ouvrir vers l’extérieur, échanger, communiquer Au sein du groupe, avec les autres élèves de la classe, avec d’autres élèves de P2S, avec des scientifiques, durant les portes ouvertes…

S’ouvrir vers l’extérieur, échanger, communiquer

Au sein du groupe, avec les autres élèves de la classe, avec d’autres élèves de P2S, avec des scientifiques, durant les portes ouvertes…

4. Quels enjeux pour l’éducation ?

4. Quels enjeux pour l’éducation ?

L’importance de mettre en place des activités de modélisation Aider les élèves à : Identifier les fondements du raisonnement scientifique Éviter les pièges du dogmatisme et du relativisme

Aider les élèves à :

Identifier les fondements du raisonnement scientifique

Éviter les pièges du dogmatisme et du relativisme

L’importance de l’utilisation des outils numériques Identifier la frontière entre virtuel et réel Développer le sens critique Développer un usage raisonné des outils numériques Développer la culture numérique et scientifique des adolescents

Identifier la frontière entre virtuel et réel

Développer le sens critique

Développer un usage raisonné des outils numériques

Collaborer pour apprendre « L’élément central pour toute la psychologie de l’apprentissage est la possibilité de s’élever dans la collaboration avec quelqu’un à un niveau intellectuel supérieur » (Vygotski, 1934)

Ecole 2.0, un changement de paradigme ?

Des démarches innovantes Des collaborations Des procédures adaptées Un raisonnement analytique Pour résoudre un problème

Des démarches innovantes Des collaborations Des procédures adaptées Un raisonnement analytique École 1.0 Pour résoudre un problème

Des démarches innovantes Des collaborations Des procédures adaptées Un raisonnement analytique École 2.0 Pour résoudre un problème

Perspectives Science Created by You Journée nationale d’études sur la mise en place des enseignements scientifiques en seconde Des formations INRP (dont PAF ac. Lyon)

Science Created by You

Journée nationale d’études sur la mise en place des enseignements scientifiques en seconde

Des formations INRP (dont PAF ac. Lyon)

Pour en savoir plus… [email_address] [email_address] eductice.inrp.fr

[email_address]

[email_address]

eductice.inrp.fr

Identifier les notions et concepts à travailler… Concepts biologiques Nutrition des végétaux : consommation CO2 Nutrition des animaux : consommation matière organique Respiration des êtres-vivants : rejet CO2 Fermentation des micro-organismes : rejet CO2 Concepts écologiques Interdépendances chaînes et réseaux trophiques décomposition-minéralisation Relations vivants/non-vivant Conditions de la respiration, de la photosynthèse, de la fermentation Actions de l’homme Concepts physico-chimique Les états de la matière : solide, liquide, gazeux -les propriétés des gaz Les éléments de la matière : atome, ion, isotope, molécule La transformation de la matière , réactions chimiques (combustion, dissolution…), la conservation de la matière matière organique-matière minérale PH Concepts géologiques - le temps les enveloppes et leurs interactions les roches , roches carbonatées et carbonées la sédimentation Erosion : altération, dissolution Concepts mathématiques Les statistiques moyenne, traitement de données, nuages de points, corrélation, Les fonctions représentations graphiques, suites numériques Les équations résolution, interprétation Modélisation lien modèle-réalité, lien simulation-modélisation D’après « Réseau conceptuel des cycles de la matière en seconde » (Labbé-Espéret, 2002)

Concepts écologiques

Interdépendances

chaînes et réseaux trophiques

décomposition-minéralisation

Relations vivants/non-vivant

Conditions de la respiration, de la photosynthèse, de la fermentation

Actions de l’homme

Concepts géologiques

- le temps

les enveloppes et leurs interactions

les roches , roches carbonatées et carbonées

la sédimentation

Erosion : altération, dissolution

Articuler les notions et les questions…

Fiche des notions construites 25 octobre : PC : Spectre d’émission et d’absorption Un corps chauffé tel qu’un gaz est capable d’émettre que quelques radiations caractéristiques du corps – un corps tel qu’une solution colorée est capable d’absorber des radiations lumineuses . La lumière est une onde Mise au point du protocole et conception de la manipulation permettant de mettre en évidence le caractère ondulatoire de la lumière. Longueurs d’onde. Vacances Toussaint 8 novembre : SVT : l'effet de serre. L'énergie solaire emmagasinée sous forme de chaleur par le globe est restituée lentement sous forme d'IR émis par la Terre vers l'espace. Au cours de sa traversée de l'atmosphère, une partie de ce rayonnement IR est de nouveau converti en chaleur par les gaz à effet de serre.

25 octobre :

PC :

Spectre d’émission et d’absorption

Un corps chauffé tel qu’un gaz est capable d’émettre que quelques radiations caractéristiques du corps – un corps tel qu’une solution colorée est capable d’absorber des radiations lumineuses .

La lumière est une onde

Mise au point du protocole et conception de la manipulation permettant de mettre en évidence le caractère ondulatoire de la lumière. Longueurs d’onde.

Vacances Toussaint

8 novembre :

SVT : l'effet de serre.

L'énergie solaire emmagasinée sous forme de chaleur par le globe est restituée lentement sous forme d'IR émis par la Terre vers l'espace. Au cours de sa traversée de l'atmosphère, une partie de ce rayonnement IR est de nouveau converti en chaleur par les gaz à effet de serre.

Une cartographie des questions étudiées… Atmosphère CO2 atmosphérique Apports de CO2 liés aux activités humaines Combustion du pétrole, charbon, gaz, bois, Sortie de CO2 vers les végétaux ? Vers les océans ? Comment ? ? De quoi sont constitués ces matériaux ? Combustion = ? Mesure de la teneur de CO2 dans l’atmosphère ? Unité ? Unité ? Evaluer la teneur de l’atmosphère en CO2 au cours du temps Comment modéliser ? Comment paramétrer le modèle ? Relation teneur en CO2 et température de la Terre