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ProjetDidabio-11-Mota-Nally-Pierreclos
Table of contents
- Canevas pour projet en Didactique de la biologie 2ème année DidaBioloProjets-11
- LES REGULATIONS: Comprendre un système de régulation par l'analyse de données scientifiques!
- Généralités: deux contextes mais une démarche commune
- Situation-problème pour les 8e :
- Situation-problème pour les 3e OS:
- Déroulement de la séquence
- Cahier des charges: évaluation d'une démarche travaillée au cours de l'activité
- Passation en classe : OBSERVATIONS
- Analyse
- Modèle d'action proposé
- Remarques conclusives
Canevas pour projet en Didactique de la biologie 2ème année DidaBioloProjets-11
Auteurs du projet
- Gabriel Mota- Erminia Nally
- Monica Pierreclos
LES REGULATIONS: Comprendre un système de régulation par l'analyse de données scientifiques!
Accès à la présentation du 25.05.11 : Présentation RégulationsGénéralités: deux contextes mais une démarche commune
Nous enseignons dans les 2 ordres du secondaire. Le thème de la régulation y est traité, mais évidemment à des niveaux très différents. C’est pour cette raison que nous avons élaboré deux situations-problèmes afin de répondre aux exigences de chacun de nos niveaux d’enseignement.Une situation-problème pour des 8e :
Le programme de la 8e année est ciblée sur la cellule et les différents systèmes du corps humain (Physiologie humaine)Auparavant les chapitres suivants auront été abordés:
- La cellule
- Le système respiratoire
- Le système digestif
- Le système circulatoire
Une situation-problème pour des 3e OS :
L'année scolaire est principalement organisée autour du chapitre "anatomie et physiologie humaine". Après quelques généralités ont été traités les chapitres suivants:- système tégumentaire
- système cardiovasculaire
- système respiratoire
La logique des systèmes de régulation a déjà été évoquée à 2 reprises: tout d'abord en début d'année lorsque l'homéostasie a été discutée et définie et plus récemment par une étude des régulations nerveuses cardio-respiratoires (lors de l'alternance effort-repos notamment). Aucune régulation de type hormonale n'a encore été étudiée et c'est pourquoi il serait intéressant de voir comment les élèves parviennent à construire par eux-même le système de régulation de la glycémie en se basant principalement sur leur raisonnement logique.
La démarche commune :
Bien que nous créions deux situations-problèmes distinctes, nous suivrons, dans les diverses phases de ce travail, un même schéma général d’organisation. Nous fixons en outre des obstacles communs à surmonter et un certain nombre d’objectifs identiques (développement de compétences particulières). Nous espérons ainsi pouvoir, à terme, tirer des parallèles et effectuer des comparaisons enrichissantes entre nos diverses expériences pratiques.Concernant l’amorce de cette situation-problème, nous proposons de partir d’un article dont le contenu semble entrer en contradiction avec une idée communément admise, de sorte à soulever le questionnement chez les élèves.
Situation-problème pour les 8e :
Amorce :
Deux cyclistes dominent le 83e Tour de France.
D'un côté, Miguel Indurain, le tenant du titre, quintuple vainqueur de l'épreuve, de l'autre, Laurent Jalabert, son challenger le plus coriace, chouchou des foules et des pronostiqueurs. Sauf accident, le Tour ne peut pas leur échapper.
Ces deux grands coureurs cyclistes ont un rythme cardiaque au repos proche de 30 pulsations par minute.
Cependant, pour la majorité de la population un rythme cardiaque inférieur à 40 pulsations par minute est considéré comme un dysfonctionnement du système cardiovasculaire.
Comment se fait-il alors qu’avec un rythme cardiaque si bas, ces deux sportifs puissent gagner des étapes du Tour de France ?
Obstacles conceptuels visés :
Une personne qui effectue régulièrement un sport est considérée comme une personne en bonne santé. Une personne qui a une bonne condition physique.Alors pourquoi les sportifs de haut niveau ont des rythmes cardiaques dont on pourrait dire qu'ils sont dû à un dysfonctionnement du système cardiovasculaire.
Lors d'un effort physique, le coeur doit battre plus vite pour alimenter les muscle en oxygène et nutriment alors comment se fait-il que chez les sportifs, leur coeur batte si lentement ?
Objectifs particuliers :
- Acquisition du modèle de la régulation des systèmes respiratoire et circulatoire en situation d’effort/repos. Intégration des différents besoins de l’organisme lors d’un effort. Compréhension des conséquences d’un disfonctionnement d’un de ces systèmes.Questions attendues :
- Que se passe-t-il dans notre corps lorsque l’on fait un effort ?- Quels sont les besoins de notre corps lors d'un effort ?
- Quels sont les effets de l’entraînement sur notre organisme ?
- Quel est le mode de fonctionnement de certains produits dopants ?
- Quelles sont leurs conséquences, leurs risques ?
Situation-problème pour les 3e OS:
Amorce :
Pierre diabétique à 4 ans– Votre fils est diabétique.
L'interne de service n'a pas l'intention d'en dire plus. La terre s'ouvre sous mes pieds... Je vais être engloutie et personne ne me tend la main ! Depuis plusieurs jours, je m'en doutais mais c'est différent lorsqu'on entend quelqu'un le dire.
Je reste avec Pierre nuit et jour. La chambre est minuscule. Il n'y a pas de lit d'appoint disponible. Ce n'est pas grave, je me serre contre lui. Et j'essaie de dormir. Peine perdue ! Alors j'écoute les bruits de l'hôpital... la ronde de l'infirmière de nuit... elle vient vérifier sa perfusion et lui faire une glycémie au bout du doigt... toutes les heures.
Je l'appelle quand Pierre se couvre de sueur. C'est peut-être une hypoglycémie. Je ne sais pas encore ce que c'est. Il me faudra des années pour savoir vraiment.
Note: Le diabète est une maladie complexe, et malheureusement fréquente (env. 2% de la population), qui n'a été comprise qu'au cours du 20ème siècle lorsque les mécanismes de régulation du taux de sucre dans le sang (glycémie) ont été mis au jour. Les symptômes généralement détectés proviennent de l' hypergylcémie (trop de sucre dans le sang) du patient: troubles de l'élimination urinaire (urine trop abondante et sucrée), soif intense et amaigrissement. L' hypoglycémie (inverses de l'hyperglycémie) dont il est question dans ce récit se traduit par une sensation de faim, des sueurs, des palpitations et, lorsqu'elle est sévère, des troubles neurologiques pouvant aboutir à un coma.
Ces explications sont bien intéressantes, mais personnellement je me pose une question:
Si le diabétique a trop de sucre dans le sang, alors pourquoi la maman de Pierre craint-elle une crise d'hypoglycémie ?
Obstacles conceptuels visés :
Les fausses conceptions suivantes pourraient émerger:- le diabétique a toujours trop de sucre dans le sang;
- le diabétique a plus de sucre à disposition que l'individu en bonne santé (absence du concept de mise en réserve);
- la quantité de sucre dans le sang est régulée uniquement par un phénomène d'absorption du sucre dans les cellules après le repas (dans ce cas de quoi souffre le diabétique? A quoi servent les injections d'insuline qu'on lui administre souvent?...);
- sucre et graisses n'ont rien à voir et ne peuvent être transformés l'un en l'autre (dans ce cas pourquoi grossit-on quand on mange trop sucré?);
- etc.
Objectifs particuliers :
Acquisition du modèle de la régulation hormonale de la glycémie, de la notion de « mise en réserve » puis de « remise en circuit » des nutriments nécessaires au corps humain. Intégration du rôle des deux principales hormones impliquées dans cette régulation.Questions attendues :
''montrer qu'elles sont a) motivantes (vers quoi ?) b) en lien avec les objectifs d'apprentissage.Les Q° fécondes ne sont pas forcément bien posées au début ni "justes" au sens scolaire''
- Qu’est-ce que le diabète ?
--> probable difficulté à mettre ne relation les idées "communes" au sujet de la maladie et leurs connaissances scientifiques.
- Pourquoi l’hyperglycémie provoque à terme un amaigrissement ? Pourquoi le diabétique maigrit ?
--> possible absence de questionnement sur ce que signifie scientifiquement "perdre du poid". L'intéraction avec l'enseignant pourrait ici être enrichissante.
- Pourquoi le sucre « fait grossir » alors que la graisse est constituée de lipides ? Le sucre est-il stocké comme les graisses ?
--> directement en rapport avec l'idée d'un séparation stricte entre les diverses catégories de molécules (entités considérées comme fixes et non modifiables). Il s'agit ici d'une question très irritante car entrant directement en opposition avec une possible conception.
- Comment la glycémie est-elle maintenue constante chez l’individu en bonne santé alors que l’apport de glucose est très irrégulier ?
--> cette question semble un passage obligé du raisonnement, mais devra peut-être être amenée par un document scientifique simple ou peut-être une intervention de l'enseignant auprès des groupes dont le raisonnement stagne.
Déroulement de la séquence
Phase 1: Présentation de la situation-problèmeLes élèves sont mobilisés afin de résoudre une situation posant un problème. Le déroulement de l'activité leur est alors expliqué, les objectifs clairement énoncés.
Phase 2: Formulation d'hypothèses et de questions, réflexion
Les élèves travaillent d'abord seuls afin de poser sur le papier leurs connaissances/hypothèses/questions.
Il raisonnent ensuite en groupe afin de mettre en commun leurs hypothèses et de confronter leurs idées. Ils sélectionnent les questions les plus pertinentes auxquelles ils désirent si possible obtenir des réponses.
Phase 3: Réalisation d'une expérience
Les élèves réalisent une petite expérience portant sur le problème et récoltent des données expérimentales.
Phase 4: Travail sur les données (expérimentales et littérature)
Les élèves travaillent en groupe à l'exploitation de données expérimentales, notamment celles issues de leur propre travail pratique. L'enseignant leur fourni également d'autres données expérimentales afin de leur permettre au mieux de répondre aux questions posées lors de la phase 2.
Phase 5: Travail sur le modèle de régulation
Enseignants et élèves travaillent sur le modèle de boucle de régulation (suivant le niveau: généralisation du phénomène et construction du modèle en commun ou présentation des modèles construits par les élèves).
Phase 6: Evaluation formative
Les élèves rendent un rapport sur lequel figure au minimum leurs questionnements de départ ainsi que l'analyse précise et structurée des données expérimentales. L'enseignant évalue leur capacité à exploiter des données expérimentales selon les critères pré-définis (cf. cahier des charges).
Cahier des charges: évaluation d'une démarche travaillée au cours de l'activité
Objectifs généraux de la situation-problème
- Développement de la capacité des élèves à travailler en groupe de manière constructive et efficace.- Développement de la capacité de l’élève à interpréter des données expérimentales (graphiques, résultats d’expérience, etc.) et à en extraire les informations permettant de faire avancer sa réflexion.
- Développement de la capacité de l’élève à comprendre et construire un modèle de régulation cohérent permettant de résoudre le problème initialement proposé, en faisant la synthèse de ses connaissances préalables et des données extraites des documents fournis.
Diverses démarches seront ainsi exercées au cours de l'activité:
- Exprimer les questions en suspens
- Formuler des hypothèses
- Identifier et demander des informations en justifiant leur utilité pour la "résolution" du problème posé
- Exploiter des données expérimentales
Objectif spécifique: une démarche
Au cours de cette activité, nous tenterons de développer particulièrement la capacité des élèves à exploiter des données expérimentales. Nous avons décomposé cette démarche en diverses étapes pré-définies que nous travaillerons spécifiquement avec les apprenants.Exploiter des données expérimentales:
1. Observations :
- Lire et comprendre un graphique ou un texte (résultats expérimentaux), en extraire des informations simples.
2. Constatations :
- Enoncer clairement et sous la forme d’une liste les principales constatations tirées du graphique/du texte.
3. Conclusions :
- Faire un lien entre la problématique de départ et chacune des constatations tirées du graphique.
4. Généralisation :
- Représenter les conclusions sous la forme d’un modèle de boucle de régulation.
- Travail avec les 8e: les point 1 à 3 seront travaillés par les élèves, puis évalués; le point 4 sera effectué en classe de manière collective.
- Travail avec les 3e OS: les point 2 à 4 seront travaillés par les élèves, puis évalués. Le point 1 est fréquemment testé et est déjà maîtrisé par les élèves.
Concrètement ce qui a été fait:
8e: Analyse de données en répondant à des questions ciblées sur l'observation, les constatations et les conclusion à tirer. Analyse guidée
3e OS: Analyse de données sous forme d'un tableau à 3 colonnes: expérience; constatations; conclusion. Analyse non guidée
Planification
La séquence est prévue pour durer environ 4 plages-horaires et se déroulera:- courant janvier (3e OS);
- courant février (8e C.O.).
Liens de l'évaluation avec les objectifs et les activités
Concernant la démarche travaillée et la production finale attendue, nos attentes seront identiques au cours de la situation-problème et lors de l'évaluation certificative, de sorte que le rapport fourni par les élèves en fin d'activité sera l'occasion d'une évalutation formative de leur travail.La démarche choisie, c'est-à-dire la capacité à exploiter des données expérimentales, sera évaluée sur la base des 3 points travaillés avec chacune des classes. Les élèves seront testés sur leur capacité à exécuter chacunes de ces étapes (observations, constatations, conclusion, généralisation) avec le plus de rigueur possible. L'évaluation finale sera donc en rapport étroit avec l'activité effectuée.
Les critères d'évaluation précis (réponses aux questions d'observation, nombre de constatations et de conclusions attendues, généralisation possible, etc.) seront définis lors de la rédaction des évaluations et dépendront naturellement du problème qui sera alors posé aux élèves.
Passation en classe : OBSERVATIONS
Classe de 3e OS:
Déroulement général de la passation
La séquence se déroule en grande partie sur une période 3 heures consécutives. La succession des phases définies préalablement a été suivie. Nous nous proposons ici de présenter les quelques particularités qui ont marqué cette mise en pratique du canevas initial (cf. planification de la séquence)Phase 1: présentation de la situation-problème
Elle a concrètement duré une dizaine de minutes et a consisté en l'explication du déroulement de la séquence et la lecture commune et commentaire de l'amorce de la situation-problème.
Phase 2: formulation d'hypothèses et de questions
La phase de travail individuel a été écourtée pour certains élèves en raison des contingences techniques liées à l'expérience réalisée: les élèves devant se piquer le doigt à jeun, puis prendre un aliment - mais ne pouvant pas tous réaliser ces étapes en parallèle (seuls 3 postes disponibles pour les mesures de glycémie) - il s'est créé un décallage entre les élèves. Ceux ayant effectué leur mesure en premier ont eu un bon moment pour coucher sur le papier leurs idées tandis que les derniers n'ont exposé leurs idées que durant la phase de discussion de groupe.
Les élèves ont ensuite été répartis avec des camarades avec lesquels ils ont peu l'habitude de travailler afin de débattre de leurs hypothèses et de leurs questions. Cette phase de travail en groupe a duré une quinzaine de minutes: une belles discussion s'est mise en place. De nombreuses questions ont ainsi émergé:
- quel est le traitement reçu par les diabétiques?
- quel rapport entre insuline et diabète?
- les diabétiques se piquent-ils avant ou après le repas?
- quel est le rôle des piqûres qu'ils reçoivent?
- pourquoi manger trop sucré fait grossir?
- quel est le rôle du foie dans la gestion de la glycémie?
- etc.
L'enseignante est alors passée au sein des groupes et, sans donner aucune réponse, a cherché à faire émerger de nouveaux questionnements et/ou à stimuler les discussions par de nouvelles interrogations.
Phase 3: réalisation d'une expérience
L'expérience menée au cours de cette situation-problème étant longue (mesures étalées sur plus de 90 minutes) et d'une réalisation délicate (la mesure de la glycémie implique que des élèves viennent à jeun, prennent de la nourriture et surtout se piquent à plusieurs reprise les doigts --> mesures d'hygiène strictes), les consignes concernant cette partie du travail ont été exposées dès le début de la séquence d'enseignement, c'est-à-dire juste après la phase 1.
Les mesures prises par les élèves ont ensuite été effectuées en alternance avec le reste du travail durant la quasi-totalité des 3h de cours. Quant à l'analyse des résultats obtenus, elle s'est faite dans un second temps, sous la forme d'un rapport d'expérience détaillé.
Phase 4: travail sur les données expérimentales
Lorsque les divers groupes ont posé leurs connaissances et leurs questionnements sur papier, l'enseignante en a pris connaissance et leur a distribué un certain nombre de documents sur lesquels fîgurent des expériences portant sur: la glycémie en général, le foie, les organes de stockages, le pancréas et l'insuline.
Dans un premier temps, l'enseignante leur a exposé le travail qui sera ramassé et fera l'objet d'une évaluation formative: les élèves ont à charge d'analyser deux expériences chacun (donc 6 par groupe de 3 élèves) en suivant un modèle pré-défini qui leur est expliqué. Ils doivent remplir un tableau contenant 3 colonnes:
- la première contient la description rapide du dispositif expérimental et de l'expérience menée
- la deuxième contient les résultats d'expérience ou constatations
- la troisième doit contenir les conclusions pouvant raisonnablement être tirée de l'expérience menée.
Dans un deuxième temps, les élèves ont eu à leur charge alors de sélectionner les expériences concernant leurs questionnements propres et de les analyser. Ce travail, prévu pour durer 25 minutes environ, s'est prolongé au-delà de 35 minutes pour certains groupes.
Phase 5: travail sur le modèle de régulation
Dès que l'analyse des expériences a été terminée, les élèves des divers groupes ont réalisé sur une feuille A3 un schéma récapitulatif faisant mention des mécanismes de régulation de la glycémie qu'ils avaient mis à jour. Ce schéma devait faire l'objet d'une courte présentation orale, mais la phase précédente s'étant malheureusement allongée au-delà du temps prévu, une phase discussion en commun a été préférée: chaque groupe a alors exposé le contenu de son modèle de régulation et l'enseignante s'est chargée de récolter ces données sur le tableau. Les élèves ont ensuite indiqué à l'enseignante les liens qu'il était nécessaire de tracer entre les divers éléments présentés sur le tableau. Une première ébauche de schéma en boucle de régulation a ainsi été établi.
Phase 6: évaluation formative
La fin de la période de cours arrivée, l'enseignante a retiré les tableaux dans lesquels les élèves avaient procédé à l'analyse d'expérience et les schéma réalisés par chacun des groupes. Les premiers ont fait l'objet d'une correction approfondie dont il a été discuté la leçon suivante
Analyse du déroulement de la séquence
L'organisation de la séquence sur 3 heures consécutives offre un premier avantage, celui de permettre à des élèves très habitués aux recherches d'informations sur Internet ou à la bibliothèque de se questionner et de formuler une problématique en se basant uniquement sur leurs connaissances préalables et leur réflexion. Cet état de fait a semblé quelque peu perturber certains sujets qui se sont précipités, dès le début de la phase de questionnement, sur leur livre de biologie afin d'y cherche des réponses toutes faites. Une fois écartée cette source d'information, une véritable phase de questionnement a pu se dérouler.L'objectif de la séquence n'était en effet pas d'engager les élèves à procéder à des recherches, compétence qu'ils ont normalement largement développée avant leur arrivée en 3e année, mais de les contraindre, comme tout scientifique, à extraire des informations de comptes-rendus d'expériences. A cet effet, ils ont épluché avec soin les documents fournis et cherché activement leurs réponses: l'objectif premier de la séquence a donc été parfaitement atteint. Leur compréhension du phénomène était d'ailleurs largement meilleure en fin de cours qu'au début (cf. schémas de régulation réalisés).
En outre, considérant le nombre de documents à disposition et les connaissances parcellaires des apprenants, le choix d'un travail réalisé en groupe s'est avéré très enrichissant. Il a permis aux élèves, dans un premier temps, d'évaluer clairement l'étendue effective de leurs connaissances (la discussion amène de nouvelles idées mais ébranle également quelques certitudes) et, dans un deuxième temps, de discuter des expériences analysées afin de mieux les comprendre.
Deux critiques majeures doivent pourtant être faites concernant le dispositif mis en place.
Tout d'abord, il a été décidé, pour des raisons d'organisation propres aux travaux pratiques menées au Collège Nicolas-Bouvier?, de réaliser l'expérience de mesure de la glycémie en parallèle avec la situation-problème. Ce "choix", sans doute trop ambitieux, n'était probablement pas le bon. Si on additionne le temps passé à présenter ce travail pratique (organisation, mesures d'hygiène, etc.) et les 25 minutes environ nécessaires aux diverses mesures, il aurait été possible d'"économiser" près de 35 minutes qui auraient pu être réinvesties dans d'autres tâches. Ainsi, une bonne phase de travail individuel en début de séquence ainsi qu'une phase de présentation orale finale auraient pu être réalisées. En outre, cela aurait augmenté la cohésion au sein des groupes en supprimant les interruptions régulières du travail dues aux périodes de travail expérimental.
Ensuite, et ce fait découle en partie de la première critique exposée, une période de synthèse finale n'a pas été réalisée. Il aurait en effet été judicieux, afin de "boucler la boucle" et surtout de s'assurer de la bonne compréhension des élèves, de revenir à la question initiale posée par l'amorce de la situation-problème et de voir si les élèves possédaient, en fin de séquence, de meilleures armes pour y apporter des réponses. Le manque de temps a été fatal à ce point final et la question n'a ensuite plus été reprise au cours suivant.
Travail suivi de la compétence visée
Evaluation formative > discussion portant sur le travail > travail sur de nouvelles données > correction complète et commentée > travail régulier sur de nouvelles données > évaluation sommative.Classe de 8e année
Déroulement générale de la passation
Phase 1 : Présentation de la situation-problèmeLecture du texte d'amorce de la situation-problème en commun. Rapide discussion pour clarifier le contexte.
Phase 2 : Formulation d'hypothèses et questions
Les élèves proposent des hypothèses. La participation est bonne, un tour de table est effectué durant lequel chaque élève s'exprime. Certains se montrent impatients de connaître la réponse.
Phase 3 : Réalisation d'une expérience
Dans un premier temps, les élèves travaillent par groupes de deux. Ils se mettent d'accord sur une hypothèse à tester, puis mettent au point une marche à suivre pour vérifier expérimentalement leur hypothèse. Ils dressent également une liste du matériel dont ils estiment avoir besoin. Plusieurs groupes sont perturbés par l'absence de liste de matériel prédéfinie, et ont du mal à suffisamment détailler leur protocole. Le traitement des données expérimentales n'est pas pris en compte par les groupes. Les élèves montrent des signes d'excitation (posent beaucoup de questions à la volée, débat au sein du groupe quant à la manière de procéder, augmentation du volume sonore...) face à l'idée de pouvoir expérimenter par eux-mêmes. L'enseignant guide les élèves dans la réalisation d'un protocole qui puisse être réalisé en classe avec les moyens à disposition.
Dans un deuxième temps, les élèves réalisent l'expérience sur la base de leur protocole. La majorité des élèves présente une certaine difficulté dans la prise des mesures et leur annotation afin qu'elles puissent être exploitées.
Phase 4 : Travail sur les données expérimentales
Les élèves tracent des graphiques sur la base de leurs données. La majorité des élèves rencontre des problèmes à effectuer un graphique. La difficulté principale est le choix de l'échelle des valeurs utilisée. L'enseignant doit faire un rappel afin que les élèves puissent tracer leur graphique. Une fois les graphiques tracés, l'enseignant distribue aux élèves un questionnaire concernant :
a) leurs graphiques
b) d'autres graphiques déjà tracés portant sur la même problématique.
L'extraction de données simples n'a pas semblé poser de problème majeur (ex. Quelle est la fréquence cardiaque à la troisième minute de l'expérience?). En revanche, l'interprétation et l'analyse se sont révélées plus ardues. Les élèves ont démontré certaines difficultés à mettre en lien la théorie et les résultats expérimentaux. Ces élèves ont nécessité un encadrement et un guidage plus poussés de la part de l'enseignant. Pour certains, il s'est avéré que cette tâche a engendré un sentiment de découragement ("De toute façon, on ne comprend rien!").
Phase 5 : Evaluation formative
Les graphiques des élèves, tout comme les réponses au questionnaire ont été relevés et évalués de manière formative par l'enseignant. L'enseignant a par la suite repris les points ayant posés problème avec l'ensemble de la classe. Malgré les explications supplémentaires, certains élèves n'ont pas démontré d'investissement dans la tâche. D'autres au contraire, ont semblé mieux comprendre certaines facettes de la démarche.
Analyse du déroulement de la séquence
Le fait que les élèves aient eu de la difficulté à réaliser des graphiques n'a pas été suffisamment anticipé, et le rappel de l'enseignant à ce sujet a passablement freiné la dynamique qui s'était mise en place. La séquence partait du principe que les élèves étaient capables de réaliser un graphique, savoir-faire supposé avoir été traité en cours de mathématique. En réalité, aucun élève ne s'est montré incapable de faire un graphique, mais un bref rappel en début de séquence aurait probablement permis de rafraîchir leur mémoire et d'éviter cet écueil.La réaction des élèves face au choix du matériel semble montrer que cette manière de faire, plus libre, est inhabituelle. Il est en effet plus courant et plus pratique pour l'enseignant, de fournir une liste de matériel à disposition et de laisser les élèves choisir ce dont ils ont besoin pour mener à bien leur expérience.
La réaction des élèves face à la situation-problème a été positive. Ils ont participé activement par la formulation d'hypothèses, de questions et de remarques qui sont autant d'indices de leur intérêt. Il est dès lors d'autant plus important de veiller à anticiper les problèmes d'ordre technique évoqués plus haut, que la motivation démontrée semblait être importante et que tout ralentissement était particulièrement préjudiciable à cette dynamique.
La problématique de départ a été progressivement perdue de vue au profit de la démarche. Il en a résulté un certain décalage. En effet, l'expérience réalisée ainsi que les graphiques analysés ne permettaient pas d'apporter une réponse à la question de départ.
Synthèse 8e et 3e OS: ce qui est commun aux 2 passations
- L'amorce choisie semble intéresser les élèves: Ils participent bien et formulent des hypothèses et des questions intéressantes
- Le travail en groupe est très enrichissant: Il permet aux élèves d'évaluer l'étendue de leurs connaissances (la discussion amène de nouvelles idées mais ébranle également quelques certitudes) et de discuter des données expérimentales analysées afin de mieux les comprendre.
- Il semble important pour conserver la motivation que les élèves ont montré au départ de conservé un certain rythme et une certaine dynamique. Dans les 2 passations, des interruptions (prises de mesures 3e OS, rappel sur la réalisation d'un graphique 8e) ont un peu freiner cette dynamique et il en est résulté un manque de cohésion au sein de certains groupes (3e OS) et un essoufflement chez certains élèves (8e)
- Exploiter des données expérimentales ne s'est pas révélé évident pour les élèves. Temps nécessaire plus long que prévu initialement. Encadrement et guidage plus important de la part de l'enseignant ( consignes, questions précises sur les graphiques pour 8e et tableau à remplir selon schéma précis pour 3e OS)
- Il manque un retour sur la question (problématique) de départ. La boucle n'est pas bouclée. La question de départ a été perdue de vue au profit de la démarche à évaluer. L'activité permettant d'entraîner la démarche (cf:objectif) ne permet pas de répondre à la question posée en début de séquence.
Analyse
Ma séquence est-elle une situation-problème ?
a) Les critères (De Vecchi, G et al. (2002)):Les critères utilisés pour construire la situation-problème:
- Sens, questionnement et situation liée au réel: l'amorce a fait sens pour les élèves et a mené à un questionnement personnel effectif et riche. Les questions enrichissant le débat ont donc pu être amenées par les élèves eux-même.
- Obstacle: suscite le questionnement et demande une remise en question.
Formulation d'hypothèses et de questions de la part des élèves. Le questionnement des élèves est utilisé afin de travailler la démarche visée par la séquence d'enseignement, c'est-à-dire l'analyse de données expérimentales. Le travail s'est alors centré sur ce but qui a, au final, pu être atteint avec succès.
- Savoir d'ordre général: la démarche visée a été travaillée avec succès.
-Temporalité: rythme et dynamique un peu perdu par une séquence très longue à réaliser.
Freins identifiés: 3e OS: Expérience (mesures) menée nécessite de constantes interruptions; 8e: Rappel sur la réalisation d'un graphique
- Phase de métacognition: n'a pas été prévue dans le scénario de la séquence didactique et aurait pu être utilisée en fin de séquence afin de vérifier l'intégration du savoir par le groupe.
En raison de l'absence d'une ou de plusieurs phases de métacognition, la situation-problème n'a pas été exploitée autant qu'elle aurait pu l'être et fait malheureusement trop figure d'"amorce" dans une séquence plus centrée autour de la démarche qui était visée par le travail.
b) Qu'est-ce qui est central dans une situation-problème?
Les élèves doivent s'approprier la problématique de départ et s'investir dans les recherches et les débats menés (partage).
Les questionnements émergents sont pris en compte pour:
- cadrer et orienter le déroulement de la séquence
- s'assurer que la problématique de départ a été comprise
Le savoir final s'appuie sur les productions des élèves --> celles-ci sont des indicateurs de réussite
c) Dans quels cas est-ce intéressant d'utiliser une situation-problème?
- Lorsqu'un obstacle important a été identifié comme difficilement franchissable par les élèves
- Lorsqu'un sujet nécessite de faire des liens entre des notions apparemment éloignées.
(- Lorsque l'on débute un nouveau sujet)
Travail de la démarche
Alignement objectifs, tâche et évaluation
Ce qui est aligné:- L'activité d'analyse de données scientifiques est cohérente avec l'objectif de démarche posé. L'activité mise en place a permis de faire travailler les élèves sur les diverses étapes de la démarche visée. L'évaluation finale montre que les élèves ont bien acquis la démarche posée comme objectif principal de la séquence d'enseignement.
- L'évaluation est doublement alignée avec l'activité (c'est bien la démarche travaillée en cours que les élèves doivent mobiliser pendant l'évaluation) et avec l'objectif de départ (démarche visée).
-La démarche viséene s'est cependant pas révélée évidente pour les élèves. Temps nécessaire plus long que prévu. 8e: guidage très important; 3eOS: travail régulier de la démarche.
Ce qui n'est pas aligné:
- La question de départ (situation-problème) n'est pas forcément alignée avec les données scientifiques analysées par les élèves (classes de 8e) ou n'est pas exploité comme un "fil rouge". Il n'y a pas eu de retour sur cette question afin d'y apporter une réponse;
--> 2 idées: Pour qu'une activité soit une situation-problème, il faut que la question de départ guide toute l'activité. La démarche travaillée aurait pu se baser sur un autre format d'enseignement, c'est-à-dire ne pas forcément se baser sur une situation-problème.
- La partie expérimentale s'aligne mal avec la démarche travaillée (classe de 3e OS);
--> l'utilisation d'une partie pratique n'est pas toujours pertinente pour entamer le travail d'une démarche.
Evaluation de la démarche
Les élèves sont invités à analyser, selon le modèle travaillé, des données expérimentales nouvelles8e:
- Menée dans la continuité de la séquence
- Analyse de données nouvelles portant sur le système cardiovasculaire et respiratoire = système de régulation connu
- Questions ciblées portant sur les modifications physiologiques intervenant lors d'un effort
3eOS:
- Suite à un travail répété de la démarche
- Analyse de données portant sur un système de régulation inconnu (spermatogenèse)
- Construction facultative de la boucle de régulation
Observations à propos de l'évaluation
- Le passage de documents originaux en couleur à une photocopie noir et blanc pose des problèmes à la lecture (problème de clarté).
- Interdépendance des questions (une mauvaise compréhension au départ entraîne une cascade de réponses fausses). La généralisation pose le même problème.
- Evaluation en général bien réussie mais l'analyse de graphique reste compliquée. Sans précisions les réponses peuvent partir dans tous les sens ou être incomplètes.
- La généralisation du phénomène reste difficile à formuler pour les élèves. Les élèves de 3e OS éprouvent notamment des difficulté à intégrer les notions d'activation et d'inhibition dans leur schémas de régulation.
Améliorations proposées
1) Raccourcir la séquence afin de maintenir l'attention de la classe sur la problématique:- Limiter le nombre de données expérimentales à analyser
- Réaliser le travail pratique en fin de séquence si celui-ci ne permet pas l'apport de données utiles à la résolution de la situation-problème
- S'assurer que les démarches utiles à l'avancement du travail sont maîtrisées (ex: construction de graphique)
3) Introduire une ou plusieurs phases de métacognition.
Modèle d'action proposé
Constat:La situation problème n'est pas correctement alignée avec le travail de la démarche.Lors de la création de la séquence, nous avons tout d'abord cherché à faire travailler les élèves sur deux situation-problèmes qui possèdent des objectifs communs en termes d'obstacles et de notions. Cette tâche ne s'est pas révélée facile en raison de la diversité des niveaux et des sujets traités dans les deux ordres d'enseignement. Nous avons par la suite ajouté à nos situation-problèmes le travail d'une démarche qui pouvait, selon nous, s'articuler à la fois avec la séquence imaginée et avec les objectifs de cours de nos classes respectives. Le travail d’analyse de données scientifiques, qui allait être, à terme, évalué, a progressivement pris le pas sur nos objectifs de notions. Nous avons alors commis l'erreur de ne pas adapter comme il l'aurait fallu la séquence conçue originellement.
Nous expliquons donc le mauvais alignement constaté par une production de la séquence trop désordonnée. Nous proposons donc aux créateurs futurs de suivre un modèle d'action différent du nôtre.
Modèle proposé:
1) Définir une démarche (ou notion) à travailler
2) Construire une situation-problème en adéquation avec la démarche visée
Note:Une démarche peut tout à fait être travaillée sans être intégrée dans une situation-problème1) Définir une démarche (ou notion) à travailler
2) Construire une situation-problème en adéquation avec la démarche visée
- S'assurer que la situation-problèem joue le rôle de fil rouge
- S'assurer que le travail de la démarche apporte des éléments de réponse à la problématique initiale
Remarques conclusives
Malgré les imperfections de la séquence créée, nous pensons qu'il est très pertinent de travailler la démarche d'analyse de données scientifiques à travers une situation-problème. En effet, et même si nous avons constaté qu'il était possible de travailler une telle démarche sans forcément l'intégrer à une situation-problème à proprement parlé, le travail prend un sens différent dans un contexte de recherche et d'investigations.En effet, si l'amorce présentée aux élèves suscite un questionnement réel et profond de leur part, questionnement auquel il est possible de répondre par l'analyse de données scientifiques, le travail effectué en classe prend une toute autre signification: les élèves perçoivent alors, non plus seulement la réalisation d'une tâche proposée par une démarche nouvelle, mais le réel intérêt scientifique de maîtriser le savoir-faire travaillé. Si cet objectif est atteint, la démarche pourra ensuite être développée plus efficacement – afin d’être réellement maîtrisée - dans d'autres contextes d'apprentissage.
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