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Les démarches expérimentales : une tentative de définition

Temps de lecture : 16 minutes
Les démarches expérimentales : une tentative de définition

Les programmes invitant à privilégier l’expérimentation directe à chaque fois qu’elle est possible, il ne semble pas inutile, sans être exagérément puriste, de clarifier le concept.

Expérience, expérimentation, tâtonnement expérimental… avoir l’expérience de ou … avoir de l’expérience, faire une expérience ou … faire l’expérience de ?
Les rayons des librairies proposent une large gamme d’ouvrages aux titres évocateurs : le livre des expériences..., Méga expérience…
Les magazines pour enfants y vont tous de leur "coin du chercheur" ou de leurs propositions hebdomadaires d’expériences.
S’il est un concept galvaudé dans le paysage médiatique et pédagogique c’est bien celui d’expérience….

Si le cœur vous en dit, je vous propose de vous livrer à un test. Il s’agit de déterminer si, selon vous, dans chacune des activités ci-dessous l’enfant est, ou non, en situation d’expérience "scientifique".

1 - Rachel a oublié dans le jardin une bassine contenant un peu d’eau. Le lendemain, il n’y a plus d’eau dans la bassine. En y réfléchissant, elle pense que c’est dû au soleil.

2 - Avant de partir pour un long voyage, Julien met dans le congélateur une bouteille en plastique contenant de l’eau pour que ça lui fasse une boisson qui soit encore fraîche à la fin du voyage.

3 - Véronique a reçu en cadeau une boîte "Le petit chimiste". Elle mélange des produits chimiques de la boîte pour voir ce que ça donne.

4 - Noémie se demande si la levure sert vraiment à quelque chose dans la recette de son gâteau. Elle décide d’en faire deux en utilisant la même recette, mais l’un avec de la levure et l’autre sans levure.

5 - Le poisson-volant intrigue François. Il se demande si c’est bien un poisson. Il décide de chercher dans un livre sur les poissons.

6 - Lucie surveille la température du bain. Elle se sert pour cela d’un thermomètre.

7 – Sébastien veut savoir si un lézard mange de l’herbe. Il met dans la cage une poignée d’herbe. Il y laisse des insectes vivants pour que le lézard ne meure pas de faim au cas où il ne mange pas d’herbe.

8 - Le papa de Nathalie fabrique, dans son usine, un médicament qui vient juste d’être inventé.

9 - Laurence n’a plus de "Nutella" ! Elle pense qu’elle peut en faire à partir de morceaux de chocolat et un peu d’eau. Elle fait chauffer le tout dans un récipient.

10 - Le papa de Pascal a réussi, pour la première fois à mettre au point une montre miniature.

Faire une expérience :
Voyons maintenant l’avis d’un groupe de recherche de l’Ifucome qui a travaillé sur cette question ces dernières années.

Ce n’est pas faire une constatation involontaire (cf. situation n°1 Rachel : constat d’une eau qui disparaît : "rien n’a été pensé volontairement").
Ce n’est pas utiliser les conséquences pratiques de connaissances déjà établies (cf. situation n°2 Julien : eau congelée pour voyager, "le résultat est connu d’avance").
Ce n’est pas trouver des réponses dans des documents (cf. situation n°5 François : le poisson-volant il n’y a pas de manipulation").
Ce n’est pas rechercher uniquement un résultat chiffré (cf. situation n°6 : Lucie : température du bain "elle n’a rien à prouver").
Ce n’est pas appliquer une recette déjà établie (cf. situation n°8 le papa de Nathalie : fabrication d’un médicament).

Mais ce n’est pas non plus... :
Manipuler sans savoir ce que l’on cherche (cf. situation n°3 : Véronique mélange des produits… « elle n’a pas de problème à résoudre »).
Fabriquer en sachant ce que l’on veut obtenir (cf. situations n° 9 et 10 : Laurence veut refaire du Nutella "elle fabrique un produit qui n’est pas naturel". Le papa de Laurence fabrique un objet).

Faire une expérience nécessiterait sans doute :
La présence d’un problème scientifique, un problème dont la solution n’est pas un objet mais un savoir scientifique généralisable.
- La présence d’une hypothèse à vérifier
- Des manipulations portant sur le réel (et non sur des objets représentant le réel)
- Un protocole élaboré par les personnes qui émettent l’hypothèse
- La variation d’un seul paramètre ou la présence d’un témoin.

Dans la situation n°7, Sébastien met en jeu deux paramètres, il ne pourra pas conclure.
Dans la situation n°1, Rachel émet une hypothèse a posteriori. Elle pourrait, à partir de cette manipulation, faire une expérience pour vérifier cette hypothèse en plaçant deux bassines identiques contenant la même quantité d’eau, l’une au soleil, l’autre à l’ombre.

Et Noëmie ?
Dans la situation n°4, Noëmie a un problème à résoudre : "Quel est le rôle de la levure dans une recette de gâteau" ?
Elle a une hypothèse implicite : "La levure doit servir à quelque chose, sinon on n’en mettrait pas".
Elle met en place un dispositif en isolant les paramètres : "Elle fabrique deux gâteaux, l’un avec levure, l’autre sans".
Elle travaille sur le réel. Noëmie fait donc une expérience.

Il ne s’agit pas ici, de modéliser le concept d’expérience à l’extrême.
Les démarches d’investigation ne sont pas des méthodes.
Le cheminement mental d’un élève peut tout à fait le conduire à mettre en œuvre des protocoles analogues à certains que l’on a décrits plus haut, qu’il appellera "expériences" et qui n’en seront pourtant pas. Il n’en aura pas moins mis en œuvre une démarche scientifique. La recherche documentaire, la fabrication pour comprendre, la mesure, le test … peuvent contribuer à la construction de connaissances scientifiques.

Le rôle des enseignants est, de ce point de vue, de faire prendre conscience aux élèves qu’en l’absence de rigueur dans la conception de leurs protocoles, ils ne pourront pas conclure (cf. n°7 par exemple). C’est aussi de leur permettre, au fil des situations rencontrées, d’identifier les différentes approches pouvant les aider à résoudre les problèmes construits en classe.
C’est quand l’élève aura pleinement conscience de ce qu’il fait, quand il le fait, qu’il sera à même d’effectuer des choix pertinents de démarches.
Certains problèmes ne peuvent d’ailleurs pas être résolus par une démarche expérimentale, c’est la plupart du temps le cas en astronomie. De même, les possibilités d’expérimentation sur le vivant sont, pour des questions pratiques d’une part et d’éthique d’autre part, limitées.

Les enseignants doivent également exercer une certaine vigilance langagière.
- Peut-on, lorsque l’on manipule devant les élèves dans le but de provoquer leurs conceptions ou d’alerter leur curiosité, leur dire que l’on fait une expérience ? Il serait plus juste de parler de démonstration voire de "monstration".
- Peut-on parler d’expérience si l’on applique un protocole trouvé dans un livre, sans que les élèves se soient préalablement posés des questions ?
- Peut-on dire que les élèves font des expériences lorsqu’on les met en situation d’explorer le réel pour élargir leur champ de représentations ? Il serait plus adapté de parler de tâtonnement expérimental (cf. situation n°3).

Apprendre à apprendre
L’expérimentation est une modalité de travail qui requiert apprentissage.
La complexité du concept exige la mise en œuvre de stratégies pédagogiques particulières.
L’objectif n’étant pas notionnel mais transversal, c’est petit à petit, au fil des situations vécues et analysées, que les élèves construiront les compétences du socle commun de connaissances et de compétences :
- "manipuler et expérimenter en éprouvant la résistance du réel".
- "participer à la conception d'un protocole et le mettre en oeuvre en utilisant les outils appropriés".
On pourra soumettre les situations 1 à 10, proposées ci-dessus, à l’analyse des élèves en leur demandant de justifier leur point de vue. Un débat s’engagera visant à établir un premier niveau de formulation des attributs du concept. On n’attendra pas des élèves qu’ils en perçoivent d’emblée toutes les exigences, les mises en œuvre successives inviteront à régulièrement réexaminer ces attributs, à revenir sur les situations.

Parmi les dispositifs permettant aux élèves de questionner la pertinence de leurs démarches expérimentales, citons le congrès de jeunes chercheurs.
Des classes différentes travaillant une même problématique n’obtiennent pas les mêmes résultats, concluent différemment… pourquoi ? Comment faire ? En quoi convient-il de modifier la démarche ?
La capacité à isoler les variables se construira tout au long du cycle trois à partir de situations élaborées précisément pour :
- les glaçons, (fichier au format PDF)
- l'ombre et la lumière, (fichier au format PDF)
- "flotte/coule", (fichier au format PDF).

 

© Crédit photo : Fotolia

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