ARTheque - STEF - ENS Cachan | Un modèle de référence un modèle pour l'enseignement des modèles utilisés par les enfants

UN MODELE DE REFERENCE UN MODELE POUR L'ENSEIGNANT

DES MODELES UTILISES PAR LES ENFANTS

D. LACROIX

Ecole Normale Grenoble

RESUME: Compte rendu d'activités menées avec des instituteurs en formation initiale ou continue.

Ce travail a trois objectifs.

- Faire découvrir aux stagiaires que les modèles qu'ils utilisent , sont différents des modèles véhiculés par l'enseignement des sciences au lycée.

- Faire découvrir au maître que les enfants créent, enrichissent, manipulent des modèles.

- Aider les maîtres

à

prendre en compte cette composante dans leur enseignement.

L'étude d'une situation concrète , la prévision des résultats , l'analyse de ces prédictions constituent les activités menées avec les stagiaires.

Les enseign2nts de l'école ~riMaireoui rènent èans leur classe des activit~s scientifiques â dorrinante nhysicue veulent donner de la science l'i~a~equi refléte le niuR l'enseifre~entqu'il ont eux~ê~e reçu, l'image que les œanuels scolaires leur renvoient, celle d'une science ache~ée. Les wodèles ainsi ~anipulés apparaissent cburrrne èes représentations intangibles et irrŒuables et vraies des phénoITènes ?hy-siques.

Les enseign~tscherchent à coœrruniquer au~ enfants leurs propres certi-tudes, leurs propres représentations, qu'ils idertifient en outre celles qui leur ont été enseignées. Bcaucou~n'imaFinent rê~e pas qu'il puisse en exister d'autres et qu~ les enfants puissent les utiliser. Certains pensent ~êrre que les enfants sont aptes à assi~iler ~elles qui sont proposées par les aèultes.

Pour leur faire prendre conscience de la difficulté de cette entreprise les activités ultérieures leur sont proposées.

Ces activités sont proposées à èeR rraîtres en formation initiple ou continue. On va ~eneren parallèle une étuèe èes ~odèlesvéhiculés Dar llenseipnement des sciences au niveau du lycée) une étuèe èes modèles conçus par les enfants, une ~tude des ~od~l_es utilisês par le ~aître devant une situation concrête; Cps derniers sont ceux

Qutil

cherc~e ? trans~ettre d2ns Son enseignement, ce sont ceux qu'il fera ffianipuler aux enfants. ils lui ~erviront ~ trancher les cas liti~ieux. l,a prise de conscience par llensei~nantde ces ~odèles est fonda~entale. Une situation de classe suffisa~entvaste fournit le point de èéDar~de cette activité.

Le probl~me dans llne classe de CE pourrait Be nrésenter ainsi: on v~ut compléter la ~aquettede la place du villar p construite antérieurerent. Trois réverbères seront iœplantés l'un devant la mairie, l'autre devRnt l'école et le troisiè~edevant 1'é~lise. Les_ trois réverhèreR sché~ati­ sés par des a~poules 3,5V devront-être ali~entésau ~oyen èe deux piles plates de 4,5V. Le problème physioue consiste à trouver tous les ~ranche­ ments possibles de l, 2, 3 ampoules sur 1 ou 2 piles. Il apparaît à chacun que l'éclaire~entde ces a~poules ne va pas être le Fê~e dans toetes les situations. Pour dêceler les repr~scntations utilis~es per les stagiaires, on leur demande:

de sérier les éclaire~entsèes ampoules.

de justifier par écrit les relations d'ordre ou d'équivalence propcsées. Cet exercice est trés difficile pour les stari2ires, l'écrit ne peut ~ue reprodui.re la v6rit~; le raIe de l'aniœate\l)" consiste uniquerrent 5 aider les stapieires â fOrl!luler les raisons oui ruieent leur choix. Ces rfnonses constit\lcnt les wat[riEtlZ uti]isf~ ult6rieurc~ent.

an

~vite pour des raisons fvi~entes de trOl' comparer ces r6Stl~tats et les r6sultats obtenus

par les enfants, les maîtres sont déjà trop enclin n eff~ctuer cette

comparaison, ce qui entraine souvent des blccR?es.

Une analyse èe& réponses conduit

n

L:ettre en évidence quelques aspects que l'on trouv~ ~2ns toutes les réponses:

- Dffinition d'un rrêcanisme assurant le transfert de l'fnergie de la pile vers l'~rpoule.

- Maniêulation de granèeurs phvsiques (force, énergie •.• ).

- Référence à quelques principes physiQues (conservation de l'énergie ou de la charge par exe~Dle••. ).

- Référence à èes lois apprises antérieur~entou parfois tirées des principes cités à llalin~a pr€c~dent.

- Prise en co~pte des différents para~ètres c2ractérisant le circuit r!ornbre de pjles; noœbre d'arrpoules," orientation des piles les unes par rapport aux autres; confipuration èu circuit; circuit série, circuit parallèle.

- Vtilisation èe co~par2ison. analopies, rrétanrores (ex: ênalogie hyèro-lique) perœettant de palier une assinilation défaillante PC tout lap-Éage rnathéEwtique.

1.'étude expérit:::ent2le uT térieure perr::et de chai si r nart!li le s effi rI::2.ti ons préalabJes (à toute exp~ri~entation)celles qui sont conformes à 1fe)~É­ rience et de formuler dans ce cas particulier (piles identioues, a~oules identiques) les lois qui en découlent. L'assirr·ilation du "12ng:a~e" t"l.athé-rnatique étant ce qu1_{elle est, on est conduit}

à utiJiser des analogies pour relier les difffrents faits entre eux. L'analyse d~ cette deuxiè~e phase Est menée de la œê~e manière que la preITière. Les ~ê~es aspects peuvent être èéga~és, certains perçoivent de plus l'importar!.ce èe la logique.

L'objet ~lobal de ce travail est è'attirer l'attention du raître sur son attitude face à l~émergence des ~odèles manipulés par les élèves de la classe Où il enseipne.

rn

troisiè~e volet co~plète les deux précédents: c'est l'identification et l'étude des modèles proposps par les enfants.

Le

modèle à deux ccurap.ts utilisé snontanérnent de ~anière sporadique ou permanente par tous les enfants àe l'école éléIT'entaire ef:t l'objet privilégié de cette étude.

Des tests ont été proposés à des enfants avant ~enés ant6rieurerrent des activités en électricité, ces tests consistent à anticiper les résultats expéri~entaux.Lorsque ces activités se renouvellent plusieurs années consêcutives, les idêes des enfants ont le tepps de s'éclaircirt de se

développer. Certains enfants sont ~êpe parfoi~ en rresure d'expliciter certains aspects des mod~lesqu'ils utilisent. Pour la plupart, l'analys~ de leur répop.se à des tests individuels per~et d€ èérager l'existance de un ou des ITodèles dont on peut mêre cerner 1e do~aine d'utilis~tio~.

\Toici un excIT!ple d'exercices proposés aux enfants et un exeTI'ple de

résultats obtenus dans cette classe de CE.

L'ampoule s'éclaire parce que la pile fournit de l'énergie, on dit ~ê~e qu'elle se vide.

Voilà l'expérience que l'on va réaliser:

- on ITet une rd.le sur un plateau d'une bal?nce. et un J""'orceau de 'Pâte

à modeler sur l'autre plateau pour rétablir l'équili~re.On ~ranche aux bornes de la pile une ampoule qui s'éclaire.

a) voici avant l'expérience la position des olateaux de la ~alance.

i_'-5L

pâte à modeler pile neuve

pâte à """deler pi le usarée pâte à t:1oc'eler pile Ils<l'ée

~~

pâte il .Peux-tu justifier

modeler pile usagée

ta l"é?onse!

Voici les réponses des enfants:

- la pâte à modeler sera plus lourde parce que l'énergie qu'il y avait dans la pile s'est en allée.

- un plateau sera plus bas, la pile se sera vic'ée.

- la pile est vide car elle a fonctionné pendant une heure. la pile est plus légère.

- c'est ni plus lourd ni moins lourd (1 élève)

- la pâte à ~odeler est plus lourde car la pile s'use sa matière intérieure qui est du charbon se conso~e, elle perd èu poids.

- le plateau de la pâte à modeler sefa nlus lourd, il y a moins de courant

dans lp ~én6rateur.

- la larre ne fonctionnera nlus, elle sera prillée (2 élèves)

- non ça ne sera l)as i ~galit~ puiscue la pile sera un peu vide. lta::'~Doule 1'!'2rchera encore IT'ais il y aura trains èe volts, }" pâte C;l

modeler sera plus lourde.

Au terme des prereiêres leçons d'êlectricitê les raitres affir~ent souver..t que les enfants ont acquis la notion de circuit.

Qu'est-ce qu'un circuit pour un enfant? sinon un ci~cuit auto~obile! Pour 1 'adulte, c'~st la ~ême référence. Lorsque l'enfant et 1t~èulte utilisent le terrre circuit ~lectriaueest-ce qu'ils font référence à la rrên:e chose?

On analyse les résultats des tests. On peut conplèter le cadre défi'ilit antérieureP."lEnt, entre érutre on peut construire l'analop:ie utilisée de t"ê.nière sous .;acente par les enfants ainsi:

- la pile est une catapulte qui 6jecte des boulets par ses deux pBles, ces boulets se dfplacent en sens inverse dans les fils.

- les conducteors sont leur s~st~rre de gui~a~e.

à cl18que obs~acle ils perdent de la vitess€t le ter~e de leur trajet est scuvent l'êkpoule.

- les 1~C'biles ~ui. arrivent en ser:.s inverse se cho~l..~ent, eXDlosent et dis~"'2r3issent,ils se transforn:ent en chaleur ou en ItJl7:.ière.

- l'a~poule est d'une autre néture que les conducteurs.C'est un ~ur pratiq~eIDentinfranchissahle sur lequel viennent éclater les boulets. Drôle ùe circuit ~ui ressemble plus à un rr2nèfe d'autotaITPonneU5es, ou à une route nationale bordêe d'êpaves.

l.es r€sultats des expêriences contraires à leur pr~visionvont-ils détruire le mo~èle initial?

Certains pourraient utiliser ces expériences pour affirmer que le ITo~~lc ~ deux courants est inexact.

Ces expériences perrettent tout au plus de répondre aux questions:

P.9~E_!~_!~~~~_~_~_~~~!~~!~ r9~!_!~_~~~~1~_~_!_E~~E~~!

- ces courants sont-ils pesants? - ce courant est~il pEsant? quel_s sont leurs trajets? - quel est son trajet? - sont-ils ind5pendants? - a-t-il la ~~~e intensitê - onthils la F;êrre intensité

dans tOtlt le circuit?

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Les deux modèles s0nt ainsi ~ieux cernés. Une question se pose: - ou'en faire? les naîtres ont. ainsi le choix: - de ne pas s'en préoccuper.

- les cerner puis: a) amener les enfants à les co~parer.

b) aœener les enfants à les co~parerau wodèle habituelle~entutilisé.

- leur faire une lutte sans rrerci en utilis80t l'autorité du ~a!tre.

L'ensermle de ces activités a pour but d'éviter un dialofue ~e sourds et do~nc au rraître la possibilité de choisir entre 6ifférer.tes solutions lorsque des re~arques inte~gest~vesèes enf2nts apnaraissert dans la classe.