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La démarche scientifique

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1. i EclipseCrossword com 33 Horizontal Instrument de mesure de la temp rature Tube allong utilis en laboratoire 9 R cipient de laboratoire base conique et col cylindrique 10 Instrument de mesure de la masse 11 Test pratique d un ph nom ne en isolant les param tres 13 Instrument de mesure du temps 17 Texte de la partie finale d une recherche 19 Situation o un obstacle emp che la connaissance compl te 20 Le non respect des r gles de s curit peut en entra ner un 21 Traiter plusieurs nombres pour obtenir un r sultat Vertical 2 D terminer une dimension 3 Tube plus moins fin servant pr lever une solution 4 Elle peut tre livresque audiovisuelle ou informatique mais donn
2. HTH che kers a re rire taire Chambre ant rieur e e Flia che Mira dki Tifis dei tiair cular La pri robe ahi Libres romaines MT Han shpen siir pari iii dus cui erian cles apipi here muscle radiaire Sa contraction provoque la mydriase dilatation par Souci du d est a en di tes comen egaa muscle Sa contraction provoque myosis contraction 66 Annexe 9 M mory La d marche scientifique un b cher scientifique erlenmeyer ipette probl me mesurer m langer bec Bunsen balance calculer r sultat documentation observation conclusion hypoth se flotter prouvette 68 sch ma question pH gt 7 Albert Marie Einstein Curie Nicolas Copernic Professeur Tournesol Charles Darwin 69 Alessandro Isaac Newton Blaise Pascal Louis Pasteur 70 collaboration m
3. qua lui cer dans uneni Fait impos e plus sont agr able et possible des participe relations enne ce qui int resse tudi en classe et l environne qui air chars Pens e critique C est la possibilit d analyser d une mani re constructive les r alisa ion Conscd re Cmm ence COIN poser des gues de qu on tions douter dat ce qu il Critique plis puise facilement les pas de ques autres sir L tions sur pr sentation qualit des que sur producrions Les remarques autres des peuvent cach es d un jugement tivement eten cripte Niveau 0 Incapable d une Qu lconque remise en cause Recopie des l ments logiques au ft des erreurs sins le o soit consid r comme aberrant pas le besoin de remettre cause une quelconque affirmation que le ma tre dite parce que je lu dans un Luis Ne fait rapprochement entre qu il fit ou ec ce qu il connait codaire m me si cest divergent pens e critique est inexistante Niveau 1 Sans avancer d arguments et ne ressent pasda n cessit d
4. Q bullition Figure 22 graphique servant l interpr tation des r sultats dans une exp rience d bullition de l eau Dire que l eau a mis 6 minutes pour entrer en bullition n est pas non plus pertinent puisque cela d pend de l appareil de chauffage et de la quantit d eau Ceci n est pas vident pour les l ves mais il est utile alors de confronter les r sultats de plusieurs groupes pour relever les conclusions similaires donc les facteurs reproductibles de l exp rience les temps de chauffage seront diff rents mais la temp rature d bullition et de seuil 100 C sera la m me environ 1 C d erreur qu il faudra encore expliquer Ceci nous permet d arriver la composante la plus d licate de l interpr tation des r sultats juger de leur validit en les confrontant d autres informations et rep rer les erreurs Les l ves peuvent confronter leurs r sultats ceux obtenus par d autres l ves de la classe dans la m me exp rience Ceci permettra de mettre en vidence certaines erreurs de r alisation de mesures ou d interpr tations Ils peuvent aussi confronter leurs r sultats ceux de la documentation que l enseignant peut fournir bon escient ce moment La confrontation permet de valider ce qui va tre traduit dans la conclusion Cette comp tence appara t dans les attentes fondamentales de 3 cycle du PER Au cours mais au plus tard la
5. Figure 7 Sir Alexander Fleming 1881 1955 10 Sciences 9e Circuit lectrique et conducteurs act 1 chap 1 et act 1 chap 3 p 22 Montrer aux l ves les trois circuits de la figure 9 r alis s lame conductrice ame isolante Circuit ouvert aluminium cuivre plastique bois Figure 9 circuits lectriques mettant en vidence la notion de circuit et de conducteurs Faire observer les similitudes et les diff rences entre les circuits noncer le s probl met s et distinguer les diff rentes d marches permettant de le s r soudre exp rimentation recherche documentaire O se trouve le support de l information h r ditaire doc 2 chap 18 p 173 Relever les l ments informatifs du sch ma pr sent et en d duire la r ponse la question Poser alors le probl me que le clonage est une m thode r cente et d imaginer comment les scientifiques auraient pu associer les chromosomes du noyau au support de l information g n tique Un retour sur l histoire des sciences s impose en pr cisant que l invention du microscope XVIIe s est un pr alable n cessaire ces d couvertes Une chronologie des d couvertes g n tiques entre les lois de l h r dit de Mendel 1865 et la d couverte des chromosomes comme support des g nes 1910 peut montrer que plusieurs observations concourent l tablissement d un scientifique chronologie disponible sur http gene
6. Sa auss SUEC annad sudiei set aigos aguio sum sioe annod smeg 3 X suole nbs uoge amme EU II Ka R dde ami sodap SMS SUN 9100 LES VOIS SUN Sog neseg 50 152 Eiai nua gt 19 271 mess de sum 27 sed syd arma aj 19 malej g g m ssedap amd don sed sanbejd Masse da 15 1 sew NO SI quord m e aim sanbejd ME nb mawdswn syd 5 nd sed 5 55 mawas lt puenb sanne a uoge Tea T mamaia aquo 189 50 5 awos sy
7. 10 Tout Contrairement au suivant ce paragraphe ne pr sente pas la r alisation d une d marche scientifique compl te mais une r capitulation des concepts tudi s par tapes auparavant pour les r p ter et les lier les uns aux autres Le fait de consacrer un peu de temps la d finition de la d marche en tant que telle et non au travers d un contenu scientifique lui donne un statut pour les l ves comme une connaissance m thodologique qu ils doivent aussi acqu rir Il est important que les l ves se rendent compte que la science est autant un processus qu une liste de connaissances acqu rir PER 2010 Quelques activit s courtes sont pr sent es ci dessous elles sont ais ment r alisables quand il reste un peu de temps la fin d un cours ou la fin d un chapitre sans tre forc ment mettre dans le programme annuel de mani re fixe Exemples d activit s Mots crois s Mots crois s la d marche scientifique
8. Qu est ce qu une solution act 1 chap 8 p 64 Pr senter aux l ves b chers contenant chacun une solution d eau sal e un m lange d eau et d une pinc e de sable et une solution satur e d eau sal e Dire que deux b chers contiennent du sel et un du sable et demander des les identifier Une relance consisterait ajouter un b cher avec une grande quantit de sable gale celle du sel de la solution satur e partir de cela les l ves peuvent r aliser une d marche scientifique compl te en r alisant les exp riences qu ils proposent pour tester leur choix est possible aussi de s arr ter l tape d mission d hypoth ses justifi es pour sur la th orie des solutions Sciences 8 La circulation sanguine 1 D monstration de l exp rience du garrot de Harvey visant prouver l existence des veines qui ram nent le sang au c ur La figure 6 montre le gonflement des valvules B C D et des veines apr s compression du bras par un garrot peu serr en La figure 2 montre que la pression du doigt en H provoque un chappement du sang en amont de c est dire en direction du c ur prouvant la circulation unidirectionnelle du sang dans ces vaisseaux Demander aux l ves de noter leurs observations partir de l image et d imaginer les conclusions qu Harvey en tirer L exp rience est r alisable sur le bras mais n est peut tre pas aussi claire que l image de
9. la plus grande partie des fibres charnues plong es dans l eau taient encore enti res au bout du 3 me jour Lazzaro Spallanzani 1787 Claude Bernard et les lapins jeun On apporta un jour dans mon laboratoire des lapins venant du march On les pla a sur une table o ils urin rent et j observai par hasard que leur urine tait claire et acide Ce fait me frappa parce que les lapins ont ordinairement l urine trouble et alcaline en leur qualit d herbivores tandis que les carnivores ainsi qu on le sait ont au contraire les urines claires et acides Cette observation d acidit de l urine chez les lapins fit venir la pens e que ces animaux devaient tre dans la condition alimentaire des carnivores Je supposai qu ils n avaient probablement pas mang depuis longtemps et qu ils se trouvaient ainsi transform s par l abstinence en v ritables animaux carnivores vivant de leur propre sang Rien n tait plus facile que de v rifier par l exp rience cette id e pr con ue ou cette hypoth se Je donnai manger de l herbe aux lapins et quelques heures apr s leurs urines taient devenues troubles et alcalines On soumit ensuite les m mes lapins l abstinence et apr s vingt quatre trente six heures au plus leurs urines taient redevenues claires et fortement acides puis elles devenaient de nouveau alcalines en leur donnant de l herbe etc Je r p tai cette exp rience si simple un grand nombre de fois sur les la
10. Balises de la d marche scientifique pour l l ve Comment puis je savoir pourquoi Comment puis je savoir comment Comment expliquer que La question que je me pose est Je pense que Mais je vais devoir le prouver Pour r aliser l exp rience qui me permettra de dire que mon hypoth se est vraie je vais devoir faire Lorsque je fais ceci je vois je mesure cela J obtiens j observe je mesure ceci or je sais que cela veut dire que J obtiens ceci or je pensais obtenir ceci cela donc mon hypoth se 51 Annexe 2 Textes de chercheurs William Harvey et la circulation 1628 Hypot h ses Le sang pouss par la contraction du c ur passe continuellement de la veine cave dans les art res en si grande quantit que les aliments ne pourraient y suffire et la totalit du sang suit ce passage en un temps tr s court Le sang pouss par les pulsations art rielles p n tre continuellement dans chaque membre et chaque partie du corps et il en entre ainsi bien plus que la nutrition du corps ne l exige et bien trop pour que la masse du sang y puisse suffire Les veines ram nent constamment le sang de chaque membre dans le c ur Exp riences Le c ur en une demi heure a plus de mille contractions chez quelques personnes m me il en a deux mille trois mille et m me quatre mille En multipliant par drachmes 1 drachme 3 24 grammes on voit qu en une demi heure il pas
11. l ve est hors sujet par rapport au sujet choisi par l enseignant est ce que les l ves ne gagneraient ils pas apprendre quelque chose de sa r solution Et s ils que la m thode de la d marche scientifique elle leur sera peut tre utile et elle est aussi au programme m me si elle n est que dans les premi res pages Pour chaque ann e de programme ont t s lectionn s quelques th mes qui se pr teraient bien r alisation d une d marche compl te par les l ves Deux ressources proposant des d marches compl tes sont ensuite cit es M me si les contenus ne rejoignent pas ceux du programme valaisan actuel leur r alisation permet de clarifier beaucoup de th mes et de d couvrir les vraies questions que se posent les l ves bon point de d part pour une d marche scientifique compl te consiste utiliser des slogans publicitaires du type La lessive qui lave plus blanc fig 23 lave t elle r ellement plus blanc Et la cr me LE Figure 23 Lave t il r ellement plus blanc Brocante Vesseaux Aubenas Exemples d activit s Sciences 7 Quelles sont les diff rences entre le vin le champagne et une eau de vie gt notions de m langes de dissolution d un gaz dans un liquide d acidit de solution de s paration des m langes distillation de fermentation d unicellulaires de
12. chouent lors des premi res tapes d une d marche ne puissent pas exprimer leurs comp tences pour les tapes subs quentes un syst me de temps maximaux pour chaque tape peut tre mis en place Par exemple si au bout du temps fix pour l laboration d un protocole exp rimental l l ve n a aucune id e de ce qu il pourrait faire pour tester l hypoth se l enseignant lui fournit le protocole mais aucun point n est attribu pour cette tape l l ve peut cependant continuer sa d marche Par rapport au s quen age pr sent ici il est int ressant de pouvoir valuer l une ou l autre tape ce qui est galement beaucoup moins chronophage et peut se faire de mani re tr s ponctuelle Il s agit alors de fournir aux l ves certaines parties d une d marche et de lui demander de ne se consacrer qu une seule partie comme le proposent les exemples suivants adapt G De Vecchi Poser un probl me nouveau et demander aux l ves d mettre des hypoth ses Donner un mod le explicatif et demander comment en tester la validit D crire un montage les r sultats et l interpr tation d une activit ex tester l attirance la r pulsion du ver de terre l humidit et demander de concevoir et de r aliser une exp rience permettant de tester un facteur similaire ex tester les pr f rences concernant la lumi re sur la m me esp ce ou sur une autre e Faire critiquer une exp rience d l
13. duit au num rique Pour viter que les l ves fassent des exp riences comme ils cuisinent en suivant la recette il s agit de faire remonter cette d marche des mains des yeux jusqu la t te Donc de l apprendre et de l enseigner Enseigner la d marche scientifique vise d velopper l esprit scientifique l enseignant est aussi un passeur de savoirs scientifique d une culture scientifique or il est impossible de faire les deux la fois est impossible aussi de faire toute la d marche tout le temps mieux vaut alors de ne la r aliser que rarement mais vraiment De plus on ne peut pas tout d duire d exp riences et de d marches scientifiques d o un apport magistral encore n cessaire L enseignement de la d marche scientifique peut se faire en m lant trois aspects l enseignement par les tapes l immersion dans une d marche r elle du niveau des l ves et l tude de d marches r alis es l instar de travaux de l histoire des sciences Elles apparaissent dans la suite annonc es par 4 et r sument qui permet l l ve de se situer dans la bonne tape de raisonnement Elles sont reprises dans leur ensemble dans l annexe 1 Richoux et Beaufils D 2006 Conception de travaux pratiques par les enseignants analyse de quelques exemples de physique en termes de transposition didactique Didaskalia n 27 Avant de r aliser une d marche scientifique compl te les l ves doive
14. hypoth se exp rience r sultat conclusion flotter noisette si vous avez r alis l activit d observation documentation acide prouvette sch ma question etc En d sordre Dans quel ordre doit se d rouler une d marche scientifique B __ En premier on D mon avis c est J ai vu que Nous avons mesur Nous avons calcul que On en d duit que Q Les r sultats montrent R ponse Observation Probl me C G insister sur la forme interrogative de cette tape Hypoth ses Exp rience B K M R sultats J L O insister sur l emploi du nous pour un r sultat collectif Interpr tation D Conclusion Nommer les tapes n est pas primordial alors que les ordonner selon un raisonnement logique possible est plus important a OT C est quoi Au contraire du pr c dent cet exercice insiste sur le fait de nommer les diff rentes tapes ce qui peut permettre aux l ves en difficult de mieux les distinguer et ainsi de mieux savoir qu ils ont faire chaque tape On enseigne ainsi les m thodes qui sont pas une vidence pour tous les l ves Et quand on voit le nombre de comp tences qui doivent tre ma tris es pour r aliser une d marche scientifique ou le nombre de lignes dans le tableau ci dessous il para t v
15. pr sentable La masse n influence pas la flottaison d un objet Voir annexe 7 25 apparu voir phrases 16 et 17 Les phrases mentionnant le nom du gaz ne sont pas acceptables car l identification fait partie de l interpr tation des r sultats en fonction de que l on sait du r actif Les gaz ont ils une masse act 2 chap 6 p 49 Cette exp rience est un bon pr texte pour travailler sur la communication de r sultats num riques la masse avant agitation et la masse apr s agitation sont les r sultats La soustraction et son r sultat peuvent d j tre compris dans l interpr tation Ils appartiennent au raisonnement de lexp rimentateur mais ne sont pas directement visibles sur les instruments de mesure Que contient une eau min rale act 1 chap 7 p 56 On peut insister ici sur la distinction claire entre le r sultat un d p t blanc reste au fond du tube apr s la vaporisation de l eau min rale de l interpr tation il reste des sels min raux au fond du tube apr s la vaporisation de l eau min rale Quand une eau est elle acide act 2 chap 7 p 57 La mesure de pH de diff rents liquides ou de diff rents aliments voir sous Les hypoth ses 55 permet d introduire la pr sentation de r sultats sou forme d un tableau On peut laisser les l ves choisir leur mode de pr sentation mettre en commun les diff rentes r alisations et discuter de leur efficacit avant
16. reproductibilit des exp riences ainsi que la lisibilit des r sultats Fiche d valuation par les pairs e Avez vous pu refaire l exp rience de vos camarades partir de leur cahier Tr s facilement Pourquoi Avez vous trouv le m me r sultat Oui exactement Pas tout fait Pas du tout votre avis pour quelle s Tableau 2 fiche d valuation par les pairs de la r alisation d une exp rience 19 La mise en commun des probl mes apparaissant lors des premi res exp riences permet de mettre en place certaines notions de m thode de travail qui peuvent faire l objet d un m mo affich en classe ou coll dans le cahier ou d un questionnaire d auto valuation du groupe redistribu occasionnellement organisons notre travail en pr voyant les op rations et en les notant dans le cahier avant de commencer nous nous r partissons les t ches dans le groupe nous travaillons proprement et nous vitons le gaspillage nous lisons les ventuels modes d emploi La pratique d exercices du type Propose une exp rience dans les livres Sciences e 8e 9e entraine les l ves la conception de protocoles exp rimentaux Exemples d activit s Sciences 7e L eau est elle miscible avec tous les liquides act 2 9 p 73 Ayant introduit cette situation par un probl me de son cru par ex deu
17. ter les r sultats Interpr ter n cessite de pouvoir lire comprendre et traduire les donn es obtenues lors de l exp rience et exprim es sous diff rentes formes de r sultats texte tableau graphique il faut ensuite mettre des hypoth ses sur les liens possibles apparaissant entre les donn es des r sultats travail entra n en Analyse de donn es en math matiques Par exemple si l eau de chaux se trouble au contact du gaz obtenu et que l l ve sait que l eau de chaux est un r actif testant la pr sence d eau de chaux il doit tre capable de dire que le gaz obtenu est de l eau de chaux faut parfois trier dans les r sultats obtenus ceux qui sont utiles et pertinents pour r pondre au probl me pos et relever ce qui est int ressant Par exemple lors d une exp rience de changement Evolution de la temp rature lors de l bullition de d tat l l ve obtient le l eau graphique de la figure 22 Il doit voir que la temp rature augment au cours du temps et provoque un changement d tat mais aussi relever qu elle n augmente plus partir d un certain moment il doit relier ces volutions aux tats de leau observ s pendant l exp rience doit aussi pas consid rer la temp rature de 30 comme significative par rapport au ph nom ne tudi puisqu elle d pend de la temp rature ambiante et du Temps min moment de relev de la premi re mesure O 9
18. 5 Pour obtenir outil d valuation utilisable il s agit maintenant de d finir les crit res n cessaires l valuation de chaque comp tence Elles peuvent 5 lors de diff rents moments ou de diff rentes actions le comportement dans la classe avec les autres l ves lors d une activit le savoir faire de l l ve lors de la pratique exp rimentale le savoir faire de l l ve en terme de m thodes d investigation Ces trois moments sont un outil pour classifier les crit res d valuation des comp tences tab 7 et ainsi pour aider l enseignant les observer Comp tences Comportement de Savoir faire Savoir faire l l ve exp rimental m thodique L l ve L l ve L l ve Ouverture aux autres Collabore dans Respecte les R partit le travail au Travail de groupe discussion du groupe consignes sein du groupe Collabore dans les manipulations Travaille dans le calme Communication Respecte les Collecte ses r sultats Argumente hypoth ses dans un document D montre arguments adapt tableau Pr sente la d marche propositions des autres graphique suivie laide d un Adapte sa pr sentation D crit le montage langage et d outils au public cible exp rimental dans un scientifiques oral ou sch ma des crit l gendes Pr sente les r sultats avec un moyen adapt tableau Pr sente son travail de mani re soign e Cur
19. Je prendrais ceci pour faire cela e Qu est ce que cela Pourquoi est ce comme en montrant un morceau d corce trou e par des vers typographes fig 11 un vrai pas une photo fmarmottes aol com Figure 11 uvre de vers typographes dans un tronc Les femelles creusent une galerie de ponte dans l corce de pr f rence d pic a et les larves creusent des galeries perpendiculaires o elles se transforment en nymphes quoi sert cet objet fig 12 C est un tire botte Figure 12 un tire botte 16 e Quel est le m tier d un oculariste Un oculariste est un fabriquant de proth ses oculaires 9 13 qui sont r alis es verre ou en r sines synth tiques L illustration ci dessous n est donner qu apr s l mission d hypoth ses Les hypoth ses mises sont recevables si elles font appel des connaissances pr alables ici particuli rement langagi res Figure 13 proth ses oculaires ORTBF Sciences 7 Les m langes h t rog nes m thode de s paration 4 Vous avez d couvert la diff rence entre les deux types de m langes avec le sirop de menthe et le jus d ananas Comment pourriez vous s parer maintenant les deux composants visibles du jus d ananas chap 7 Ces temps ci Lulu souvent mal au ventre consulter son p diatre qui lui demande liste des aliments qu il
20. amp rem tre dans le circuit correspond celle du sch ma A P D D P D Les bornes utilis es correspondent celle d un amp rem tre A La polarit des bornes de l amp rem tre est respect e A P D A P D Le s lecteur est plac dans la zone adapt e A P D N A P D 2 partie Appeler le professeur et attendre sa v rification avant de continuer Devant le professeur mettre en marche le g n rateur et effectuer la mesure A compl ter une fois la mesure r alis e El ve Prof Le calibre choisi est adapt Aziza enseignante de sciences physiques au coll ge Barbusse de Vaulx en Velin 64 Annexe 7 Les r sultats n gatifs Bien que peu publi s ils font aujourd hui l objet de publications sp cifiques a 2 JOURNAL OF NEGATIVE RESULTS IN BIOMEDICINE JOURNAL OF NEGATIVE RESULTS ECO LOG F E V COLE TI ON 4 ETOLO Y 65 Annexe 8 Le m canisme de contraction de la pupille pupille contraction des muscles circulaires contraction des muscles mydriase radiaires myosis La3D L ger ce Serie dle ef de Fesina RCE EL 1 somme d be ec be
21. comme les courbes de croissance ex 7 chap 23 p 269 permettent d introduire la notion de moyenne Sciences 8 Calcul de moyenne Fr quences cardiaques et fr quences respiratoires chap 1 de tous les l ves de la classe Temp rature de l eau qui bout chap 10 p 120 Temp rature de solidification et de fusion de l eau chap 11 128 Mesures de poids chap 20 p 225 D termination des chiffres significatifs Temp rature de l eau qui bout chap 10 p 120 Temp rature de solidification et de fusion de l eau chap 11 128 R p tabilit des mesures Conservation de la masse lors d une r action chimique chap 15 161 Mesures de poids chap 20 p 225 Mesures de la force chap 21 238 Sciences 9 Calcul de moyenne Lois concernant l intensit et la tension lectrique chap 7 La puissance et l nergie chap 11 D termination des chiffres significatifs Lois concernant l intensit et la tension lectrique chap 7 La puissance et l nergie chap 11 R p tabilit des mesures Mesures d intensit et de tensions dans un circuit lectrique chap 6 Lois concernant l intensit et la tension lectrique chap 7 43 La puissance et l nergie chap 11 Le calcul de probabilit s tant au programme de math matiques de 9 ann e la g n tique est un domaine o cette notion s applique transmission mend lienne de caract res 44 14 Evalua
22. des extr mit s vers le centre pour aboutir finalement l oreillette droite du c ur Tels sont les organes et le trac du transit du sang et de son circuit d abord de l oreillette droite au ventricule du ventricule travers les poumons jusqu l oreillette gauche et de l dans le ventricule gauche dans l aorte et dans toutes les art res s loignant du c ur puis dans les porosit s des organes dans les veines et par les veines vers la base du c ur o le sang revient rapidement revenait ensuite par les veines vers la veine cave et retournait au ventricule droit ainsi qu il tait envoy de l vers les poumons via l art re pulmonaire Finalement le sang revenait des poumons vers le ventricule gauche par l interm diaire des veines pulmonaires comme d crit pr c demment ressort manifestement que le sang passe uniquement par les poumons et nullement par les cloisons du c ur mais seulement quand les poumons fonctionnent en respiration et ne sont pas collab s ou arr t s Chez les animaux le sang est anim d un mouvement circulaire qui l emporte dans une agitation perp tuelle et que c est l le r le c est l la fonction du c ur dont la contraction est la cause unique de tous ces mouvements Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus William Harvey 1628 52 Ren de R aumur et la digestion 1752 Une buse qui j avais seulement arrach quelques plumes des a
23. devoir le prouver D autres probl mes peuvent appara tre issus des relations des l ves au sein de la classe du poids du contrat didactique ou de l attitude de l enseignant Il est important que toutes les hypoth ses recevables et que les hypoth ses de tous soient entendues donc c est l enseignant de se taire ou d intervenir le moins possible Il doit g rer l mission d hypoth ses la stimuler mais pas la juger Pour que l l ve qui sait toujours tout qui refait l ann e ou qui a regard l avance dans le manuel n ait pas toujours raison il est important que l enseignant se montre syst matiquement sceptique ou impassible ou approbateur Les l ves ne pourront plus chercher d celer la bonne hypoth se dans les attitudes de l enseignant mais il ne leur restera qu mettre uvre un test 15 L mission d hypoth ses est une des attentes fondamentales de 3 cycle propos es par le PER d taill e selon le niveau des l ves et elle permet d valuer l implication de l l ve dans une d marche voir 12 Au cours mais au plus tard la fin du cycle l l ve une situation nonce une hypoth se pertinente des hypoth ses pertinentes Niv 2 PER 2010 Exemples d activit s Sciences 7 8 9 e Vous partez sur une le d serte quels sont les 7 objets que vous emportez Les r ponses cette question classique sont des hypoth ses qui doivent tre justifi es
24. en formuler m me s il percor Limite Critique travail des autres l ves la pr sentation d un avail critique plus la forme er mani re de pr senter que conter La critique peut ponctuelle ou au contraire Syst matique sans que adapt o Niveau 2 Commenee poser des questions quand gul est pr sent o guand obtenus ne sont pas conformes ses conceptions aux r sul tat escompt s Essaie de cherch r amp comprendre Apparition d amp critique argument e Niveau 3 La critique ensemble de ce qui l rtoure t l vision 1 Accepte plus diffict ment qu une affirmation ne soit pas argumente Accepte critique deson trail personnel Qu ile pr sente sans que gala COMME reproche critiques install Niveau amp preuve d autacntique et remet en cause certaines de ses id es Consid re criti ue m me n gative non Comme un pegement de valeur mas COMME ne action Fais une place au doule m thodique pense que l on peut se tromper l erreur peut tre t rvisane les cons quences de ses erreurs et de ges Cherche approfondir trouver des l ments qui une opinion De Vecchi propose deux versions pour valuer l acquisition de la pens e
25. exp rience Envie de chercher confiance en soi Passif attend du ma tre Entre dans la recherche si Recherche par lui m me Recherche par lui m me des camarades on lui demande si on le mais s arr te cas plusieurs possibilit s guide d chec surmonte les checs des relations nouvelles entre els choses lors de l mission d hypoth ses _ lors de la conception de l exp rience o o lors du traitement des r sultats Pens e critique Consid re comme vrai ce Commence Se pose des questions Remet en cause des qui est dit crit Critique les autres sur la sur le travail des autres id es communes Sait N value pas la qualit pr sentation plut t que argumenter critiquer son travail et des productions sur le contenu celui des autres Accepte la critique lors de la pr sentation de la probl matique O lors de l mission d hypoth ses O lors du traitement des r sultats 2 lors de la pr sentation des r sultats O Ouverture l environnement pas de respect du Accepte de respecter les Respecte les camarades Respecte les camarades MN 48 monde qui l entoure camarades et le mat riel et le mat riel sans que et le mat riel et s engage cela lui soit demand au maintien de ce respect le souci d un environnement de travail agr able sr E __ par rapport au mat riel __ par rapport
26. fin du cycle l l ve 29 discute d bat de la validit des hypoth ses mises sur la base de mod les tels que le mod le mol culaire en regard de r sultats exp rimentaux et de leur pr cision PER 2010 La recherche des erreurs et de leurs sources possibles est d licate mais il est capital d viter des r ponses du type Ma bille se d place 3000 km h sur le plan inclin ou La masse cet objet que j ai soulev lors de l exp rience est de 4567 kg l analyse d erreur tant incluse dans le cursus des coles polytechniques nous lenvisagerons pas dans l apprentissage de la d marche scientifique au niveau du cycle d orientation L enseignant peut cependant poser la question Est ce que c tait comme tu pensais que ce serait et si non pourquoi et passer en revue les diff rentes tapes de l op rationnalisation de l exp rience pour situer o aurait pu se passer quelque chose qui fausserait le r sultat Lors de divergences infimes du r sultat par exemple des temp ratures d bullition qui ne sont pas toutes de 100 C mais plut t de 99 C 99 5 C voir 98 C discuter de la valeur de cette diff rence par rapport au r sultat est ce que 0 5 C sur 100 C est aussi important que 0 5 C sur 3 C L usage de la moyenne arithm tique peut ainsi tre avantageusement introduit ici avec son corollaire obligatoire la multiplication du nombre de mesures J obtiens j observe
27. groupe de la classe n obtient pas le m me r sultat de mesures d autant plus si celui ci diff re l g rement de la valeur mentionn e dans un document entrent donc en jeu des notions math matiques telles que l estimation de grandeurs quel chiffre est significatif et ses conditions d application la moyenne arithm tique ou les pr mices de la statistique Ces notions font d ailleurs l objet du PER en math matiques dans l objectif MSN 34 Mobiliser la mesure pour comparer des grandeurs estimant l importance relative des grandeurs dans un ph nom ne naturel social estimant la mesure des grandeurs 2010 Les l ves ne sont donc pas du tout familiers avec ces concepts et la notion d erreur n est pour le moment compr hensible que du seul enseignant Les exp riences r alis es en classe vont faire appara tre ces probl mes et sans valuer ces comp tences il est alors pertinent mais pas facile d en discuter L important sera d arriver faire comprendre aux l ves qu un r sultat significatif ne peut tre obtenu qu avec une s rie de mesures et non pas partir d une seule mesure Exemples d activit s Sciences 7 Tant la maturit des l ves que le contenu de notre programme de 7e peu de r sultats num riques font qu il est difficile d enseigner l importance du nombre de mesures pendant cette ann e l Certains tableaux de r sultats
28. je mesure ceci or je sais que cela veut dire que L apprentissage de l interpr tation des r sultats se fait beaucoup par l interaction avec l enseignant lors de discussions sur les r sultats obtenus il est aussi facilit par la r alisation d exercices du type Analyse une exp rience des livres Sciences 7 8 9 Les exercices du type Pr vois un r sultat peuvent tre avantageusement utilis avec les l ves qui formulent les r sultats avec difficult ou qui ne rep re par les facteurs non pertinents dans leur r sultats 30 9 La conclusion L l ve doit ici rendre compte de ce qu il a fait de ce qu il a voulu faire de ses r sultats et exploiter tout cela pour en tirer une conclusion c est dire une d finition une loi une r gle une convention un mod le sous forme de texte ou de sch ma bilan La conclusion fait ressortir les liens qui ont t tablis entre les facteurs tudi s liens qui devraient tre constants c est dire vrais pour tous les exemples Elle permettra de pr dire l apparition de faits dans des conditions identiques Elle peut se pr senter sous la forme de l hypoth se phrase affirmative sans le conditionnel ou le peut tre Il doit pour cela reprendre son probl me de d part et construire une nouvelle connaissance d apr s les exp riences r alis es en confrontant les hypoth ses de d part et les r sultats obtenus la conclusion doit tre valid e par les r sultats de
29. r sultats observations qui taient peut tre subjectifs voir 83 Plusieurs pistes d apprentissage peuvent tre exploit es Donner un protocole et des r sultats d exp rience et demander de r diger la conclusion peut employer des exp riences historiques tab 4 des exp riences r alis es par d autres classes ou utiliser les exercices du type Analyse une exp rience des manuels Sciences 7 8 9 ainsi que d autres exp riences pr sent es dans les parties Exercices Donner plusieurs conclusions choix et d terminer la meilleure Ce type d activit permet d insister sur la formulation et la pr cision des contenus sous quelles conditions et du vocabulaire Rassembler les conclusions des l ves les analyser et arriver une formulation commune pour la classe est important cependant que chaque l ve garde sa formulation puisqu elle correspond son apprentissage mais qu il la compl te si besoin est Textes de chercheurs William Harvey et la circulation 1628 Wilhelm R ntgen et les rayons X 1895 Ren de R aumur et la digestion 1752 Becquerel et la radioactivit 1896 Lazzaro Spallanzani et la digestion 1787 Marie Curie et la radioactivit 1898 Claude Bernard et les lapins jeun 1856 31 Tableau 4 textes historiques voir l annexe 2 pour des extraits de ces textes A lire L invention de la physiologie 100 exp riences historiques R mi Cadet Ed Belin 2008 32
30. un gobelet marqu mains se laver les mains dedans puis le fermer avec de la cellophane Etape 3 quel produit permet d liminer les microbes pr sents la surface de la peau T moin placer du jus de pomme bouilli dans deux gobelets marqu s t moin lavage 1 et t moin lavage 2 Tremper les mains dans t moin lavage 1 Sans les essuyer tremper les mains dans t moin lavage 2 puis fermer les deux gobelets avec de la cellophane Exp rience placer du jus de pomme dans des paires de gobelets marqu s t moin produit et produit ex t moin savon et savon Tremper les mains dans le gobelet t moin produit Sans les essuyer se laver soigneusement les mains avec le produit choisi et tremper les mains dans le gobelet produit Fermer les gobelets avec de la cellophane Laisser tous les gobelets temp rature ambiante et attendre une semaine pour observer les r sultats Information le jus de pomme est utilis dans ces exp riences car il est translucide et donc pratique pour observer un d veloppement microbien par l opacit du m lange est de plus facile st riliser en le faisant bouillir L int r t de cette exp rience r side dans le fait de d couvrir la pr sence de microbes dans l air sur la peau et d valuer quels produits permettent d enlever ces microbes Des diff rences dans les r sultats des exp riences de l tape 3 montrent que le lavage peut tre plus ou moins efficace Cependant l autre aspect int ress
31. ve de manuel scolaire la r alisation d un sch ma e Demander de proposer un protocole exp rimental face une hypoth se propos e sans le r aliser On value alors plus des comp tences que des connaissances Evaluer des comp tences qui construisent progressivement prend du temps et on ne peut pas tout valuer m me temps Il pas d exp riences qui permettent d valuer tous les items d une grille d valuation parfaite de la d marche scientifique On peut valuer travers les productions d l ves rapports d exp riences cahiers d exp riences et observer comment voluent les comp tences entre le d but et la fin d une p riode Les comp tences sont nombreuses et toutes essentielles De Vecchi en rel ve neuf g n rales dans la r alisation d une d marche scientifique et nous pouvons les relier aux comp tences transversales telles que le PER les d finit PER 2010 tab 6 11 De Vecchi Enseigner l exp rimental en classe Hachette 2006 45 Collaboration Communication Strat gies d apprentissage D marche r flexive Ouverture l environnement D 2 Tableau 6 comparaison des comp tences mises en uvre dans une d marche scientifique selon G De Vecchi Enseigner l exp rimental en classe Hachette 2006 et dans le PER Pour situer le niveau de comp tences on peut se r f rer aux niveaux d acquisition propos s par De Vecchi voir annexe
32. 1 api ann Un i san s nbpnb muuop sea f 5 pnb usg wafe 120 suomdeuen mos 50102 sa mor anb LISANDS IP ama SUDAE sno snas 5000 sanne p 15 pyrgo piogep SU IE mon aane 29995210 AM 500 1 8 mb m anba ap no papos onenn agaa ne anbedo mb addopacs amp saen assed poe mnb a amemo syd ET Mmaonpuos nnam anbuoyanb im uou ep e pq 159 anb anord sanam ep ded menagis agsu 159 amasang 2027 qu A SA 159 2087 anne uos no ded ampua anb nez MES E 50404 Y mided am SUN 15 2 J
33. 5 La d marche scientifique R flexions et propositions d activit s Adeline Bardou 2010 Table des mati res Faire des exp riences Page Introduction la d marche scientifique L observation Poser le probl me Les hypoth ses L exp rimentation Les r sultats L interpr tation des r sultats La conclusion 10 Tout 11 R alisation d une d marche scientifique compl te 12 Le t moin 13 Le nombre de mesures 14 Evaluation 15 Conclusion Annexes 12 15 18 24 29 31 33 38 40 43 45 50 51 Le but des enseignants devrait tre de fabriquer des emmerdeurs Albert Jacquard L esprit vraiment scientifique le doute la libert d esprit et d initiative la non soumission l autorit des croyances Claude Bernard 1 Faire des exp riences Faire des exp riences c est bien mais surtout ne pas confondre exp rience et manipulation Faire la vaisselle c est une manipulation pas une exp rience sauf pour certains La d marche scientifique se limite t elle faire des exp riences Il est utile de distinguer trois types de d marches souvent confondues exp rimentale scientifique et d investigation La d marche scientifique est une suite d actions visant comprendre le r el Pour r pondre une question issue de l observation du r el des hypoth ses sont test es puis infim es ou confirm es de cette
34. Harvey avec le d savantage aussi de perdre un clairage en histoire des sciences les travaux de Harvey sont fondamentaux dans le domaine de la physiologie ainsi que comme premiers raisonnements hypoth tico d ductifs quantitatifs Voir De Vecchi G 2004 Une banque de situations probl mes 1 Hachette Education William Harvey 1578 1657 m decin anglais d couvreur des lois de la circulation sanguine 1628 4 i 4 nl a ri f 1 Figure 6 exp rience de compression des valvules dans l avant bras par Harvey In Guilielmi HARVEI ANGLI 1628 Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus La menace microbienne doc chap 2 p 29 Donner aux l ves une photo d une culture de bact ries fig 8 comme l avait vue Fleming 1928 et quel probl me s est alors pos ce m decin qui tudiait alors les bact ries ici le staphylocoque et ce qu il a bien pu tirer de son observation Ayant eu le trait de g nie de ne pas jeter sa culture bact rienne g ch e par cette moisissure Fleming a observ la moisissure au microscope et a d couvert un champignon qu il a baptis penicillium notatum la p nicilline tait d couverte Figure 8 colonies de Staphylocoques contamin es par Penicillium notatum
35. USQUE SUN Mesye anou mamos wouer 1 aqm 4 apta UN anepuns sayoa m aqu Un powH 159 SUN p EL 1671 1 1 1895 55 Wilhelm R ntgen www universcience tv media 1 179 La main de Mme R ntgen html Sur une nouvelle sorte de rayons ht aussi Voir Becquerel et la radioactivit 1896 Ce fait s tend divers corps phosphorescents et particulier aux sels d urane dont la phosphorescence une tr s courte dur e Avec le sulfate double d uranium et de potassium dont je poss de des cristaux formant une cro te mince et transparente j ai pu faire l exp rience suivante On enveloppe une plaque photographique Lumi re au g latino bromure avec deux feuilles de papier noir tr s pais tel que la plaqu ne se voile pas par une exposition au Soleil durant une journ e On pose sur la feuille de papier l ext rieur une plaque de la sub stance phosphorescente et l on expose le tout au Soleil pendant plusieurs heures Lorsqu on d veloppe ensuite la plaque photographique on re conna t que la silhouette de la substance phosphorescente appara t n noir sur le clich Si l on int
36. abc ch fr geschichte der gene histoire du gene de 1665 a 1977 html c575 De l observation doivent r sulter des faits observables nonc s sous forme textuelle mais aussi graphique Le dessin d observation a sa place en sciences et doit aussi tre appris Une activit introductrice Les noisettes est propos e dans le cours d Observation scientifique du CO Gen ve http bdp ge ch webphys recherche fichiers activite Commissi OS Lesnoise 352 pdf elle consiste dessiner des noisettes pour pouvoir les retrouver ensuite 11 4 Poser le probl me Distingu e ainsi cette tape n appara t que dans le sigle DIPHTeRIC et pas dans OHERIC L identification de la probl matique peut se faire d elle m me dans l tape pr c dente mais si elle n est pas claire l mission d hypoth ses sera peut tre peu cibl e avec les cons quences d savantageuses que cela pose pour mener bien la suite de la d marche L activit intellectuelle de l l ve perd son sens s il pas clairement nonc le probl me qu il cherchera r soudre dans la suite du travail la seule discussion b tons rompus issue de l observation ne donne souvent pas une id e tr s pr cise tous les l ves de qui va tre le c ur de la suite de leur travail 4 h se 22 hypot faisabilit clart probl me pertinence Figure 10 le probl me pour trier et clarifier les hypoth ses L observation a fait na tre un probl
37. ance d clarative les avoir utilis es connaissance proc durale et avoir compris dans quel cas elles interviennent connaissance conditionnelle Le choix final du moyen de repr sentation est d un niveau cognitif lev donc il doit intervenir seulement chez certains l ves comme le mentionne le PER dans ses attentes fondamentales de 3 cycle en distinguant deux niveaux Au cours mais au plus tard la fin du cycle l l ve structure et pr sente les r sultats en utilisant les arrondis et unit s ad quats dans un tableau une repr sentation graphique diagramme cart sien en colonne circulaire Niv 2 PER 2010 Lorsque je fais ceci je vois je mesure cela Une auto valuation individuelle est parfois utile qui montre l l ve l importance du choix de la forme sous laquelle il communique ses r sultats suis capable de remplir un tableau suis capable de r aliser un tableau un sch ma un diagramme un dessin d observation 24 je suis capable de lire comprendre interpr ter un tableau un sch ma un diagramme suis capable de choisir le meilleur outil un tableau un diagramme un sch ma un texte un dessin en fonction des r sultats en fonction du r cepteur suis l aise ne suis pas l aise pour communiquer mes r sultats On peut aussi r partir les modes de communication selon les ann es en adaptant a
38. ant se trouve dans l utilisation des t moins Le gobelet t moin devrait montrer que les microbes ne sont pas dans le jus de pomme mais proviennent bien de l air ou de la peau Dans les exp riences de lavage le syst me de double t moin permet de v rifier qu il y a bien des microbes sur les mains des l ves avant le lavage des mains gobelets t moin produit et que le fait de tremper les mains dans le jus de pomme n enl ve pas les microbes des mains gobelet t moin lavage 2 In Petites exp riences 2CO Adeline Bardou 2008 58 Annexe 5 Niveaux d acquisition des comp tences De Vecchi Enseigner l exp rimental en classe Hachette 2006 s Curiosit C est la possibilit de s tonner de se poser des questions d avoir envie de connaitre Rese inactil Hegarde siper s int resse pas ficicikenert Cela mgnifie m re pas gu il ear Pruposer de mais manipuler mais La pas condat dans les inalst r elle proposes capable de airu poser pr cises rapport direct avec le sujet Sa d bennche sur des activit s de Fait ponctuelle ment preuv majer Cr ativit C est la capacit d mettre des hypoth ses pertinentes ice qui veut pas dire justes
39. ation solution qui le distingue de la simple question recherche d information r ponse Pour entra ner cette attitude l enseignant peut raconter oralement une situation qui demande la mise au point d un processus technologique simple avec les facteurs num riques importants ventuellement crits au tableau puis demander aux l ves de r sumer le probl me sous forme d une question dans leur cahier Exemples d activit s Sciences 7 M langes h t rog nes chap 4 p 31 et aussi solutions miscibilit m thodes de s paration Ton petit fr re joue tranquillement Soudain ta m re se rend compte qu il a pris la bo te de sel et qu il y a scrupuleusement m lang du sable Nous sommes samedi soir les magasins sont ferm s et ta maman a besoin de sel pour cuisiner les repas du week end Le probl me auquel doit aboutir l l ve serait Comment s parer les constituants du m lange sable sel Relation entre la quantit d oxyg ne dissous et la temp rature unit 1 chap 15 p 146 Dans ton aquarium tu observes que tes poissons montrent des signes Tu sais que tes poissons ont besoin d un minimum de 10 mg l d oxyg ne dissous dans l eau voisin te propose un syst me de r gulation de la temp rature de l eau mais tu ne sais pas comment le r gler Le probl me auquel doit aboutir l l ve est quelle temp rature correspond une quantit d oxyg ne diss
40. ation d un protocole de ce type est trop compliqu e pour les l ves on ne peut pas leur demander d inventer un tel proc d On peut alors leur distribuer les tapes du protocole m lang es et leur demander de les ordonner avant de r aliser l exp rience ainsi que de r diger la liste du mat riel en fonction du protocole Quel gaz est contenu dans une eau gazeuse Place une bouteille d eau min rale gazeuse dans la cuve contenant de l eau chaude Recueille dans le tube essai le gaz qui s chappe de la bouteille Au dessus de l extr mit du tube de d gagement place un tube essai rempli d eau Quand le tube essai est rempli de gaz retourne le en le bouchant avec un doigt Verse dans le tube essai de l eau de chaux en essayant de ne pas laisser chapper le gaz L extr mit du tube de d gagement trempe dans le b cher rempli d eau Ferme la bouteille par un bouchon perc muni d un tube de d gagement Adapt de Sciences 7 p 48 DECS Etat du Valais Suisse 2002 Ce type d activit peut tre r alis avec n importe quelle exp rience de pr f rence si le protocole n est pas imaginable par les l ves Sciences 8 La circulation sanguine chap 1 toujours Harvey Harvey m decin anglais du d but du XVIIe s a constat que le c ur brassait beaucoup plus de sang que ne pouvait en contenir un corps humain Par l observation la lecture de scientifiques qui l ont pr
41. aux camarades avec qui il travaille D Tableau 9 grille d valuation d une d marche scientifique 2 type complexe niveau lev Les niveaux se r f rent aux niveaux d acquisition de comp tences propos s par De Vecchi voir annexe X et adapt s Pour chiffrer peut attribuer le nombre de points par niveau 0 pour niveau 0 1 pour niveau 1 puis de pond rer ou par comp tence Mais cette grille est inutilisable est illusoire de vouloir la remplir au cours d une seule exp rience de type Nous pouvons l envisager au cours d une d marche r elle qui dure plusieurs jours Mais nous pouvons aussi envisager de ne traiter que quelques items par exp rience choisis en ad quation avec l exp rience r alis e et compiler les r sultats pour obtenir une valuation des comp tences de l l ve en d marche scientifique I est vident que les comp tences de l l ve sont diff rentes si la probl matique lui est plus ou moins famili re ou s il y est plus ou moins impliqu Une valuation sur plusieurs d marches l avantage de r duire ce facteur 49 15 Conclusion Quand on est hors du cercle de l exp rience on est certain de pas tre contredit par elle Emmanuel Kant Critique de la raison pure 1781 Le projet d apprendre une d marche scientifique est ambitieux il prend du temps il demande de la pr paration et de l improvisation il met l enseignant dans une position qui
42. avec la liste du mat riel voir http bdp ge ch webphys recherche fichiers OS Commissi activite 475 pdf La pile de Volta documents chap 1 p 9 Distribuer aux l ves le document L invention de pile avec le texte et l image et leur demander de construire une telle pile Les rondelles de zinc et d argent sont avantageusement remplac es par des pi ces de 10 ou 20 ct et des disques de papier aluminium Le test de la production d lectricit se fait avec un multim tre une DEL voir R alise une exp rience la maison p 12 sans montrer aux l ves Faire r aliser un protocole du montage 22 La lampe teinte Montrer aux l ves une lampe de poche avec une pile plate de 4 5 V dont une des bornes est entour e l insu des l ves de papier adh sif Comme cette lampe ne fonctionne pas demander de r diger le protocole de test de chaque composant qui pourrait tre l origine de la panne l ampoule la pile et la lampe La r alisation des tests peut se faire ensuite en donnant aux l ves un set de mat riel lampe ampoule pile d mont mais pas la lampe d monstration Chaque groupe d l ves recevrait un set un des composants est d fectueux 23 7 Les r sultats Deux caract ristiques des r sultats sont enseigner leur nature les r sultats sont CE QUE JE VOIS MESURE eur pr sentation textes sch mas tableaux graphiques La distinction claire d
43. bonique L eau de chaux s est troubl e apr s chauffage de l eau min rale L eau de chaux pas chang de couleur mais s est remplie de bulles L eau de chaux s est troubl e au contact du gaz Du gaz carbonique a rempli le tube Un gaz est sorti de l eau min rale lors du chauffage et a rempli le tube L eau du b cher a rempli la bouteille d eau min rale Un gaz est sorti de l eau min rale apr s chauffage et a t r cup r dans le tube il a troubl l eau de chaux 11 Un gaz est sorti de l eau min rale apr s chauffage il a disparu dans l air 12 De l eau min rale a pass dans le tube apr s chauffage 13 Des gouttes d eau sont sorties de l eau min rale 14 De l oxyg ne a rempli le tube 15 16 17 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 Ou a Des gouttes d eau sont sorties de l eau min rale apr s chauffage Des bulles de gaz sont sorties de l eau min rale apr s chauffage Des bulles de gaz sont sorties de l eau min rale Les r ponses 6 8 10 16 17 sont acceptables la 10 tant la meilleure On peut discuter de la pr cision du vocabulaire et du contenu sous quelle condition ce r sultat est il Tester si la masse seule joue un r le dans la flottaison donne un r sultat n gatif un caillou de 100 g coule alors que 100 g de li ge flotte Donc le r sultat n est pas si n gatif il permet d carter le facteur masse du ph nom ne on obtient alors un r sultat tout
44. c d Aristote Galien V sale il formule trois hypoth ses imaginant une circulation sanguine 1 Le sang pouss par la contraction du c ur passe continuellement de la veine cave dans les art res en si grande quantit que les aliments ne pourraient y suffire et la totalit du sang suit ce passage en un temps tr s court 2 Le sang pouss par les pulsations art rielles p n tre continuellement dans chaque membre et chaque partie du corps et il en entre ainsi bien plus que la nutrition du corps ne l exige et bien trop pour que la masse du sang puisse suffire 3 Les veines ram nent constamment le sang de chaque membre dans le c ur Il teste ses trois hypoth ses par les trois mesures suivantes Comptez ce qui passe d onces de sang dans un seul bras au dessous d une ligature pendant vingt ou trente pulsations et vous pourrez vous faire une id e de ce qui doit passer par l autre bras par les deux veines de chaque c t du cou et dans toutes les veines du corps B Mesurez le nombre de contractions du c ur en une minute Le c ur en une demi heure a plus de mille contractions chez quelques personnes m me il en a deux mille trois mille et m me quatre mille En multipliant par drachmes 1 drachme 3 24 grammes on voit qu en une demi heure il passe par le c ur dans les art res trois mille drachmes ou deux mille drachmes cinq cents enfin une quantit de sang beaucoup plus consid
45. confirmation na t alors une th orie ou un mod le L exp rimentation est un des moyens de tester une hypoth se au m me titre que l observation ou la documentation La d marche exp rimentale est donc une mani re d effectuer une tape d une d marche scientifique C est la mani re pr n e dans l enseignement des sciences et formalis e sous le sigle fig OHERIC fig 1 Observation Hypoth se Exp rience R sultat Interpr tation Conclusion o 1m I O Figure 1 OHERIC Cette d marche hypoth tico d ductive fut pr sent e par le m decin fran ais Claude Bernard dans son ouvrage ntroduction l tude de la m decine exp rimentale en 1865 avec l tape suppl mentaire de la pose du probl me r soudre Cariou propose en 2003 un sigle plus complet DiIPHTeRIC fig 2 Di Donn es initiales P Probl me H Hypoth ses Te Test R R sultats I Interpr tation Conclusion Figure 2 DiPHTeRIC Aucune d marche scientifique r elle ne fonctionne lin airement selon lun ou l autre sigle mais l esprit effectue des va et vient entre les tapes Il s en suit que ces sigles sont maintenant d cri s en didactique des sciences avec des raisons tr s valables OHERIC ne r pond plus Haro sur OHERIC Il reste que dans la r alit les l ves confondent souvent exp rience et r sultat r sultat et conclusion hypoth se et probl me Quelques 1 Cariou J Y 2007 Un projet pour faire v
46. consomme le plus souvent Voici cette liste poulet b uf pommes de terre ice tea coca cola bananes mandarines bonbons oignons carottes yoghourts p tes tomates et chocolat Le m decin pense que Lulu trop d acidit dans l estomac Il lui propose d arr ter de consommer certains de ces aliments et lui prescrit un m dicament ton avis e quels aliments doit il arr ter de consommer pendant quelques temps e comment sait on qu un aliment est acide e quel est l effet du m dicament prescrit activit reprise de Lulu est malade cours d Observation scientifique du CO Gen ve http bdp ge ch webphys recherche fichiers activite Commissi OS Luluestm 359 pdf L enseignant choisit la ou les questions qu il souhaite poser en fonction du niveau des l ves et du contenu atteindre Sciences 8 Poids masse volume chap 20 et m thodes de mesure Combien y a t il de grains de riz dans ce paquet Les hypoth ses peuvent porter sur la r ponse avec des justifications par comparaison ou sur les moyens de mesurer Il est int ressant alors de classer les hypoth ses en sp cifiant que les deux probl mes trouver le nombre et trouver le moyen de compter sont diff rents 17 6 L exp rimentation Une ou des hypoth ses ont t s lectionn es pour le test L exp rimentation permettra de d crire la r alit non plus par les sens impr cis et personnel voir 3 mais par des mesures r p tabl
47. critique vous de choisir celui qui vous convient le mieux 62 Annexe 6 Grilles d valuation de d marches scientifiques Tous les liquides contiennent ils de l eau 2 5 me Fiche n 4 Grille d valuation durant la s ance destin e au professeur Num ro du bin me Noms Pr noms Bar me Comp tences 1 li es l exp rimentation valu es par le professeur Blaborerun Dieu exp rienee _ TP ES D Sch ma de exp rience avec sa l gende Respecter les consignes de s curit Porter des RS 7 R aliser le tableau Formuler des hypoth ses Appel n 1 un Comp tences 3 Capacit s exp rimentales suivantes valu es par les l ves Respect de la consigne de s curit Reconna tre le produit solide prendre Reconna tre une spatule et l utiliser Pr l vement d une petite quantit de solide avec une spatule gt s D roserce produit solide dans une coupelle s Verser une goutte du liquide tester sur Te solide r r r Comp tences 3 Capacit s et Attitudes suivantes valu es par le professeur Fr 9 47 Comp tences 4 P nalit s si entraide 9 9 gt gt 9 9 9 9 9 9 N Appel n 2 Comp tences 3 Attitudes suivantes va
48. d anuo wena 1 aqu gj ig sa anb surmise sanma quo uops 26 sols smossedsp Suaa sag sBessed 3 ap seda sapma sg 12900905920 Mawae anedsp sedig Wonde 1 uag massedap san m sswedap sansum SION sapued lt Wos seda soq 5209 0 maj anb sapma smamjd ua nb 1590 33 152 TO aqmiam UONEMBUE am pemp Wea 12 peiie Sos np ames SSOURISUONNS sawawi verte 8202 sard prosarong wna wmmp anepi aou al sdo sousmdun md i mbam aren am aed medde 25033620 AC Aqra amad sunnb wese wepug UE safed 000
49. d inventer des moyens pour trouver des r ponses par ses propres moyens mais aussi d argumenter lmagpne orn e Cr e par miss rs Incite l mis relatif des relarions sion d hypn d l ments et th ses 4 connus mais entire invention distincts Les choses la r alisation Peur mettre capable de d exp riences pluskeure discuter sur la pertinence de rise la recherche ses hyrpotheses et areena 59 lt Confiance en soi envie de rechercher C est l lan qui face des questions que l on se pose donne envie de trouver les r ponses sans simplement les demander sans avoir peur de s engager sans se d courager Entre dans une recherche si an lui demaisde si on l encourage Recherch lai m nse dou d un petit grouper t S ACT TE VITE d chec l encuni TERE Pas vive M ne uns recherche par lui m me ou 1 plusieurs pussi bilir s d investi leurs Ouverture aux autres travail de groupe communication C est la capacit de prendre en compte les autres aussi bien Pog casion d un travail commun que dans l coute Reste MINE tein Les petit quand Coop pus besoin F
50. de formaliser la r alisation d un tableau de r sultats On peut aussi proposer diff rentes fa ons de pr senter les r sultats et e laisser les l ves choisir discuter des raisons du choix puis laisser choisir nouveau avant de r diger les r sultats laisser les l ves choisir r diger les r sultats puis discuter imposer diff rents mani res aux diff rents groupes r diger les r sultats puis en discuter le fait de ne pas avoir choisi peut faciliter la mise en vidence des d savantages il est moins vident de voir les inconv nients de ce qu on a choisi discuter des avantages et d savantages de chaque solution et se mettre d accord classe sur une fa on de les r diger Sciences 8 Comment reconnaitre un solide d un liquide act 1 chap 9 p 112 Peu importe la mani re dont est men e cette investigation la pr sentation des r sultats est ici l occasion de d velopper les diff rents types de tableaux ou sch mas possibles tab 3 Adapt s Peu adapt s Tableau de synth se fig 17 Texte Sch ma fl ch fig 18 Diagrammes Organigramme fig 19 Dessins Arborescence fig 20 Sch ma lin aire Sch ma conceptuel fig 21 Sch ma circulaire Sch ma syst mique Tableau 3 types de repr sentations dans l exp rience de distinction des 3 tats de la mati re Forme propre Pas de forme propre Pas de forme propre Prend la forme du r cipient Occupe tout l espace S
51. e 2 m langer l eau et l amidon cuit faut r aliser deux exp riences Exp rience 1 m langer l eau l amidon cuit et la salive artificielle Exp rience 2 m langer l eau et l amidon cuit On m lange l eau l amidon cuit et la salive artificielle D Il faut r aliser deux exp riences Exp rience 1 m langer l eau l amidon cuit et la salive artificielle Exp rience 2 m langer l eau cuit et l acide chlorhydrique I faut r aliser deux exp riences Exp rience 1 m langer l eau l amidon cuit et l acide chlorhydrique Exp rience 2 m langer l eau et l amidon cuit R ponse la proposition D permet de comparer l action de salive celle de l acide chlorhydrique et donc de valider l hypoth se formul e par les l ves Adapt de Choix d un protocole exp rimental d une exp rience et d une exp rience t moin Acad mie de Paris 41 Sciences 8 Identifier le t moin dans les exp riences suivantes L exp rience de Pasteur p 60 Le t moin est l exp rience 3 Demander d imaginer t moin pour Des microorganismes dans 24 Le t moin serait une bo te de culture contenant de la g lose plac e une semaine 25 mais qui n a pas t ouverte nous insistons sur la reprise de toutes les variables non modifi es Associer par une fl che la seule exp rience 1 2 ou 3 qui permet de tester l hypoth se et le t moin de c
52. e beaucoup de renseignements 5 suivre des ph nom nes sans les modifier 7 Derni re tape d une exp rience 8 Peut caract riser une d marche de recherche empreinte de rigueur et de pr cision 10 R cipient de laboratoire cylindrique fond plat au bord haut l g rement vas et muni d un bec verseur 12 Mettre en solution un solut dans un solvant 14 esp re en obtenir un lors d une d marche scientifique 15 Ne jamais oublier de le faire la fin de l utilisation d un appareil 16 Repr sentation graphique qui ne s lectionne que les l ments importants 18 Contraire de basique Solution TIHEIR IMIO MI TIRE 4 5 D S ol P RoluU VIE TIT El C S A R C U R G R E T E BALANCE N EXP RIENCE T T R C H FI ID T 13 14 15 C HIR MIE Q S si lo u cloiN ciilu siiloint E El lo H U C U PROBL ME N D M T D DANGER A clAIL CIULIE RIT R T E EclipseCrossword com 34 Dessinez les sciences c est gagn Sur le mode du jeu Dessinez c est gagn avec les mots suivants adapter en fonction des activit s r alis es en classe scientifique un scientifique b cher erlenmeyer Bunsen thermom tre chronom tre pipette balance allumer probl me teindre mesurer m langer danger dissoudre calculer observation
53. e les math matiques sont des outils avant d tre une discipline scolaire Une gradation est possible au cours des exp riences sur les changements d tat donner le graphique vierge avec les axes identifi es donner l abscisse donner les grandeurs des axes sans pr ciser si elles sont sur l ordonn e ou sur l abscisse demander de construire un graphique qui repr sente telle grandeur en fonction de telle grandeur pour arriver dans l id al que les l ves proposent la construction d un graphique sans qu elle soit demand e pas oublier d exiger un titre pr cis et pertinent ce qui n est ni vident l mentaire pour les l ves 27 Sciences 9e Sans pr senter d activit particuli re les transformations math matiques peuvent s appliquer lors des mesures de tension intensit ou puissance lectrique calculs de moyennes lors de mesures de puissances calculs de de rendement en g n tique calculs de de pr sence d un caract re h r ditaire dans une population calcul de probabilit s lors de la recombinaison chromosomique en environnement calculs de rendement d volutions de peuplement moyennes 28 8 L interpr tation des r sultats M me si elle n appara t pas forc ment par crit dans un rapport scientifique cette tape ressort de l activit intellectuelle de l l ve qui ne peut passer des r sultats la conclusion sans interpr
54. el Pourquoi fais tu cela Parce que c est indiqu dans la fiche 12 Pour insister sur le fait que le probl me formul en est un et qu il reste encore en chercher une ou des r ponses il est avantageusement nonc sous forme de question Pourquoi cest comme a Comment fonctionne Comment se passe qui commencent souvent par pourquoi comment attention au pourquoi qui induit une r ponse de type croyance Comment puis je savoir pourquoi Comment puis je savoir comment Comment expliquer que La question que je me pose est Une question engage l l ve dans sa recherche du sens pour l l ve il sait ce qu il va chercher et permettre d ajouter de nouveaux savoirs l tat actuel de ses connaissances est alors du r le de l enseignant de d limiter clairement le probl me d aider une formulation correcte pr cise scientifiquement et correcte au niveau du langage mais aussi de s assurer que l l ve les possibilit s de r pondre cette question soit par l exp rience soit par une documentation disponible et adapt e son niveau l enseignant peut aussi limiter les sources d information faut noter que la question n est ici que la mani re de formuler le probl me qui ne se limite pas une simple question Un probl me scientifique devant tre r solu par une d marche explicative il correspond une recherche d explic
55. elle implique tout autant des savoir faire et des savoir tre Elle permet de d velopper toutes les capacit s transversales d finies dans le PER collaboration les d marches et les exp riences sont souvent r alis es en groupes au sein desquels les avis sont souvent divergents communication elle est n cessaire au bon fonctionnement du groupe et se trouve valoris e dans la phase de communication des r sultats qui m me si elle intervient en dernier n en est pas moins inh rente au m tier de chercheur strat gies d apprentissage elle sont ou doivent tre d velopp es dans les diff rentes tapes de la d marche ainsi que dans les allers retours entre les tapes pens e cr atrice m me s il a d artistique quelle dose de cr ativit faut il au moment de mettre au point le protocole de recherche d marche r flexive la confrontation des r sultats ses hypoth ses de d part implique cette d marche D autres diront que la d marche scientifique d veloppe la pers v rance la curiosit l esprit critique la rigueur le respect de la vie et du mat riel donc il plus qu se lancer Et en plus cela motive les l ves et les rend actifs quoi de mieux Oui mais Richoux et Beaufils ont analys des travaux pratiques de physique pour arriver la conclusion que la transposition se caract rise par un exp rimental r duit de l instrumental et du quantitatif r
56. erpose entre la substance phosphorescente et le papier une pi ce de monnaie ou un cran m tallique perc d un dessin jour on voit l image d ces objets appara tre sur le clich On peut r p ter les m mes exp riences interposant entre la sub stance phosphorescente et le papier une mince lame de verre ce qui exclut la possibilit d une action chimique due des vapeurs qui pourraient maner de la substance chauff e par les rayons solaires doit donc conclure de ces exp riences que la substance phospho rescente en question met des radiations qui traversent le papier opaque la lumi re et r duisent les sels d argent Sur les radiations mises par phosphorescence Compte rendu de l Acad mie des sciences Henri Becquerel 1896 Voir aussi http www cea fr var cea storage static fr jeunes animation LaDemarche anim html 56 Annexe 3 Comment le savon repousse la salet But d couvrir l action d un d tergent pour l limination de la salet Mat riel un bol d eau du poivre moulu une goutte de savon liquide M thode saupoudre du poivre sur l eau de fa on en r partir sur toute la surface D pose une goutte de savon liquide au centre de la surface d eau Observe Information Le savon est le seul d tergent naturel Un d tergent est une mol cule en forme de cha ne allong e avec une t te hydrophile qui peut se lier l eau et une queue hydrophobe qui ne peut
57. es rigoureuses et uniformes avec des instruments Notons que la cr ation d instruments de mesure est un bon th me de d marche scientifique L exp rimentation consistera faire varier un facteur une variable ind pendante la cause du ph nom ne et une seule et mesurer les effets de cette variation sur un autre facteur l autre variable d pendante La variation peut tre la pr sence ou l absence ou la pr sence diff rents degr s Le PER d taille cela dans les attentes fondamentales du 3 cycle Au cours mais au plus tard la fin du cycle l l ve e imagine une exp rimentation qui ne fait varier qu un facteur la fois pr pare et ou r alise un protocole d observations de mesures et de calculs pour un probl me deux facteurs d pendants mesure de temp rature de l eau en fonction du temps de chauffage distance en fonction du temps 2010 ce stade il faut que l l ve fasse et on peut esp rer qu il sait pourquoi et pour quoi Il devrait avoir une id e de qu il doit d montrer l hypoth se et de qu il va obtenir 11 est acteur de sa d marche puisqu il va choisir la m thode On passe ainsi du TP classique lors duquel l l ve r alise docilement une recette de cuisine une exp rimentation imagin e Comment pourrait on faire chaque obstacle sa solution si l enseignant a envie d en trouver s curit l enseignant peut r aliser devan
58. es limites des moyens de test pratique temps mat riel peuvent tre un crit re de choix Il est aussi possible de lancer les l ves sur diff rentes pistes d exp rience avec une mise en commun finale qui permet la construction d un nouveau savoir sur la base de plusieurs tests amenant chacun pierre l difice On rejoint ici la d marche scientifique telle qu elle est r ellement pratiqu e par diff rentes quipes de chercheurs qui collaborent pour la communication des r sultats Et quand l mission d hypoth ses s apparente un d sert et qu un silence d sesp rant r gne l enseignant se doit de relancer e le dialogue votre avis Vous en pensez quoi les autres Comment faire pour Pourquoi c est comme a e la contrainte de l crit recueillir les hypoth ses propos es par les l ves crit dans le silence et dans les derni res minutes du cours pour permettre de pr parer le mat riel pour le cours suivant e un tour de magie l enseignant est le magicien qui a toujours plus d une hypoth se dans son sac Il est toujours facile de fournir des hypoth ses issues de l histoire de sciences ou d autres classes Les hypoth ses introduites par l enseignant doivent tre parfois vraies mais aussi parfois fausses pour viter que le choix se porte toujours sur celle de l enseignant qui ne peut pas mentir Je pense que Mais je vais
59. es r sultats et de leur interpr tation est une tape difficile pour les l ves et doit donc tre faite pr cis ment par un moyen graphique deux tapes dans le cahier d exp rience par exemple On peut insister sur le fait qu ils sont reproductibles et peuvent tre attest s par d autres l ves tous doivent voir la m me chose La pr sentation des r sultats se fait par un moyen qu il faut choisir en fonction de son ad quation la nature des r sultats et qu il faut apprendre utiliser existe plusieurs modes d crit ou de repr sentations graphiques fig 16 Tableau de valeurs Sch mas fl ch lin aire circulaire organigramme arborescence syst mique conceptuel Transformation math matique Cf math moyenne unit s Tableau de synth se RESULTATS textuels graphiques Texte vocabulaire appropri et pr cis Diagrammes d apr s tableaux Cf math 8 diagramme cart sien histogramme diaaramme en barre Style adapt au r cepteur Dessin d observation chelle l gendes Figure 16 modes de repr sentation des r sultats Dans un apprentissage graduel de la d marche scientifique les modes de communication devraient tre d abord du choix de l enseignant puis du choix de l l ve dans une liste limit e et enfin du choix libre de l l ve Pour arriver ce choix libre l l ve doit avoir vu les diff rentes possibilit s connaiss
60. ette exp rience b ou Percevoir son environnement chap 6 est ce le muscle radiaire qui provoque la dilatation de la pupille Hypoth se chez un animal la section du nerf reli au muscle radiaire provoque la contraction de la pupille Exp riences T moins sectionne le nerf reli 1 a on stimule le nerf reli au au muscle radiaire muscle radiaire on stimule le nerf reli au 2e e b on laisse tous les nerfs muscle radiaire intacts on sectionne le nerf reli 3e on sectionne le nerf reli au au muscle radiaire et le nerf muscle radiaire reli au muscle sphincter R ponse 1 b pour plus d informations voir l annexe 8 Sciences 9 Identifier le t moin dans les exp riences suivantes La lev e de la p te pain p 260 Le t moin est la p te n 3 chaque autre p te ne faisant varier qu un param tre p te n 1 absence de chaleur p te n 2 absence de levure p te n 4 trop de chaleur Demander d imaginer l exp rience t moin pour Quels mat riaux conduisent le courant p 22 Le t moin serait le circuit test image 4 ferm La transformation de la p te pain p 261 et Une fermentation en direct p 269 Les t moins seraient les m mes montages une fois sans glucose une fois sans levure et une fois avec de l eau froide 42 13 Le nombre de mesures n est pas vident pour les l ves qu une seule mesure n est pas fiable De m me ils sont surpris lorsque chaque
61. fiches sur les scientifiques c l bres avec leur portrait sont avantageusement affich es en classe sinon la r alisation du Memory devient difficile 37 11 R alisation d une d marche scientifique compl te Ca prend du temps Oui et alors Mieux vaut avoir travaill les tapes au cours du programme et ne r aliser qu une ou deux fois par ann e une d marche compl te en laissant le temps n cessaire aux l ves pour qu ils soient r ellement chercheurs Donc faire moins mais mieux s agit alors pour l enseignant de s lectionner quel th me du programme est bien adapt une recherche compl te de la part des l ves peut aussi se laisser guider par une question pos e l improviste mais qui a l avantage d tre celle d un l ve Si la r solution de cette question peut faire intervenir des questions li es au contenu du programme tant mieux II suffit alors de modifier l ordre de la planification annuelle pour retomber sur ses pieds Au lieu d un programme l enseignant de sciences pourrait avoir un certain nombre de s quences fiches activit s qu il appelle comme il veut qui couvrent le contenu officiel et quil pourrait amener sa guise en fonction de l int r t des l ves de la p riode de l ann e du temps qu il reste avant les vacances de Et quand l enseignant est un parfait jongleur il rejoindra les clowns dans le grand cirque de l cole Et si la question de l
62. icroscope 71
63. ident que cela s apprend et par tapes 35 Identifie chaque action l tape correspondante de la d marche scientifique Je me demande ce qui cause ce ph nom ne Je v rifie mes r sultats chez mes camarades dans un livre Je regarde attentivement l objet Je construis un sch ma qui rassemble toutes les informations trouv es J identifie le s facteur s en jeu 36 Lidentification du Probleme EN SR DR a delete te SA 1 11 EF CONCUSSIONE den nude ent O1 6 B CR 36 Solution L observation 3 20 L identification du probl me 1 10 13 34 Les hypoth ses 16 35 L exp rience 5 6 9 12 14 17 18 22 23 26 1 27 1 28 1 32 36 Les r sultats 7 11 19 21 31 33 36 L interpr tation des r sultats 2 15 25 30 La conclusion 4 8 24 29 M mory Ce Memory de 2x48 cartes voir annexe 9 est adapter en fonction des connaissances des l ves concepts mat riel scientifiques c l bres des
64. iles pour la laisser vivre en libert dans mon jardin fut destin e des exp riences Je pla ai dans un tube de fer blanc ouvert par les deux bouts un morceau de viande Le tube ainsi garni fut donn la buse pour son premier d jeuner Ce ne fut que le lendemain que je trouvai le tube qu elle venait de rendre il avait toute sa rondeur ne trouvait sur surface ext rieure aucune trace de frottements Le morceau de viande avait t r duit peut tre au quart de son premier volume ce qui en restait tait couvert par une esp ce de bouillie venue probablement des parties qui avaient t dissoutes Observations sur la digestion des oiseaux Ren Antoine Ferchault de R aumur 1752 Lazzaro Spallanzani et la digestion 1787 J en fis entrer dans un tube verre je mis avec ce suc quelques brins de chair Je le pla ai dans un fourneau o prouvait un peu pr s la chaleur de mon estomac j y mis aussi un tube semblable avec une gale quantit de chair mais je le remplis avec une quantit d eau qui tait la m me que celle du suc gastrique pour me servir de terme de comparaison Voici les v nements que j observai La chair qui tait dans le suc gastrique commen a de d faire avant 12 heures et elle continua insensiblement jusqu ce que au bout de 35 heures elle ait perdu toute consistance Il fut pas de m me dans le petit tube o j avais mis de leau
65. iosit N abandonne pas Propose des tests Pose des questions Envie de chercher cas d chec de possibles Recherche Confiance en soi l exp rience Imagine une l information utile exp rience apportant Pr sente au moins une des r ponses un hypoth se probl me Cr ativit Invente des Pr sente plusieurs moyens m thodes hypoth ses exp rimentaux Pens e critique Sait critiquer le travail Calcule Extrait l information des autres avec Evalue la validit des utile justesse et sans r sultats Organise l information jugement math matiques utile Sait accepter les exp rimentaux D montre la coh rence critiques Rep re les sources entre l hypoth se et le d erreurs ou les r sultat ou disfonctionnements lincoh rence d un montage Tire une conclusion Sait critiquer son travail Ouverture Suit les consignes de Manipule avec soin Transforme une l environnement s curit Mesure avec pr cision question en un Range sa place de probl me scientifique travail et nomme le mat riel S organise dans le temps Tableau 7 crit res permettant d valuer les comp tences lors d une d marche scientifique Chacun de ces crit res peut devenir une comp tence en lui m me et tre crit ri en fonction du niveau des l ves Pour un exemple simple une pr sentation soign e peut se d cliner avec les crit res suivants lisibilit de l criture choix d une mise page p
66. ivre des d marches exp rimentales Delagrave 2 Cariou J Y 2003 La formation de l esprit scientifique trois axes th oriques un outil pratique DIPHTeRIC URL http svt paris iufm fr IMG pdf doc 37 pdf balises l instar de R ou C peuvent tre des points de rep re utiles l l ve qui navigue vue d s quil est lanc sur l oc an de la recherche Une animation pr sente aux l ves qu est la d marche scientifique l exemple des d couvertes de Becquerel sur radioactivit http www cea fr var cea storage static fr jeunes animation LaDemarche anim htmi Plusieurs crit res d finissent la r alisation d une v ritable d marche scientifique utilisation de faits comme base d tude utilisation d chantillons t moin r p tabilit de l exp rience pas de liaison un dogme r futabilit La d marche d investigation repose sur le questionnement au sujet d une situation probl matique et les modes de recherche peuvent tre vari s exp rimentations observations par exemple en biologie ou en astronomie documents ou mod lisation L exp rimentation trouve sa place dans les deux types de d marche tout en ayant des limites thique s paration difficile des variables impossibilit dans le cadre scolaire vivant astronomie La r alisation de d marches scientifiques par les l ves d veloppe des savoirs c est ce que veut avant out l enseignant de sciences mais
67. le groupe qui a r alis l exp rience t moin R ponse groupe 1 ils n ont pas modifi de variable 2 Quel est le groupe dont les r sultats sont inexploitables Pourquoi R ponse groupe 4 car ils ont modifi deux variables et on ne peut pas dire si la plante meurt par absence d eau ou d engrais Identifier l exp rience discriminatoire dans une s rie Digestion de chap 22 Le professeur a montr que l amidon cuit mis bouillir pendant une heure avec de l eau et de l acide chlorhydrique se transformait en glucides simples sucr s Il fait remarquer la classe que dans la bouche quand on m che quelques minutes du pain riche en amidon un go t sucr appara t Les l ves mettent l hypoth se que dans la bouche gr ce la salive est transform en glucides simples sucr s Le professeur met la disposition des l ves le mat riel suivant de l eau de l amidon cuit de l acide chlorhydrique de la salive artificielle qui a le m me effet que la salive naturelle Le professeur demande ensuite aux l ves de proposer par crit une ou des exp rience 5 pour tester exp rimentalement l hypoth se qu ils ont formul e Entourer le seul texte qui propose la ou les qui conviennent Il faut r aliser deux exp riences Exp rience 1 m langer l eau l amidon cuit l acide chlorhydrique la salive artificielle Exp rienc
68. lu es par le professeur Ranger le mat riel et nettoyer la paillasse Comp tences li es l exp rimentation valu es le professeur os Comp tences 4 S organiser danse temps _ 1 7 7 Comp tences 1 Observations not es dans le tableau _ 1 Comp tences 2 Conclusions not es dans Te _ 2 Comp tences x R daction d une conusion g n rale _ Alexis Vallon formateur sciences physiques au centre acad mique Michel Delay 63 Mesures d intensit de courant REMPLIR EN FIN DE TP Respect des r gles de s curit Organisation de la paillasse Demande du mat riel faite Prise du mat riel en autonomie une fois v rification de la liste par le professeur A j ai pris tout le mat riel n cessaire et je n ai pas pris de mat riel inutile Utilisation d une pince en bois lors des manipulations R alisation des tests pr ciser le but du test Participation active au travail au sein de mon groupe attendu dans le calme la v rification du professeur Paillasse rang e et propre en fin de R daction d un compte rendu de TP compl ter apr s avoir r alis le travail demand Organisation de la paillasse A APDN Prise du mat riel en autonomie j ai pris tout le mat riel n cessaire et je n ai pas pris de mat riel inutile N N Le circuit r alis correspond celui sch matis sur le cahier A P N N D P D La place de l
69. marche 1 Pourquoi les scientifiques font ils des exp riences 2 En classe quel moment est ce la plus utile de faire une exp rience 3 Dans quelles circonstances faire une exp rience ou conna tre les exp riences faites par d autres peut il tre indispensable 4 On veut savoir recourir des exp riences escient au bon moment pour de bonnes raisons que faut il comme pr alable avant de lancer une exp rience 5 d marche exp rimentale peut on la mener seul Si on travaille en groupe quel int r t cela peut il pr senter Et pourquoi pas ne pas profiter de la discussion pour mettre uvre l exp rience repris et adapt de Cariou J Y 2007 Un projet pour faire vivre des d marches exp rimentales Delagrave Dessinez moi un scientifique En d but d ann e demander aux l ves de dessiner un scientifique Pour votre int r t proposer nouveau cette activit en fin d ann e pour valuer si la conception du travail scientifique s est affin e voir figure 3 Ba ER PES 21 p AE 1 imm En d but d ann e de cela En fin d ann e Figure 3 Dessinez un scientifique exemples de dessins d l ves 12 13 ans Pour information ce travail ayant t r alis dans 4 classes diff rentes les caract ristiques suivantes ressortent des dessins pr sence de mat riel de laboratoire pr sence de for
70. me motivant les l ves et perturbant leurs repr sentations y a probl me quand l effet obtenu n est pas celui escompt compte tenu des connaissances de l observateur Par exemple si on pr sente deux morceaux de bois buis gt 910 kg m fr ne prene 840 kg m ou teck 860 kg m h tre Prete 800 kg m et deux b chers remplis de liquides diff rents eau et essence ou thanol attend que le bois flotte or il flotte dans cas Peau 1000 kg m et coule dans lautre Pessence 750 Kg M P thanoi 789 kg m La probl matisation consiste alors trouver quels facteurs pourraient intervenir dans le fait que ce n est pas comme l observateur l avait pr vu Les facteurs intervenant dans une probl matique doivent tre isol s qu ils soient pertinents non c est l exp rience qui dira s ils sont pertinents On passe d une discussion parfois foisonnante un objet d tude scientifique d limit Le probl me peut ainsi tre formul et doit l tre par l l ve Quand on demande ainsi simplement d crire le but au d but d un rapport d exp rience classique combien d l ves doivent le demander l enseignant ce qui montre qu ils ne se sont pas appropri le probl me dans la discussion pr alable L l ve qui formule le probl me avec ses propres mots a une chance de plus de le faire sien L attention port e cette tape devrait viter le dialogue suivant malheureusement trop r
71. mules math matiques ou chimiques repr sentations d id es bulles port de lunettes coupe de cheveux la Einstein genre du personnage Le tableau 1 pr sente l volution de ces caract ristiques entre le d but de l ann e scolaire et la fin chez des l ves qui ont travaill la d marche scientifique 90 80 70 60 d but d ann e 50 fin d ann e 40 83 30 20 10 0 mat riel formules id es lunettes coupe un une Einstein scientifique scientifique Tableau 1 attributs d un scientifique dans les dessins d l ves Le crime tait presque parfait En recherchant des informations dans un film et en r pondant un questionnaire les l ves sont amen s construire les tapes d une d marche scientifique Le film propos est un pisode de Superplantes Le cri des arbres tueurs qui montre comment des scientifiques lucident le probl me des acacias qui deviennent nuisibles quand la population de gazelles augmente Cette activit est propos e dans le cours d Observation scientifique du CO Gen ve et peut tre t l charg e sur http bdp ge ch webphys recherche fichiers OS Commissi activite 474 pdf O travaillent les scientifiques En proposant une s rie d images de scientifiques actuels ou anciens r els ou fictifs dans leur laboratoire susciter la discussion pour amener le fait q
72. nt avoir le temps d en d couvrir et d en acqu rir les diff rentes composantes C est que propose le document ci dessous en suivant pour une raison de simplification le sch ma OHERIC chacune des tapes est pr sent e successivement mais l ordre de r alisation avec les l ves importe peu il vaut mieux adapter ce que chaque tape a de particulier au suivi du programme sans s en tenir l ordre d fini par le slogan Pour chaque tape quelques suggestions d activit s sont propos es avant tout en lien avec des s quences du programme valaisan de 2003 et les manuels Sciences 7 8 9 Les activit s sont reli es de pr f rence aux programmes de 7 et de 8 en esp rant qu en 9 les l ves aient d j acquis les bases d une d marche scientifique Les chapitres choisis sont de pr f rence adapt s au rythme de l apprentissage de la d marche au cours de l ann e par exemple les r sultats sont travaill s sur les chapitres 6 et 7 et pas sur le chapitre 1 Quand toutes les tapes auront t d couvertes voire entra n es quelques activit s de compr hension globale de la d marche sont propos es avant de lancer les l ves dans la r alisation d une d marche scientifique compl te avec toutes les satisfactions qu ils en tireront et vous avec eux 2 Introduction la d marche scientifique Avant d explorer les tapes d une d marche scientifique une introduction avec les l ves permet de montrer
73. nt observ cela quelle question a pu se poser le m decin de campagne anglais Edward Jenner L observation de Jenner amen se demander si la substance responsable de la vaccine des vaches ne pouvait pas jouer un r le pr ventif contre la variole chez l homme Il tente alors avec succ s la premi re vaccination au monde en inoculant un enfant du pus d une femme contamin e par la vaccine puis contaminant l enfant avec la v ritable variole et l enfant ne subit aucun effet de la variole il est immunis Les Chinois pratiquaient une m thode similaire d s le Xle s Sciences 9 Lois concernant l intensit et la tension documents chap 7 p 57 Mon r veil lectrique ne fonctionne plus J ai envoy mon fr re chercher une pile 1 5 V au magasin et il est revenu avec une pile ronde mais a va pas marcher J avais oubli de lui dire que j avais besoin d une pile bouton Sympa il retourne et me ram ne une pile bouton de diam tre 6 8 mm mais ce n est toujours pas cela Cette fois il se f che Mais tu m avais bien dit 1 5 V En fait mon r veil n cessite une pile bouton de diam tre 11 6 pourtant j avais appris que c est la tension qui tait importante pour choisir la pile Le probl me poser ici est que la taille d une pile na pas de rapport avec sa tension mais avec sa dur e de fonctionnement 14 5 Les hypoth ses Une fois le probl me clairement nonc l mission d h
74. nt si Coop re temporairement S implique totalement participe que quand cela besoin sans s impliquer de dans le groupe Peut lui est impos mani re globale prendre le r le de leader sans imposer lors de l organisation de la d marche lors de la r alisation pratique de l exp rience organisation des r sultats tableau sch ma lors de la pr sentation du travail pr sentation crite orale coute des autres CO Communication Ne s implique pas la Pr sente son travail sans le d sir de Communique de mani re r daction la chercher se faire communiquer mais claire et construite pr sentation orale comprendre ma trise pas les moyens adaptation au public cible lors du traitement des r sultats Curiosit Reste inactif Curiosit superficielle Curiosit ponctuelle pose S tonne pose des sans finalit r elle des questions parfois questions en lien avec le d cal es sujet lors de la pr sentation de la probl matique 21 77 lors de l mission d hypoth ses lors de la pr sentation de la probl matique lors de la conception la partie pratique en lors de la r alisation pratique de l exp rience Cr ativit Se contente de r p ter Peut mettre une Peut mettre plusieurs Discute de la pertinence copier appliquer hypoth se hypoth ses des hypoth ses Imagine lors de la r alisation pratique de l
75. ous de 10 mg l ou Quelle est la relation entre la temp rature de l eau et la quantit d oxyg ne dissous Sciences 8 La circulation sanguine chap 1 Harvey m decin anglais de d but du XVIIe s a tudi plusieurs c urs diff rents et s est rendu compte qu ils pouvaient contenir en moyenne 2 onces de liquide 1 once quivaut environ 29 Ayant mesur les battements cardiaques 72 par minute il en d duit que le 7 Cariou J Y op cit 13 c ur brasse 8640 onces par heure soit 259 kg de sang donner facultativement Quel probl me se pose alors Harvey Harvey s est alors demand Et s il avait un retour du sang au c ur mais il met ici d j une hypoth se Tous les probl mes mettant en vidence l in quation entre le volume de sang brass par le c ur et la masse d un corps humain sont ici prendre compte Aider l organisme se d fendre chap 5 La variole ou petite v role est une maladie ruptions cutan es les pustules qui provoque la mort en quelques jours chez un malade sur trois Elle atteint aussi les vaches et est appel e vaccine Au XVIIe s les valets de ferme qui trayaient les vaches et qui taient contact avec les pustules des pis taient couramment atteints de la vaccine maladie b nigne Cependant ces valets taient aussi pargn s par les pid mies de variole qui faisaient des dizaines de milliers de morts par an en Europe Aya
76. pale ne doit avoir qu une seule diff rence avec l exp rience t moin N importe quelle exp rience peut tre l objet de la d couverte de la notion de t moin Il est utile de le faire assez t t dans l apprentissage de la d marche ou d s qu un l ve le propose pour ancrer la notion et permettre sa r utilisation dans d autres d marches avec le but que cela devienne spontan De mani re g n rale pour entra ner la notion de t moin diff rentes activit s sont adaptables beaucoup de d marches proposer des montages ou des r sultats exp rimentaux en demandant d identifier les t moins proposer une liste d exp riences avec sans t moin et demander laquelle suffirait pour prouver l hypoth se identifier les t moins de plusieurs exp riences dans une liste Le terme de t moin appara t dans les exp riences sur les vaccins pr sent es aux pages 62 63 Sciences 8 qui peuvent servir de support l explication Exemples d activit s Sciences 7 Identifier le t moin dans les exp riences suivantes L air a t il une masse 17 Le t moin est la mesure de la masse du ballon avant gonflage Echanger des gaz respiratoires montages de 122 220 Le t moin est le montage vide R1 Le d clenchement d un mouvement p 206 Le t moin est le test obtenu les yeux ouverts doc a Des aliments qui semblent dispara tre 247 Le t moin est le tube qui contient
77. pas se lier l eau Cette cha ne est form e d huile et de soude la partie hydrophile Les micelles ainsi form es creusent des trous dans la membrane de surface de l eau Ce trou dans une membrane tendue se r pand tr s rapidement vers les bords entra nant les t ches la salet ou le poivre vers le bord Voici comment le savon capte la salet Pour plus d explications et d activit s sur la chimie et le lavage voir http www acnancymetz fr enseign physique Nouvprog prem L docs chim cuisine Chimie amp lavage CH pdf In Petites exp riences 2CO Adeline Bardou 2008 57 Annexe 4 Un jus de pomme malade But d couvrir la pr sence d agents pathog nes dans l air sur la peau et comment les liminer Mat riel du jus de pomme eau un r chaud savon un r cipient pour le r chaud alcool 14 gobelets plastique antiseptique du papier essuie tout du cellophane un stylo pour le plastique M thode bouillir le jus de pomme le jour m me ou la veille et stocker dans une bouteille ferm e Il doit tre refroidi pour effectuer les exp riences Etape 1 y a t il des microbes dans l air T moin placer du jus de pomme bouilli dans un gobelet marqu t moin et le fermer avec de la cellophane Exp rience placer du jus de pomme bouilli dans gobelet marqu air et le laisser ouvert Etape 2 y a t il des microbes sur nos mains Exp rience placer du jus de pomme bouilli dans
78. peut tre inconfortable Il peut cependant tre avantageusement d coup pour approfondir tel tel l ment le mode de restitution le travail dans le groupe la gestion du cahier de laboratoire l habilet En effet comme le dit Cariou L annonce On va faire des exp riences remporte toujours un franc succ s Obtenir faudrait faire telle exp rience est d une toute autre envergure Mais le travail porte ses fruits et la plus belle r ussite sera l h sitation d un l ve face une assertion douteuse lue dans un quelconque magazine C est int ressant mais L enseignant peut alors choisir de former des l ves qui r fl chissent sur le monde qui les entoure ou des l ves qui acceptent sans r serve les faits qu on choisit de leur exhiber Quels citoyens voulons nous pour demain nous de former les dr les d oiseaux que sont les l ves en choisissant entre un mode d ducation nidicole o les oisillons s curis s attendent becqu e qu ils n ont plus qu avaler nidifuge o ils courent chercher leur nourriture quitte se casser le bec de temps en temps gt gt gt Sainto Figure 28 Le caneton pr t pour de nouvelles aventures Malika la m sange qui attend au nid Sainto 12 Cariou J Y 2007 Un projet pour faire vivre des d marches exp rimentales Delagrave 50 Annexes Annexe 1
79. pins et toujours avec les m mes r sultats Je la r p tai ensuite chez le cheval animal herbivore qui a galement l urine trouble et alcaline Je trouvai que l abstinence produit comme chez le lapin une prompte acidit de l urine avec un accroissement relativement tr s consid rable de l ur e au point qu elle cristallise parfois spontan ment dans l urine refroidie J arrivai ainsi la suite de mes exp riences cette proposition g n rale qui alors n tait pas connue savoir qu jeun tous les animaux se nourrissent de viande de sorte que les herbivores ont alors des urines semblables celles des carnivores s agit ici d un fait particulier bien simple qui permet de suivre facilement l volution du raisonnement exp rimental Quand on voit un ph nom ne qu on n a pas l habitude de voir il faut toujours se demander quoi il peut tenir ou autrement dit quelle en est la cause prochaine alors il se pr sente l esprit une r ponse ou une id e qu il s agit de soumettre l exp rience En voyant l urine acide chez les lapins je me suis demand instinctivement quelle pouvait en tre la cause L id e exp rimentale a consist dans le rapprochement que mon esprit a fait spontan ment entre l acidit de l urine chez le lapin et l tat d abstinence que je consid rai comme une vraie alimentation de carnassier Le raisonnement inductif que j ai fait implicitement est le syllogisme suivant les urines des carnivores son
80. qu ils vont apprendre et utiliser une d marche autant que des contenus Cinq approches sont propos es une discussion obtient une bien meilleure r colte de bl quand il est sem p riode de pleine lune un travail de dessin Dessinez moi un scientifique film et un questionnaire Le crime tait presque parfait une analyse d images O travaillent les scientifiques une r flexion sur les caract ristiques d une d marche scientifique D terminer le volume d une vache Exemples d activit s On obtient une bien meilleure r colte de bl quand il est sem en p riode de pleine lune Voici les r actions de cinq personnes ce texte not es A Oui c est vrai la graine aura germ un mois apr s ce sera de nouveau la pleine lune et sa lumi re favorisera la croissance de la jeune plante C est s rement faux comme bon nombre de croyances sur la lune C C est vrai on sait que la lune agit aussi sur les mar es D II faudrait planter du bl avec et sans pleine lune pour comparer E La germination est une naissance comme pour nous elle d pend de la lune et des autres astres Quelles sont les r actions qui te conviennent le mieux et pourquoi La discussion devra faire ressortir la sup riorit de l exp rience et permettra de conclure qu il faut savoir le faire On peut avec un questionnaire qui fait ressortir l aspect d
81. r sence de titres sous titres C est ensuite l enseignant de cr er sa propre grille d valuation en fonction du niveau des l ves des comp tences travaill es en classe ainsi que des comp tences valuables lors de l activit qui sert pour l valuation Les grilles peuvent comporter des r ponses de type oui ou des r ponses nuanc es selon des niveaux Une notation peut tre effectu e si une proportion gale des comp tences et des types de savoirs sont pris en compte Deux exemples de grilles usage multiple sont pr sent s dans les tableaux 8 et 9 Dans l annexe 6 vous trouverez une grille valuant le test de reconnaissance de l eau avec le sulfate de cuivre et une grille valuant un montage mesurant l intensit du courant de l l ve D marche oui oui oui oui oui 6 L l ve a r dig une conclusion oui oui non non L l ve a collabor la recherche oui non oui L l ve rang sa place de travail 10 L l ve a confront ses r sultats au choix ses oui non hypoth ses les r sultats de ses camarades des documents de validation __ Total oui 1 0 110 Tableau 8 grille d valuation d une d marche scientifique 1 type simple niveau basique 47 Nom de P l ve Date Niveau 0 Niveau 1 Niveau 2 Niveau 3 Collaboration travail de groupe Ne coop re pas Coop re seuleme
82. r senre participe que son travail sins quand lui v ritablement sans s impliquer 1 leader iline le travail d une manitre globale A be d sir de atris s implique mii dans un trail collectif Peni janer posimif incite aide l ocgans STI Sam Sait Communiquer d une manire claire et comstruite travailler perite port perte Et la 60 Quverture l environnement C est l envie et la possibilit de s int resser au monde ext rieur en mettant relation ce qui est fait en classe et les probl mes qui se posent dans notre milieu de vie Nese Accept de i le probl me do respecter imes prutsdee vivante er tres vivam hrvages qui l entoure w s culrures que les lord nes vivants prennent demande sans 3 j en charge et pour pui il travaille sir du mat riel probl mes camii le technique du mme une obligation de vivre qu ils duivent
83. r la liste du mat riel et demander de n crire que le mode op ratoire Donner le mode op ratoire et ne demander que la r daction de liste du mat riel n cessaire Donner les op rations dans le d sordre et les faire s quencer correctement Donner un sch ma de montage et demander de r diger la liste de mat riel et le mode op ratoire Faire choisir dans une liste de propositions un dispositif d exploration qui permet de r pondre au probl me Proposer un choix d instruments de mesure de types diff rents ou de calibres diff rents et demander de choisir le plus adapt 6b R aliser une exp rience La r alisation ne posera pas beaucoup de probl mes si la phase pr c dente a t correctement effectu e Il s agira de se procurer le mat riel n cessaire et de l utiliser correctement Plus les l ves pratiquent des exp riences plus ils d veloppent des comp tences de planification et d organisation et plus ils ont l aise avec le mat riel et avec la prise de r sultats Les probl mes survenant au d but peuvent souvent tre r gl s en revenant la pr paration de l exp rience ce qui souligne son importance Pour entra ner les l ves des pr parations de protocoles correctes on peut faire r aliser des exp riences selon les protocoles r dig s par d autres l ves La discussion sur questionnaire tab 2 permet d am liorer les d marches en soulignant leur diversit la
84. r trouver une r ponse son probl me cela peut tre sur le mode exp rimental mais aussi documentaire observatoire Dans le cas de l exp rience les variables mesurer doivent tre clairement identifi es partir de cela il faut r diger un protocole exp rimental respectant les normes de s curit e d crire les op rations en les ordonnant calendrier ou plan de r alisation 18 d terminer et choisir les instruments et le mat riel n cessaires et ad quats les nommant crire le mode op ratoire en sch matisant ventuellement le montage choisir et pr parer les documents pour relever les r sultats tableaux fiches graphiques r aliser le montage de l exp rience Chaque groupe d l ves est responsable de choisir son mat riel correctement et doit en dresser la liste compl te d o la n cessit de r diger aussi le mode op ratoire complet et s quenc L enseignant se doit de ne fournir que le mat riel demand ou seulement l instrument qui r pond la fonction que l l ve nonce s il n en conna t pas l existence ou le nom Dans les premi res r alisations de d marches scientifiques l enseignant peut fournir du mat riel suppl mentaire sur demande au cours de l exp rience Plusieurs pistes peuvent tre utilis es par l enseignant pour r duire le temps n cessaire cette tape sp cialement chronophage ou pour en s quencer l apprentissage e Donne
85. rable que celle que l on pourrait trouver dans tout le corps D ailleurs ne prenons une demi heure ni une heure mais un jour il est clair que le c ur par sa systole transmet plus de sang aux art res que les aliments ne pourraient en donner plus que les veines n en pourraient contenir 21 Figure 14 exp rience de compression des valvules dans l avant bras par Harvey In Guilielmi HARVEI ANGLI 1628 Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus Relier les hypoth ses aux explications qui permettent de les prouver R ponses 1 B 2 3 C Combustions 13 14 Monter aux l ves le mat riel de la figure 15 les deux cloches doivent tre de m me taille Figure 15 exp rience de combustion Demander dans quelle situation la les bougies resteront le plus longtemps allum es Apr s discussion pr parer un protocole qui teste les solutions propos es facteurs en jeu comburant ou disponibilit en c est dire volume de la cloche combustible c est dire quantit de m ches et chaleur est int ressant ici d introduire la notion de t moin et du nombre de tests r aliser Sciences 9e Electricit statique introduction Des petites exp riences d lectricit statique sont pr sent es dans le cours d Observation scientifique du CO Gen ve Demander aux l ves apr s les avoir r alis es de r diger le protocole de r alisation par tapes
86. respiration Sciences 8 Comment le savon repousse t il la salet gt notion de microbes de d tergent de mol cules de m langes L enseignant peut avoir dans son sac exp riences la petite manipulation du poivre repouss par le savon la surface de l eau Quels sont les produits qui tuent les microbes gt notions de microbes de d tergent d antiseptique de contamination de t moin L enseignant peut utiliser par morceaux une exp rience de son sac exp riences Un jus de pomme malade Pourquoi les Dupont sautent ils ainsi sur la Lune fig 24 ou Quelle est l origine des Moon Boots fig 25 Voir l annexe 3 l exp rience Comment le savon repousse la salet 1 Voir l annexe 4 l exp rience Un jus de pomme malade 38 Figure 24 la pesanteur ou l apesanteur Figure 25 Moon Boot On a march sur la Lune Herg Casterman 1954 Tecnica gt notions de force de pesanteur recherche avant tout documentaire mais peut tre tendue la force de pesanteur sur terre avec sa mesure et d ailleurs comment la mesurer avant de distribuer des Sciences 9 Quel appareil lectrique est ce que j utilise le plus Est il le plus performant gt notions de tension intensit puissance r sistance conomie nergie Quels sont les composants minimaux pour pouvoir reproduire un tre vivant l identique ou Pe
87. s autres par des documents ou par le pour atteindre le statut de nouvelle connaissance elle doit tre formul e par l l ve lui m me pour permettre ce dernier la construction du sens En prolongement si les exp riences n ont pas permis de r soudre le probl me initial il est judicieux de mentionner les causes d erreurs possibles ou les moyens d am liorer la qualit de l exp rimentation pour obtenir un r sultat plus satisfaisant lu J obtiens ceci or je pensais obtenir ceci cela donc mon hypoth se En plus de la formulation par l l ve de son texte de synth se une deuxi me comp tence est utilis e la pr sentation d un document peut travailler sur le choix de r cepteur compte rendu scientifique article de journal niveau des et sur l utilisation et l organisation de divers m dia textes photos dessins sch mas Ceci figure dans une attente fondamentale de 3 cycle du PER Au cours mais au plus tard la fin du cycle l l ve rend compte d une t che scientifique oralement par crit confronte son avis celui de ses pairs ou de sp cialistes documentaires articles argumente son point de vue PER 2010 Une attention particuli re doit tre port e au vocabulaire pr cis et scientifique Un langage commun permet une communication non quivoque entre les diff rents observateurs et permet donc les comparaisons de plusieurs
88. se et personnelle L enseignant doit proposer des situations qui correspondent des croyances erron es des l ves Cela lui permet aussi de mettre en vidence les repr sentations et de collecter les conceptions initiales des l ves doit avant tout tonner pour motiver Certaines activit s du programme valaisan peuvent tre utilis es dans ce but en pr sentant les r sultats comme moteur d tonnement Pour d velopper l tape d observation des exp riences sont pr sent es aux l ves et il est important qu ils prennent note de leurs observations des probl mes qu elle soul ve et des hypoth ses en les distinguant clairement ce que j ai vu observation la question que cela pose probl me et ce que j imagine par rapport la question pos e hypoth se Exemples d activit s Sciences 7 Les gaz ont ils une masse act 2 chap 6 p 49 R aliser l exp rience et laisser les l ves discuter des causes possibles de la diminution de la masse de la bouteille d eau gazeuse apr s l agitation L activit peut tre compl t e par l exp rience de r cup ration de gaz p 48 puis par l identification du gaz avec de l eau de chaux Que contient une eau min rale act 1 chap 7 p 56 R aliser l exp rience et laisser les l ves discuter de la nature possible du d p t blanc dans le tube apr s la vaporisation de l eau Une recherche documentaire peut valider ou infirmer rapidement les hypoth ses des l ves
89. se par le c ur dans les art res trois mille drachmes ou deux mille drachmes ou cinq cents onces enfin une quantit de sang beaucoup plus consid rable que celle que l on pourrait trouver dans tout le corps D ailleurs ne prenons ni une demi heure ni une heure mais un jour il est clair que le c ur par sa systole transmet plus de sang aux art res que les aliments ne pourraient en donner plus que les veines n en pourraient contenir Comptez ce qui passe d onces de sang dans un seul bras au dessous d une ligature pendant vingt ou trente pulsations et vous pourrez vous faire une id e de ce qui doit passer par l autre bras par les deux veines de chaque c t du cou et dans toutes les veines du corps Exp rience du garrot La compression du bras par un garrot peu serr en A fait ressortir les veines de l avant bras et entra ne le gonflement des valvules B C et D en aval du garrot au niveau de l avant bras figure 1 La pression du doigt sur la veine dilat e en H force le sang vacuer la veine entre le point o l on appuie et la valvule suivante situ e en direction du c ur Conclusion chap XIV nous est enfin permis de formuler ouvertement notre conception de la circulation du sang Raisonnement et exp rimentation ont tabli que le sang traverse le poumon et le c ur que par celui ci il est envoy tout l organisme qu il passe dans les porosit s des tissus et des veines qu il revient par celles ci
90. seulement la viande et l eau L origine des r gles p 264 Le t moin est l image la couche interne de la paroi de l ut rus avant l ovulation doc Demander d imaginer l exp rience t moin pour Les boissons et les aliments contiennent ils de l eau p 24 Le t moin serait de verser du sulfate de cuivre anhydre sur de l eau et d observer le changement de couleur ainsi que sur un liquide qui ne contient pas d eau huile alcool mais c est difficile de trouver ce stade pour les l ves l exp rience sert plut t d couvrir dans quel liquide il ny a pas d eau Quel gaz est contenu dans les eaux gazeuses p 48 et Les gaz ont ils une masse p 49 Le t moin serait de faire les m mes exp riences avec des bouteilles d eau min rale naturelle non gazeuse L oxyg nation de l eau en pr sence de plantes aquatiques mortes 151 Le t moin serait de laisser un deuxi me r cipient avec seulement de l eau 20 C Identifier l exp rience t moin dans des r sultats Quels sont les besoins d une plante verte Les l ves ont r alis plusieurs exp riences dans des conditions diff rentes Le tableau 5 pr sente les r sultats des diff rents groupes 40 CONDITIONS EXPERIMENTALES 0 pure en elle fabrique des racines des feuilles RE des feus Tableau 5 r sultats d exp riences de privation d un l ment dans la croissance d une plante verte 1 Quel est
91. t acides or les lapins que j ai sous les yeux ont les urines acides donc ils sont carnivores c est dire jeun C est ce qu il fallait tablir par l exp rience Mais pour prouver que mes lapins jeun taient bien des carnivores il y avait une contre preuve faire Il fallait r aliser exp rimentalement un lapin carnivore en le nourrissant avec de la viande afin de voir si ses urines seraient alors claires acides et relativement charg es d ur e comme pendant l abstinence C est pourquoi je fis nourrir des lapins avec du b uf bouilli froid nourriture qu ils mangent tr s bien quand on ne leur donne pas autre chose Ma pr vision fut encore v rifi e et pendant toute la dur e de cette alimentation animale les lapins gard rent des urines claires et acides 53 Pour achever mon exp rience je voulus en outre voir par l autopsie de mes animaux si la digestion de la viande s op rait chez le lapin comme chez un carnivore Je trouvai en effet tous les ph nom nes d une tr s bonne digestion dans les r actions intestinales et je constatai que tous les vaisseaux chylif res taient gorg s d une chyle tr s abondant blanc laiteux comme chez les carnivores Introduction la m decine exp rimentale Claude Bernard 1865 54 Wilhelm R ntgen et les rayons X 1895 Premier Prix Nobel de physique en 1901 snos patos spnb ousmdsuen ma Middei md 53552 maiad meui
92. t les l ves une exp rience qu ils ont con ue le manque de mat riel la d brouille et le bricolage font des miracles le travail par groupe sur des questions diff rentes donc des exp riences diff rentes en tournus les l ves sont invit s amener du mat riel depuis la maison le manque de salle de laboratoire vu les exp riences n cessaires au programme beaucoup peut se faire dans une salle de classe un point d eau est n cessaire discipline oser et a marche en augmentant la difficult des exp riences et la longueur des phases d autonomie en mettant en place des phases rituelles hypoth ses d marrage de d marche prise en main du mat riel rangement du mat riel la classe s habitue cette mani re de faire temps il n est pas obligatoire de tout faire chaque fois l enseignant peut parfois faire une exp rience en d monstration il est pr f rable que les l ves con oivent sans r aliser plut t qu ils r alisent sans avoir con u vous de g rer la frustration L enseignant peut donner des r sultats d exp riences con ues par les l ves Pour r aliser l exp rience qui me permettra de dire que mon hypoth se est vraie je vais devoir faire L exp rimentation comporte deux phases distinctes la pr paration et la r alisation Pr paration d une exp rience L l ve doit d abord chercher les diff rents moyens d investigation possibles pou
93. tion La science tant autant un processus qu une liste de connaissances acqu rir PER 2010 pourquoi n valuer que des connaissances La d marche scientifique peut aussi s valuer Classiquement l valuation peut prendre trois formes diagnostique formative et terminale sommative L valuation diagnostique se fait implicitement lors des premi res tapes d une d marche scientifique lors des questions des l ves de l mission de leurs hypoth ses La pratique de l valuation formative devrait insister sur la m tacognition comment l l ve r fl chit il ce qu il fait et comment cette r flexion volue t elle Nous nous centrerons sur une valuation terminale qui interviendra la fin d une s rie d exp riences men es en classe et dans le but de donner une note En gardant en t te que contr ler l acquisition des connaissances et des comp tences c est tester le r investissement possible plut t que la seule capacit de redire ou r crire ce que le ma tre demande nous donnerons dans cette partie que des pistes pour valuer les comp tences acquises lors de l apprentissage des tapes d une d marche scientifique est certainement possible d valuer une d marche compl te sur la base d un dossier ou d un expos ceci fait partie des pratiques courantes des enseignants l instar de dossiers rendus en g ographie histoire autre Pour viter que des l ves qui
94. u programme de math matiques 7 textes en insistant sur le vocabulaire tableaux de valeurs dessins d observation 8 diagrammes et 9 transformations math matiques adaptation du texte au r cepteur se peut aussi qu il n y ait pas de r sultat mais alors pourquoi faut faire comprendre aux l ves qu un r sultat n gatif est un r sultat et que la recherche des sources d erreurs est un travail de m me valeur que des r sultats brillants vaut mieux qu ils aient cherch mais pas trouv que l inverse Exemples d activit s Sciences 7 Quel gaz est contenu dans les eaux gazeuses act 1 chap 6 p 48 Une fois cette exp rience r alis e par les l ves ou en d monstration avec la conception ou selon l activit pr sent e sous L exp rimentation 56 il est possible de demander aux l ves combien de r sultats sont observ s 2 et de les crire avant d expliquer le r le de l eau de chaux Les r sultats et l interpr tation sont ainsi clairement s par s Ceci est purement didactique puisque le r le du r actif est cens tre connu lors de la pr paration de l exp rience est aussi possible de pr senter aux l ves une s rie de phrases parmi lesquelles il faut choisir lesquelles correspondent au x r sultat s Le tube essai s est vid de son eau Le tube essai s est rempli d eau de chaux L eau de chaux s est troubl e en pr sence de gaz car
95. u un scientifique agit pour trouver les r ponses ses questions Figure 4 Professeur Tournesol un scientifique Herg 1948 Les 7 boules de cristal Casterman Paris Tournai D terminer le volume d une vache Soumettre les trois dessins fig 5 aux l ves pour leur demander quelle d marche le scientifique privil gierait La d marche peut tre r alis e pratiquement une pomme de terre rempla ant la vache Quelle d marche correspond celle d un physicien d un ing nieur ou d un math maticien Adapt de Duda J 2008 Etude et propositions pour la classe de seconde g n rale et technologique Bulletin de l Union des physiciens vol 102 Figure 5 page suivante comment calculer le volume d une vache 3 L observation Le but de cette premi re tape est que l l ve se mette au travail donne un sens ce qu il fait et se pose des questions programme ambitieux qui peut laisser penser que le succ s de la d marche r side ce stade L l ve peut analyser une situation probl me ou un cas tir de l histoire des sciences observer un ph nom ne r el ou simplement se poser une question Tout ceci devrait perturber ses repr sentations induction d un conflit cognitif tout en tant proche de ses pr occupations L observation doit tre attentive et concerner l ensemble de l objet elle se r alise l aide des organes sensoriels voir 56 est impr ci
96. urface libre au repos plane disponible et horizontale Figure 17 tableau de synth se 26 Solide gt forme propre Liquide pas de forme propre prend la forme du r cipient surface libre au repos plane et horizontale Gaz gt pas de forme propre occupe tout l espace disponible Figure 18 sch ma fl ch Etats de la mati re tats de la mati re Solide Liquide Gaz 2 Forme propre Du aucune 8 2 r cipient 5 9 5 2 CRT Occupation Surface Occupe 5 5 o de l espace libre tout S 5 5 1 horizontale l espace gZ 5 N O O Pas gt O LL Figure 19 organigramme Figure 20 arborescence Le sch ma conceptuel ou conceptogramme peut ais ment contenir des dessins et tre compl t lors d autres chapitres sur le m me th me par exemple lorsqu est abord le mod le mol culaire expliquant les tats la mati re ou avec les changements d tat ES Prend la forme du r cipient Pas de propre Surface horizontale Occupe tout l espace disponible Pas de propre Figure 21 sch ma conceptuel Ebullition de l eau act 1 chap 10 p 120 et chapitres suivants C est le moment de passer du tableau de r sultats au graphique cart sien en rappelant aux l ves qu
97. ut on refaire des mammouths gt notions de g n tique chromosomes cellules vivant clonage Et hors programmes mais riches Tout doux PQ Cette activit est propos e dans le cours d observation scientifique du CO Gen ve Elle consiste tester plusieurs papiers toilette pour en valuer la qualit voir sous http bdp ge ch webphys recherche fichiers OS Commissi activite 472 pdf Elle a l avantage de relier la science non pas la recherche mais l application et l ing nierie avec domaine riche les sciences des mat riaux VA 6 Ve TR D Figure 26 Nous sommes tous consommateurs de PQ Tous petits tous diff rents t tout simple les l ves doivent mettre en uvre une d marche pour identifier quelques chantillons de petites billes de natures diff rentes graines min raux aliments voir SOUS 14 5 Le nombre de questions annexes de toutes sortes que g n re cette activit est inversement proportionnel sa simplicit vous de g rer 191 Le Figure 27 tous petits tous diff rents Lamap 39 12 Le t moin La notion de t moin est essentielle en sciences elle consiste r aliser deux exp riences au lieu d une en isolant le param tre tester la variable Cette variable sera pr sente absente dans l exp rience principale et absente ou pr sente dans l exp rience t moin L exp rience princi
98. x m langes inconnus lun homog ne l autre avec des composants non miscibles de couleurs diff rentes l enseignant distribue 5 liquides aux l ves si possible 2 sets de 5 liquides par exemple eau color e en vert alcool br ler p trole glyc rine huile et eau vinaigre alcool br ler huile sirop Il demande que toutes les possibilit s de m langes doivent tre test es sans pr ciser le nombre 25 Les l ves doivent pr parer leur protocole en veillant utiliser le moins de produits possibles r utiliser les m langes 2 pour rajouter un produit Il est important ici de pr voir la notation des chantillons et la pr sentation la plus pratique des r sultats en esp rant que certains aient l id e d un tableau Pour l enseignant les 25 possibilit s avec 5 produits num rot s de 1 5 sont 1 2 1 3 1 4 1 5 2 3 2 4 2 5 3 4 3 5 4 5 1 2 4 1 2 5 1 3 4 1 3 5 1 4 5 2 3 4 2 3 5 3 4 5 1 2 3 5 2 3 4 5 1 3 4 5 1 2 4 5 Germination de graines chap 12 13 Pour cette situation souvent d j test e l cole primaire il est int ressant de demander aux l ves de r diger le protocole en fonction de ce qu ils veulent tester et de leur demander de r diger un bon de commande du mat riel est important ici de pr voir la notation des chantillons ainsi que d introduire la notion d chantillon t moin Apprendre r cup rer gaz contenu dans un liquide act 1 chap 6 p 48 L labor
99. ypoth ses sur la ou les r ponses possibles peut commencer Une hypoth se est une solution possible au probl me pos et sera test e pour savoir si elle est juste ou fausse Elle provient de l intuition ou des connaissances pr alables Elle est donc une premi re r ponse mais reste une possibilit et non une certitude Identifier les grandeurs en jeu les relations entre ces grandeurs rep rer les connaissances d j existantes trouver comment tester les grandeurs suppos es pertinentes les id es foisonnent Une hypoth se est mise ou r dig e sous la forme d une phrase affirmative br ve et pr cise en insistant sur son caract re provisoire par le conditionnel il se pourrait que ou par l emploi de l adverbe peut tre et met relation deux ou plusieurs faits Deux cas de figure posent alors probl me l enseignant il y a trop d hypoth ses ou il n y a pas assez ou pas du tout S il y a trop d hypoth ses il faut veiller ce qu elles soient justifi es car tout n est pas recevable l l ve doit dire pense QUE ou pouvoir justifier la cons quence de son hypoth se mon hypoth se est vraie alors je devrais observer Une hypoth se recevable un pouvoir explicatif par rapport au probl me pos et doit pas contredire les connaissances acquises I est souvent judicieux de les classer car plusieurs formulations recouvrent parfois un m me contenu L

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