Comment faire progresser les élèves dans un raisonnement scientifique ? C’était la question initiale qui a initié ce travail de production. A un élève qui a des difficultés de mémorisation ou des difficultés d’ordre technique les conseils sont relativement simples à apporter (nous connaissons de nombreuses façons pour améliorer la restitution de connaissances notionnelles, nous pouvons facilement rappeler les consignes encadrant la qualité d’un schéma, d’un graphique…). En revanche dès qu’il s’agit de difficultés de raisonnement, l’accompagnement s’avère beaucoup plus complexe. Une vigilance et deux approches :

• La vigilance tient en une phrase : aucune recette que les élèves doivent appliquer (sans réfléchir) ne fonctionne réellement. Tout ce qui tourne autour de « je vois que, je sais que, j’en déduis que… » ou « ce que je veux faire, ce que j’attends… » sont des leurres qui ne fonctionnent généralement qu’avec celles et ceux qui ont déjà la réponse. Cela n’aide pas au raisonnement mais ne permet que de formaliser un raisonnement déjà réalisé.
• La première approche est que les connaissances aident au raisonnement. Cet article ne détaillera pas ce point mais il est bon de rappeler certaines évidences : avoir des connaissances est indispensable, un raisonnement ne peut être hors sol.
• La seconde part du principe qu’un raisonnement correspond à un enchainement de questions à se poser : l’analogie est que le cerveau fonctionne sous forme algorithmique.

C’est pour étayer cette approche que nous vous proposons plusieurs outils, élaborés pour aider les élèves à se poser les bonnes questions quand il s’agit de s’engager dans une démarche d’investigation scientifique. Ils ont été conçus en suivant trois objectifs possibles :

• Objectif 1 : découvrir des outils facilitant l’apprentissage à l’élaboration de stratégies de résolution de problèmes par les élèves.
• Objectif 2 : utiliser les outils pour montrer la diversité des démarches de résolution pour un même problème (en comparant les différentes démarches proposées par les élèves).
• Objectif 3 : utiliser des outils en formation initiale ou continue pour de l’analyse de pratique.

Ces outils permettent bien une aide au raisonnement et ne permettent pas de donner une stratégie toute prête ! D’ailleurs il faudra toujours un regard expert, de l’enseignant, pour valider la cohérence de la démarche proposée par l’élève. Cela dit l’outil est fort utile pour :

• déterminer si on se situe bien dans une démarche scientifique,
• comparer différentes démarches proposées par les élèves à partir d’un même problème. Ces outils deviennent obsolètes une fois que le questionnement étayant le raisonnement est intégré par l’élève. C’est le but.

Présentation des outils S’ils prennent des formes différentes, tous ces outils prennent racine dans le même fond épistémologique : une démarche d’investigation scientifique est une :

• Démarche : il y a donc plusieurs étapes
• D’Investigation : il y a donc une recherche en lien avec un problème
• Scientifique : seules les données matérielles (donc issues de mesures et/ou d’observations) ont valeur de preuve

Deux outils « analogiques », conçus par Johann GERARD sont proposés :

• Un premier « fiche octaèdre sciences » : conçu sous la forme de plaquettes à poser cela permet de bâtir une démarche scientifique. La fiche détaille les principes d’utilisation.
• Un second « fiche puzzle sciences » : conçu dans le même état d’esprit mais une version pièces de puzzle plus appropriée pour le collège. Le fichier PPT associé apporte les pièces à imprimer et découper.

Deux outils « numériques » Conçus tous deux avec les mêmes codes que les deux outils précédents ils permettent en outre l’intégration d’une part d’esprit critique dans les démarches proposées par les élèves.

• Octaèdre des sciences, interactif hexagone-website.vercel.app

  

  Cet outil conçu par Delphine Ducourtioux (Professeure de SVT au lycée Emile Zola à Rennes) et Erwann Perrin (étudiant à l’ESIR) est une aide à la formalisation d’une démarche de résolution d’un problème en SVT. Il donne toute liberté à l’élève de choisir son entrée dans la démarche. Les questions et les propositions sont pensées pour l’aider à construire progressivement son raisonnement. L’autonomie de raisonnement est rendue possible par un enchainement des étapes qui n’est pas imposé. L’outil est particulièrement intéressant pour une analyse réflexive sur la qualité des démarches engagées.

• L’octabot, un chatbot qui t’aide dans ta démarche scientifique https://cdgsvt.github.io/OctaBot/

  

  Cet outil conçu et réalisé par Jacques-Olivier Boudier (Professeur de SVT au lycée Charles De Gaulle à Vannes) est également une aide à l’apprentissage des démarches d’investigation scientifique. Elaboré autour d’une série de questions à se poser, il permet à l’élève de construire les raisonnements indispensables à l’élaboration de stratégies de résolution de problème en sciences. Il se présente sous la forme d’un robot conversationnel (ChatBot) qui guide l’élève dans l’élaboration d’une stratégie.

Documents en téléchargement :

Fiche octaedre sciences

Fiche puzzle sciences

puzzle

Octaèdre version numérique - Mode d’emploi