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Christelle SIERRA<br />
Professeur <strong>de</strong>s écoles stagiaire<br />
Mémoire professionnel<br />
IUFM <strong>de</strong> <strong>Montpellier</strong> – Année scolaire 1999-2000<br />
PEUT-ON FAIRE ACQUERIR LA DEMARCHE<br />
EXPERIMENTALE AVEC ISOLEMENT DES<br />
VARIABLES AU CE2 ?<br />
Essai au CE2 à travers l’étu<strong>de</strong> <strong>de</strong> l’évaporation<br />
Ecole élémentaire <strong>de</strong> Jacou<br />
Tutrice du mémoire : Muriel GUEDJ
SOMMAIRE<br />
INTRODUCTION ...................................................................................................p.1<br />
I. ASPECTS THEORIQUES ..........................................................................p.3<br />
1) HISTORIQUE ET INSTRUCTIONS OFFICIELLES....................p.3<br />
2) UN MODE DE RAISONNEMENT : LA DEMARCHE HYPOTHETICO-<br />
DEDUCTIVE ..................................................................................p.4<br />
a) Problématique...................................................................p.5<br />
b) Hypothèses et formulations d’hypothèses ........................p.5<br />
c) Expérimentation................................................................p.5<br />
d) Recueil <strong>de</strong>s résultats .........................................................p.5<br />
e) Recherche du domaine <strong>de</strong> validité....................................p.5<br />
f) Loi.....................................................................................p.6<br />
3) ISOLER LES VARIABLES : UNE ETAPE IMPORTANTE DE LA<br />
DEMARCHE EXPERIMENTALE.................................................p.7<br />
4) RÔLE DE LA DEMARCHE SCIENTIFIQUE AVEC ISOLEMENT DES<br />
VARIABLES DANS L’ACQUISITION DES CONNAISSANCESp.9<br />
II. MISE EN PLACE DE CETTE DEMARCHE DANS UNE CLASSE ......p.11<br />
1) PRESENTATION GENERALE DE LA SEQUENCE..................p.11<br />
2) ANALYSE DE LA SEQUENCE SEANCE PAR SEANCE .........p.12<br />
a) La séance 1 ......................................................................p.12<br />
b) La séance 2 ......................................................................p.12<br />
c) La séance 3 ......................................................................p.13<br />
3) IMPORTANCE DU RECUEIL DES CONCEPTIONS DANS LA SEANCE 1<br />
........................................................................................................p.13<br />
a) Notion <strong>de</strong> filtration ..........................................................p.14<br />
b) « Aspiration » <strong>de</strong>s nuages................................................p.14<br />
c) Facteur temps...................................................................p.14<br />
d) Nécessité <strong>de</strong> boucher l’orifice du récipient .....................p.15<br />
e) Le facteur température.....................................................p.15<br />
4) RÔLE DU TRAVAIL DE GROUPE DANS LA SEANCE 1 .......p.16<br />
5) IMPORTANCE DE L’OBSERVATION DES RESULTATS.......p.18<br />
6) LA FORMULATION DES HYPOTHESES..................................p.19<br />
7) LA MOTIVATION DES ENFANTS.............................................p.21<br />
III. BILAN DE LA SEQUENCE......................................................................p.23<br />
1) L’EVALUATION...........................................................................p.22<br />
a) L’évaluation diagnostique ...............................................p.23<br />
b) L’évaluation formative ....................................................p.24<br />
c) L’évaluation sommative ..................................................p.24<br />
i. La première évaluation ................p.26<br />
ii. La <strong>de</strong>uxième évaluation...............p.27<br />
2) BILAN GENERAL ........................................................................p.28<br />
CONCLUSION ......................................................................................................p.30
RESUME<br />
Lors du stage en responsabilité du mois <strong>de</strong> janvier, j’ai proposé, aux élèves <strong>de</strong> début<br />
<strong>de</strong> cycle III, d’étudier les facteurs intervenant dans l’évaporation au travers <strong>de</strong> la démarche<br />
expérimentale avec isolement <strong>de</strong>s variables. L’analyse qui en résulte tend à montrer que cette<br />
démarche <strong>de</strong> raisonnement développe <strong>de</strong>s compétences méthodologiques mais qu’il est<br />
difficile pour <strong>de</strong>s enfants <strong>de</strong> CE2, d’isoler les variables.<br />
Mots clés :<br />
- sciences<br />
- démarche expérimentale<br />
- isoler les variables<br />
- expérimentation<br />
- méthodologie<br />
- évaporation<br />
SUMMARY<br />
During the teaching practice of January, I suggested the pupils, in third aca<strong>de</strong>mic<br />
cycle, to study evaporation through experimental process including variables separation. The<br />
resulting analysis tends to <strong>de</strong>monstrate that this procedure of reasoning <strong>de</strong>velops some<br />
methodological competences but it’s difficult for nine years old pupils, separating variables.<br />
Keys words :<br />
- sciences<br />
- experimental procedure<br />
- to separate variables<br />
- experience<br />
- methodology<br />
- evaporation
INTRODUCTION<br />
La science joue un rôle essentiel dans nos sociétés puisqu’elle<br />
bouleverse nos façons <strong>de</strong> vivre. Aussi, l’enjeu dans l’enseignement<br />
scientifique à l’école primaire est <strong>de</strong> permettre au futur adulte <strong>de</strong><br />
maîtriser son environnement naturel, technologique et industriel,<br />
dans une société en mutation perpétuelle.<br />
Par conséquent, l’enseignement doit éveiller la curiosité <strong>de</strong>s enfants envers les<br />
sciences afin que, par la suite, ceux-ci ne se contentent pas seulement <strong>de</strong> jouir <strong>de</strong> leurs apports<br />
au niveau du confort matériel, <strong>de</strong>s plaisirs auxquels elle permet d’accé<strong>de</strong>r. Il est nécessaire<br />
pour eux <strong>de</strong> possé<strong>de</strong>r <strong>de</strong> soli<strong>de</strong>s connaissances réinvestissables dans <strong>de</strong> nombreux domaines<br />
scientifiques et technologiques pour leur éviter un trop grand décalage entre l’individu et son<br />
environnement. L’importance <strong>de</strong> l’enseignement <strong>de</strong>s sciences à l’école primaire, qui est<br />
malgré tout souvent peu considéré, m’a donc incitée à choisir <strong>de</strong> mettre en œuvre une<br />
réflexion plus poussée en physique, à travers mon mémoire.<br />
Enseigner les sciences ne doit pas se résumer à livrer <strong>de</strong>s<br />
explications toutes faites aux élèves car elles seraient rapi<strong>de</strong>ment<br />
oubliées. Il est important qu’ils utilisent une démarche<br />
scientifique leur permettant <strong>de</strong> construire leur savoir à travers<br />
leurs propres expériences.<br />
On constate par ailleurs que bien <strong>de</strong>s adultes sont confrontés à <strong>de</strong>s difficultés quand il<br />
s’agit <strong>de</strong> déterminer les causes d’une panne car ils font varier plusieurs paramètres à la fois.<br />
Ils ne savent pas isoler les variables. Il m’a donc semblé intéressant <strong>de</strong> m’interroger sur cette<br />
séparation <strong>de</strong>s variables dans la démarche scientifique au travers <strong>de</strong> l’exemple <strong>de</strong><br />
l’évaporation.<br />
Pour cela, j’ai décidé <strong>de</strong> mener une séquence dans une classe <strong>de</strong> CE2, durant mon<br />
stage en responsabilité au mois <strong>de</strong> janvier. Cette classe <strong>de</strong> Jacou, n’avait jusqu’alors pas fait<br />
<strong>de</strong> sciences.
Mon questionnement s’est focalisé sur la mise en place <strong>de</strong> la séparation <strong>de</strong>s variables en<br />
CE2. Les pages suivantes exposent l’analyse <strong>de</strong> mes propositions ainsi que leurs remédiations<br />
éventuelles. J’ai d’abord exposé les aspects théoriques qui ont motivé la réalisation <strong>de</strong> ma<br />
séquence. J’ai ensuite présenté la séquence ainsi que son analyse. Enfin, j’ai effectué un bilan<br />
<strong>de</strong> cette séquence.
I. ASPECTS THEORIQUES<br />
Durant ces <strong>de</strong>ux <strong>de</strong>rniers siècles la conception <strong>de</strong> l’enseignement scientifique à l’école<br />
primaire (mais aussi dans le secondaire) a beaucoup évolué.<br />
1) HISTORIQUE ET INSTRUCTIONS OFFICIELLES<br />
A la fin du XIX e siècle, cet enseignement était dispensé sous forme <strong>de</strong> « leçon <strong>de</strong><br />
choses ». Celles-ci avaient pour objectif <strong>de</strong> donner une explication à quelques notions<br />
rencontrées dans la vie courante. L’enfant était amené à observer, à comparer mais très peu à<br />
expérimenter.<br />
Vers 1970, ces « leçons <strong>de</strong> choses » ont été remplacées par <strong>de</strong>s activités dites d’éveil<br />
occupant un tiers <strong>de</strong> l’enseignement hebdomadaire. Piaget rend compte <strong>de</strong> l’importance <strong>de</strong><br />
l’activité <strong>de</strong> l’enfant dans le processus d’apprentissage. Il s’agit donc d’entraîner l’enfant<br />
dans une recherche plus active, il se pose <strong>de</strong>s questions à partir d’un problème et essaie d’y<br />
répondre par diverses activités (expérience, recherche documentaire).<br />
A partir <strong>de</strong> 1985, l’intérêt pour ces activités d’éveil retombe quelque peu, mais<br />
progressivement on accor<strong>de</strong> à nouveau toute son importance à l’enseignement <strong>de</strong>s sciences à<br />
l’école élémentaire. En effet les découverte scientifiques ont lieu à un rythme accéléré et les<br />
informations techniques et scientifiques envahissent notre société. Il en résulte un besoin <strong>de</strong><br />
reconsidérer l’enseignement <strong>de</strong>s sciences à l’école afin d’éviter le paradoxe souligné par<br />
Giordan et De Vecchi : « nous nous retrouvons ainsi dans une parfaite contradiction : une<br />
société qui se scientifise et <strong>de</strong>s individus qui dans l’ensemble se trouvent <strong>de</strong> plus en plus<br />
décalés. » Dans ce domaine, la recherche pédagogique sur l’apprentissage <strong>de</strong>s sciences a<br />
bouleversé cet enseignement. Les instructions officielles <strong>de</strong> 1995 préconisent <strong>de</strong> mettre<br />
l’enfant au cœur <strong>de</strong> son apprentissage, l’enfant est acteur <strong>de</strong> son apprentissage. On part <strong>de</strong>s<br />
questions <strong>de</strong>s élèves, on prend en compte leurs besoins à travers l’expression et l’analyse <strong>de</strong>s
conceptions initiales <strong>de</strong>s élèves. L’enfant a l’issue du cycle 3 <strong>de</strong>vra « être capable <strong>de</strong><br />
proposer la mise en œuvre <strong>de</strong>s étapes caractéristiques <strong>de</strong> la démarche expérimentale et<br />
notamment d’isoler une variable et <strong>de</strong> mettre en œuvre <strong>de</strong>s expériences pertinentes… ». En<br />
fait, il est essentiel d’avoir approfondi avec les enfants quelques grands domaines<br />
scientifiques et d’avoir appris aux enfants un mo<strong>de</strong> <strong>de</strong> raisonnement, autant que d’avoir<br />
abordé toutes les notions scientifiques du programme qui risquent d’être vite oubliées.<br />
Les instructions officielles <strong>de</strong> 1995 indiquent que l’enfant doit mettre en œuvre la<br />
démarche expérimentale. Il m’a semblé que la démarche hypothético-déductive était un bon<br />
modèle <strong>de</strong> démarche expérimentale pour que l’enfant acquière un mo<strong>de</strong> <strong>de</strong> raisonnement<br />
expérimental.<br />
2) UN MODE DE RAISONNEMENT : LA DEMARCHE HYPOTHETICO-<br />
DEDUCTIVE<br />
Cette démarche s’appuie sur la résolution d’un problème, car comme le dit<br />
Bachelard « Avant tout il faut savoir poser <strong>de</strong>s problèmes. Et quoi qu’on dise, dans la vie<br />
scientifique, les problèmes ne se posent pas d’eux-mêmes. C’est précisément ce sens du<br />
problème qui donne la marque du véritable esprit scientifique. Pour un esprit scientifique,<br />
toute connaissance est une réponse à une question. S’il n’y a pas eu <strong>de</strong> question, il ne peut y<br />
avoir connaissance scientifique. » L’émergence <strong>de</strong> la problématique intervient après le recueil<br />
<strong>de</strong> conceptions. Les hypothèses sont les réponses envisagées face à cette problématique.<br />
L’interprétation <strong>de</strong>s résultats, quant à elle, détermine une solution à la question précise <strong>de</strong><br />
départ que la conclusion généralise pour formuler une théorie. Cette démarche qui part d’une<br />
situation particulière pour aboutir à une règle corrobore un raisonnement inductif.<br />
déductive.<br />
Chacune <strong>de</strong> ces étapes joue un rôle spécifique dans la démarche hypothético
a) Problématique<br />
Le questionnement fait émerger un problème. Celui-ci constitue l’étape qui précè<strong>de</strong> un<br />
progrès <strong>de</strong> la connaissance car il suscite une déstabilisation relative à une observation<br />
surprenante donc qui nécessite une vérification.<br />
b) Hypothèses et formulation d’hypothèses<br />
Elaborer <strong>de</strong>s prévisions signifie qu’il faut dire, en se fondant sur ses idées précé<strong>de</strong>ntes<br />
ce qui va se produire. Ces hypothèses avancées sont par la suite à communiquer efficacement.<br />
c) Expérimentation<br />
L’i<strong>de</strong>ntification <strong>de</strong>s variables à maintenir constantes pour conserver l’objectivité <strong>de</strong><br />
l’expérience est primordiale. Il suffit ensuite d’organiser et d’exécuter les expériences pour<br />
vérifier la validité <strong>de</strong>s prévisions. La manipulation du matériel entre ainsi en jeu.<br />
d) Recueil <strong>de</strong>s résultats<br />
Cette étape requiert l’utilisation d’instruments appropriés pour procé<strong>de</strong>r aux mesures.<br />
Ces <strong>de</strong>rnières peuvent donner lieu à <strong>de</strong>s calculs. Afin <strong>de</strong> faciliter l’interprétation, la<br />
communication <strong>de</strong>s résultats prend <strong>de</strong>s formes variées.<br />
e) Recherche du domaine <strong>de</strong> validité<br />
Cette étape permettra par la suite <strong>de</strong> généraliser les résultats.<br />
f) Loi<br />
La rédaction d’une conclusion <strong>de</strong>man<strong>de</strong> <strong>de</strong> comparer les résultats obtenus avec les<br />
hypothèses initiales. L’application d’une métho<strong>de</strong> inductive permet donc <strong>de</strong> dégager <strong>de</strong>s lois<br />
générales à partir <strong>de</strong> l’observation d’un phénomène particulier.
Au cours <strong>de</strong> la démarche expérimentale, l’enfant planifie ses actions selon le modèle<br />
hypothético-déductif : formulation d’hypothèses, collecte d’informations au moyen<br />
d’observations et éventuellement <strong>de</strong> mesures, neutralisation <strong>de</strong> variables,<br />
interprétation <strong>de</strong> données, notation et communication <strong>de</strong>s résultats.<br />
L’isolation ou la neutralisation <strong>de</strong>s variables qui intervient lors <strong>de</strong> la phase clé <strong>de</strong> cette<br />
démarche (la formulation <strong>de</strong>s hypothèses), joue donc un rôle très important au sein <strong>de</strong> la<br />
démarche hypothético-déductive<br />
3) ISOLER LES VARIABLES : UNE ETAPE IMPORTANTE DE LA<br />
DEMARCHE EXPERIMENTALE<br />
L’enfant à l’issue du cycle 3 sera « capable <strong>de</strong> proposer la mise en œuvre <strong>de</strong>s étapes<br />
caractéristiques <strong>de</strong> la démarche expérimentale et notamment d’isoler une variable et <strong>de</strong><br />
mettre en œuvre <strong>de</strong>s expériences pertinentes… » (Instructions officielles <strong>de</strong> 1995). Lorsqu’il<br />
s’agit du développement <strong>de</strong>s apprentissages scientifiques, mettre à la disposition <strong>de</strong>s enfants<br />
<strong>de</strong>s objets à explorer est tout simplement capital. En effet, pour qu’un enfant s’initie aux<br />
sciences, il faut qu’il fasse progresser ses représentations en les soumettant à l’épreuve <strong>de</strong><br />
recherches concrètes. L’expérimentation répond à cette nécessité <strong>de</strong> preuves par les faits. Il<br />
existe selon Giordan <strong>de</strong>ux types d’expérimentations : les expériences imitées et les<br />
expériences « pour voir ».<br />
Les expériences imitées correspon<strong>de</strong>nt aux expériences trouvées dans les livres et que<br />
l’on reproduit telles quelles. L’enfant est seulement un exécutant, ce type d’expérience ne<br />
représentant pas sa pensée. Ce type <strong>de</strong> pratiques ne favorise en rien l’appropriation <strong>de</strong> la<br />
démarche expérimentale. Les élèves n’ont pas pris réellement conscience <strong>de</strong> ce qu’ils faisaient<br />
et ils sont incapables <strong>de</strong> répéter la même expérimentation dans une situation proche. Il s’agit<br />
au mieux d’un conditionnement répétitif.
L’expérience « pour voir » est imaginée par un enfant qui a l’intuition <strong>de</strong> quelque<br />
chose, mais il ne sait pas trop quoi. Au début <strong>de</strong> ce type d’expérimentation, on a affaire à un<br />
tâtonnement gratuit, au hasard le plus strict ; le tâtonnement est <strong>de</strong> plus en plus dirigé par<br />
l’idée <strong>de</strong> ce qui peut se passer. Cette idée très implicite au départ va donc se préciser,<br />
s’expliciter. Le maître va mener la discussion et faciliter la formulation du problème ayant<br />
motivé l’expérimentation. L’explicitation <strong>de</strong> ce que voulait faire l’enfant lui facilite, par la<br />
suite, l’idée <strong>de</strong> faire agir séparément les divers produits « pour voir ce que chaque produit<br />
pourrait bien faire ». L’explication sert à faire prendre conscience à l’enfant <strong>de</strong> ce qu’il fait et<br />
l’amène spontanément à opérer avec, ce que nous appelons, une seule « variable » à la fois.<br />
C’est ce que j’ai cherché à mettre en place tout au long <strong>de</strong> ma séquence. La mise en place <strong>de</strong>s<br />
expériences pour tester les hypothèses concernant les facteurs intervenant dans l’évaporation,<br />
a permis aux enfants d’isoler les variables. C’est par l’explication <strong>de</strong> ce qu’ils voulaient<br />
prouver qu’ils sont parvenus à cette séparation <strong>de</strong>s variables. Il faut toutefois souligner que<br />
cette explication n’est pas toujours aisée ; il est parfois nécessaire <strong>de</strong> privilégier <strong>de</strong>s situations<br />
plus simples pour permettre à l’élève d’expliciter ce qu’il suppose, ce qu’il souhaite<br />
entreprendre et pourquoi. Cette étape <strong>de</strong> mise en place <strong>de</strong>s expériences à réaliser pour infirmer<br />
<strong>de</strong>s hypothèses est donc la plus importante dans le schéma hypothético-déductif. Si cette<br />
étape est bien menée avec les enfants, l’interprétation <strong>de</strong>s résultats <strong>de</strong>s expériences et leur<br />
formalisation s’en trouvera simplifiée. Le maître a ici une fonction d’étayage primordiale.<br />
Cette démarche présente bien <strong>de</strong>s avantages dans l’acquisition <strong>de</strong>s connaissances et ce<br />
dans d’autres domaines que le domaine scientifique.<br />
4) RÔLE DE LA DEMARCHE SCIENTIFIQUE AVEC ISOLEMENT DES<br />
VARIABLES DANS L’ACQUISITION DES CONNAISSANCES<br />
Dans ce mo<strong>de</strong> d’apprentissage faisant intervenir l’expérience, l’enfant relie la<br />
manipulation <strong>de</strong> matériel simple à une réflexion sur l’établissement d’une conclusion
puisque l’expérimentation sert à tester <strong>de</strong>s hypothèses, c’est à dire sa réflexion. Il participe<br />
ainsi activement à faire émerger la compréhension notamment par, d’un côté la mise en<br />
œuvre <strong>de</strong> savoir-faire lors <strong>de</strong> la manipulation et par, d’un autre côté, le raisonnement sur les<br />
faits qu’il rassemble. Cette démarche associe activité mentale et activité manuelle. C’est<br />
l’élève qui construit son savoir à partir <strong>de</strong> son activité manipulatrice et intellectuelle à la<br />
fois, et personne ne peut se substituer à lui dans ses réorganisations cognitives successives.<br />
Apprendre en comprenant favorise dans un premier temps la maturation <strong>de</strong>s<br />
concepts, ensuite leur appropriation et enfin leur assimilation. Puisque l’enfant lui-même<br />
détermine les réponses, l’acquisition <strong>de</strong> ces connaissances est permanente, l’enfant aura plus<br />
<strong>de</strong> mal à les oublier au cours du temps. Cette démarche l’incite donc à apprendre par lui-<br />
même plutôt que par référence à une autorité telle que les livres ou le maître. Il acquiert donc<br />
une autonomie en relation avec un comportement autodidacte. Une <strong>de</strong>s principales finalités<br />
<strong>de</strong> l’école est d’ailleurs d’apprendre à l’enfant à être autonome et à ne plus dépendre du<br />
maître pour être citoyen à part entière. Selon G.Charpak, le travail <strong>de</strong> l’élève <strong>de</strong>vant un<br />
problème expérimental est comparable à celui d’un chercheur. Bien sûr, il ne s’agira pas non<br />
plus <strong>de</strong> laisser l’élève chercher pendant <strong>de</strong>s heures. Le maître doit réorienter la recherche en<br />
donnant <strong>de</strong>s pistes pour éviter que l’élève ne s’égare, tout en le laissant prendre ses propres<br />
initiatives.<br />
Ce travail sur la métho<strong>de</strong> expérimentale et la séparation <strong>de</strong>s variables permet<br />
d’acquérir <strong>de</strong>s connaissances dans le domaine scientifique mais permet aussi d’acquérir <strong>de</strong>s<br />
compétences dans d’autres domaines : adopter un comportement scientifique n’est pas le fait<br />
exclusif <strong>de</strong>s sciences. En mathématiques, les instructions officielles recomman<strong>de</strong>nt <strong>de</strong><br />
« placer l’élève dans <strong>de</strong>s situations <strong>de</strong> recherche, l’amenant à explorer <strong>de</strong>s démarches <strong>de</strong><br />
résolution <strong>de</strong> problème », ce qui met également en œuvre un raisonnement scientifique. De<br />
plus, lorsque l’enfant apprend à lire, on lui enseigne à prélever <strong>de</strong>s indices dans un texte pour
émettre <strong>de</strong>s hypothèses sur le sens et donc parvenir à une première tentative <strong>de</strong> lecture. Des<br />
retours en arrière sur le déchiffrement <strong>de</strong>s mots difficiles lui permettront d’ajuster cette<br />
première lecture.
II. MISE EN PLACE DE CETTE DEMARCHE DANS UNE<br />
CLASSE<br />
J’ai mis en place cette démarche expérimentale centrée sur la nécessité d’isoler les<br />
variables dans une classe <strong>de</strong> CE2 à l’école <strong>de</strong> Jacou lors <strong>de</strong> mon stage en responsabilité. J’ai<br />
choisi l’exemple <strong>de</strong> l’évaporation, exemple propice pour étudier la séparation <strong>de</strong>s variables.<br />
En effet, l’étu<strong>de</strong> <strong>de</strong> l’évaporation nécessite la séparation <strong>de</strong>s facteurs liés à la température, <strong>de</strong><br />
ceux liés à la surface du récipient utilisé pour l’évaporation et <strong>de</strong> ceux liés à la présence d’air.<br />
Dans un premier temps, ma séquence sera présentée, une secon<strong>de</strong> étape sera ensuite consacrée<br />
à l’analyse. J’ai développé certains points qui m’ont semblé importants : le recueil <strong>de</strong>s<br />
conceptions, le travail <strong>de</strong> groupe, l’observation <strong>de</strong>s résultats et la formulation <strong>de</strong>s hypothèses<br />
et enfin la motivation <strong>de</strong>s enfants.<br />
1) PRESENTATION GENERALE DE LA SEQUENCE<br />
Le découpage <strong>de</strong>s séances a été imposé par la durée du stage. En effet en quatre<br />
semaines, il m’était totalement impossible d’élaborer une séquence comprenant plus <strong>de</strong> trois<br />
séances, l’évaluation exclue. Cela m’aurait obligée à dépasser le volume horaire consacré aux<br />
sciences au détriment d’autres matières.<br />
Les trois séances composant la séquence se sont donc organisées comme suit :<br />
- séance 1 : recueil <strong>de</strong> conceptions sur l’évaporation (cf. annexe 1.1)<br />
- séance 2 : détermination <strong>de</strong>s facteurs intervenants lors <strong>de</strong> l’évaporation (cf. annexe<br />
1.2)<br />
- séance 3 : interprétation et analyse <strong>de</strong>s résultats (cf. annexe 1.3)<br />
2) ANALYSE DE LA SEQUENCE SEANCE PAR SEANCE<br />
a) La séance 1<br />
Cette séance a été réalisée en plusieurs étapes. En effet le travail <strong>de</strong> groupe et la mise<br />
en commun ont pris beaucoup <strong>de</strong> temps. De plus, <strong>de</strong>s conditions matérielles nous ont<br />
contraints à remettre à plus tard la mise en œuvre <strong>de</strong>s expériences. Lors <strong>de</strong> l’expérimentation,<br />
j’ai moi-même mesuré la quantité <strong>de</strong> liqui<strong>de</strong> pour qu’elle soit i<strong>de</strong>ntique pour tous les groupes<br />
et pas trop importante pour que l’évaporation soit visible. Je n’ai pas jugé bon <strong>de</strong> travailler cet
aspect avec les enfants car je manquais <strong>de</strong> temps pour mettre en évi<strong>de</strong>nce l’importance <strong>de</strong> la<br />
quantité <strong>de</strong> liqui<strong>de</strong> dans le phénomène d’évaporation.<br />
Le fait <strong>de</strong> mener cette séance en <strong>de</strong>ux fois a pris beaucoup <strong>de</strong> temps car avant <strong>de</strong><br />
mettre en œuvre les expériences, nous avons du refaire une phase <strong>de</strong> mise en commun pour<br />
que tout le mon<strong>de</strong> ait en tête les expériences à réaliser.<br />
b) La séance 2<br />
Nous avons recueilli les résultats sous forme <strong>de</strong> tableau. La détermination <strong>de</strong>s facteurs<br />
d’évaporation a été relativement rapi<strong>de</strong> par rapport à la formulation <strong>de</strong>s expériences à réaliser<br />
dans la secon<strong>de</strong> partie <strong>de</strong> la séance. Cette séance a globalement été longue et les enfants<br />
étaient peu motivés. En effet cette séance était plus théorique que pratique et les enfants<br />
regrettaient la première séance et ses manipulations. Ils n’arrêtaient pas <strong>de</strong> répéter : « Quand<br />
va-t-on faire <strong>de</strong>s expériences comme dans les laboratoires ? » De plus, les groupes qui étaient<br />
parvenus à récupérer du sel se vantaient auprès <strong>de</strong>s groupes qui n’y étaient pas parvenus. La<br />
discussion était d’autant plus difficile à mener et exigeait <strong>de</strong> ma part une constante<br />
sollicitation du groupe classe pour ne pas perdre leur attention. J’ai moi-même isolé une<br />
variable en précisant aux enfants que l’on travaillait avec <strong>de</strong>s quantités d’eau équivalentes.<br />
J’ai choisi aussi <strong>de</strong> ne pas expérimenter le rôle joué par le facteur « air » sur l’évaporation car<br />
il me semblait difficile à appréhen<strong>de</strong>r pour <strong>de</strong>s enfants <strong>de</strong> début <strong>de</strong> cycle 3 et difficile à mettre<br />
en évi<strong>de</strong>nce par l’expérimentation ; cela aurait fait trois variables à séparer au lieu <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux, ce<br />
qui aurait été une difficulté supplémentaire. Je leur en ai toutefois parlé à travers l’exemple du<br />
linge qui sèche plus vite en présence <strong>de</strong> vent.<br />
c) La séance 3<br />
Nous avons noté les hypothèses au tableau, puis recueilli les résultats. L’évaporation a<br />
été plus rapi<strong>de</strong> pour l’assiette posée sur le radiateur que pour celle posée sur la table ( une nuit<br />
pour l’un, une semaine pour l’autre). L’évaporation a été plus rapi<strong>de</strong> pour l’assiette posée sur
la table que pour le verre posé sur la table (une semaine pour l’une et pour l’autre, il reste<br />
toujours <strong>de</strong> l’eau).<br />
Ces expériences nous ont donc bien permis <strong>de</strong> mettre en évi<strong>de</strong>nce les rôles <strong>de</strong> la<br />
température et <strong>de</strong> la surface dans le phénomène d’évaporation.<br />
Nous avons donc pu clore cette séquence sur l’évaporation en élaborant collectivement une<br />
trace écrite. Nous avons insisté dans cette trace écrite sur l’aspect méthodologique autant que<br />
sur l’aspect notionnel. Le schéma récapitulatif <strong>de</strong>s expériences réalisées était plus parlant à<br />
mon sens que <strong>de</strong> longues phrases.<br />
3) IMPORTANCE DU RECUEIL DES CONCEPTIONS DANS LA<br />
SEANCE 1<br />
Le recueil <strong>de</strong> conceptions, effectué lors <strong>de</strong> la première séance avait <strong>de</strong>ux objectifs :<br />
- permettre aux enfants <strong>de</strong> déterminer les facteurs d’évaporation <strong>de</strong> l’eau<br />
- donner aux enfants <strong>de</strong>s exemples d’expériences sur lesquels s’appuyer pour isoler les<br />
variables dans la séance 2.<br />
Lors du travail <strong>de</strong> recherche individuel dans la séance 1, cinq<br />
types <strong>de</strong> conceptions sont apparus.<br />
a) Notion <strong>de</strong> filtration (cf. annexe 2.1)<br />
Il semble évi<strong>de</strong>nt pour quelques enfants que le fait <strong>de</strong> filtrer l’eau salée permettra <strong>de</strong><br />
récupérer le sel : « Il faut renverser l’eau sur du papier et le papier aspire l’eau ; il reste le<br />
sel sur le papier. » Cette expérience ne fait pas appel à l’évaporation mais provient<br />
certainement <strong>de</strong> ma consigne qui <strong>de</strong>mandait un moyen <strong>de</strong> récupérer du sel. J’ai moi-même<br />
effectué cette expérience au moment <strong>de</strong> la mise en œuvre <strong>de</strong>s expériences <strong>de</strong>s enfants. Je l’ai<br />
recommencée plusieurs fois avec <strong>de</strong>s filtres <strong>de</strong> différentes épaisseurs car l’épaisseur du papier<br />
était un critère essentiel pour ces enfants.
) « Aspiration » <strong>de</strong>s nuages (cf. annexe 2.2)<br />
Après avoir interrogé les enfants, je me suis rendue compte qu’en CE2 avait été étudié<br />
le cycle <strong>de</strong> l’eau. Les enfants se souviennent apparemment du schéma récapitulatif du cycle<br />
<strong>de</strong> l’eau car plusieurs <strong>de</strong>ssinent les nuages avec <strong>de</strong>s flèches ascendantes. Ces enfants insistent<br />
sur la nécessité <strong>de</strong> laisser les fenêtres <strong>de</strong> la classe ouvertes pour permettre aux nuages<br />
« d’aspirer » l’eau.<br />
c) Facteur temps (cf. annexe 2.3)<br />
Quelques enfants proposent d’attendre pour que l’eau ait le temps <strong>de</strong> s’évaporer. Je ne<br />
suis pas certaine qu’il y a une réelle réflexion <strong>de</strong>rrière cette proposition mais plutôt un<br />
phénomène <strong>de</strong> mimétisme : ils reproduisent ainsi l’exemple que je leur ai proposé ; le seau<br />
s’est vidé naturellement au bout <strong>de</strong> quelques jours. Les enfants me proposent <strong>de</strong> refaire la<br />
même expérience en changeant seulement <strong>de</strong> récipient car le seau ne fait pas parti du matériel<br />
proposé.<br />
d) Nécessité <strong>de</strong> boucher l’orifice du récipient (cf. annexe 2.4)<br />
Je pense que ces enfants ont quelques souvenirs <strong>de</strong> l’année précé<strong>de</strong>nte durant laquelle,<br />
ils ont mis en évi<strong>de</strong>nce la présence d’eau dans l’air en mettant un récipient bouché au<br />
réfrigérateur.<br />
e) Le facteur température (cf. annexe 2.5)<br />
Ce facteur apparaît exprimé sous différentes formes : poêle, radiateur, gaz (pour<br />
gazinière sans doute). Le rôle du soleil apparaît aussi pour une enfant qui a dit : « c’est comme<br />
dans les marais salants ». Cependant, la comparaison s’est arrêtée net. Elle a juste su dire que<br />
c’était grâce au soleil que l’on y récupérait du sel.<br />
J’ai dû laisser les groupes élaborer leur propre démarche, tâtonner et commettre <strong>de</strong>s<br />
erreurs (cf. expérience avec couvercle). Cette tactique était volontaire dans la mesure où,
comme le dit Genzling « l’erreur est fécon<strong>de</strong> et formatrice car elle permet <strong>de</strong> prendre<br />
conscience <strong>de</strong> la métho<strong>de</strong>…Pourtant il est tentant pour le maître <strong>de</strong> limiter l’autonomie <strong>de</strong>s<br />
élèves, <strong>de</strong> réduire leur droit à l’erreur et <strong>de</strong> leur suggérer la bonne manière <strong>de</strong> faire. »<br />
Acquérir une connaissance nouvelle suppose une réorganisation <strong>de</strong>s connaissances<br />
antérieures en fonction <strong>de</strong>s nouvelles données, ce qui crée ce que Piaget appelle un<br />
déséquilibre momentané. La construction <strong>de</strong>s connaissances fait apparaître <strong>de</strong>s pério<strong>de</strong>s <strong>de</strong><br />
rupture. Ces déséquilibres sont dus à l’existence d’obstacles qui sont causes d’erreurs et qui<br />
doivent être franchis pour progresser dans l’apprentissage. La phase <strong>de</strong> recherche et<br />
d’exploration met en évi<strong>de</strong>nce cet obstacle. Dés lors, il est fondamental <strong>de</strong> prendre en compte<br />
les connaissances initiales <strong>de</strong>s élèves pour pouvoir s’y appuyer et les faire évoluer.<br />
Comme nous venons <strong>de</strong> le voir, le recueil <strong>de</strong>s conceptions est une étape importante<br />
dans la construction d’un nouveau savoir. J’ai effectué ce recueil <strong>de</strong> conceptions <strong>de</strong> façon<br />
individuelle, puis pour les faire évoluer, ces conceptions ont été confrontées dans <strong>de</strong>s groupes.<br />
4) RÔLE DU TRAVAIL DE GROUPE DANS LA SEANCE 1<br />
Le travail <strong>de</strong> groupe a pour intérêt majeur <strong>de</strong> favoriser un conflit socio-cognitif entre<br />
les apprenants. L’enfant confronte ses conceptions à celles <strong>de</strong>s autres enfants. Il en résulte une<br />
réflexion sur sa propre conception et certainement une évolution. Cette confrontation est<br />
source d’interrogation et donc <strong>de</strong> remise en question. On a plus d’idée à plusieurs que tout<br />
seul : « Témoin <strong>de</strong> la façon dont ses camara<strong>de</strong>s s’acquittent du travail, l’élève bénéficie d’une<br />
multitu<strong>de</strong> <strong>de</strong> points <strong>de</strong> vue sur l’objet d’étu<strong>de</strong>. (…). Ce sont les métho<strong>de</strong>s <strong>de</strong> travail, les formes<br />
<strong>de</strong> raisonnement, les procédures <strong>de</strong> résolution <strong>de</strong> problème (…) qui se trouvent multipliés par<br />
l’échange (Tout seul je n’aurais pas pensé à faire comme ça !) »(M.Barlow). Aussi dans cette<br />
perspective d’échanges au cours d’une situation d’apprentissage il y a donc intérêt à constituer
<strong>de</strong>s groupes homogènes où tous ont la possibilité <strong>de</strong> participer <strong>de</strong> manière équivalente. De<br />
même il est souhaitable <strong>de</strong> respecter les affinités. Malheureusement, étant donné le peu <strong>de</strong><br />
temps dont je disposais pour réaliser ma séquence, j’ai débuté ce travail dés la première<br />
semaine et par manque <strong>de</strong> connaissances <strong>de</strong>s enfants et <strong>de</strong> leurs affinités au sein <strong>de</strong> la classe,<br />
je n’ai pas fait le bon choix <strong>de</strong>s membres <strong>de</strong> chaque groupe. Je n’ai donc pas pu observer le<br />
phénomène décrit par De Vecchi et Giordan : « aux premiers dires très spontanés <strong>de</strong>s<br />
apprenants succè<strong>de</strong>nt <strong>de</strong>s conceptions plus élaborées, plus argumentés. Là aussi, la<br />
confrontation <strong>de</strong>s idées entre les élèves les oblige alors à justifier ce qu’ils avancent ». Les<br />
divergences d’opinion n’ont pas dégénéré en conflit mais pas en conflit socio-cognitif non<br />
plus. La discussion au sein <strong>de</strong>s groupes était assez limitée par manque d’habitu<strong>de</strong>, je pense,<br />
mais aussi par manque <strong>de</strong> maturité. Ce travail a été très long et j’ai dû maintes fois intervenir<br />
pour essayer d’établir un dialogue entre les enfants qui pour ne vexer personne, proposaient<br />
quatre expériences par groupe au lieu d’une seule. J’ai dû modifier ma consigne <strong>de</strong> départ et<br />
accepter <strong>de</strong>ux expériences maximum par groupe. Le résultat <strong>de</strong> ce travail <strong>de</strong> groupe s’est<br />
ressenti <strong>de</strong> ces difficultés rencontrées. En effet, j’ai perçu <strong>de</strong>ux types d’expériences : soit une<br />
expérience reprenant l’ensemble <strong>de</strong>s conditions d’expérimentation amenées par chaque<br />
membre du groupe (par exemple un récipient bouché sur le radiateur, près <strong>de</strong> la fenêtre<br />
ouverte pour subir l’influence du soleil et celle <strong>de</strong>s nuages (cf. annexe 3.1)) ou bien le lea<strong>de</strong>r<br />
du groupe a imposé son expérience (cf. annexe 3.2).<br />
Lors <strong>de</strong> la mise en commun du travail <strong>de</strong>s groupes, le maître doit jouer un rôle<br />
important en faisant expliciter <strong>de</strong>vant tout le mon<strong>de</strong> le travail <strong>de</strong>s élèves. D’où l’importance<br />
d’établir <strong>de</strong>s communications multiples dans la classe, <strong>de</strong> créer un climat où les élèves<br />
peuvent s’écouter mutuellement, car une <strong>de</strong>s caractéristiques <strong>de</strong> la pensée enfantine, qui se<br />
prolonge chez les élèves <strong>de</strong> 10-12 ans, voire chez les adultes, est l’égocentrisme. Ils croient
encore que leurs idées sont comprises par tout le mon<strong>de</strong>, que tous ont les mêmes idées (une<br />
raison <strong>de</strong> plus pour ne pas les justifier) et ne s’écoutent pas les uns les autres.<br />
Cependant le travail <strong>de</strong> groupe a aussi un aspect pratique non négligeable. Il permet<br />
une synthèse <strong>de</strong>s conceptions plus rapi<strong>de</strong> car plus limitée en nombre et a donc permis dans le<br />
cadre <strong>de</strong> ma séquence <strong>de</strong> réduire le nombre d’expériences à réaliser par les enfants. De plus,<br />
le fait d’avoir moins d’expériences à mettre en œuvre a permis à l’ensemble <strong>de</strong> la classe<br />
d’avoir bien à l’esprit tous les mo<strong>de</strong>s opératoires.<br />
5) IMPORTANCE DE L’OBSERVATION DES RESULTATS<br />
La séquence <strong>de</strong> ce mémoire est constituée d’une alternance <strong>de</strong> moments<br />
d’expérimentation et <strong>de</strong> moments <strong>de</strong> réflexion sur la démarche. En effet, d’après P.Meirieu,<br />
la méta cognition est un excellent outil <strong>de</strong> travail. Genzling abon<strong>de</strong> aussi dans ce sens « la<br />
recherche <strong>de</strong> cette erreur, sur le plan expérimental et si nécessaire sur le plan du<br />
raisonnement, exige un retour sur ce qui a été fait. Il faut comparer la démarche <strong>de</strong>s groupes.<br />
Il s’agit là d’un moment assis, <strong>de</strong> méta-réflexion qui doit mener à la prise <strong>de</strong> conscience <strong>de</strong> la<br />
métho<strong>de</strong> pour l’ensemble du groupe-classe. »<br />
Aussi, lors <strong>de</strong> la séance 2 les enfants ont-ils pris du recul par rapport aux résultats<br />
d’expérience obtenus. Nous avons observé les différents récipients et rappelé les conditions<br />
d’expérimentation. A <strong>de</strong>ssein, j’ai disposé les expériences en <strong>de</strong>ux colonnes pour plus <strong>de</strong><br />
clarté et pour favoriser la mise en évi<strong>de</strong>nce <strong>de</strong>s facteurs d’évaporation. J’ai fait apparaître le<br />
lieu et le récipient d’expérimentation.<br />
On n’a pas récupéré <strong>de</strong> sel, l’eau ne<br />
s’est pas évaporée<br />
Tube à essai couvert posé sur la table<br />
Tube à essai ouvert sur la table<br />
On peut récupérer du sel, l’eau s’est<br />
évaporée<br />
Assiette posée sur le radiateur<br />
Pot <strong>de</strong> miel posé sur le radiateur
Pot à café posé dans la cour<br />
<strong>de</strong> récréation (peu d’eau s’est<br />
évaporée)<br />
Ballon posé sur la table<br />
Pot à café posé sur le radiateur<br />
Assiette posée sur le rebord <strong>de</strong> la<br />
fenêtre(il reste toutefois <strong>de</strong> l’eau)<br />
Ensuite nous avons déterminé les facteurs influents sur l’évaporation. Le facteur lié à<br />
la température est apparu aussitôt. Le facteur surface <strong>de</strong> contact avec l’air a été plus long à<br />
venir et j’ai dû induire cette réponse en faisant comparer la surface <strong>de</strong> l’assiette et celle du pot<br />
à café posé aussi à l’extérieur. Pour les enfants, il n’a pas été aisé d’admettre que les<br />
conditions expérimentales étaient i<strong>de</strong>ntiques dans la cour et sur le rebord <strong>de</strong> la fenêtre. Le<br />
facteur air n’est pas apparu du tout et c’est moi qui l’ai donné aux enfants.<br />
Il faut noter que les enfants étaient quasiment subjugués <strong>de</strong> voir que certaines<br />
expériences avaient permis <strong>de</strong> récupérer du sel.<br />
L’observation <strong>de</strong>s résultats est intervenue une <strong>de</strong>uxième fois au cours <strong>de</strong> ma séquence.<br />
En effet, lors <strong>de</strong> la troisième séance nous avons observé les résultats <strong>de</strong>s expériences tendant à<br />
prouver l’influence <strong>de</strong> la température et <strong>de</strong> la surface du récipient au cours <strong>de</strong> l’évaporation.<br />
Alors que le recueil <strong>de</strong>s résultats <strong>de</strong>s expériences <strong>de</strong> la séance 1 avait été très long celui-ci a<br />
été beaucoup plus rapi<strong>de</strong>. Le premier a permis d’observer <strong>de</strong>s résultats qui n’avaient pas été<br />
anticipés. Au contraire lors <strong>de</strong> la séance 2 nous avions élaboré les expériences en accord avec<br />
les résultats escomptés. Les expériences n’étaient pas le fruit du hasard comme on pourrait<br />
presque le dire pour la première série d’expérimentations. Ici, le résultat désiré avait dirigé<br />
l’élaboration et la conception <strong>de</strong>s expériences. L’observation <strong>de</strong>s résultats ne servant qu’à<br />
tester les hypothèses. L’analyse <strong>de</strong>s résultats était donc quasi instantanée.
6) LA FORMULATION DES HYPOTHESES<br />
L’analyse <strong>de</strong>s résultats <strong>de</strong> la première série d’expériences a permis <strong>de</strong> déterminer les<br />
facteurs d’évaporation <strong>de</strong> l’eau. J’ai <strong>de</strong>mandé aux enfants d’imaginer <strong>de</strong>s expériences pour<br />
accélérer l’évaporation <strong>de</strong> l’eau. Je voulais ici amener les enfants à travailler sur <strong>de</strong>ux<br />
paramètres ( apport <strong>de</strong> chaleur, rôle <strong>de</strong> la surface du récipient) séparément. La tâche n’a pas<br />
été aisée. Il fallait concevoir <strong>de</strong>s expériences prouvant que l’apport <strong>de</strong> chaleur et une surface<br />
importante augmentaient la vitesse d’évaporation. C’est cette notion <strong>de</strong> preuve qui a été<br />
source <strong>de</strong> difficultés pour les enfants. Il faut aussi noter que lors <strong>de</strong> cette phase <strong>de</strong> discussion<br />
les enfants ont été globalement peu actifs. Ils avaient hâte <strong>de</strong> passer à la phase <strong>de</strong><br />
manipulation. J’ai d’abord noté au tableau les expériences qui m’étaient proposées :<br />
- un verre sur la table et une assiette sur le radiateur<br />
- une assiette sur la table et un verre sur le radiateur<br />
J’ai <strong>de</strong>mandé aux enfants <strong>de</strong> m’expliquer ce qui allait se passer dans chaque couple<br />
d’expériences. Ils se sont alors rendus rapi<strong>de</strong>ment compte que l’on ne pouvait pas savoir à<br />
priori quelle expérience serait la plus rapi<strong>de</strong>. Ils m’ont alors suggéré <strong>de</strong> travailler avec <strong>de</strong>ux<br />
récipients <strong>de</strong> chaque type (<strong>de</strong>ux assiettes et <strong>de</strong>ux verres). A nouveau, j’ai noté leurs<br />
propositions :<br />
- <strong>de</strong>ux assiettes sur la table et <strong>de</strong>ux verres sur le radiateur<br />
- <strong>de</strong>ux assiettes sur le radiateur et <strong>de</strong>ux verres sur la table<br />
Dés que j’ai eu fini d’écrire ces <strong>de</strong>ux propositions un enfant s’est exclamé : «Mais maîtresse<br />
la première expérience, elle sert à rien. Ce n’est pas la peine <strong>de</strong> mettre <strong>de</strong>ux assiettes car ce<br />
sera pareil dans les <strong>de</strong>ux. » Tous les enfants ont alors réalisé qu’effectivement ce doublement<br />
<strong>de</strong>s récipients ne servait à rien dans les <strong>de</strong>ux séries d’expériences. Par contre, le résultat <strong>de</strong> la<br />
<strong>de</strong>uxième expérience pouvait être anticipé. L’évaporation serait plus rapi<strong>de</strong> dans le cas <strong>de</strong><br />
l’assiette posée sur le radiateur. Je leur ai alors <strong>de</strong>mandé pourquoi ; ils se sont alors rendu
compte qu’effectivement on pouvait anticiper le résultat mais qu’on ne pouvait pas savoir<br />
quel facteur intervenait ici : phénomène <strong>de</strong> surface ou apport <strong>de</strong> chaleur. Les enfants ont alors<br />
trouvé <strong>de</strong>ux expériences correctes à mettre en œuvre :<br />
- une assiette posée sur la table et une assiette posée sur le radiateur<br />
- une assiette posée sur la table et un verre posé sur la table<br />
Les enfants sont rentrés dans une démarche <strong>de</strong> recherche d’indices pour corroborer leurs<br />
idées. Il s’agit dés lors <strong>de</strong> justifier parmi tous les possibles, celui qui est le plus probable. Les<br />
confrontations <strong>de</strong> représentations sont très efficaces. A partir du moment où il y a divergence,<br />
cela favorise l’émission d’hypothèses qui peuvent être à l’origine d’une démarche <strong>de</strong><br />
recherche. A ce moment, le rôle <strong>de</strong> l’enseignant est essentiel puisqu’il s’agit <strong>de</strong> repérer, dans<br />
le flot <strong>de</strong> remarques, celles qui correspon<strong>de</strong>nt à <strong>de</strong>s représentations sous-jacentes et qui<br />
permettront d’entamer un travail digne d’intérêt. Ainsi, cet entretien collectif a permis <strong>de</strong> faire<br />
évoluer les « expériences pour voir » décrites par Giordan. L’expérimentation par<br />
tâtonnement s’est transformée en expérimentation réfléchie. Les enfants ont anticipé le<br />
résultat <strong>de</strong>s expériences. C’est par l’explication <strong>de</strong> ce que les enfants voulaient faire et par<br />
l’anticipation du résultat que nous avons réussi à isoler les variables. Cependant, cet entretien<br />
collectif a été très long ( 35 minutes environs) et <strong>de</strong>s élèves ont décroché. Mais la <strong>de</strong>rnière<br />
étape <strong>de</strong> recherche a relancé un petit peu la motivation car les enfants se sont sentis proches<br />
du but à atteindre.<br />
7) LA MOTIVATION DES ENFANTS<br />
Les enfants ont été très motivés par la mise en place <strong>de</strong>s expériences. Il n’avait <strong>de</strong><br />
cesse entre chaque séance <strong>de</strong> me <strong>de</strong>man<strong>de</strong>r quel jour ils allaient refaire <strong>de</strong>s expériences. Cette<br />
motivation a plusieurs causes, je pense. Ces enfants qui n’avaient jusqu’alors jamais fait <strong>de</strong>
sciences expérimentales ont beaucoup aimé manipuler. Ils ont aussi été séduits par le matériel<br />
présent dans la classe, matériel spécifique aux sciences : ballons, tubes à essais…<br />
Le fait <strong>de</strong> donner un but à l’évaporation a aussi été une source <strong>de</strong> motivation. Ces<br />
expériences avaient une raison d’être : il fallait récupérer du sel et pas seulement faire<br />
disparaître <strong>de</strong> l’eau.<br />
Cependant tout ceci a été aussi une source d’obstacles à l’appropriation <strong>de</strong>s<br />
connaissances. En effet, lors du recueil <strong>de</strong>s conceptions les enfants étaient plus intéressés par<br />
le matériel qu’ils allaient pouvoir utiliser que par les expériences à inventer. On peut<br />
d’ailleurs remarquer que la plupart <strong>de</strong>s enfants ont <strong>de</strong>ssiné <strong>de</strong>s tubes à essais ou <strong>de</strong>s ballons,<br />
les récipients <strong>de</strong> la vie courante (verre, assiette…) apparaissant peu.<br />
En outre, <strong>de</strong>s enfants ont relié le concept d’évaporation avec le sel seulement (cf. les<br />
évaluations). Il ne peut y avoir évaporation s’il n’y a pas <strong>de</strong> sel.
III. BILAN DE LA SEQUENCE<br />
Dans cette troisième partie <strong>de</strong> mon mémoire, j’analyserai d’abord les évaluations<br />
effectuées au cours <strong>de</strong> la séquence puis je ferai un bilan plus général <strong>de</strong> la séquence.<br />
1) L’EVALUATION<br />
Autant il semble possible <strong>de</strong> pouvoir se passer <strong>de</strong> notes, au sens traditionnel du terme,<br />
autant l’évaluation d’un travail paraît indispensable. Mais quoi évaluer et comment s’y<br />
prendre pour que cette activité ait une certaine valeur par rapport à la conception d’un<br />
véritable savoir scientifique ?<br />
Pour un maître, évaluer les élèves c’est aussi (et peut-être surtout) s’évaluer soi-même<br />
en mesurant l’impact <strong>de</strong> son action. De plus, les enseignants se <strong>de</strong>man<strong>de</strong>nt souvent ce qu’ils<br />
doivent évaluer réellement en sciences. S’agit-il <strong>de</strong> capacités intellectuelles, d’une somme <strong>de</strong><br />
connaissances, <strong>de</strong> l’acquisition <strong>de</strong> métho<strong>de</strong>s ou d’attitu<strong>de</strong>s ? Ici, il s’agissait surtout d’évaluer<br />
<strong>de</strong>s compétences méthodologiques.<br />
Plusieurs pratiques sont utilisées, quelquefois <strong>de</strong> manière complémentaire. En effet,<br />
l’évaluation ne se résume pas à faire un <strong>de</strong>voir écrit en fin <strong>de</strong> séquence. Elle a eu lieu tout au<br />
long <strong>de</strong> l’apprentissage <strong>de</strong> l’évaporation, à l’oral, comme à l’écrit.<br />
a) L’évaluation diagnostique<br />
Avant d’engager un apprentissage, les enseignants cherchent à établir un diagnostic en<br />
inventoriant les ressources et les besoins <strong>de</strong>s élèves : c’est l’évaluation diagnostique. C’est<br />
une base <strong>de</strong> réalisation <strong>de</strong> séquence. Dans ma classe, l’évaluation diagnostique a été faite<br />
oralement. J’ai, au début <strong>de</strong> la séance 1, inventorier les connaissances <strong>de</strong>s enfants sur<br />
l’évaporation. Cette évaluation orale s’est poursuivie par le recueil <strong>de</strong>s conceptions <strong>de</strong>s<br />
enfants même si ce n’était pas le seul objectif <strong>de</strong> ce recueil <strong>de</strong> conceptions.
) L’évaluation formative<br />
A travers certaines situations pédagogiques dynamiques, les émergences peuvent<br />
permettre <strong>de</strong> mesurer une progression. Il s’agit plutôt d’une évaluation formative dont<br />
l’objectif principal est d’indiquer à l’enseignant les difficultés rencontrées afin qu’il tente d’y<br />
remédier. Cette évaluation sert aussi comme son nom l’indique à « former » ; cette activité<br />
entre ainsi à part entière dans le processus <strong>de</strong> construction du savoir. Au cours <strong>de</strong> ma<br />
séquence, j’ai effectué une évaluation formative. En effet, lorsque je menais les discussions<br />
avec les enfants lors <strong>de</strong> l’analyse <strong>de</strong>s résultats <strong>de</strong> notre expérimentation au cours <strong>de</strong> la séance<br />
3, j’évaluais les savoirs et les compétences méthodologiques <strong>de</strong>s enfants : « Nous avons réussi<br />
à prouver que l’eau s’évapore plus vite sur le radiateur que sur la table car il reste <strong>de</strong> l’eau<br />
dans le récipient posé sur la table. » Cette évaluation n’a pas été faite par écrit, elle s’est faite<br />
<strong>de</strong> façon continue et pas dans un moment spécifique uniquement axé sur l’évaluation. Si je<br />
m’étais rendue compte que l’isolement <strong>de</strong>s facteurs accélérant l’évaporation n’était pas<br />
comprise à cet instant, j’aurais sûrement modifié ma séance pour remédier à cette<br />
incompréhension. De plus ces moments <strong>de</strong> discussion ont servi à « former » les enfants, c’est<br />
à dire à structurer leurs savoirs.<br />
b) L’évaluation sommative<br />
Il y a <strong>de</strong>s évaluations que l’on situe soit en fin <strong>de</strong> leçon, soit en début <strong>de</strong> séquence<br />
suivante : ce sont les évaluations sommatives qui ont pour but <strong>de</strong> constater si l’apprentissage a<br />
été effectif. Beaucoup d’enseignants, à l’école primaire en particulier, utilisent<br />
<strong>de</strong>s « interrogations écrites » comportant un ensemble <strong>de</strong> questions dont le but est <strong>de</strong> vérifier<br />
si les connaissances qu’ils jugent importantes ont été enregistrées. Les questions proposées<br />
dans ce cas ont souvent une portée très limitée ; elles évaluent seulement une acquisition <strong>de</strong><br />
notions. Elles ne permettent pas <strong>de</strong> constater si les élèves se sont appropriés le phénomène<br />
étudié dans sa globalité. Les « connaissances »considérées ne peuvent pas être réutilisées car<br />
elles ne sont pas construites, intégrées. Seuls <strong>de</strong>s « mots », vi<strong>de</strong>s <strong>de</strong> sens, sont manipulés en<br />
ne renvoyant, le plus souvent, à rien qui se rapporte à la vie courante. Il ne peut donc pas y<br />
avoir <strong>de</strong> réinvestissement.<br />
Evaluer c’est avant tout tenir compte d’un certain nombre <strong>de</strong> principes. Pour être cohérent,<br />
il faut tout d’abord savoir ce que l’on veut évaluer. Cela implique que l’enseignant ait défini<br />
au préalable, ses objectifs. Il ne suffit pas <strong>de</strong> penser « je vais traiter tel chapitre comportant<br />
telles notions ». Encore faut-il savoir exactement quelles sont les idées générales que l’on veut<br />
faire construire (et non « réciter ») aux élèves… ce qui revient à définir les niveaux <strong>de</strong>
formulation que l’on vise (De Vecchi et Giordan). Les objectifs <strong>de</strong> la séquence <strong>de</strong>vront être<br />
évalués, les objectifs notionnels comme les objectifs méthodologiques.<br />
En fin <strong>de</strong> séquence, les enfants ont montré lors <strong>de</strong> l’élaboration <strong>de</strong> la trace écrite qu’ils<br />
avaient acquis la métho<strong>de</strong> <strong>de</strong> séparation <strong>de</strong>s variables. Mais était-ce dû au fait d’avoir maintes<br />
et maintes fois répété ce concept où était-ce réellement acquis et transférable ?<br />
Il faut évaluer ceci pour savoir où en sont réellement les enfants. Cette séquence avait <strong>de</strong>s<br />
objectifs notionnels, l’étu<strong>de</strong> <strong>de</strong> l’évaporation et <strong>de</strong>s facteurs intervenant dans l’évaporation,<br />
mais elle avait surtout un objectif méthodologique important, l’isoler les variables. Il fallait<br />
donc concevoir une évaluation qui évalue les aspects notionnels et méthodologiques.<br />
J’ai, en fait, proposé <strong>de</strong>ux évaluations. La première a été réalisée une semaine après la<br />
troisième séance et n’évaluait que les compétences méthodologiques. La secon<strong>de</strong> évaluait les<br />
compétences notionnelles et méthodologiques et a été réalisée un mois et <strong>de</strong>mi après la<br />
séquence. Il y a eu une <strong>de</strong>uxième évaluation car la première ne me convenait pas : elle<br />
présentait trop <strong>de</strong> difficultés pour permettre un réel bilan <strong>de</strong> la séquence.<br />
i. La première évaluation (cf. annexes 4.1)<br />
Cette première évaluation n’évaluait que les compétences méthodologiques. Afin que la<br />
connaissance du concept d’évaporation ne soit pas un obstacle à la résolution <strong>de</strong>s exercices,<br />
j’ai eu soin <strong>de</strong> rappeler les facteurs intervenant dans l’évaporation dans le premier exercice.<br />
Celui-ci faisait directement référence aux expériences faites en classe. Je voulais que les<br />
enfants se ren<strong>de</strong>nt compte que ces expériences laissaient un doute quant aux résultats. En<br />
effet, il était impossible <strong>de</strong> savoir lequel entre les récipients A et D se positionnait en secon<strong>de</strong><br />
et en troisième position dans l’ordre <strong>de</strong> l’évaporation. Peu d’enfants se sont rendus compte <strong>de</strong><br />
cette difficulté et peu l’ont surmontée. Par contre, la plupart <strong>de</strong>s enfants ont correctement su<br />
déterminer l’évaporation la plus rapi<strong>de</strong> et la plus lente. Ces <strong>de</strong>ux cas extrêmes ne posaient pas<br />
<strong>de</strong> difficultés majeures, étant donné que cela avait été vu en classe <strong>de</strong> la même façon.
Le <strong>de</strong>uxième exercice est quasiment i<strong>de</strong>ntique au premier. Il évalue exactement les<br />
mêmes compétences. Ceci est dû à une erreur <strong>de</strong> ma part : j’ai trouvé cet exercice dans un<br />
manuel et je l’ai résolu trop rapi<strong>de</strong>ment. C’est pourquoi, tout comme les enfants, je suis<br />
passée à côté <strong>de</strong> l’obstacle que comportait cet exercice. On ne pouvait pas savoir laquelle <strong>de</strong>s<br />
<strong>de</strong>ux premières expériences permettait une évaporation plus rapi<strong>de</strong>. Cet exercice ne servait<br />
donc à rien étant donné la présence du premier exercice. Cet exercice n’a pas été mieux réussi<br />
que le premier. Le troisième exercice était d’un autre type ; il permettait d’évaluer si la notion<br />
<strong>de</strong> preuve dans le test <strong>de</strong>s hypothèses était acquise pour les enfants. J’ai dû bien insister et dire<br />
aux enfants que certaines expériences étaient fausses. En effet, les enfants ont beaucoup <strong>de</strong><br />
mal à admettre qu’un exercice proposé par le maître, référent principal, soit faux. Lors <strong>de</strong><br />
notre séquence nous avions travaillé sur l’isolement <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux variables : la température et la<br />
surface du récipient. Ici, il fallait travailler aussi sur la nature du liqui<strong>de</strong> et sur la quantité <strong>de</strong><br />
liqui<strong>de</strong>. La surface par contre était fixée. Les enfants <strong>de</strong>vaient donc isoler trois variables au<br />
lieu <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux. Cet exercice a été mal réussi. Des enfants n’ont pas compris la consigne : ils ont<br />
cherché à déterminer quel était le liqui<strong>de</strong> le plus volatil et pas quelle expérience permettait <strong>de</strong><br />
le déterminer. D’autres, tout en ayant compris la consigne ont été « submergés » par le<br />
nombre <strong>de</strong> variables et ont essayé <strong>de</strong> raccrocher cet exercice avec ce qui a été vu en classe<br />
(<strong>de</strong>s enfants parlent <strong>de</strong> récupérer du sel).<br />
Cette évaluation n’a pas donné <strong>de</strong> bons résultats ; cela provient peut-être du fait que cette<br />
évaluation était trop difficile. Je n’ai certainement pas choisi <strong>de</strong>s exercices adaptés aux<br />
enfants <strong>de</strong> CE2. J’aurai dû, je pense, réduire le troisième exercice à <strong>de</strong>ux exemples (une<br />
expérience correcte et une incorrecte) et poser seulement le <strong>de</strong>uxième exercice, en adoptant la<br />
présentation du premier pour signaler que l’on ne pouvait pas forcément déterminer un ordre.<br />
ii. Deuxième évaluation (cf. annexes 4.2)<br />
La <strong>de</strong>uxième évaluation a été différée dans le temps. Ainsi, il était plus facile <strong>de</strong> mesurer<br />
si le concept d’évaporation était acquis. Une évaluation <strong>de</strong>s notions en fin <strong>de</strong> séquences aurait<br />
donné, je crois <strong>de</strong>s résultats assez artificiels. Cela aurait été une mémorisation à court terme et<br />
pas une appropriation réelle du concept. J’ai aussi choisi <strong>de</strong> réévaluer la métho<strong>de</strong> <strong>de</strong><br />
séparation <strong>de</strong>s variables dans un exercice plus simple que ceux proposés dans la première<br />
évaluation. J’ai en fait reposé le <strong>de</strong>uxième exercice <strong>de</strong> la première évaluation en levant<br />
l’ambiguïté présente la première fois. De plus, il n’y avait ici que <strong>de</strong>ux variables à isoler (la<br />
température et la surface du récipient) comme dans la séquence réalisée en classe.<br />
Le premier exercice a été très bien réussi. Dans cet exemple la métho<strong>de</strong> <strong>de</strong> séparation <strong>de</strong>s<br />
variables semble acquise mais je ne crois pas que ces enfants puissent la réinvestir dans un
autre exemple. Le <strong>de</strong>uxième exercice qui testait les connaissances a été fort bien réussi. Les<br />
enfants se sont même souvenus dans l’ensemble que le fait <strong>de</strong> renouveler l’air accélérait<br />
l’évaporation. Cependant, certains ont associé le ventilateur avec les basses températures et<br />
donc un ralentisseur <strong>de</strong> l’évaporation.<br />
2) BILAN GENERAL<br />
Le concept d’évaporation semble avoir été acquis par ces élèves <strong>de</strong> CE2. Les enfants<br />
se sont appropriés les connaissances inhérentes à ce concept.<br />
Un mois d’étu<strong>de</strong> sur l’évaporation n’a cependant pas été suffisant pour se rendre<br />
compte <strong>de</strong> l’évolution <strong>de</strong>s comportements <strong>de</strong>s élèves. Cependant, même si ces élèves ne<br />
s’étaient pratiquement jamais trouvés face à une telle situation d’apprentissage, j’ai pu<br />
observer une amélioration <strong>de</strong> leurs réactions par rapport au début <strong>de</strong> la séquence ; ils n’avaient<br />
jamais travaillé sur la démarche scientifique mais ils ont réussi à travailler selon le modèle<br />
hypothético-déductif. Ils ont compris la nécessité <strong>de</strong> tester <strong>de</strong>s hypothèses. Tous les enfants<br />
n’ont cependant pas intégré le concept <strong>de</strong> preuve (cf. l’exercice n°3 <strong>de</strong> la <strong>de</strong>uxième<br />
évaluation). De plus, la démarche qui consiste à isoler les variables ne semble pas avoir été<br />
acquise par la totalité <strong>de</strong>s enfants. Cependant, la <strong>de</strong>uxième évaluation montre <strong>de</strong>s résultats<br />
encourageants, puisque 95.8% <strong>de</strong>s enfants <strong>de</strong> cette classe ont su ordonner les évaporations <strong>de</strong><br />
la plus rapi<strong>de</strong> à la plus lente en séparant les variables.<br />
Il semble difficile <strong>de</strong> mesurer l’acquisition d’une métho<strong>de</strong> <strong>de</strong> travail au bout d’un<br />
mois. L’acquisition <strong>de</strong> la démarche expérimentale et <strong>de</strong> l’isolement <strong>de</strong>s variables est un travail<br />
<strong>de</strong> longue haleine. Ceci peut difficilement être acquis avec un seul exemple. Il serait judicieux<br />
<strong>de</strong> travailler sur l’isolation <strong>de</strong>s variables appliquée à un autre concept scientifique (par<br />
exemple l’étu<strong>de</strong> <strong>de</strong>s facteurs intervenant sur la germination d’une plante). Si j’avais été
titulaire <strong>de</strong> la classe, j’aurai sans doute pu continuer l’apprentissage <strong>de</strong> la démarche<br />
expérimentale avec isolement <strong>de</strong>s variables.
CONCLUSION<br />
Au cours du stage en responsabilité, j’ai pris conscience <strong>de</strong>s intérêts pédagogiques <strong>de</strong><br />
la démarche expérimentale et <strong>de</strong> la métho<strong>de</strong> <strong>de</strong> séparation <strong>de</strong>s variables. En impliquant<br />
l’enfant dans son apprentissage, cette démarche le motive non seulement à approfondir ses<br />
connaissances mais également à développer ses habiletés et à parfaire ses comportements.<br />
Elle permet à l’enfant d’acquérir <strong>de</strong>s compétences dans <strong>de</strong>s domaines variés, favorisant ainsi<br />
leur réinvestissement hors du système scolaire. J’ai travaillé sur les différentes étapes <strong>de</strong> la<br />
démarche hypothético-déductive et surtout sur l’étape qui consiste à isoler les variables lors<br />
<strong>de</strong> l’expérimentation. J’ai permis aux enfants <strong>de</strong> découvrir d’autres métho<strong>de</strong>s<br />
d’apprentissages, qu’ils ignoraient jusqu’alors.<br />
On peut conclure à l’issue <strong>de</strong> cette séquence que la métho<strong>de</strong> <strong>de</strong> séparation <strong>de</strong>s<br />
variables n’est pas acquise pour ces enfants <strong>de</strong> CE2. Il faut toutefois rappeler que cette<br />
métho<strong>de</strong> fait partie <strong>de</strong>s compétences à atteindre à l’issue du cycle 3. Or l’on se situe ici au<br />
début <strong>de</strong> ce cycle. On peut penser que ces enfants manquent peut-être <strong>de</strong> maturité pour<br />
s’approprier cette métho<strong>de</strong> mais surtout ils manquent <strong>de</strong> pratique. Il faut rappeler que ces<br />
enfants n’avaient pas fait <strong>de</strong> sciences <strong>de</strong>puis le début (au moins) <strong>de</strong> l’année scolaire.<br />
L’acquisition <strong>de</strong> cette métho<strong>de</strong> <strong>de</strong> séparation <strong>de</strong>s variables doit être retravaillée à l’ai<strong>de</strong> <strong>de</strong><br />
l’étu<strong>de</strong> <strong>de</strong> différents concepts (par exemple avec l’étu<strong>de</strong> <strong>de</strong>s facteurs intervenant lors <strong>de</strong> la<br />
germination d’une plante).<br />
J’ai moi-même rencontré quelques difficultés pour mener cette séquence. Afin <strong>de</strong> les<br />
surmonter, j’ai émis <strong>de</strong>s solutions qui correspon<strong>de</strong>nt à une première approche <strong>de</strong> ces<br />
métho<strong>de</strong>s. Des recherches et <strong>de</strong> la pratique ultérieure me permettront d’approfondir et <strong>de</strong><br />
perfectionner l’adaptation <strong>de</strong> la métho<strong>de</strong> <strong>de</strong> séparation <strong>de</strong>s variables aux compétences <strong>de</strong>s<br />
enfants. Il serait souhaitable que je refasse cette séquence dans ma propre classe dés l’année<br />
prochaine. En effet, je connaîtrai bien les enfants <strong>de</strong> la classe, ce qui me permettra <strong>de</strong> bien
former <strong>de</strong>s groupes <strong>de</strong> travail et surtout d’adapter les exercices d’évaluation au niveau <strong>de</strong>s<br />
enfants.
BIBLIOGRAPHIE<br />
ƒ Ministère <strong>de</strong> l’Education nationale, <strong>de</strong> la jeunesse et <strong>de</strong>s sports : Programmes <strong>de</strong><br />
l’école primaire (1995).<br />
ƒ Gérard DE VECCHI et André GIORDAN : L’enseignement scientifique : comment<br />
faire pour que « ça marche » ?<br />
ƒ André GIORDAN : Une didactique pour les sciences expérimentales (1999).<br />
ƒ Georges CHARPAK : La main à la pâte, les sciences à l’école primaire (1996).<br />
ƒ TAVERNIER R. : L’eau, l’air, le temps qu’il fait (Livre du maître)