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Les expériences en classe d’éveil peuvent recouvrir différents statuts. En prendre conscience permet de varier et d’enrichir ses pratiques.

Les enseignantes de maternelle ont, dans leur formation initiale, un cours d’étude du milieu qui englobe à la fois l’étude du monde vivant, les propriétés de la matière, l’approche du temps et de l’espace. Ce cours peut se décliner de manières très diverses, selon que l’on mette l’accent plus sur les contenus disciplinaires (en histoire, physique, biologie, géographie…) ou plus sur la manière de les aborder avec les enfants.

J’ai opté, depuis le début de mon engagement, pour la deuxième traduction des missions du cours, avec un certain malaise au début de ma carrière (j’aborde peu de contenu matière) mais avec conviction depuis. Il est utile de savoir que le public des institutrices maternelles n’est pas un public qui manifeste un gout immodéré pour la science. La plupart de mes étudiants ont plutôt des réticences, des mauvais souvenirs et expriment une incompréhension profonde devant tout formalisme, en physique notamment. Leur resservir une fois de plus un programme de contenus de sciences pourrait provoquer l’indigestion plutôt que de redonner le gout des sciences !

On va faire des expériences !
La démarche décrite ici s’inscrit dans le cadre des modules qui visent à donner aux étudiants des repères didactiques pour préparer et animer des ateliers d’éveil scientifique. Il s’agit aussi de (re)construire des savoirs sur les sujets abordés et inciter à prendre une position critique à propos des méthodes d’apprentissages scientifiques. Suite à ces modules, les étudiants sont engagés à préparer et animer un atelier d’éveil pour des enfants du cycle 5-8 sur un thème physique au choix, lors de la manifestation Printemps des sciences qui se déroule chaque année dans les « académies [1] »… au printemps.
Un des objectifs poursuivis par le cours est de remettre un peu au clair ce que l’on entend par « faire des sciences », « mener une démarche scientifique », « expérimenter ». Il s’agit de se rendre compte qu’une démarche scientifique n’est pas toujours expérimentale et, à contrario, qu’on peut très bien mener des expériences sans pour autant que l’activité ne relève d’une démarche scientifique. L’idée est de faire vivre des moments appelés « expérimentaux », mais qui présentent un rôle différent en matière d’apprentissage, de position du savoir, d’image de la science véhiculée. Une analyse comparative de ces statuts de l’expérience est ensuite menée à la fin de la séance.
Différents ateliers [2] vont ainsi permettre de construire des réponses à propos de l’équilibre des objets. Une courte mise en situation est proposée pour commencer. Il s’agit de répondre à deux questions pour faire rapidement une émergence des préconceptions sur le sujet. La lecture rapide des réponses me permet de réaliser des groupes pour la suite du travail avec des personnes qui n’ont pas les mêmes idées sur la question. Histoire de susciter des vrais conflits (sociocognitifs s’entend).

Ressentir et agir
Lors du premier atelier, il s’agit de ressentir en soi des situations d’équilibre ou de déséquilibre. Nous appellerons cette étape : « expériences pour ressentir ». Il s’agit d’adopter différentes postures de déséquilibre qui nécessitent d’adapter sa position pour garder la stabilité ou qui entrainent la chute. Ou alors, essayer et comparer des chaussures hauts talons et d’autres à larges semelles. L’expression des ressentis est ensuite partagée. Cette étape d’expérience pour ressentir est vraiment importante chez les enfants jeunes. Suite à ce type de séance vécue par exemple en salle de psychomotricité, les enfants expriment déjà de belles intuitions que l’on pourra réinvestir par la suite.
Ce qui a été vécu par le corps va maintenant être appliqué aux objets. Le deuxième statut des expériences est celui des « expériences-actions ». Nous appelons expériences-actions ces moments de recherche informelle qui ressemblent à un tâtonnement, qui relèvent de l’essai-erreur. Ici, le défi est de faire tenir une tour penchée (en mousse de polystyrène) qui tombe dès qu’on la dépose. Pour y arriver, un matériel varié est mis à disposition, aux côtés des objets habituels de la classe.
L’analyse des actions réalisées permettra de faire ressortir les facteurs qui semblent favoriser l’équilibre des objets posés. La mise en commun permet ensuite de rassembler les stratégies qui relèvent d’un même principe. Par exemple, les actions « coller la base sur un carton plus grand » et « planter des brochettes en bois horizontalement à la base » correspondent toutes deux à l’augmentation de la surface de la base de sustentation. Les participants sont invités à rassembler les stratégies équivalentes.
Ces moments d’expériences-actions sont incontournables chez les jeunes enfants. Cette approche qualitative permet, comme le disent GIORDAN et PELLAUD [3], d’élaborer avec ses mains des interprétations exemptes de concepts, de lois, de formules… et autres formalismes scientifiques. Cette approche phénoménologique prépare le terrain de manière optimale à une approche ensuite plus formalisée ou mathématisée. Cette manière de travailler donne une connaissance intuitive des phénomènes réels et permettra à l’enfant de faire sens lorsqu’il sera confronté aux explications plus abstraites qui suivront dans sa scolarité.
Lors des expériences-actions, l’enfant est guidé par ses propres idées, celles-ci sont le plus souvent implicites. Mais en observant ou en questionnant, l’enseignant peut déceler la pensée sous-jacente qui guide les choix et qui pourrait faire obstacle à l’apprentissage.

Reproduire et illustrer
La suite de la démarche propose d’illustrer le statut suivant : les expériences à suivre. L’expérience à suivre est une expérience choisie par l’enseignant pour illustrer un savoir défini à l’avance. Les élèves exécutent ici un déroulement pré-établi, en suivant les consignes d’une expérience qui permettra de comparer l’inclinaison maximale que l’on peut donner à des bouteilles en plastique remplies de quantités différentes d’eau. L’intention est d’illustrer que, si le centre de gravité est déplacé vers le bas, la bouteille est plus stable.
Ne proposer en classe que des expériences de ce statut ne permet pas d’exercer les attitudes propres à la démarche scientifique. En effet, l’expérience est donnée et non construite. Pourtant, lorsqu’il y a de l’expérimental en classe, c’est presque toujours des expériences de ce statut que l’on trouve et les fichiers d’activités qui inondent le marché scolaire vont trop souvent dans ce sens. Toutefois, des expériences à suivre bien choisies sont utiles pour compléter les autres approches plus créatives que sont les expériences-actions et les expériences à concevoir, car elles contribuent à structurer les acquis à un moment donné. Ici, l’expérimentation proposée apporte un moyen indirect de mesure de la stabilité d’un objet (mesure de l’angle d’inclinaison maximale avant la chute) que l’élève n’aurait pas trouvé spontanément, moyen de mesure qu’il pourra réinvestir plus loin lorsqu’il devra concevoir lui-même une expérience et collecter des résultats chiffrés.

Concevoir et vérifier
Je rassemble ensuite les idées émises lors des étapes précédentes et nous formulons les hypothèses qu’il s’agira de vérifier dans l’activité suivante. Ici, nous allons penser les expériences avant d’agir. Nous appelons ce statut, les « expériences à concevoir ». Plus question de toucher au matériel, il faut d’abord rédiger un protocole pour vérifier l’hypothèse avancée (par exemple : la surface de la base influence la stabilité d’un objet).Quelques repères sont donnés :
• ne faire varier qu’un seul facteur à la fois, celui dont on veut vérifier l’effet.
• prévoir le moyen de mesurer ou collecter les résultats (un « J’ai vu que… » ne suffit pas).
• écrire clairement la chronologie des tâches à réaliser. Un autre groupe doit pouvoir réaliser la même expérience à partir du protocole écrit.
• réaliser l’expérience proposée après la validation du protocole par l’animateur.
Ce n’est pas si facile de ne faire varier qu’un facteur à la fois. Tous s’y essaient et comprennent très vite que l’enjeu du travail du scientifique se situe bien là dans ce type de travail d’imagination à la fois d’hypothèses et de mise à l’épreuve de celles-ci. On réalise en même temps que ce travail n’est quasiment jamais proposé à l’école !
La comparaison de ces différents statuts de l’expérience en classe est suscitée à l’aide de fiches qui qualifient les approches vécues : la plus gaie pour l’élève, la plus dogmatique, celle qui développe le plus une attitude de scientifique, la plus difficile, celle où le savoir est construit, celle où le savoir est donné, etc.
Un échange s’installe pour se rendre compte que chaque méthode a ses limites. En conséquence, varions nos méthodes et n’appelons plus démarche scientifique ce qui est juste l’exécution directive d’un protocole. Comme le dit Jean-Yves CARIOU [4] : « Le plus important dans “expérimental”, c’est peut-être “mental” ».

notes:

[1Universités et hautes écoles d’une même région.

[2Cette séquence est inspirée du travail mené lors d’une recherche–action à propos de la continuité des apprentissages en sciences lors de la liaison primaire secondaire menée par l’asbl Hypothèse pour le Service de pilotage du système éducatif en Communauté française. La publication est en cours. Auteurs : S. DARO, M.C. GRAFTIAU, N. STOUVENAKERS.

[3A. GIORDAN, F. PELLAUD, Comment enseigner les sciences : manuel de pratiques, Delagrave, 2008.

[4Jean-Yves CARIOU, Faire vivre des démarches expérimentales, Delagrave, 2007.