ENS-Didactique 21-Eveil Scientifique Primaire-Séquence 5 PDF

Licence d’éducation primaire MODULE 21 DIDACTIQUE DE L’EVEIL SCIENTIFIQUE Polycopié de cours Séquence 5 Professeurs encadrants Pr. Samiha BEN FARES Pr. Amine HAMZI Pr. Bouchta ELBATRI Pr. Rachid BOURKADI Année Universitaire 2024-2025 PLAN Séquence 5 Méthodes, approches, démarches et techniques de l’enseignement de l’éveil scientifique (6h de cours, 2h TD) 5.1. Méthodes d’enseignement de l’éveil scientifique au primaire 5.2. Approches pédagogiques 5.3. Démarches scientifiques : démarche expérimentale, démarche d’investigation, démarche historique, démarche par projet pédagogique,... Licence d’éducation primaire/ ENS FES / USMBA 5.1- Méthodes, approches, démarches et techniques de l’enseignement de l’éveil scientifique 5.1.1- Généralités : L’enseignement est une fonction dynamique qui exige une réflexion approfondie et une adaptation constante. La préparation d’une séquence didactique ou d’un cours ou d’une leçon, particulièrement dans le domaine de l’éveil scientifique au primaire, implique des prises de décisions finalisées et des définitions claires et opérationnelles de plusieurs paramètres essentiels qui l’impactent. Lesdits paramètres incluent le contenu à enseigner, les démarches à adopter, les besoins spécifiques des apprenant(e)s, ainsi que les approches pédagogiques les plus appropriées. Tel que le souligne Glickman (1991), un enseignement efficace repose sur une série de décisions éclairées et adaptées au contexte d’apprentissage. Il ne s’agit pas simplement d’appliquer des pratiques pédagogiques universelles, mais de construire une réflexion continue sur l’impact des démarches choisies. L’observation des apprenant(e)s et l’ajustement des pratiques en fonction de leurs progrès jouent un rôle fondamental dans cette approche. Dans cette séquence du module 21, on aborde les méthodes, les approches, les démarches et les techniques d’enseignement spécifiques à l’éveil scientifique, en s’appuyant sur une base conceptuelle qui soutient la prise de décision pédagogique et didactique. Il s’agit d’explorer les modèles pédagogiques en vigueur, les stratégies didactiques, et les techniques qui permettent de développer chez les apprenant(e)s des compétences bien prédéfinies, telles que : l’observation, et le raisonnement scientifique, … Ainsi, en se basant sur les intérêts et besoins des apprenant(e)s, cette séquence vise à fournir des pistes qui favorisent un apprentissage actif, adapté et engageant. 5.1.2- Notions de méthode, d’approche, de démarche et de technique d’enseignement A- Notion de méthode (‫ )اﻟطرﯾﻘﺔ أو اﻟﻧﮭﺞ‬: On trouve dans les programmes scolaires des Sciences en général sept méthodes qui cadrent des approches d’enseignement de base stipulées par le curriculum national, telles que :  La méthode scientifique et l’approche scientifique ;  La méthode scientifique et l’approche par investigation scientifique ;  La méthode scientifique expérimentale et l’approche expérimentale ;  La méthode scientifique et l’approche par les tâches complexes ;  La méthode scientifique et l’approche par problématisation et raisonnement scientifique ;  La méthode scientifique et l’approche historique ;  La méthode scientifique et l’approche par projet pédagogique (APP) ; La méthode indique donc le cadre/guide dont une chose sera réalisée. La méthode est alors centrée sur une marche à suivre prédéfinie par des directives scientifiques bien précises. On appelle méthode scientifique : « l'ensemble des canons guidant ou devant guider le processus de production des connaissances scientifiques, que ce soit des observations, des expériences, des raisonnements ou des calculs théoriques… ». Par conséquent, la méthode scientifique est la manière de conduire et d'exprimer sa pensée conformément aux principes du SAVOIR SCIENTIFIQUE. Le schéma suivant illustre les principes généraux de la méthode scientifique générique : Licence d’éducation primaire/ ENS FES / USMBA Phases et principes de la méthode scientifiques B- Notion d’approche (‫ )اﻟﻣﻘﺎرﺑﺔ‬: L'approche s'attache à la façon dont on aborde quelque chose ou un problème ou une étude. « L’Approche » fait référence soit à une méthodologie générale (c’est-à-dire : comment conduire la recherche ou l’étude ?), soit à un paradigme plus global qui consiste à partager une même méthodologie pour des objectifs communs et des éléments théoriques (telle que l’approche par les compétences ou par les contenus …). Dans le contexte de l’éveil scientifique au cycle primaire, elle vise à développer chez les élèves des compétences spécifiques et transversales à travers des activités engageantes et adaptées à leur niveau de développement cognitif, psychomoteur et affectif. Le tableau ci-dessous présente quelques exemples de compétences spécifiques visées : Exemple de compétence visée par le programme de l’éveil scientifique C- Notion de démarche (‫ )اﻟﺧطوات‬: La démarche est qualifiée de méthodologique et scientifique, si elle consiste en un ensemble de techniques et de moyens utilisés afin d'apprécier la véracité scientifique du cadre théorique suivant plusieurs procédures en étapes précises. Souvent, on adopte les démarches scientifiques pour tester des hypothèses afin de les confirmer ou les infirmer et conserver uniquement celles qui sont cohérentes avec toutes les observations et les expériences étudiées. Licence d’éducation primaire/ ENS FES / USMBA D- Notion de technique d’enseignement (‫ )ﺗﻘﻧﯾﺔ اﻟﺗدرﯾس‬: Les techniques sont le niveau le plus spécifique des comportements d'un enseignant ou d'une enseignante. Parmi ces techniques, mentionnons le questionnement, la discussion, les débats scientifiques, les directives, les explications, les démonstrations... La figure, ci-dessous, illustre le rapport qu'il y a entre les modèles pédagogiques, les stratégies didactiques, les méthodes et les techniques d'enseignement en respectant les approches et en suivant des démarches bien précises : Rapport entre modèles, stratégies, méthodes et techniques d'enseignement L'infrastructure de l'enseignement en général et celui du primaire en particulier, a pour but d'inciter les enseignants et les enseignantes à s'interroger sur leur propre pratique enseignante. L'évaluation réfléchie de l'utilisation des stratégies, méthodes et techniques peut conduire les enseignants et les enseignantes à élargir et à approfondir leur répertoire d'approches pédagogiques et de démarches didactiques. Le fait d'acquérir de nouvelles connaissances et compétences sur diverses approches pédagogiques et démarches didactiques peut contribuer à enrichir l'art d'enseigner et à relever l'efficacité de l'enseignement versus la qualité des apprentissages. E- Notion de stratégie d’enseignement (‫ )إﺳﺗراﺗﯾﺟﯾﺔ اﻟﺗدرﯾس‬: Même s'il est possible d'établir des catégories de stratégies d'enseignement, les distinctions ne dont pas toujours parfaitement claires. Par exemple, un enseignant peut livrer de l'information en donnant un exposé (tiré de la stratégie de l'enseignement direct) tout en utilisant la discussion réfléchie (tirée de la stratégie de l'enseignement indirect) pour amener les élèves à déterminer l'importance des informations présentées. La figure ci-dessous, illustre cinq catégories de stratégies d'enseignement, ainsi que les rapports existants entre ces différentes stratégies. Les stratégies d'enseignement Licence d’éducation primaire/ ENS FES / USMBA → L'enseignement direct : Cette stratégie est principalement axée sur l'enseignant ou l'enseignante. Elle est très répandue et comporte des méthodes comme l'exposé, le questionnement didactique, l'enseignement explicite, les exercices et les démonstrations. Cette stratégie est généralement déductive. On présente d'abord la règle ou la généralisation, que l'on illustre ensuite par des exemples. → L'enseignement indirect : L'enquête, l'induction, la résolution de problèmes, la prise de décision et la redécouverte sont des principaux termes que l'on utilise indifféremment pour décrire l'enseignement indirect. À la différence de l'enseignement direct, l'enseignement indirect est axé sur l'élève, même si les deux stratégies peuvent être complémentaires l'une de l'autre. L'enseignement indirect demande aux élèves d'observer, de faire des recherches, de tirer des conclusions à partir de données ou de formuler des hypothèses. Enseignants et enseignantes peuvent se servir des méthodes de l'enseignement indirect dans presque toutes les leçons. Cette stratégie est d'autant plus efficace que les élèves : Développent le raisonnement scientifique ; Acquièrent certaines attitudes, valeurs ou compétences dans le domaine des relations personnelles et sociales ; Intègrent la démarche scientifique ; Enquêtent ou redécouvrent quelque chose pour pouvoir profiter de ce qu'ils apprendront ultérieurement ; Echangent les « bonnes » réponses possibles ; Comprennent et retiennent à long terme des concepts ou des généralisations ; Participent activement avec une motivation intrinsèque ; Prennent des décisions et résolvent des problèmes ; Soient capables de poursuivre leur formation durant toute leur vie. → L'enseignement interactif : Il repose en grande partie sur la discussion et le partage. Seaman et Fellenz (1989) pensent que la discussion et le partage permettent aux élèves de « réagir aux idées, à l'expérience, aux raisons et aux connaissances de leur enseignant ou enseignante ou de leurs pairs et leur permettent de penser et de sentir de façon différente ». À titre d'exemples de stratégies d'enseignement interactif, mentionnons les débats, les jeux de rôle, l'apprentissage coopératif, le remue-méninge, les groupes de laboratoire et la discussion. → L'apprentissage expérientiel : Il est inductif et axé à la fois sur l'élève et les activités. Deux éléments sont essentiels à l'efficacité de l'apprentissage expérientiel : la réflexion personnelle sur une expérience et son application à d'autres contextes. On parle d'apprentissage expérientiel quand les élèves : participent à une activité ; font un retour en arrière critique pour clarifier ce qu'ils ont appris et ce qu'ils pensent ; retirent de cette analyse des données utiles ; se servent de ce qu'ils ont appris dans de nouvelles situations (Pfeiffer et Jones, 1979). → L’étude indépendante : la gamme des stratégies d'enseignement qui encouragent chez l'élève l'initiative personnelle, la confiance en soi et l'auto-perfectionnement. S'il arrive que l'initiative de l'étude indépendante soit prise par l'élève ou l'enseignant ou l'enseignante, on se penche ici sur l'étude indépendante planifiée par les élèves sous la direction ou avec l'encadrement d'un enseignant ou d'une enseignante. Par ailleurs, l'étude indépendante peut consister à apprendre en coopération avec un autre élève ou au sein d'un petit groupe. Licence d’éducation primaire/ ENS FES / USMBA 5.2- Approches pédagogiques 5.2.1- L’APPROCHE COLLECTIVE L’approche pédagogique collective est axée sur l’interaction entre l’enseignant(e) en contexte de classe. Elle est très répandue et comporte des méthodes comme l’exposé, le questionnement didactique, l’enseignement explicite, les exercices et les démonstrations. Elle est également fort utile pour présenter d’autres méthodes d’enseignement ou pour faire participer activement les élèves à l’acquisition de connaissances. 5.2.2- L’APPROCHE MODULAIRE (OU INDIVIDUALISÉE) À la différence de l’approche collective, l’approche modulaire est individualisée. Elle se fonde sur le travail autonome ou en petits groupes d’apprenants avec recours possible à l’encadrement de l’enseignant(e). L’élève doit réaliser ses apprentissages à partir de guides méthodologiques ou de séquences d’activités (modules) conçus sous la forme d’un cheminement que l’apprenant(e) parcourt individuellement, plus ou moins à son propre rythme. L’enseignant(e) prévoit un soutien individualisé, ainsi que des périodes d’évaluation des apprentissages, non pas en fonction d’un calendrier, mais plutôt d’un stade atteint par l’apprenant dans son cheminement. L’élève doit donc organiser son temps efficacement de manière à exploiter au maximum ses capacités de travail, à respecter l’échéance fixée pour chacune des étapes. 5.2.3- L’APPROCHE EXPÉRIENTIELLE L’approche expérientielle est inductive et se base sur l’interaction entre l’élève et une (ou des) activité(s). Deux éléments sont essentiels à l’efficacité de cette approche : La réflexion personnelle sur une expérience ; L’application à et dans d’autres contextes. On parle alors d’approche expérientielle quand les élèves participent à une activité, font un retour en arrière critique pour clarifier ce qu’ils ont appris et ce qu’ils pensent, retirent de cette analyse des données utiles et se servent de ce qu’ils ont appris dans de nouvelles situations. On peut percevoir l’approche expérientielle comme un cycle formé de cinq étapes, qui sont toutes indispensables : 1. L’expérience / la manipulation (l’élève fait une activité) ; 2. Le partage (l’élève fait part de ses réactions et de ses observations aux autres) ; 3. L’analyse ou le traitement (l’élève détermine des modèles et une dynamique) ; 4. L’inférence ou la généralisation (l’élève déduit des principes, lois ou règles) ; 5. L’application (élève projette de se servir de ce qu’il a appris dans de nouvelles situations et contextes). 5.2.4- L’APPROCHE PAR PROJET L’apprentissage par projets permet aux apprenant(e)s de se prendre en charge en les amenant à collaborer en équipe, encadrés et accompagnés par leurs enseignant(e)s. Alors que, de façon rigoureuse, ils étudient des questions actuelles d’ordre plus concret, proposent des solutions à des problèmes scolaires et conçoivent des produits réels. Selon le contexte d’enseignement, un projet pédagogique peut être lancé par un enseignant, proposé par des élèves ou commandité par une organisation externe. Le sujet du projet doit s’aligner avec le programme scolaire et il est souvent interdisciplinaire, et repose sur une question centrale (c’est-à-dire une question ouverte, soigneusement élaborée, qui tient directement compte de l’objet du projet). Licence d’éducation primaire/ ENS FES / USMBA 5.2.5- L’APPRENTISSAGE EN MILIEU DE TRAVAIL L’approche d’apprentissage en milieu de travail (AMT) permet à un ou plusieurs apprenant(e)s de développer et de consolider leurs compétences sous la supervision d’une personne expérimentée (appelée tuteur ou compagnon) qui transmet son savoir-agir à partir d’une norme professionnelle ou orientation pédagogique, directement dans un lieu de travail. Cette approche pédagogique peut se dérouler partiellement ou entièrement dans des lieux spécifiques (laboratoire, cour de l’établissement scolaire, sortie pédagogique, …). Le contenu du cours est développé et validé par des enseignant(e)s qui encadre ses élèves. 5.2.6- L’APPROCHE PAR RÉSOLUTION DE PROBLÈME L’apprentissage par problèmes est une approche pédagogique qui mise sur la participation active de l’élève dans le processus d’apprentissage. Dans cette formule, le processus d’apprentissage débute par un problème. Les élèves, regroupés par équipes ou ateliers, travaillent ensemble à résoudre ce problème de façon à faire des apprentissages de contenu et à développer des compétences visées par l’enseignant(e) qui a choisi ou conçu le problème. Pour le résoudre, les élèves doivent chercher à expliquer les phénomènes sous-jacents en formulant des hypothèses, en les vérifiant par la recherche d’informations (documentaires ou autres) et en effectuant une synthèse des informations recueillies (Savoirs). La démarche, opérationnalisant cette approche, est guidée par l’enseignant(e) qui joue un rôle de facilitateur et coach. 5.2.7- L’APPROCHE PAR PÉDAGOGIE (OU CLASSE) INVERSÉE Cette approche pédagogique consiste à inverser et adapter les activités d’apprentissage de façon à utiliser le temps de classe pour réaliser les travaux pratiques en évacuant le temps requis pour l’explication en classe. Ainsi, les notions théoriques sont proposées aux élèves sous la forme de contenus, majoritairement multimédias (ex. : textes, tutoriels, vidéos, etc.) à étudier en dehors des heures de cours (devoirs à la maison). À son retour en classe, l’élève est invité à les mettre en pratique dans le cadre d’exercices ou d’activités. En pédagogie inversée, l’enseignant(e) passe peu de temps à exposer les contenus enseignés. Il ou elle est davantage un médiateur entre la connaissance à faire acquérir et sa pratique et agit comme ressource pour expliquer, supporter et orienter l’apprentissage. 5.2.8- L’APPROCHE PAR LES COMPETENCES DANS L’EVEIL SCIENTIFIQUE AU CYCLE PRIMAIRE EN TANT QU’ALTERNATIVE PEDAGOGIQUE : Au Maroc, l’approche par les compétences (ApC) a été adoptée comme une orientation centrale dans la refonte des curricula depuis la mise en œuvre de la réforme édictée par la Charte Nationale de l’Éducation et de la Formation (CNEF) et le Livre blanc (curriculum national). Cette approche répond à la nécessité d’adapter l’enseignement scientifique aux réalités des phénomènes et faits naturels. L’approche par les compétences vise donc les objectifs généraux suivants : Favoriser l’autonomie : Les élèves apprennent à gérer des situations-problèmes complexes en mobilisant leurs acquis. Stimuler la curiosité et l’engagement : L’enseignant(e) met en place des contextes d’apprentissage qui interpellent les élèves sur des phénomènes et faits réels, comme les phases de la lune ou les saisons. Valoriser la coopération : En travaillant en groupe, les élèves apprennent à partager leurs idées et à s’enrichir des perspectives des autres. Licence d’éducation primaire/ ENS FES / USMBA 5.3- Les démarches scientifiques 5.3.1- LA DEMARCHE D’INVESTIGATION A- LA PLACE DE LA DEMARCHE D’INVESTIGATION DANS L’ENSEIGNEMENT DE L’EVEIL SCIENTIFIQUE AU CYCLE PRIMAIRE L’éveil scientifique au cycle primaire joue un rôle essentiel dans le développement de la curiosité naturelle des apprenant(e)s, de leur esprit critique, leur pensée scientifique et de leur capacité à comprendre le monde qui les entoure. Au cœur de cet apprentissage, la démarche d’investigation occupe une place centrale permettant aux apprenant(e)s d’explorer des phénomènes scientifiques de manière active et réfléchie. Cette démarche, fondée sur les habiletés de l’esprit scientifique et critique, favorise une construction et une compréhension en profondeur des concepts scientifiques tout en stimulant les compétences transversales acquise et/ou en voie d’acquisition. Elle se décline également en plusieurs démarches dérivées, telles que la démarche expérimentale, l’enquête, ou encore la modélisation …, qui enrichissent l’expérience d’apprentissage. B- LES RACINES PEDAGOGIQUES DE LA DEMARCHE D’INVESTIGATION EN ENSEIGNEMENT SCIENTIFIQUE La démarche d’investigation, pilier de l’enseignement scientifique moderne, trouve ses fondements dans les travaux de grands pédagogues et théoriciens de l’éducation et de la didactique. Ces penseurs ont façonné une approche qui place les apprenant(e)s au cœur de leur apprentissage, les encourageant à explorer activement le monde qui les entoure à travers des problématiques scientifiques à caractère scolaire. Parmi ces influences, John Dewey a souligné l’importance de l’apprentissage par l’expérience, incitant les apprenant(e)s à s’investir dans des enquêtes concrètes et contextualisées. Dewey (1938) a écrit : "L’éducation n’est pas une préparation à la vie, l’éducation est la vie même." Cette citation illustre bien l’idée que l'apprentissage doit être ancré dans des expériences réelles, rendant l'élève acteur de son Savoir. Ses idées ont jeté les bases d’une éducation où l’élève devient pleinement impliqué dans son processus d’apprentissage. Jean Piaget, de son côté, a mis en lumière le rôle central des activités de redécouverte dans le développement cognitif des enfants. Selon lui, le processus d'apprentissage est une interaction entre l'individu et son environnement, où l'élève doit manipuler et expérimenter pour construire son Savoir. Piaget (1950) a affirmé : "L’intelligence se développe par l’action sur l’environnement et par l’organisation progressive des connaissances." Cette démarche soutient l'idée que l'apprentissage, notamment dans les sciences, doit se faire par l'expérimentation (manipulation d'objets ou de phénomènes), la documentation, la modélisation et/ou l’observation directe. Dans cette même lignée, Lev Vygotski a apporté une dimension sociale à l’investigation scientifique, en insistant sur l’interaction entre les pairs et le rôle de l’enseignant(e) comme guide. Vygotski (1978) a écrit : "Ce que l’enfant peut faire avec l’aide d’un adulte ou d’un camarade, il peut le faire seul plus tard." Cela reflète l’idée que l’apprentissage est un processus interactif et qu’un accompagnement réfléchi de l’enseignant(e) permet à l’élève de progresser dans sa compréhension scientifique (voir notion de ZDP). Enfin, des chercheurs comme Jérôme Bruner et Seymour Papert ont enrichi cette démarche en prônant un apprentissage basé sur la redécouverte et la reconstruction tangible de solutions. Bruner (1960) a soutenu que : "L’objectif de l’enseignement n’est pas seulement de transmettre des informations, mais de stimuler l'esprit de l'élève et de favoriser sa capacité à résoudre des problèmes." Licence d’éducation primaire/ ENS FES / USMBA Bruner a ainsi introduit l’idée de "l’apprentissage par la découverte", un processus où l’élève est engagé activement dans la recherche et la résolution de problèmes. De son côté, Seymour Papert (1980) a défini le constructionnisme comme une approche où les apprenant(e)s apprennent mieux lorsqu'ils créent des objets significatifs : "Apprendre consiste à construire des artefacts, des objets qui ont un sens et une utilité dans le monde réel." Cette idée a profondément influencé la manière dont la démarche d’investigation est intégrée dans les pratiques pédagogiques actuelles. En 1997, Georges Charpak a initié le projet La main à la pâte, mettant en avant l'importance de l'investigation dans l'enseignement des sciences. Ce programme insiste sur le rôle central de l'expérimentation dans l'apprentissage : en se posant des questions, en concevant des protocoles et en les testant, les élèves développent à la fois leurs connaissances scientifiques, leur pensée scientifique et leur esprit critique. L’objectif est de rendre les sciences accessibles et engageantes, notamment pour les plus jeunes, à travers une approche pratique et ludique. Comme le soulignait Charpak : "Faire des sciences, c’est d’abord faire des expériences et chercher à comprendre ce qui se passe." Ce principe illustre l'importance de placer l'élève dans une posture active où il devient acteur de ses redécouvertes. Ainsi, la démarche d’investigation s’inscrit dans une tradition pédagogique solide, alliant réflexion théorique et application pratique. Elle permet de développer chez les apprenant(e)s non seulement des connaissances scientifiques, mais également des compétences essentielles comme l’analyse, la créativité et la collaboration. À travers cette démarche, l’enseignement scientifique devient un espace où les apprenant(e)s apprennent à "faire pour apprendre et comprendre", contribuant à former des citoyens curieux, éclairés et innovants. C- DEFINITION DE LA DEMARCHE D’INVESTIGATION SCIENTIFIQUE La démarche d’investigation scientifique est une démarche pédagogique qui repose sur une implication active des élèves dans leur apprentissage, leur permettant de construire eux-mêmes leurs Savoirs scientifiques. Elle valorise l’exploration et l’analyse du monde réel, encourageant les apprenant(e)s à questionner leur environnement, à formuler des hypothèses, à se documenter et à expérimenter pour en tirer des conclusions. La démarche se distingue par sa flexibilité, s’adaptant au contexte et aux besoins des élèves plutôt que de suivre un cadre rigide. Elle favorise un apprentissage significatif et motivant, grâce à des activités ancrées dans des situations-problèmes complexes concrètes et pertinentes. En intégrant des méthodes actives et en valorisant l’autonomie des apprenant(e)s, elle contribue à rendre l’enseignement des sciences plus attrayant et stimulant. En définitive, cette démarche offre un cadre riche et structurant pour développer des Savoirs authentiques tout en cultivant chez les élèves des compétences pratiques et transversales. D- LES ETAPES FONDAMENTALES DE LA DEMARCHE D’INVESTIGATION SCIENTIFIQUE EN CLASSE La démarche d’inves ga on scien ﬁque repose sur une série d’étapes clés qui permetent aux apprenant(e)s de développer leurs compétences en raisonnement, en logique scien ﬁque et en résolu on de problèmes. Cete démarche ac ve permet de construire des Savoirs à travers l'expérience et la réﬂexion collec ve. Voici les sept principales étapes qui structurent cete démarche. Licence d’éducation primaire/ ENS FES / USMBA  Etape 1 : L’observa on et la situa on ini ale (ou situa on-problème de départ) La démarche débute par l’observa on d’un phénomène scien ﬁque présenté par l’enseignant(e). Ce phénomène peut être une ques on, un objet ou un événement auquel les apprenant(e)s sont confronté(e)s. L'objec f ici est de susciter des interroga ons et des hypothèses. En observant le phénomène, les apprenant(e)s discutent en classe et expriment leurs premières représenta ons et ques onnements. Cete étape permet de lister les données ini ales (Di) et de préparer le terrain pour la suite de l’inves ga on.  Etape 2 : La formula on d’une ques on d’inves ga on ou la probléma sa on Après l’observa on, les apprenant(e)s confrontent leurs points de vue et leurs pré-acquis pour formuler une ques on scien ﬁque précise (ques on cogni ve). Cete ques on, souvent issue du phénomène observé, devient le cœur de l'inves ga on. La probléma que ainsi posée va guider les apprenant(e)s tout au long du processus d’appren ssage. C’est à ce moment que les apprenant(e)s commencent à comprendre qu’une réponse scien ﬁque nécessite un raisonnement structuré et une recherche méthodique.  Etape 3 : La recherche d’hypothèses ou formula on d’hypothèses Lors de cete étape, les élèves sont incités à formuler des hypothèses qui servent de réponses possibles à la ques on posée. Chaque hypothèse repose sur une rela on entre une variable dépendante, une variable indépendante et des variables de contrôle. Les apprenant(e)s sont encouragés à exprimer leurs idées et à les jus ﬁer en mobilisant leurs connaissances préalables (le déjà-là). L’enseignant, en tant que facilitateur, guide cete réﬂexion sans imposer ses propres réponses, permetant ainsi aux apprenant(e)s de développer un raisonnement scien ﬁque basé sur des preuves et des observa ons fondées.  Etape 4 : L’inves ga on et la confronta on aux hypothèses Les hypothèses formulées doivent être testées par des démarches d’inves ga on scien ﬁque, comme des recherches documentaires, des expérimenta ons, ou d’autres procédés d’inves ga on adaptées. C’est à travers cete explora on que les apprenant(e)s vériﬁent la per nence de leurs hypothèses. L’enseignant(e) doit encourager les apprenant(e)s à être les inves gateurs principaux, leur donnant ainsi la possibilité de concevoir leurs propres ou ls d’enquête et de rechercher des réponses. C’est également le moment où des erreurs peuvent survenir, ce qui est une étape précieuse dans l’appren ssage, car elle permet de réajuster les hypothèses et les procédés de recherche. Licence d’éducation primaire/ ENS FES / USMBA  Types d’inves ga on Investigation par observation L’observa on permet d’engager les apprenant(e)s dans une explora on signiﬁca ve des phénomènes réels. Elle inclut :  La descrip on d’objets et la collecte de données à organiser.  L’explica on des phénomènes par des représenta ons visuelles (dessins, schémas, croquis).  La réalisa on de dessins détaillés (êtres vivants ou échan llons), suivie de comparaisons entre pairs et d’améliora ons successives.  La traduc on des observa ons en textes, tableaux ou schémas explica fs.  L’analyse des indicateurs et données collectées pour résoudre le problème iden ﬁé. Investigation par Recherche documentaire La recherche documentaire permet de traiter des problématiques complexes, difficiles à expérimenter ou observer directement. Elle complète les autres procédés en :  Encourageant le travail collec f et coopéra f.  Permetant le réinves ssement et l’évalua on des connaissances acquises. Investigation par Modélisation La modélisation consiste à construire des cadres théoriques pour représenter un phénomène ou résoudre un problème. Ce processus exige :  La déﬁni on claire des objec fs de la modélisa on en lien avec un contexte spéciﬁque.  La délimita on précise des aspects du modèle à élaborer.  L’iden ﬁca on et la classiﬁca on des éléments du modèle en fonc on de leurs caractéristiques.  Etape 5 : L’échange argumenté ou partage d’idées Après l’inves ga on, les apprenant(e)s se réunissent pour échanger et partager les résultats obtenus. Les discussions permetent de confronter les hypothèses ini ales aux données collectées et de formuler de nouvelles hypothèses, parfois plus complexes. Ces échanges sont essen els, car ils favorisent un débat scien ﬁque entre pairs, s mulent la réﬂexion collec ve et ouvrent la voie à de nouvelles interroga ons. Cela renforce également l’importance de l’esprit cri que, de la pensée scien ﬁque et du raisonnement argumenté.  Etape 6 : La conclusion avec l’acquisi on de connaissances (Bilan d’appren ssage) Cete étape consiste à faire le bilan des redécouvertes faites au cours de l’inves ga on. L’ensemble des résultats obtenus est mis en commun dans un consensus de classe, aﬁn de construire un Savoir collec f. C’est le moment de formaliser les connaissances sous-forme de trace écrite, qui synthé se les idées principales et les conclusions. Cete étape permet aux apprenant(e)s de conceptualiser ce qu’ils ont appris, de modéliser les concepts scien ﬁques étudiés et de généraliser leurs acquis à d’autres situa ons.  Etape 7 : La mobilisa on des connaissances (Ressources acquises) La dernière étape de la démarche d’inves ga on consiste à réinves r les connaissances acquises par les apprenant(e)s. À travers une évalua on forma ve, les apprenant(e)s sont amenés à transférer leurs nouveaux savoirs et compétences dans d’autres contextes, consolidant ainsi leur compréhension. L’objec f est de favoriser l’autonomie des apprenant(e)s et de leur permetre d’u liser les connaissances acquises pour résoudre de nouveaux problèmes scien ﬁques. Le schéma ci-dessous synthé se la démarche d’inves ga on scien ﬁque en tant que démarche d’enseignement-appren ssage : Licence d’éducation primaire/ ENS FES / USMBA NB : Il est important de noter que ces étapes ne sont pas nécessairement linéaires et que certaines d'entre elles peuvent être plus longues que d'autres, selon la complexité du problème posé. La démarche d’investigation scientiﬁque est un processus dynamique et ﬂexible, qui encourage les apprenant(e)s à réﬂéchir de manière critique, à collaborer et à explorer des phénomènes scientiﬁques de manière autonome. En suivant ces étapes, l’enseignant(e) aide les apprenant(e)s à développer des compétences clés en résolution de problèmes, en raisonnement scientiﬁque, en réalisation de tâches complexes et en communication. Licence d’éducation primaire/ ENS FES / USMBA E- EXEMPLES D’INVESTIGATION SCIENTIFIQUE Exemple 1 : La terre tourne autour d’elle-même Les apprenants expriment leur point de vue sur la possibilité d’interpréter l’alternance du jour et de la nuit en testant le modèle de rotation de la terre autour d’elle-même en utilisant : une boule représentant la Terre, une lampe représentant le Soleil, un fil métallique comme axe de rotation de la balle et un morceau de bois représentant le support. Les apprenants cherchent comment réaliser le montage, discutent les objectifs à atteindre par sa création, puis identifient avec précision ses différents éléments et les classent en fonction de leurs caractéristiques. Ils conçoivent le modèle et le discutent dans chaque groupe en surveillant les résultats de la rotation de la balle autour d’elle-même. Les élèves peuvent exprimer ces résultats par des dessins et par écrit en représentant le jour par la partie de la boule illuminée en face de la lumière de la lampe de poche et la nuit représentée par la partie obscure de la boule. Les apprenants concluent que l’alternance du jour et de la nuit est le résultat de la rotation de la terre autour de son axe. Exemple 2 : Les apprenants se demandent ce qu’il y a dans la graine d’haricot humide : Y a-t-il vraiment une plante dans la graine ? Chaque groupe teste une hypothèse : Il y a une plante complète à l’intérieur de la graine. Il y a de très petites parties qui se transforment en une plante. Les apprenants ouvrent la graine d’haricot et distinguent ses parties : (membrane externe, cotylédons, plantule...). Ils dessinent leurs observations et partagent leurs conclusions. « Dans la graine il y a une plantule et deux cotylédons, le tout recouvert d’une enveloppe. Les cotylédons renferment des réserves nutritives pour la plantule ». La séance se termine par une discussion en groupe sur la manière de planter les graines d’haricots et de suivre leurs stades de germination. Il est possible de choisir le gland de chêne ou les graines des petits pois. 5.3.2- LA DEMARCHE EXPERIMENTALE La démarche expérimentale repose sur une approche méthodique qui utilise le raisonnement pour confronter des idées à l’expérience et aux faits. Comme l’affirme Claude Bernard : « La démarche expérimentale, considérée en elle-même, n’est rien d’autre qu’un raisonnement à l’aide duquel nous soumettons méthodiquement nos idées à l’expérience des faits » (C. Bernard, 1989). Ce processus, essentiel à l’enseignement scientifique, s’organise en plusieurs étapes, chacune contribuant à structurer l’investigation scientifique. A- Formulation du problème ou Problématisation La première étape consiste à définir clairement le problème scientifique. Elle vise à stimuler la curiosité et l’intérêt pour les phénomènes observés. Cette étape repose sur l’identification d’une situation initiale qui éveille des interrogations ou met en lumière des paradoxes. Comme le souligne Gaston Bachelard, « Il est aussi important de bien poser les problèmes que de les résoudre ». Licence d’éducation primaire/ ENS FES / USMBA L’élève est amené à questionner le phénomène, à comparer des situations et à situer le problème dans un système d’étude précis. Une question bien posée éclaire déjà le chemin vers sa solution, comme le rappelle G. Bachelard : « Une question ne paraît jamais bien posée qu’au moment où elle reçoit une solution, c’est-à-dire au moment où elle s’évanouit comme question ». B- Émission d’une hypothèse L’hypothèse, point de départ de la réflexion, est une conjecture plausible qui propose une explication provisoire du problème. Elle joue un rôle clé dans la construction des connaissances, car elle anticipe sur la réalité grâce à l’imagination et se prête à une vérification ultérieure. Cette étape exige une formulation logique établissant un lien clair entre les variables dépendantes et indépendantes. C- Vérification de l’hypothèse La phase de vérification implique obligatoirement l’expérimentation ou la manipulation scientifique. Comme le définissait Claude Bernard, l’expérimentation est une « observation provoquée ». Cette étape peut inclure la conception de protocoles expérimentaux, la collecte et le traitement des données obtenues, ainsi que l’utilisation d’outils mathématiques et statistiques pour analyser et catégoriser les mesures. L’objectif est de confirmer ou d’infirmer l’hypothèse par des résultats fiables. D- Interprétation des résultats Après la phase de vérification, les résultats expérimentaux obtenus sont interprétés pour confirmer ou réfuter les hypothèses initiales. Cette étape mène rarement à une infirmation complète, mais permet de consolider les conclusions ou d’ajuster les hypothèses selon les observations réalisées. La dernière étape vise à synthétiser les connaissances acquises sous-forme de concepts, lois, règles, théories ou modèles. Parfois, cette phase finale ouvre sur de nouvelles interrogations, témoignant du caractère évolutif et dynamique de la démarche scientifique expérimentale. Le schéma suivant illustre les différentes étapes de la démarche expérimentale dans un contexte d’enseignement-apprentissage. Ces étapes ne doivent pas être envisagées comme une suite chronologique stricte, mais plutôt comme des phases interconnectées et interactives. Comme l’exprime Claude Bernard : « L’esprit vraiment scientifique : le doute, la liberté d’esprit et d’initiative, la non-soumission à l’autorité des croyances. » Licence d’éducation primaire/ ENS FES / USMBA Exemple 1 : Quelle est la relation entre la masse et le volume par rapport à la même matière ? Les apprenant(e)s proposent un protocole expérimental réalisable pour vérifier les hypothèses. Ils réalisent l’expérience : réalisation de plusieurs mesures de la masse et du volume de matières différentes liquides et /ou solides (proposition d’une matière pour chaque groupe). Les apprenant(e)s observent et notent les résultats expérimentaux. Les membres de chaque groupe discutent les résultats des expériences pour les développer et les présenter lors du partage. Les apprenant(e)s déduisent la relation entre la masse et le volume pour chaque matière. 5.3.3- LA DEMARCHE HISTORIQUE La démarche historique peut être un outil précieux pour éveiller la curiosité scientifique des élèves du cycle primaire, notamment dans des domaines tels que ; la biologie, la physique et l’astronomie. Elle permet de relier les concepts abordés en classe à des récits et découvertes marquants de l'histoire des sciences, tout en restant accessibles et adaptés aux capacités cognitives des jeunes apprenant(e)s. Cette démarche s’appuie sur des documents historiques, qui peuvent être : Des récits simplifiés de découvertes scientifiques importantes, comme l’invention du télescope ou la découverte des lois du mouvement. Des extraits d’expériences ou d’histoires racontant comment des scientifiques ont posé des questions et trouvé des réponses. Bosdeveix (2016) met en avant deux usages principaux de l’histoire des sciences : Aider à mieux comprendre les concepts en éclairant les difficultés des élèves. Servir de « source de problèmes », en introduisant des questions scientifiques stimulantes et adaptées à leur niveau. Dans un contexte d’éveil scientifique au primaire, cette approche peut : Inviter les élèves à revivre de manière simplifiée des moments-clés de l’histoire, comme les premières observations des étoiles ou les expériences sur le magnétisme. Stimuler leur curiosité en leur faisant explorer comment des scientifiques ont utilisé des outils comme la lunette astronomique ou ont expliqué des phénomènes quotidiens tels que les ombres ou la gravité. L’histoire des sciences peut être intégrée de façon variée : Pour introduire une séance par une anecdote engageante, comme l’histoire de Galilée observant la lune. Pour poser une question scientifique, par exemple : « Comment savait-on que la Terre tourne autour du Soleil ? ». Comme support pour développer une argumentation simple ou expliquer une observation. Enfin, comme moyen d’évaluation en demandant aux élèves de raconter ce qu’ils ont appris sur une découverte. Pour que cette démarche soit efficace avec de jeunes enfants, il est crucial qu’elle ne se limite pas à un récit de faits ou à une suite d’événements. Elle doit être un moyen interactif et ludique de poser des questions, d’encourager des observations simples et de construire une compréhension progressive du monde qui les entoure. En s’appuyant sur des récits adaptés et des activités concrètes, elle contribue à éveiller leur intérêt pour la science tout en respectant leur développement cognitif. Un outil d’étude des supports historiques est indispensable pour orienter les réflexions et l’analyse demandées aux élèves. Licence d’éducation primaire/ ENS FES / USMBA 5.3.4- LA DEMARCHE PAR PROJET PEDAGOGIQUE Cette démarche pédagogique s’inscrit dans le courant socioconstructiviste et vise à favoriser l’éveil scientifique des élèves au cycle primaire. L’enseignant(e) joue ici le rôle de médiateur, facilitant les interactions entre les apprenant(e)s et les Savoirs. L’enfant, au cœur de la démarche de projet, construit ses connaissances de manière active grâce à des interactions avec ses pairs et son environnement. L’apprentissage par projet repose sur plusieurs principes fondamentaux : A- Participation active et responsabilisation L’élève est pleinement impliqué dans ses apprentissages. Il questionne, explore, expérimente, partage ses idées avec ses pairs et synthétise ses découvertes. L’enseignant(e) accompagne ce processus en posant des questions et en guidant l’élève, sans toutefois lui fournir directement des réponses ou des solutions. L’élève conserve ainsi le contrôle de sa démarche et du produit final de son travail. B- Signification et intérêt pour l’apprenant(e) Le projet pédagogique doit être pertinent et stimulant pour les élèves, à la fois sur les plans cognitif, psychomoteur et affectif. L’enfant est invité à préciser ses intérêts et à choisir des sujets qui l’engagent, que ce soit la gravité, les phases de la lune ou les propriétés des aimants par exemple. L’enseignant(e) peut proposer un thème général, mais veille à inclure des espaces de décision pour les apprenant(e)s. Par exemple, en les laissant sélectionner un sous-thème, leur démarche de travail ou leur mode de présentation, cette dévolution de choix renforce leur motivation et leur appropriation des apprentissages. C- Les étapes de la démarche historique 1)- Étape préparatoire : Cette phase consiste à identifier un projet commun avec les élèves. En classe, cela peut passer par des discussions pour regrouper et organiser leurs idées à l’aide d’une carte conceptuelle. Ce processus aide les élèves à catégoriser leurs questionnements, à préciser leurs objectifs et à identifier les démarches qu’ils souhaitent adopter. L’enseignant(e) joue un rôle de facilitateur, tout en assurant que le projet reste réalisable et adapté à leur niveau. Cette étape stimule leur curiosité et les prépare à la suite. 2)- Étape de réalisation : Pendant cette phase, les enfants planifient leur travail, se répartissent les tâches et collectent des informations. Par exemple, ils peuvent mener des observations sur la lumière, tester l’effet des forces ou analyser des images du système solaire. Ils traitent ensuite ces données, les comparent, les interprètent et les synthétisent pour produire un résultat final cohérent. La communication est essentielle à cette étape : les élèves présentent leurs travaux à leurs pairs sous-forme d’affiches, de maquettes ou de courtes présentations. Ces échanges favorisent les discussions et parfois l’émergence de nouveaux projets. 3)- Étape d’évaluation du projet : réalisée en collaboration avec l’enseignant(e), permet de réfléchir aux réussites et aux points à améliorer, qu’ils soient individuels ou collectifs. Chaque élève peut documenter son parcours en sélectionnant des productions pour son portfolio, accompagné d’un bilan écrit ou oral de ses apprentissages. Cette démarche pédagogique, adaptée au cycle primaire, ne se limite pas à transmettre des Savoirs. Elle vise à stimuler la curiosité des enfants, tout en respectant leurs capacités cognitives. Elle valorise leur créativité et leur implication personnelle, faisant de chaque projet une expérience enrichissante et motivante pour leur éveil scientifique. Licence d’éducation primaire/ ENS FES / USMBA

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