FICHES DE SCIENCES PHYSIQUES A L'USAGE
DES ELEVES DU COLLEGE
M. DUPONT, M. MESMIN et M. VERLHAC LIRESPT et Université Paris 7
MOTS·CLES : MANIPULATIONS - METHODES DE TRAVAIL - MESURES - RECUEIL DE RESULTATS - CONSTRUCTION DE CONCEPTS - ACTIVITES.
KEY WORDS : MANIPULATIONS - METHODS OF WORK - MEASURES - COLLECTING OF RESULTS - BUILDING OF CONCEPTS - EXPERIMENTAL ACTIVITIES.
RESUME : Ces fiches ont été conçues et élaborées pour pennettre aux enseignants du collège d'organiser, pour la totalité des élèves d'une classe, de réelles activités expérimentales, en dépit de l'hétérogénéité du public. Les informations et les consignes d'action sont fournies par un support écrit ce qui donne à chaque élève les moyens de travailler à son propre rythme. Chaque fiche propose un problème àrésoudre et, dans tous les cas, les textes, courts, débouchent sur des résultatsàrecueillir, qualitatifs ou quantitatifs. Ces fiches visent essentiellementàfaire acquérir aux élèves des méthodes de travail; les manipulations choisies devraient aussi participer à la construction, chez les élèves, de concepts aussi difficiles que température et chaleur, couleur et lumière, etc...Chacune de ces fiches-élèves est accompagnée d'une fiche-professeur qui donne des informations sur les objectifs et des commentaires sur la préexpérimentation réalisée.
SUMMARY : These fact-sheets have been conceived and intented in order to allow junior High School teachers to organize really experimental activities for all the pupils of one form, in spite of the varied composition of the class. Informations and instructions are provided by wrinen promts which give each pupil the means to work according to his/her own speed. Each fact-sheet sets a problem to solve and, in every case, the short texts open on results to he collected, whether qualitative or quantitative. These fact-sheets essentially aim at making the pupils acquire work-methods ; the manipulations which have been chosen should also contribute to the pupils building such difficult concepts as temperature and heat, colour and light and so on ....A teacher's sheet is joined to each of these pupil's sheet it provides infonnation on airns, togetherwith comments on the preexperimentation that has been realized.
1. HISTORIQUE
La présence des sciences physiques au collège est relativement récente en France: son introduction a eu lieu en octobre 1977 (Réforme Haby).
Le collège représente les quatre années du premier cycle de l'enseignement secondaire, depuis la classe de 6ème (élèves de Il à 12 ans), jusqu'à la classe de 3ème (élèves de 14 à 16 ans). L'enseignement en France étant obligatoire jusqu'à 16 ans, les Sciences Physiques font aussi partie depuis 1977 du cursus scolaire de tous les élèves.
Si, initialement les séances se faisaient en groupes restreints de 24 élèves au maximum, très vite des modifications d'organisation de classe d'ordre national ont entraîné pour les enseignants, l'obligation de faire travailler des groupes de 28 à 30 élèves en moyenne. Mais cette augmentation des effectifs ne remettait pas pour autant en cause pour les professeurs l'obligation qu'ils avaient de suivre l'orientation pédagogique donnée par les consignes officielles (faire pratiquer aux élèves des activités expérimentales développant des méthodes et des attitudes scientifiques) tout en respectant le contenu des programmes.
Très vite une contradiction est apparue entre les deux points suivants :
- les objectifs présents dans les instructions officielles: faire pratiquer aux élèves des activités expérimentales visant à développer chez -eux esprit et attitudes scientifiques,
- les situations réelles de classe effectifs imPOrtants, matériels disponibles.
Cette contradiction est devenue très difficile à vivre. Elle s'est trouvée par ailleurs renforcée par l'hétérogénéité de niveau de plus en plus grande qui s'installait entre les élèves, dans les classes de collège.
Il devenait ainsi urgent de concevoir un outil didactique adapté, au moins partiellement, àcette nouvelle situation. Enseignant sur le terrain, tout en participant à certains travaux de LIRESJ7I' depuis 1974, nous avons profité d'un changement de programme des Sciences Physiques, pour mettre au point cette série de fiches.
Ayant nous même la charge de ces niveaux d'enseignement, nous avons réalisé la conception de chacune des fiches, un an avant la mise en place officielle des programmes. Cela nous a permis de tester pour chacune d'elles, en situation réelle de classe, les différents points suivants:
- Choix des manipulations: faisabilité matérielle - durée - exploitation pédagogique possible - intérêt manifesté par les élèves.
- Structuration et cohérence des contenus :au niveau de chaque fiche d'une part, et vis-à-vis du programme pour l'ensemble des fiches d'autre part.
- Mise à niveau du vocabulaire pour les données scientifiques, mais aussi pour la formulation des consignes à suivre.
Laprise en compte de toutes les modifications nous a ainsi permis la réalisation d'un outil pédagogique réellement utilisable en situation de classe.
2. OBJECTIFS DE CE TRAVAIL ET CONCEPTION DES FICHES
2.1.Initialement
Comme il a été développé dans l'historique, le but de ces fiches au départ, était double:
- aider les enseignants pour qu'ils puissent organiser une mise en place effective de manipulations élèves dans leur classe, en dépit des contraintes existantes,
- faciliter chez les élèves l'acquisition de savoir-faire et de méthodes et aideràla mise en place de certains concepts.
Quels objectifs pouvions-nous nous fixer? Nous en avons retenu quatre.
2.1.1. proposer un support écrit pour les élèves. Chaque fiche décrit les manipulationsàréaliser les mesures àeffectuer et précise comment recueillir les résultats et, éventuellement, le traitement graphiqueàeffectuer.
Toutes ces consignes, données par écrit, dans un style qu'on a cherché àrendre le plus adapté possible au niveau de langage des élèves, fonne un outil donnantàchaque enfantlapossibilité de travailler à son propre rythme. L'enseignant, libéré de ces tâches de transmission de consignes, devient ainsi disponible aussi bien pour les élèves en difficulté que pour les plus rapides.
2.1.2. Rechercher une présentation favorisant l'acquisition de savoir·faire et de méthodes. Peuàpeu, au cours des pré-expérimentations, il nous est apparu qu'une structure homogène des fiches, était un élément facilitateur des apprentissages de méthodes.
Nous avons ainsi été amenés à séparer systématiquement: - montages et conduites d'expériences,
- mesuresàeffectuer, - recueil des résultats.
L'unité de chaque séance apparaît ainsi dans la présentation matérielle même de chaque fiche. 2.1.3. Aider à la construction de concepts difficiles. Comment favoriser chez les élèves l'acquisition de concepts aussi difficiles que: poids et masse, température et chaleur, lumière et couleur, quantité et volume d'un gaz ? Comment donner envieàcertains élèves, de résoudre un problème?
Les manipulations recherchées et retenues ont toujours été celles capables de créer un malaise intellectuel chez l'élève; les résultats obtenus en effet, mettent souvent en défaut les instruments sensoriels et remettent en cause d'expérience spontanée personnelle des enfants.
Nous avons espéré favoriser, ainsi la demande intellectuelle, éveiller la curiosité, bref donner envie de savoir.
2.1.4. Elaboration de fiche d'aide aux enseignants. Il nous a semblé qu'il était possible d'apporter une aide aux trois niveaux:
- En proposant des solutions pratiques et simples pour les manipulations ; en suggérant des idées de matériel de substitution;
- En précisant les objectifs pédagogiques que nous avions retenus pour chaque fiche;
- En développant un commentaire pédagogique regroupant les difficultés que nous avions nous-mêmes rencontrées au cours des pré-expérimentations, accompagnées de quelques suggestions pour aider à
2.2. Evolution de ces objectifs.
Au coursde ces quatre années (une série de fiches par année pour suivre le rythme de changement de programme), nos objecùfs de travail se sont peuà peu,sinon modifiés,du moins élargis.
Il nous a semblé en effet qu'un emploi systématique de ces fiches paraissait favoriser chez les élèves des capacités que nous n'avions pas envisagées être des objectifs pédagogiques possiblesà retenir.
Il est ainsi apparu qu'une lecture individuelle des consignesàrespecter, favorisait l'entraînementà cette discipline intellectuelle, indispensableàtoute expérimentation.
Demême la distinction entre montages, conditions de manipulations et résultats, semblait plus facile pour des élèves qui avaient employé ces fiches pendant deux ou trois années.
Pour étayer ces hypothèses, construites sur des observations spontanées et non méthodiques, nous envisageons de poursuivre ce travail par une deuxième étape, de recherche plus théorique cette fois, en mettant au point des exercices d'évaluation de ces fiches. Nous pensons ensuite proposer ces testsà deux populations d'élèves: une population témoin n'ayant jamais utilisé les fiches et une autre les ayant utilisées, au moins deux ou trois années consécutives.
3. CONCLUSION
Cette évolution des objectifs de travail en direction d'une recherche de type évaluation, ne remet pas en cause nos premiers objecùfs
Car,dans le cas où le résultat de cette évaluation ne se révèlerait pas positif, nous objectifs de départ, de "dépannage" semblent cependant atteints. En effet un nombre non négligeable d'enseignants réservent un accueil favorableà cet ensemble de fiches qui apparaît au moins comme un outil pédagogique,maniable et exploitable en situation de classe.
LISTE DES FICHES DE SIXIEME
ProJlriétés physiques de la
matière
1Représenter une éprouvette graduée par des schémas. 2 Mesurer des volumes de liquidesàl'éprouvette graduée. 3 Connaîtrelacontenance d'un récipient
4Tracer, dessiner et construire
5Mesurer le volume d'un objet solide de fonne géoménique. 6Mesurer le volume d'un objet solide de fonne non géoménique. 7Mesurer des volumes de pâteàmodeler.
8Mesurer le volume d'une barre.
9Mesurer la masse d'un objet.
10Mesurer la masse d'un solide en grains. Il Mesurer la masse d'un liquide.
12Utiliser la masse volumique d'une substance.
13Mesurerlatempérature d'un mélange d'eau et de glace. 14Mesurer la température d'un liquide.
~
15 Etudierlasolidification et la fusion de l'eau.
16Etudier l'eau de chaux.
17 Recueillir et transvaser un gaz sous l'eau. 18Reconnaître certains gaz.
19Utiliser correctement unbecBunsen. 20 Réaliserlacombustion de certains gaz. 21Vérifier que l'air est nécessaireàla combustion. 22 Réaliser la combustion du carbone.
23Réaliser la combustion du soufre. Electricité
24 Allumer une ampoule avec un générateur. 25 Allumer deux ampoules avec un générateur. 26 Classer des matériaux en conducteurs et isolants. 27 Adapter une ampoule et un générateur.
28 Etudier le court-circuit.
29 Monter une ampoule et un interrupteur. 30 Monter deux ampoules et un interrupteur. 31 Monter une ampoule et deux interrupteur.
LISTE DES FICHES DE ÇJNQJUEME
PrQpriétés physiques de la matière
1Mesurer des volumes et des masses de liquides. 2 Mesurer des volumes et des masses de solides. 3 Modifier le volume d'une quantité de gaz.
4Mesurer la température d'un gaz. 5 Chauffer ou refroidir de l'air. 6 Etudier la dilatation de liquides.
7Etudier la propagation de la chaleur. 8 Classer des isolants thermiques. 9 Utiliser une enceinte isolante. Chimie
10 Etudier la structure particulaire de la matière.
II Réaliser des réactions chimiques avec des atomes de carbone. 12 Fabriquer et utiliser de l'eau de chaux.
13 Réaliser des réactions chimiques avec des atomes de fer. 14 Etudier des mélanges de gaz.
15 Réaliser des réactions chimiques avec des atomes de soufre. 16 Réaliser un cycle de réactions chimiques.
Electricité
17 Uùliser une boussole.
18 Etudier les interactions entre aimants. 19 Etudier les bobines.
20 Mesurer des tensions. 21 Comparer des tensions. 22 Mesurer des intensités. 23 Comparer des intensités.
24 Utiliser ensemble l'ampèremètre et le voltmètre. 25 Etudier et employer des portes logiques, (paris). 26 Etudier et employer des portes logiques. (Provence). 27 Etudier et employer un transistor, (Paris).
I.ISTE DES FICHES DE OIJAIRIEME
~
1 Les faisceaux lumineux. 2 Les ombres.
3 Les ombres propres en astronomie. 4 Les ombres portées en astronomie.
SLachambre noire.
6 Analyse de différentes lumières. 7 Les couleurs des objets transparents. 8 Les couleurs des objets opaques. 9 Photopiles et photorésistances. Chimie
10 Tests de reconnaissance de métaux. II Tests de reconnaissance d'ions métalliques.
13 Réactions chimique entrelemétal cuivre et l'acide nitrique. 14 Solutions conductrices.
15 Electrolyse du sulfate de cuivre. 16 Les ions zinc dans une pile du commerce. 17 Réalisation d'une pile.
Electricité
18 Mode d'emploi de l'oscillographe électronique. 19 Mesure de tensionsàl'oscillographe. 20 Les alternateurs.
21 Mesure des tensions en courant sinusoïdal. 22 Mesure des intensités en courant sinusoïdal. 23 Emploi de diodes.
24 Emploi d'un transformateur. 25 Fusibles et disjoncteur thermique. 26 Réalisation d'un redresseur.
I.ISn; DES FICHES DE TROISIEME
Electricité
1Conducteur ohmique.
2 Association de conducteurs ohmiques.
3Diviseur de tension. 4 Thermistance
5Transistor en amplificateur de courant.
6Puissance consommée par une ampoule électrique.
7Energie électrique et chaleur.
~
8Analyse et synthèse de l'eau.
9Combustion des alcanes.
10 Réaction entre un oxyde métallique et un corps simple. 11Testsde reconnaissance de cations et d'anions. 12 L'acide chlorhydrique.
13La soude.
14 Acidité, basicité, pH.
~
15Distance focale.
16 Image fournie par une lentille convergente. 17 Latitude de mise au point.
18 Profondeur de champ.
PrQpriétés physiques de la matière 19 Poids et masse.
20 Poussée d'Archimède dans l'eau. 21 Masse volumique d'une substance solide.
