Résoudre des problèmes scientifiques et technologies au
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1. Consulter un guide alimentaire pour conna tre les meilleures sources de prot ines Le tableau et le graphique lecture Activit qui consiste lire des tableaux de donn es et des gra phiques en y trouvant toute l information disponible Exemples Examiner un tableau de donn es portant sur les neuf plan tes de notre syst me solaire Examiner un tableau portant sur la composition des princi paux alliages Trouver dans un atlas la temp rature mensuelle moyenne de villes de l h misph re Nord et de l h misph re Sud Examiner une chelle des temps g ologiques et remarquer le temps qui s pare la disparition des dinosaures de l apparition des tres humains Examiner un graphique qui pr sente la distance en kilo m tres parcourue en fonction du temps en heures et l utiliser pour trouver le nombre de kilom tres parcourus en 3 heures La carte lecture Activit qui consiste lire des cartes g ographiques topogra phiques g ologiques routi res m t orologiques etc ainsi que des cartes du ciel en y trouvant toute l information disponible Exemples Examiner l ouest de l Afrique et l est de l Am rique du Sud sur une carte du monde et constater que ces continents s embo tent comme les pi ces d un casse t te Examiner une carte des fonds oc aniques et remarquer que le relief du fond des oc ans est tr s accident Examiner une carte c l2. L observation Activit qui consiste observer attentivement un ph nom ne naturel un tre vivant ou un objet technique pour en noter certaines caract ristiques et parfois le comparer avec d autres Ce type d activit permet aux l ves de r aliser qu en sciences l observation implique souvent d autres sens ou e go t odorat toucher que le seul sens de la vue Exemples Tremper une r gle dans un verre d eau et constater qu elle semble bris e Diss quer un poisson et observer son syst me respiratoire Se familiariser avec les divers types de squelettes en examinant la carapace d un insecte les cavit s de liquide d un ver de terre et le squelette d un requin Relever et comparer les empreintes digitales de plusieurs per sonnes Comparer les chants de diverses esp ces d oiseaux Comparer le go t et l odeur de diverses sortes d agrumes Comparer les textures de divers types de papier La s riation Activit qui consiste ordonner des objets des tres vivants des v nements ou des tats suivant un ordre pr cis en fonction d une caract ristique distinctive La s riation est parfois confondue avec la classification qui consiste placer dans des cat gories et non ordonner Exemples S rier des roches selon leur densit s riation simple S rier des pommes en rang e selon leur grosseur et en colonne selon le fait qu el
3. tionnelles que nous avons con ues et r alis es dans divers contextes Ces activit s sont accompagn es d exemples tir s de divers domaines des sciences et de la technologie Elles sont pr sent es par ordre croissant de complexit et souvent aussi d int r t et de richesse Le tour de table Activit qui consiste pour les l ves exprimer leur opinion tour de r le Le tour de table peut tre utile par exemple pour conna tre les conceptions des l ves au sujet d un concept scientifique Exemple Demander chaque l ve comment il explique que le Soleil met autant de lumi re et de chaleur La carte d exploration Activit qui consiste pour les l ves ou l enseignant noter les r ponses ou les commentaires formul s par les l ves sous la forme d un diagramme tablissant des liens possibles Elle permet galement de conna tre les conceptions des l ves au sujet de divers concepts scientifiques Exemple Demander aux l ves ce qu est la germination d une plante et noter les r ponses sous forme d une carte d exploration Les mots crois s les mots cach s et les mots myst res utilisation Activit s qui consistent d couvrir des termes dissimul s Les mots crois s les mots cach s et les mots myst res portant sur des termes scientifiques peuvent tre une fa on amusante de revoir certains termes qui seront employ s pendant le reste de la s quence didactique et
4. beau savoir pour avoir d j vu des photographies ou un globe terrestre que la Terre a une forme quasi sph rique il continuera croire s il est convaincu qu il existe un haut et un bas dans Univers qu une roche lanc e dans les airs n aura pas la m me trajectoire dans l h misph re Sud que dans l h misph re Nord Il existe d ailleurs une dualit dans les syst mes d explication des l ves L un de ces syst mes qui correspond aux connaissances scolaires est mobilis lorsque les l ves reconnaissent un probl me semblable ceux qu ils ont l habitude de r soudre L autre qui correspond leurs conceptions peut resurgir inchang quand les l ves ne peuvent tablir de correspondance avec un probl me tudi en classe De plus il n y a pas n cessairement de correspondance entre une conception et une r ponse une question Par exemple un l ve auquel vous demandez quel serait son poids sur la Lune peut fort bien vous r pondre par exemple que son poids serait moindre ce qui est une r ponse vraie en s imaginant toutefois que c est parce que la Lune est pleine de trous ce qui est une conception non scientifique l inverse un autre l ve pourrait vous dire qu il serait deux fois moins lourd sur la Lune simplement parce qu il a mal retenu le rapport entre les acc l rations gravitationnelles de la Lune et de la Terre ce qui suppose n anmoins une conception scientifiq
5. de contribuer augmenter l tendue du vocabulaire 1 Contrairement au reste de la francophonie la grande majorit du personnel enseignant au pr scolaire et au primaire au Qu bec est f minin nous emploierons n anmoins ci apr s le terme enseignant Exemple Remplir une grille de mots crois s dont les termes portent sur la conservation de l environnement Le jeu de table utilisation Activit qui consiste utiliser les questions portant sur les sciences d un jeu de type Quelques arpents de pi ges Docte rat ou autre pour aborder des notions scientifiques par l interm diaire de questions et de r ponses Exemple Poser des questions portant sur des scientifiques c l bres Le jeu questionnaire Activit au cours de laquelle l enseignant pose des questions aux l ves sur divers concepts scientifiques pr alables au bon d roulement d une s quence didactique Exemple A partir d illustrations indiquer quelle classe ordre ou famille appartiennent les plantes et les animaux repr sent s Le casse t te l ments concrets Activit qui consiste assembler des l ments pour en faire un ensemble coh rent Ces l ments peuvent tre les pi ces d un casse t te classique qui illustre une r alit en lien avec la science ou la technologie Exemple Assembler les pi ces d un casse t te fabriqu partir de la photo d une fus e utilis e pour lancer des satellites Le
6. probl me et se termine par des activit s de struc turation Astolfi et coll 1997 Les pages suivantes pr sentent dans l ordre ces trois types d activit s et se terminent par un exemple de probl matique compl te LES ACTIVIT S FONCTIONNELLES MISE EN SITUATION DES PROBLEMES Les activit s fonctionnelles telles que le tour de table l obser vation et la classification selon des crit res empiriques sont des activit s de mise en situation Elles poss dent leur finalit propre et sont habituellement v cues sans r f rence explicite des apprentissages structur s Ces activit s se d roulent souvent l initiative des l ves et visent notamment l amorce d une r flexion faisant intervenir leurs diverses conceptions ainsi que l nonc de probl mes scientifiques int ressants Elles conduisent des apprentissages la fois spontan s et occasionnels et permettent l enseignante ou l enseignant qui observe ses l ves de pr lever de l information qui lui permettra plus tard d intervenir de fa on plus structur e Les activit s fonctionnelles sont r gies par une logique divergente au sens ou chacune d abord r alis e pour elle m me est susceptible de conduire dans toutes sortes de directions et parfois d amener les l ves se poser des questions qui constitueront le point de d part d activit s de r solution de probl me Voici une br ve description des principales activit s fonc
7. L ENSEIGNEMENT DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE AU PR SCOLAIRE ET AU PRIMAIRE Tout enfant prouve le besoin de comprendre et d expliquer le monde qui l entoure Les objets l gers flottent et les objets lourds coulent Le ciel est bleu cause du reflet des oc ans Le courant lectrique est un liquide qui circule dans les fils Les avions volent parce qu ils sont plus l gers que Pair Les m taux ne br lent pas Le Soleil tourne autour de la Terre Les clairs et le tonnerre sont caus s par le choc des nuages Les baleines sont des poissons Voil autant de conceptions fr quentes chez des l ves du pr scolaire et du primaire qui ne correspondent ni aux lois ni aux th ories de la science actuelle mais qui permettent n anmoins d expliquer de fa on plus ou moins ad quate certains aspects de l univers mat riel ou de lunivers vivant FAIRE VOLUER LES CONCEPTIONS DES ELEVES Ces conceptions qui am nent souvent les l ves qui les ont donner des r ponses fausses des questions portant sur les sciences t moignent pourtant de modes de raisonnement organis s qui pr sentent une certaine pertinence dans l expli cation de plusieurs ph nom nes naturels ce qui explique d ailleurs qu elles persistent et qu elles r sistent l enseignement des sciences tel qu il se donne actuellement dans la plupart des coles du monde Resnick 1982 Par exemple un l ve aura
8. collage Activit qui consiste assembler des pi ces diverses pour produire un tout Exemple En automne partir des feuilles de plusieurs esp ces d arbres faire un collage multicolore Le dessin le sch ma et le diagramme lecture Activit qui consiste interpr ter des repr sentations simplifi es en deux dimensions d un objet d un tre vivant d un ph no m ne naturel ou d un concept scientifique Ce type d activit permet souvent de d gager de nombreuses conceptions des l ves Exemples Examiner des dessins de divers types de ponts Comparer des sch mas de la circulation sanguine des poissons des oiseaux et des mammif res La photo lecture Activit qui consiste interpr ter des repr sentations r alistes en deux dimensions d un objet d un tre vivan ou d un ph nom ne naturel Exemples Examiner des photographies de divers types de navires Comparer les crat res lunaires des photographies de crat res volcaniques et m t oriques terrestres R soudre des probl mes scientifiques et technologiques au pr scolaire et au primaire Examiner des photographies des micro organismes qui cons tituent le plancton Le document audio coute Activit qui consiste couter des documents sonores l aide d un magn tophone ou d un lecteur de disque compact Exemple Ecouter les chants d oiseaux de sa r gion et s habituer re
9. con na tre les esp ces d apr s leur chant Le document vid o visionnement Activit qui consiste visionner un document vid o pour se familiariser avec certains objets tres vivants ou ph nom nes naturels Exemples Regarder un documentaire portant sur l nergie produite par les centrales nucl aires et par le Soleil Regarder un documentaire sur les volcans et les tremblements de terre Regarder un documentaire sur la faune et la flore de l Arctique L affiche et le d pliant lecture Activit qui consiste lire un r sum succinct de renseignements conna tre sur une chose un lieu une organisation L affiche et le d pliant comportent souvent des illustrations ou des photo graphies Exemple Lire un d pliant sur les particularit s g ographiques ou g olo giques d une r gion L tiquette le manuel d instructions et le guide lecture Activit qui consiste lire des tiquettes des manuels d ins tructions ou des guides pour y trouver de l information factuelle sur un produit ou un objet technique Exemples Lire les tiquettes de diverses marques de beurre et de mar garine et comparer les ingr dients qui entrent dans leur pr paration Lire les tiquettes de divers v tements et noter la grande vari t des types de tissus qui peuvent tre utilis s Lire le manuel d instructions d un microscope pour savoir l utiliser le mieux possible
10. este munie d un cache mobile pour trouver la position des toiles diverses p riodes de l ann e et diverses heures de la nuit L chelle du temps lecture Activit qui consiste faire une repr sentation graphique du temps sur une droite divis e en unit s de mesure de diverses valeurs On peut y situer un point pr cis ou y indiquer la dur e d un ph nom ne Exemple Sur une chelle du temps trouver le temps qui s pare la dispa rition des dinosaures de l apparition des premiers hominid s Le texte long d veloppement lecture Activit qui consiste lire des livres des revues des journaux des c d roms des sites Internet et divers autres documents crits Exemple Se familiariser avec les toiles et les galaxies en lisant un livre d astronomie pour les jeunes Le pour et le contre Activit qui consiste d couvrir et exprimer les arguments pour ou contre un sujet controvers Le pour et le contre peut aider les l ves comprendre les avantages et les inconv nients d une situation et prendre de meilleures d cisions Exemple noncer les arguments pour ou contre l utilisation de la bicy clette comme principal moyen de transport dans une ville comme Montr al Le d nombrement Activit qui consiste se servir de nombres pour d signer des quantit s Exemples Compter le nombre de pattes de quelques arthropodes insectes araign es mille pattes clo
11. les sont plus ou moins rouges s riation compos e ou matricielle La classification partir de crit res empiriques Activit qui consiste trier des objets des tres vivants des v ne ments ou des tats en fonction d un ou de plusieurs crit res Exemples Classifier des objets selon le fait qu ils flottent ou ne flottent pas Classifier des objets selon le fait qu ils conduisent ou ne conduisent pas l lectricit Classifier des tres vivants selon le fait qu ils ont la peau nue ou recouverte d cailles de plumes ou de poils Le remue m ninges Activit qui consiste pour un groupe d l ves noncer toutes les id es possibles sur un sujet ou un probl me sans aucun jugement de valeur Les id es sont valu es par la suite Le remue m ninges permet aux l ves de trouver des id es originales et leur apprend s exprimer librement Exemple Trouver des fa ons d am liorer une machine ou un dispositif L enqu te Activit qui consiste interroger un groupe d individus sur un sujet donn Exemple Faire une enqu te au sujet de la collecte des ordures et du recy clage dans son quartier sa ville ou sa r gion La visite industrielle premier contact Activit qui permet de se familiariser avec le fonctionnement d une industrie en particulier et avec son impact sur la soci t Exemple D crire le proc d utilis dans la d pollution de l eau ap
12. portes etc et remarquer que les arthropodes n ont pas tous le m me nombre de pattes D limiter de petites surfaces 1 m dans un sous bois et compter les sp cimens de certaines plantes ou de certains insectes Compter le nombre de secondes qui s parent un clair du tonnerre et estimer la distance de l orage sachant que 3 s quivalent 1 km Le calcul Activit qui consiste effectuer une op ration arithm tique partir de nombres Une calculette peut tre utile Exemples Connaissant la masse d une roche et son volume trouver sa masse volumique Conna issant la distance qu une automobile peut parcourir avec 1 litre d essence trouver la distance qu elle peut parcou rir avec 25 litres Sachant qu une esp ce de bact rie se d double toutes les 10 minutes calculer combien on aurait de bact ries partir d une seule bact rie apr s 2 heures La mesure Activit qui consiste quantifier des observations l aide d unit s arbitraires ou standards en utilisant un instrument de mesure Exemples Mesurer le volume d eau d plac par un objet qui coule et un objet du m me poids qui flotte Comparer la masse volumique d un oiseau la masse volu mique de l air pour v rifier si les oiseaux sont plus l gers que Pair Mesurer la force n cessaire pour quilibrer un levier mesure que son point d application se rapproche du point d appui
13. r s la visite d une usine de traitement des eaux La visite d un mus e premier contact Activit qui permet l l ve de voir une foule d objets de machines d animaux et de plantes qu il serait parfois difficile ou impossible d observer dans leur environnement habituel Exemple Visiter un jardin botanique et prendre conscience de l immense vari t des esp ces v g tales R soudre des probl mes scientifiques et technologiques au pr scolaire et au primaire
14. sans les modifier et qui sont vites oubli s L enseignement devrait donc constamment s appuyer sur les mod les explicatifs des l ves et se donner comme objectifs globaux de favoriser une r flexion partir des conceptions et une volution de ces conceptions Cette volution a d autant plus de chance de se produire que la confrontation de l l ve avec certains ph nom nes ou certains l ments d information lui permet de ressentir une insatisfaction l gard de ses conceptions habituelles et que les nouvelles conceptions pr sent es lui paraissent intelligibles plausibles et f condes c est dire qu elles permettent d expliquer des ph nom nes qui paraissaient difficilement explicables l aide des conceptions habituelles L apprentissage des sciences dont le succ s repose sur un certain paradoxe n cessite une rupture avec le monde des conceptions habituelles mais doit n anmoins prendre racine dans ces m mes conceptions Les approches visant faire voluer les conceptions des l ves sont g n ralement qualifi es de constructivistes car les l ves doivent alors reconstruire les savoirs scientifiques et ne peuvent se contenter de m moriser des notions d j toutes constitu es En sciences et technologie au primaire une s quence didac tique compl te aussi appel e probl matique d bute habituel lement par des activit s fonctionnelles se poursuit par une ou des activit s de r solution de
15. ue du concept de poids Ces conceptions sont galement tr s personnelles et m me si tous les l ves d une classe se trouvent face au m me ph no m ne naturel ils peuvent faire des observations et en donner des interpr tations tr s diverses Chaque l ve est influenc par ses id es et ses attentes et reconstruit sa fa on le monde qui l entoure Par ailleurs ces conceptions peuvent parfois sembler incoh rentes et il arrive que les l ves donnent des interpr tations diff rentes parfois m me contradictoires de ph nom nes scien tifiques quivalents Driver 1989 Les interpr tations et les pr dictions ponctuelles et ind pendantes les unes des autres peuvent sembler tr s bien fonctionner en pratique et l l ve ne voit pas la n cessit de recourir un mod le permettant d unifier les ph nom nes quivalents Ces conceptions conduisent d ailleurs des explications ad quates dans certains contextes mais fausses dans d autres contextes Le fait de croire par exemple que la chaleur est un gaz permet d expliquer pourquoi par une journ e tr s chaude une pi ce se r chauffe quand on ouvre la fen tre mais ne permet pas d expliquer comment la chaleur peut se propager dans le vide la vitesse de la lumi re Un enseignement des sciences qui ne tient pas compte des conceptions des l ves conduit des apprentissages superficiels et temporaires qui se superposent aux croyances initiales
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