Esprit scientifique, esprit critique, Tome 1 (Cycles 2 et 3) - © Éditions Le Pommier/Humensis

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Préfaces .............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Introduction .....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Table des matières

p. 4

Éclairage scientifique .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Éclairage pédagogique ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

p. 8

p. 21

p. 51

L’approche de La main à la pâte .................................................................................................................................................................................................................................................................................................... p. 52

Sciences et maîtrise des langages ................................................................................................................................................................................................................................................................................... p. 55

La place du débat .............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. p. 56

Évaluer les acquis des élèves ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... p. 57

Séquences d’activités (à partir du Cycle 2) ....................................................................................................................................................................................................

p. 58

Observer ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... p. 59

Séquence 1 : Portraits de chats ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... p. 59

Séquence 2 : Le théâtre des formes géométriques .......................................................................................................................................................................................................... p. 69

Séquence 3 : À la recherche de régularités ................................................................................................................................................................................................................................................. p. 77

Séquence 4 : De l’impression à la mesure ............................................................................................................................................................................................................................................................... p. 89

Expliquer ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ p. 93

Séquence 1 : Les machines de Rube Goldberg ..................................................................................................................................................................................................................................... p. 93

Séquence 2 : Cherchons la panne ................................................................................................................................................................................................................................................................................................ p. 101

Séquence 3 : Quelle est la cause ? ............................................................................................................................................................................................................................................................................................ p. 107

Séquences d’activités (à partir du Cycle 3) ............................................................................................................................................................................................

p. 158

Observer .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. p. 159

Séquence 1 : Mesurer des feuilles d’arbres ....................................................................................................................................................................................................................................... p. 159

Séquence 2 : Les archéologues du futur .......................................................................................................................................................................................................................................................... p. 171

Séquence 3 : On a retrouvé des os ............................................................................................................................................................................................................................................................................................ p. 179

Séquence 4 : Des données aux connaissances ........................................................................................................................................................................................................................... p. 191

Expliquer ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... p. 200

Séquence 1 : Les machines de Rube Goldberg ............................................................................................................................................................................................................................ p. 200

Séquence 2 : La boîte du pourquoi ............................................................................................................................................................................................................................................................................................ p. 201

Séquence 3 : L’hirondelle et la grenouille ................................................................................................................................................................................................................................................... p. 211

Séquence 4 : Cette cause qui n’en était pas une ........................................................................................................................................................................................................... p. 219

Séquence 5 : La carte animée ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... p. 229

Évaluer ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... p. 237

Séquence 1 : La science dans la science-fiction ............................................................................................................................................................................................................... p. 237

Séquence 2 : Comment arrêter le hoquet ? .............................................................................................................................................................................................................................................. p. 243

Séquence 3 : Le bracelet du pouvoir ................................................................................................................................................................................................................................................................................. p. 253

Séquence 4 : La chasse au dahu ....................................................................................................................................................................................................................................................................................................... p. 261

Argumenter ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. p. 269

Séquence 1 : Faut-il manger du Nuletta ? ............................................................................................................................................................................................................................................. p. 269

Séquence 2 : Les écrans et moi ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................... p. 285

Innover ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ p. 293

Séquence : La bouteille de jus de fruits qu’il nous faut ................................................................................................................................................................... p. 293

Remerciements ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Crédits photo ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Bibliographie .........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

p. 303

p. 303

p. 304

Évaluer ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... p. 119

Séquence 1 : Dinosaure et dragon ............................................................................................................................................................................................................................................................................................ p. 119

Séquence 2 : Le meilleur papier absorbant ........................................................................................................................................................................................................................................... p. 129

Argumenter ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. p. 137

Séquence 1 : Tous pareils, tous différents, discutons ! ............................................................................................................................................................................ p. 137

Innover ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ p. 147

Séquence 1 : La boîte de chocolats ....................................................................................................................................................................................................................................................................................... p. 147

Relecture : Valérie Poge

Maquette et mise en pages : Marina Smid

© Éditions Le Pommier 2017

Tous droits réservés

ISBN : 978-2-7465-1294-8

170 bis, boulevard du Montparnasse – 75014 Paris

www.editions-lepommier.fr

3


Préfaces

Crédules et entêtés

Cédric Villani

« Douter de tout, ou tout croire, sont deux solutions également

commodes, qui l’une et l’autre nous dispensent de réfléchir. » C’est

l’une de mes citations préférées d’Henri Poincaré ; on y retrouve la

pertinence et la concision qui ont tant contribué au succès de ses

écrits.

L’esprit critique, c’est cela : on ne gobe pas tout ce qui passe, on ne

s’enferme pas non plus dans un déni ; on veut bien accepter une

nouvelle venue dans sa collection de convictions, mais seulement

après lui avoir fait passer un entretien d’embauche. Et parfois on se

débarrasse d’une conviction à laquelle on s’était pourtant attaché,

parce que l’on comprend que finalement elle n’est pas à la hauteur.

Comment savoir où mettre la barre à l’embauche, où mettre la limite qui provoquera le renvoi : cela,

personne ne peut le dire. Mais faire preuve d’esprit critique, c’est, en quelque sorte, décider d’un niveau

raisonnable pour cette limite. Et cela vaut le coup d’insister : l’esprit critique, c’est tout à la fois porter

un regard critique sur les idées des autres, et sur ses propres idées. Mais que c’est dur !

Car il faut croire qu’il y a un paradoxe avec les convictions.

D’une part, la presse nous apprend que les réseaux terroristes, avec de bons arguments commerciaux,

parviennent à emporter en un rien de temps l’adhésion de crédules, dont certains seront si sûrs de

leur fait qu’ils sacrifieront leur vie à la nouvelle cause. Incroyable, comme les humains peuvent se faire

rapidement convaincre !

D’autre part, notre expérience nous montre qu’il est en pratique impossible de convaincre les gens. Une

fois que votre interlocuteur s’est mis quelque chose en tête, sur un sujet d’une quelconque importance,

il semble impossible de déloger cette idée, même si vous avez toutes les raisons objectives pour cela.

Sur l’utilité de la vaccination, sur le changement climatique, les OGM, sur le danger de l’immigration, et

sur bien d’autres sujets, vous essaierez en vain de faire changer d’avis par des statistiques, des chiffres,

des arguments rationnels. Que les humains sont têtus !

L’obstination touche même les scientifiques, d’ailleurs, comme le montrent certaines disputes célèbres,

où l’on voit des gens très intelligents s’entêter en dépit de tout. Ne dit-on pas que les nouvelles idées

s’imposent plus sûrement par la disparition des défenseurs des anciennes, que par la force de conviction

des arguments ?

Alors, comment l’humain peut-il être si crédule et si entêté à la fois ?

On peut proposer des explications. Le philosophe Wallace Matson a noté que les croyances les plus

irrationnelles ou extravagantes sont souvent celles qui sont les plus utiles aux humains « dans l’état de

nature », et en conséquence les mieux sélectionnées (croire en la nature divine de son roi peut donner

de l’ardeur au combat, et plus de chances de survivre à la guerre, plus de danger pour les ennemis ; alors

qu’une bonne théorie de la chute des corps ne vous sera d’aucune utilité, si ce n’est dans un contexte

technologique et scientifique sophistiqué). Il n’y a guère que quelques siècles que le raisonnement

scientifique est devenu utile, bien trop peu pour que la sélection naturelle ait pu influer !

De fait, de nombreux auteurs ont insisté sur le fait que nous sommes bien plus faciles à impressionner par

les émotions et les sensations (rapides, efficaces, robustes), que par le raisonnement (lent et subtil). À croire

que la conviction se fait bien plus par sympathie, par imprégnation, que par argumentation.

Et d’ailleurs, on a aussi bien des exemples de convictions complètement irrationnelles qui ont mené leurs

auteurs à la réussite ; Voltaire – déjà – notait que les divagations mystiques de Kepler l’avaient mené par

hasard à de belles découvertes astronomiques. Alors, pourquoi ne pas s’accommoder de ces irrationalités

et laisser les gens croire ce qu’ils souhaitent, en toute liberté, même quand on sait que c’est faux ? Après

tout, la liberté de culte est considérée dans notre société comme un droit fondamental… Et même les

athées reconnaîtront que la religion a engendré de magnifiques œuvres d’art, entre autres réalisations.

Mais ce serait une erreur de laisser tout le monde croire tout !

D’abord parce qu’en gardant ses convictions, on se prive parfois de belles choses. Quand pourra-t-on

faire comprendre aux créationnistes que la théorie de l’évolution – en plus de se prêter à l’investigation

et d’être fortement étayée – est également belle et bien plus intellectuellement fascinante que n’importe

quel récit de création ?

Ensuite parce que le manque d’esprit critique est devenu grave, dangereux, meurtrier ; et que, sous

couvert d’idéal, il peut laisser la porte ouverte à des lavages de cerveau, des carnages, la libération

de la bête sauvage enfouie au fond de l’humanité. De façon plus légère mais consternante aussi, le

manque d’esprit critique peut mener à se faire manipuler sous forme de « faits alternatifs », c’est-à-dire

de mensonges ; et finalement à se faire escroquer de mille façons.

Ou encore, parce que le manque d’esprit critique pose de graves soucis aux scientifiques consultés sur

des problèmes d’intérêt public, depuis les questions énergétiques jusqu’aux grands enjeux de santé :

on ne sait plus à qui se vouer pour convaincre, même quand on a des preuves ! Avoir raison, et avoir

la preuve que l’on a raison, ne suffit pas… encore faut-il parvenir à convaincre.

Et enfin, parce que l’esprit critique peut vous aider personnellement, dans une quête ! Je l’ai raconté dans

mon ouvrage Théorème vivant : pour mener à bien un projet de démonstration qui me tenait à cœur, il

m’a fallu bien des fois revenir sur mes certitudes, effacer ce en quoi je croyais dur comme fer, repartir sur

de nouvelles bases… tout en gardant une foi irrationnelle dans la victoire finale de la raison sur le mystère.

Reste à pouvoir faire preuve d’esprit critique. Mais c’est comme les compétences de recrutement : cela

s’entraîne. Et c’est l’objet de cet ouvrage.

Cédric Villani – Mathématicien, Professeur à l’Université de Lyon Claude-Bernard

Directeur de l’Institut Henri-Poincaré (CNRS/UPMC)

Membre de l’Académie des sciences

Préfaces

4 Préface

5


Esprit critique et Esprit de critique

Guillaume Lecointre

Il existe des scientifiques aux États-Unis d’Amérique qui acceptent

des joutes verbales contre des créationnistes, sur une estrade, face au

public. Il est certain que ces scientifiques mobilisent avec succès leur

capacité critique, mais leur optimisme va de pair avec leur naïveté. Le

créationnisme dit « scientifique » est une entreprise idéologique dont

les objectifs sont politiques – construire une théocratie – et dont la cible

est l’école. Ce créationnisme qui se qualifie lui-même de « scientifique »

instrumentalise la science au service d’un projet religieux de société.

Son but n’est pas de convaincre les scientifiques, mais de faire valoir

face au public qu’ils ont « dialogué » avec eux. Leur bataille n’est pas

celle de l’argumentation, mais celle de la communication et des symboles, pour gagner le terrain de

l’éducation. Le scientifique, animé d’un esprit « critique » (au sens où on l’expose dans les travaux qui

suivent), doit faire face à un esprit « de critique ». En face, tous les coups sont permis. Or, en acceptant

le pseudo-dialogue, le scientifique aura peut-être gagné la bataille de l’argumentation, mais il aura

perdu celle de la communication, car il aura implicitement contribué à faire croire au public que les

règles de l’argumentation qui sont les siennes sont les mêmes que celles de son interlocuteur.

Or, ce n’est pas le cas. L’idéologie plie les faits à ses besoins. Elle révise l’histoire ; elle se permet

de partir de faits parcellaires. Elle cache sa propre récurrence sous n’importe quelle apparence de

nouveauté. Elle manipule l’analogie et l’argument d’autorité. Elle confond la critique des idées et

la critique des personnes ; l’expression violente des intégrismes religieux, voire leurs actes violents

contre des personnes en réaction à des critiques ou à des caricatures adressées aux dogmes nous le

rappellent régulièrement. Lorsqu’elle est démasquée, elle adopte la posture de la victime d’un prétendu

« dogmatisme scientifique ».

Mais en science, il existe des attendus cognitifs précis, dont beaucoup sont décrits dans le présent

ouvrage. En science, on s’interdit les « arguments pourris ». Une assertion n’est pas vraie ou fausse

parce que telle personne qui fait autorité l’a produite. À l’heure de l’auto-publication généralisée sur

la Toile, où la frontière entre l’esprit critique et l’esprit de critique apparaît ténue, et à la charnière entre

l’épistémologie et la politique, la question du bon usage de l’esprit critique est centrale.

La science commence là où deux – ou davantage – d’acteurs désirent échanger pour comprendre

le monde en agissant dessus. Ce monde réel qui réagit à nos actes, mais qui parfois résiste à notre

compréhension, se fait l’arbitre d’une honnête controverse. Ses acteurs n’ont pas besoin de se battre,

au sens où ce rapport au réel dispense, en principe, d’engager sa personne dans la confrontation.

Celle des idées suffit si la transparence des procédures et la clarté des assertions et des exposés sont

respectées. Elles sont les premières qualités sur lesquelles se fonde l’entreprise collective d’explication

rationnelle du monde réel. En tant que démarche intellectuelle, la science comporte des règles du jeu

tacites. N’importe quelle objection ou n’importe quelle justification ne sont pas recevables. Celles-ci

doivent relever d’une forme d’éthique de l’intelligence où l’esprit critique du scientifique est un esprit

d’évaluation, où la notion de fiabilité vient remplacer la notion de vérité, et dont les motifs sont exposés

dans les travaux qui suivent. Car la science procède d’un universalisme non dogmatique : ce qui est

produit est supposé être valable pour tous ceux qui consentent à faire bon usage de leur esprit critique

(universalisme) ; et ce qui est produit est légitime parce qu’il est possible de le remettre en cause (antidogmatisme),

parce que pour le moment il a résisté à de multiples tentatives de déstabilisation. Qu’il

nous soit permis, alors, de pointer dans le travail qui a été élaboré ici deux cases du second tableau

de l’introduction qui nous tiennent particulièrement à cœur : le bloc « évaluer », afin de mobiliser des

critères de distinction entre Science, croyance, croyance religieuse et savoirs, et le niveau relatif à la

testabilité des hypothèses alternatives.

Pourquoi ces deux points ?

La première case est importante parce que dans l’espace de la classe, on enseigne des savoirs, et non

des opinions ou des croyances religieuses. Expliciter ce point, dans une épistémologie qui se voudrait

didactique, est d’une importance cruciale pour aider les enseignants qui doivent faire face à des refus

dogmatiques du contenu de l’enseignement. Pour faire face de manière laïque et constructive, les

arguments doivent être tour à tour politiques (quelqu’un ou un collectif a bien décidé, un jour, de ce

qu’il est souhaitable d’enseigner à l’école publique) et épistémologiques (si on a décidé d’enseigner des

savoirs, il faut pouvoir faire la différence entre savoirs, croyances, croyances religieuses et opinions).

La seconde case pose qu’une démarche scientifique est une exploration d’un champ des possibles, et

que tester des hypothèses alternatives permet d’illustrer cinq attendus cognitifs qui sont collectivement

à l’œuvre dans toutes les sciences, qu’elles soient qualifiées de « dures » ou de « molles ».

L’espace scolaire est un espace politique.

En France, dès 1792 avec Condorcet, on a décidé d’enseigner à l’école des savoirs, et non des opinions

ou des croyances religieuses, parce que la République a fait le pari audacieux de fonder la possibilité

d’une citoyenneté sur la Raison. Et donc sur des savoirs partagés, ainsi que, justement, un bon usage

de l’esprit critique. Notre démocratie républicaine existe justement par le fait que nous bénéficions tous

d’un socle commun dans notre représentation rationnelle du monde réel. Mais aussi parce que nous

parions sur la rationalité critique du citoyen. Un esprit « de critique » qui n’est pas méthodologiquement

structuré mènera, à terme, à un scepticisme généralisé, au mieux au nihilisme, au pire à l’atomisation

des représentations du monde, à l’archipel infini des croyances socialement locales, à la paranoïa et au

complotisme ; et c’est d’ailleurs la pente glissante qui est actuellement empruntée sur la Toile.

Un esprit « critique » outillé de méthode structure notre capacité collective à produire des connaissances

objectives, des savoirs. Plus largement, il devrait être propice, en principe, à l’épanouissement de notre

liberté individuelle, puisqu’il permet d’émettre des opinions argumentées, favorise nos capacités de

dialogue, et donc devrait contribuer à pacifier nos rapports sociaux en même temps qu’il émancipe

l’individu. En nous permettant de mieux vivre collectivement, d’exercer plus rationnellement nos

devoirs et de jouir de nos droits, il fonde par là-même notre qualité de citoyen.

Puissent les travaux qui suivent y contribuer efficacement.

Guillaume Lecointre,

Zoologue, Systématicien,

Professeur au Muséum national d’Histoire naturelle (MNHN).

Préfaces

6 Préface

7


Introduction

Pourquoi travailler autour de l’esprit critique,

à l’école, en lien avec les sciences ?

Enfants ou adultes, dans notre vie quotidienne, nous sommes chaque jour amenés à rechercher des

informations et à nous interroger. Nous cherchons à observer, mais cette observation reste souvent

sommaire : nos impressions peuvent être imprécises ou trompeuses. Mille idées nous viennent lorsque

nous cherchons à expliquer ce qui se passe autour de nous, autant d’hypothèses que nous souhaitons

démêler. Lorsque nous le pouvons, nous mettons le réel à l’épreuve, nous tentons de dépasser les

obstacles, avec l’impression de le faire rigoureusement.

Parfois, nous n’avons pas les moyens de mener nous-mêmes ces investigations, et nous choisissons de

nous en remettre aux efforts déjà fournis par d’autres dans cette exploration du monde : nos parents,

nos amis, nos enseignants, des spécialistes, des ouvrages, des sites internet… Mais leurs paroles ontelles

toutes la même pertinence ? Comment reconnaître un argument solide

et fondé sur des faits : pour l’adopter, puis pour l’utiliser à notre tour ?

Observer le monde, expliquer les phénomènes, évaluer

les informations et leurs sources, argumenter, se servir des

connaissances comme tremplin pour inventer le futur… ces

actions relèvent de nos tendances naturelles, de la façon dont

nous débroussaillons les paramètres inconnus du monde qui nous

entoure, pour nous forger une image de son fonctionnement et

une posture dans l’existence. Loin de tout mettre en doute, il s’agit

de bien soupeser. En d’autres termes, de simplement se comporter

en personnes éclairées.

Ces attitudes spontanées nous viennent très tôt, et c’est au moment où elles se construisent qu’existe

l’opportunité de les développer. A l’âge où se mettent en place nos outils internes d’évaluation de

l’information, ceux que nous mobiliserons toute notre vie. En ce sens, l’école a un rôle à jouer, et tous

les enseignants s’y engagent en réalité déjà, parfois sans le réaliser.

L’esprit critique est au cœur des attitudes et des compétences propres à la culture scientifique et

technologique du socle commun de connaissances, de compétences et de culture, qui le définit comme

« la distinction entre le prouvé, le probable ou l’incertain, la prédiction et la prévision d’un résultat, ou d’une

information dans son contexte ». Ce socle appelle à développer chez les élèves « le sens de l’observation,

la curiosité pour la découverte des causes des phénomènes, l’imagination raisonnée associée à l’ouverture

d’esprit et la créativité ».

Ces attitudes sont en effet au cœur de la pratique des sciences, dès le plus jeune âge, ces dernières

s’étant dotées au fil des siècles d’outils et de méthodes pour approcher le monde de façon rigoureuse.

De ces savoir-faire, il y a beaucoup à apprendre. Pour pratiquer les sciences de façon honnête et

pertinente, sans conteste, mais également bien au-delà : ces postures, nous pouvons en imprégner

nos pratiques dans toutes les disciplines, et notre vie de tous les jours, pour nous forger un avis le plus

juste possible sur notre monde, au quotidien.

Précisons enfin que le mot « sciences », tel que nous l’utiliserons dans cet ouvrage, recouvre l’ensemble

des sciences de la nature, celles que l’on distingue sous les noms de physique, chimie, sciences de la vie,

géologie, astronomie, etc. Les mathématiques sont évidemment une science, mais leur construction,

leur mode de démonstration et de preuve, sont différents de ceux des sciences de la nature. Certaines

des attitudes développées dans ce livre seront communes aux mathématiques et aux sciences de la

nature, d’autres ne le seront pas.

Les principes du projet « Esprit scientifique,

Esprit critique »

C’est dans ce contexte que la Fondation La main à la pâte a développé le projet « Esprit scientifique,

esprit critique ». Ce projet thématique propose aux élèves et aux enseignants d’affuter leurs outils pour

comprendre le monde : en observant bien, en testant juste, en apprenant à soupeser l’information et à

s’y appuyer pour argumenter. A cultiver nos capacités de collaboration et d’entraide, également, ainsi

que l’imagination nous permettant d’innover.

Il propose d’accompagner les élèves

du Cycle 2 au Cycle 4, dans cet

encouragement à penser de façon

éclairée. Au fil de ses activités, ce projet

met en avant l’activité des élèves par le

questionnement, l’étude documentaire,

l’expérimentation, la modélisation, le jeu

de rôle et le débat, tout en leur faisant

prendre du recul de façon explicite

sur les méthodes mises en œuvre,

transposables au quotidien.

Il est un appui pour de futures séances

– de sciences et de tous les domaines

et sera, nous l’espérons, également la

source de nombreuses réflexions relatives à la justesse de nos postures et de nos actes, chaque jour.

Son objectif est donc d’initier un travail de fond, régulier, qui permettra à l’élève, à terme, d’exercer

plus efficacement son esprit critique.

Ce projet ne se limite en effet pas aux sciences mais représente une ressource pluridisciplinaire :

l’attitude raisonnée et l’esprit critique sont aussi une affaire de langage, de mathématiques, d’éducation

civique et morale, d’histoire, et préparent l’élève à sa vie de citoyen.

Comme le rappelle le socle commun de compétences, de connaissances et de culture, « les élèves

devront être capables de jugement et d’esprit critique, ce qui suppose : savoir évaluer la part de subjectivité

ou de partialité d’un discours, d’un récit, d’un reportage ; savoir distinguer un argument rationnel d’un

Introduction

8 Introduction 9


argument d’autorité ; apprendre à identifier, classer, hiérarchiser, soumettre à critique l’information et la

mettre à distance ; savoir distinguer virtuel et réel ; être éduqué aux médias et avoir conscience de leur place et

de leur influence dans la société ; savoir construire son opinion personnelle et pouvoir la remettre en question,

la nuancer (par la prise de conscience de la part d’affectivité, de l’influence de préjugés, de stéréotypes) ».

Des outils pour l’enseignant et l’élève

Le projet « Esprit scientifique, esprit critique » s’articule autour de deux guides (Cycles 2 et 3 et Cycle 4).

Le présent guide contient :

• Un module d’activités de classe :

– 11 séquences d’activités pour le Cycle 2 et 16 pour le Cycle 3, composées d’une à cinq

activités d’une heure en moyenne, précisant chacune les domaines d’enseignement / disciplines mis

en œuvre, et les compétences associées,

Le tout organisé en une progression de 5 « blocs » thématiques : Observer, Expliquer, Evaluer,

Argumenter et Inventer,

• Une grille permettant de se repérer dans les apprentissages,

• Des éclairages pédagogiques et scientifiques pour guider l’enseignant dans la mise en œuvre du

projet,

• Des fiches d’activités au format A4, à utiliser en classe,

• Des fiches d’évaluation, à raison d’une pour chaque séquence, mentionnant la ou les compétence(s)

évaluée(s).

Ce guide Cycle 2 – Cycle 3 pourra être complété par le guide consacré au Cycle 4 : ainsi, l’enseignant

pourra avoir une vision globale de toute la progression proposée, autour de ce thème.

Un appui pour les sciences et les autres disciplines

Une particularité du projet « Esprit scientifique, esprit critique » réside dans son approche des sciences

par leurs méthodes, et non par les savoirs qu’elles permettent de produire. Que veut dire « faire des

sciences ? », « comment fait-on des sciences ? » et « comment les sciences permettent-elle de connaître le

monde ?» sont autant de questions sous-jacentes, qui peuvent être posées directement à la classe, en

amont du travail.

• Si certaines séquences proposées peuvent avoir un

fondement notionnel, leurs conclusions sont cependant

toujours axées sur la méthode scientifique mise en

œuvre.

• D’autres séquences proposent de mettre en œuvre une

démarche scientifique, mais envisagée dans un autre

contexte, simplifié, permettant justement de se focaliser

sur la méthode (elles sont « décontextualisées »).

• D’autres séquences encore sont des séquences de

langage – exploitable directement en enseignements de

langage / français – de mathématiques, d’Enseignement

Civique et Moral (EMC)…

Ce projet ne peut en rien se substituer à des séquences de sciences permettant de découvrir la biodiversité,

les circuits électriques ou les volcans. En revanche, il fournira des bases solides et remobilisables par la

suite, dans tous les enseignements de sciences futurs, ainsi que dans d’autres disciplines.

Un projet clés en main, testé en classe

Ce projet se présente comme un document « clés en main ». La description des séances est suffisamment

précise pour permettre à un enseignant, même peu coutumier de la démarche d’investigation, de se

familiariser avec les notions et concepts évoqués et de mener à bien les activités. Chacune précise

quelle est la durée approximative de l’activité, quel est le matériel nécessaire, par quel questionnement

démarrer l’investigation, quelles sont les difficultés potentielles, comment faire le lien explicite avec la

nature des sciences et l’exercice de l’esprit critique au quotidien.

Toutes les séances ont été validées par des scientifiques et des pédagogues, puis testées dans quarante

classes de différents profils (milieu rural/urbain, favorisé ou non, avec des enseignants débutants ou

expérimentés…). Cette phase de tests a permis, grâce à l’implication et aux conseils de nombreux

enseignants, de remanier les activités pour leur donner les meilleures chances de fonctionner dans

toutes les classes.

Un projet à s’approprier… puis à adapter

S’approprier le module nécessite d’en prendre

connaissance, et éventuellement de réaliser soi-même

les activités proposées. Pour un certain nombre de

séquences, une préparation matérielle est également

nécessaire en amont (par exemple la fabrication de

« cartes à jouer » ou le rassemblement de matériel

simple).

La progression proposée dans cet ouvrage a été

pensée pour être cohérente et faciliter le travail de

l’enseignant. Cependant, ce dernier sera libre de

composer sa propre progression, en re-ventilant les

séquences. A l’intérieur des séquences, l’enseignant est libre de mener les activités de façon dissociée

dans le temps, ou d’en rassembler plusieurs à la suite.

Qu’apprend-on, avec le projet « Esprit scientifique,

esprit critique ? »

Les savoir-faire « Esprit scientifique, esprit critique »

Ce projet propose aux élèves de cheminer au fil de 5 blocs thématiques : Observer, Expliquer, Evaluer,

Argumenter et Inventer.

Introduction

10 Introduction 11


Une structure « spiralaire »

Le projet s’articule autour de progressions thématiques et par niveau.

Au sein d’un bloc, les élèves progressent en accumulant

des savoir-faire.

Par exemple, dans le cadre du bloc thématique Observer, il est d’abord question de s’approprier des

outils élémentaires pour mener des observations de façon rigoureuse et les communiquer (1.1), puis

de passer des observations aux interprétations de façon satisfaisante (1.2), de réfléchir aux protocoles

d’observation et notamment à la nécessité de multiplier et de sélectionner les observations (1.3), puis

de comprendre le rôle de la mesure et d’autres outils pour objectiver ses observations (1.4), enfin,

et uniquement pour les élèves du cycle 4, de « s’observer observer », afin de prendre conscience des

limites de l’observation naturelle et des instruments utilisés..

Pour chaque savoir-faire, les élèves passent – au cours de leur

scolarité – d’un niveau « débutant » (Niveau 1) au niveau « confirmé »

(Niveau 2) puis au niveau « expert » (Niveau 3).

Par exemple, pour le savoir-faire 1.4, rendre ses observations plus objectives, mesurer, nous proposons

une acquisition en trois niveaux :

– Niveau 1 : Eprouver le besoin d’une mesure précise

– Niveau 2 : S’approprier des instruments de mesure

– Niveau 3 : Intégrer la notion d’incertitude de la mesure

BLOC 3 : EVALUER la fiabilité de sources d’information et les contenus relayés par des textes, des

images, des vidéos

3.1. Faire la différence entre connaissance et fiction

3.2. Rechercher une information pour construire une connaissance

3.3. Vérifier une information

3.4. Être vigilant face à la désinformation

Chacun leur permet d’acquérir des savoir-faire « Esprit scientifique, Esprit critique », qui sont

précisés en en-tête de chaque séquence d’activités.

BLOC 1 : OBSERVER le monde qui nous entoure, ses objets, ses phénomènes

1.1. Mener des observations de façon rigoureuse et les communiquer

1.2. Passer des observations aux interprétations

Savoirfaire

1.3. Multiplier les observations pour construire des connaissances

1.4. Rendre ses observations plus objectives, mesurer

1.5. Prendre conscience des mécanismes de l’observation (Cycle 4 uniquement)

BLOC 2 : EXPLIQUER des événements, des relations, des mécanismes, distinguer des causes et des

effets

2.1. Identifier et comprendre des relations de cause à effet

Savoirfaire

2.3. Élaborer une explication à un pnénomène

2.2. Se doter d’une méthode pour chercher la cause d’un phénomène

2.4. Modéliser, expliquer, prédire

Savoirfaire

BLOC 4 : ARGUMENTER et débattre autour de thématiques d’ordre scientifique ou sociétal

4.1. Reconnaître un bon argument

Savoirfaire

4.2. Construire un argumentaire solide

4.3. Comprendre la nature des connaissances scientifiques (Cycle 4 uniquement)

BLOC 5 : INVENTER produire des objets technologiques, y compris à partir de connaissances issues

de la recherche scientifique

Savoirfaire

5.2. Résoudre un

5.1. Analyser un problème

problème

Cette progression peut donc être qualifiée de « spiralaire », et permet aux élèves de construire sur ce qu’ils

ont déjà appris, en reprenant systématiquement leurs acquis et en les complexifiant progressivement.

Les niveaux guideront l’enseignant dans le choix des activités qu’il proposera à ses élèves, au-delà des

cycles donnés à titre indicatif.

Le tableau présenté dans les deux pages suivantes détaille l’ensemble des savoir-faire abordés dans ce

projet, et indique les séquences d’activités associées. L’enseignant pourra s’y référer pour comprendre

la progression proposée dans cet ouvrage, ou construire sa propre progression.

Enfin, il pourra proposer à ses élèves un « Passeport pour les sciences et l’esprit critique » (proposé en

pages 19), leur permettant de colorier des étoiles correspondant aux « niveaux qu’ils ont acquis » et

de visualiser leur progression en un coup d’œil.

Introduction

12 Introduction 13


BLOC 1 : OBSERVER

Savoir-faire Niveau 1 Niveau 2 Niveau 3

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

Mener des

observations de

façon rigoureuse et

les communiquer

Passer des

observations aux

interprétations

1.3 Multiplier les

observations pour

construire des

connaissances

1.4 Rendre ses

observations plus

objectives, mesurer

Prendre conscience

des mécanismes de

l’observation

Définir des critères d’observation

et être précis dans son langage

Utiliser un vocabulaire et des

critères plus sophistiqués pour

décrire

Utiliser un vocabulaire et des

critères techniques et scientifiques

pour décrire

[Cycle 2 – Séq. 1 : portraits de chats] [Cycle 2 – Séq. 1 : portraits de chats] [Cycle 3 – Séq. 1 : mesurer des feuilles],

[Cycle 4 – Seq. 1 : L’œil de l’expert]

Faire la différence entre

observation et interprétation

[Cycle 2 – Séq. 2 : le théâtre des formes

géométriques]

Multiplier les observations pour

détecter des régularités

[Cycle 2 – Séq. 3 : à la recherche de

régularités]

Eprouver le besoin d’une mesure

précise

[Cycle 2 – Séq. 4 : impression et

mesure],

[Cycle 3 – Séq. 1 : mesurer des feuilles]

Réaliser que l’observation n’est

pas un enregistrement fidèle du

monde

Réaliser qu’une interprétation n’est

possible que si l’observation est

rigoureuse

[Cycle 3 – Séq. 2 : les archéologues du

futur], [Cycle 4 – Séq.2 : A l’écoute des

oiseaux]

Croiser les observations et vérifier

leur cohérence

[Cycle 2 – Séq. 3 : on a retrouvé des os]

S’approprier des instruments de

mesure

[Cycle 2 – Séq. 4 : impression et

mesure],

[Cycle 3 – Séq. 1 : mesurer des feuilles]

Comprendre que l’observation est

conditionnée par les propriétés de

nos sens

Utiliser des observations indirectes

pour réaliser des interprétations

[Cycle 4 – Séq.3 : A la recherche

d’indices]

Tirer une connaissance à partir

d’observations multiples

[Cycle 3 – Séq. 4 : des données aux

connais.], [Cycle 4 – Séq.4 : Menaces

sur la biodiversité?]

Intégrer la notion d’incertitude de

la mesure

[Cycle 3 – Séq. 1 : mesurer des feuilles],

[Cycle 4 – Séq.5 : A vos marques, prêts

? Comptez !]

Dépasser les limites de

l’observation naturelle

[Cycle 4 – Séq.6 : Lumières et couleurs] [Cycle 4 – Séq.7 : De l’œil au cerveau] [Cycle 4 – Séq.8 : Mesurer la couleur]

BLOC 2 : EXPLIQUER

Savoir-faire Niveau 1 Niveau 2 Niveau 3

2.1

2.2

2.3

Identifier et

comprendre des

relations de cause

à effet

Se doter d’une

méthode pour

chercher la cause

d’un phénomène

Elaborer une

explication à un

phénomène

2.4 Modéliser,

expliquer, prédire

Comprendre ce qu’est une cause

et ce qu’est un effet

[Cycle 2 et 3 – Séq. 1 : les machines de

Rube Goldberg]

Chercher par tâtonnement

l’explication parmi plusieurs causes

possibles

Identifier et représenter des

chaînes de causalité

[Cycle 2 et 3 – Séq. 1 : les machines de

Rube Goldberg]

Imaginer des protocoles pour

tester différentes hypothèses

Comprendre qu’un phénomène

peut avoir plusieurs causes

[Cycle 4 – Séq.1 : Une course contre la

montre]

S’approprier une démarche

expérimentale pour expliquer un

phénomène

[Cycle 2 – Séq. 2 : cherchons la panne] [Cycle 2 – Séq. 3 : quelle est la cause ?] [Cycle 3 – Séq. 2 : la boîte du

Pourquoi], [Cycle 4 – Séq.2 : Périlleux

diagnostic]

Constater l’existence de relations

régulières (corrélation) entre des

phénomènes

[Cycle 3 – Séq. 3 : l’hirondelle et la

grenouille]

Modéliser à l’aide d’une maquette

[Cycle 3 – Séq. 5 : la carte animée],

[Cycle 3 – Séq. 2 : la boîte du Pourquoi]

Réaliser que la corrélation

n’implique pas forcément une

relation de cause à effet

[Cycle 3 – Séq. 4 : cette cause qui n’en

était pas une]

Expliquer un phénomène par une

modélisation

[Cycle 4 – Séq.4 : Pandémie]

Identifier le mécanisme qui relie un

effet à sa cause

[Cycle 4 – Séq.3 : Une meurtrière

invisible]

BLOC 3 : EVALUER

Savoir-faire Niveau 1 Niveau 2 Niveau 3

3.1

3.2

3.3

3.4

Faire la différence

entre connaissance

et fiction

Rechercher une

information pour

construire une

connaissance

Vérifier une

information

Être vigilant face à

la désinformation

Repérer des indices pour distinguer

des informations réelles et de

fiction

Questionner et évaluer la

plausibilité scientifique d’une

information

Faire attention à la provenance

d’une information

[Cycle 2 – Séq. 1 : dinosaure et dragon] [Cycle 3 – Séq. 1 : la science dans la SF] [Cycle 4 – Séq.1 : Aux confins de

l’espace]

Chercher des sources de

connaissance fiables (textuelles)

[Cycle 3 – Séq. 2 : comment arrêter le

hoquet]

Chercher la source d’une

information pour évaluer sa

fiabilité

[Cycle 4 – Séq.2 : Une bulle dans

l’espace]

Vérifier une information par un test Vérifier une information à l’aide de

sources externes

[Cycle 2 – Séq. 2 : le meilleur papier

absorbant]

Identifier les leviers qui rendent

crédibles des informations fausses

[Cycle 3 – Séq. 3 : le bracelet du

pouvoir]

Identifier des leviers de persuasion

et de manipulation

Vérifier une information à l’aide de

connaissances

[Cycle 4 – Séq. 3 : Opération Lune]

Démonter des fausses informations

[Cycle 3 – Séq. 4 : la chasse au dahu] [Cycle 4 – Séq. 4 : Tout le monde ment] [Cycle 4 – Séq. 5 : Dinoleaks ]

BLOC 4 : ARGUMENTER

Savoir-faire Niveau 1 Niveau 2 Niveau 3

4.1

4.2

4.3

Reconnaître un bon

argument

Construire un

argumentaire solide

Comprendre

la nature des

connaissances

scientifiques

Des parcours possibles

Puisque les savoir-faire de chaque bloc s’enchaînent dans un ordre logique, chaque bloc peut être

considéré comme un parcours thématique en lui-même : Parcours « Apprendre à observer », parcours

« Apprendre à expliquer », Parcours « Apprendre à évaluer des informations »,…

L’enseignant pourra toutefois décider de créer un parcours personnalisé à l’intérieur d’un bloc voire

entre les blocs. Seule contrainte : celle de faire émerger les savoir-faire propres à l’esprit scientifique et

l’esprit critique et de les rendre explicites pour les élèves.

Dans cette optique, nous proposons quatre parcours thématiques traversant les blocs :

Parcours « Explorer le monde qui nous entoure » (Cycle 2)

Séquences

Reconnaître un argument

pertinent

Le théâtre des formes géométriques

(Cycle 2 – Bloc 1 – Séquence 2)

• à la recherche de régularités

(Cycle 2 – Bloc 1 – Séquence 3)

• De l’impression à la mesure

(Cycle 2 – Bloc 1 – Séquence 4)

Les machines de Rube Goldberg

(Cycle 2 – Bloc 2 – Séquence 1)

• Cherchons la panne

(Cycle 2 – Bloc 2 – Séquence 2)

[Cycle 2 – Séq. 1 : tous pareils, tous

différents]

Débattre à partir d’arguments

[Cycle 3 – Séq. 2 : les écrans et moi]

Comprendre comment se

construit une théorie scientifique

[Cycle 4 – Séq. 3 : Une belle prise de

becs]

Reconnaître parmi les arguments

pertinents ceux qui sont appuyés

par des faits

[Cycle 3 – Séq. 1 : faut-il manger du

Nuletta]

Construire un argumentaire

structuré

[Cycle 4 – Séq. 2 : Bien argumenter

pour convaincre]

Reconnaître une bonne théorie

scientifique

[Cycle 4 – Séq. 4 : Dans la peau de

Syms Covington]

Reconnaître les arguments

fallacieux

[Cycle 4 – Séq. 1 : Bons et mauvais

arguments]

Qu’y apprend-on ? (Savoir-faire)

Comprendre l’importance des

connaissances scientifiques dans

les débats de société

[Cycle 4 – Séq. 5 : Le mystère des pluies

d’oiseaux]

BLOC 4 : ARGUMENTER

Savoir-faire Niveau 1 Niveau 2 Niveau 3

4.1

4.2

Reconnaître un bon

argument

Construire un

argumentaire solide

Identifier les objectifs et contraintes

pour résoudre un problème

[Cycle 2 – Séq. 1 : la boîte de

chocolats],

Savoir justifier le choix d’une

solution

[Cycle 2 – Séq. 1 : la boîte de

chocolats],

[Cycle 3 – Séq. 1 : l’emballage de jus

de fruits]

Prendre conscience des étapes et

stratégies qui guident la résolution

de problème

[Cycle 3 – Séq. 1 : faut-il manger du

Nuletta]

Mettre en œuvre et évaluer de

façon objective des solutions

[Cycle 4 – Séq. 2 : Innovation

technologique]

1.2 Passer des observations aux interprétations : Niveau 1, Faire

la différence entre observation et interprétation

1.3 Multiplier les observations pour construire des connaissances :

Niveau 1, Multiplier les observations pour détecter des régularités

1.4 Rendre ses observations plus objectives, mesurer :

Niveau 1, Eprouver le besoin d’une mesure précise et Niveau 2,

S’approprier des instruments de mesure

2.1 Identifier et comprendre des relations de cause à effet : Niveau

1, Comprendre ce qu’est une cause et ce qu’est un effet et Niveau

2, Identifier et représenter des chaînes de causalité

2.2 Se doter d’une méthode pour chercher la cause d’un

phénomène : Niveau 1, Chercher par tâtonnement l’explication

parmi plusieurs causes possibles

Introduction

14 Introduction 15


• Dinosaures et dragons

(Cycle 2 – Bloc 3 – Séquence 1)

• Tous pareils, tous différents

(Cycle 2 – Bloc 4 – Séquence 1)

3.1 Faire la différence entre connaissance et fiction : Niveau 1,

Repérer des indices pour distinguer des informations réelles et

de fiction

4.1 Reconnaître un bon argument : Niveau 1, Reconnaître un

argument pertinent

Séquences

• Portraits de chats

(Cycle 2 – Bloc 1 – Séquence 1)

Parcours « Découvrir la science » (Cycle 2)

Qu’y apprend-on ? (Savoir-faire)

1.1 Mener des observations de façon rigoureuse et les

communiquer : Niveau 1, Définir des critères d’observation et

être précis dans son langage et Niveau 2, Utiliser un vocabulaire

et des critères plus sophistiqués pour décrire

Séquences

• Mesurer des feuilles d’arbres

(Cycle 3 – Bloc 1 – Séquence 1)

Le théâtre des formes géométriques

(Cycle 2 – Bloc 1 – Séquence 2)*

• L’hirondelle et la grenouille

(Cycle 3 – Bloc 2 – Séquence 3)

• Cette cause qui n’en était pas une

(Cycle 3 – Bloc 2 – Séquence 4)

Parcours « Prendre du recul » (Cycle 3)

Qu’y apprend-on ? (Savoir-faire)

1.1 Mener des observations de façon rigoureuse et les

communiquer : Niveau 3, Utiliser un vocabulaire et des critères

techniques et scientifiques pour décrire

1.2 Passer des observations aux interprétations : Niveau 1, Faire

la différence entre observation et interprétation

2.3 Élaborer une explication à un phénomène : Niveau 1

Constater l’existence de relations régulières (corrélation) entre

des phénomènes

2.3 Elaborer une explication à un phénomène : Niveau 2,

Réaliser que la corrélation n’implique pas forcément une

relation de cause à effet

Le théâtre des formes géométriques

(Cycle 2 – Bloc 1 – Séquence 2)

• À la recherche de régularités

(Cycle 2 – Bloc 1 – Séquence 3)

• De l’impression à la mesure

(Cycle 2 – Bloc 1 – Séquence 4)

• Cherchons la panne

(Cycle 2 – Bloc 2 – Séquence 2)

• Quelle est la cause ?

(Cycle 2 – Bloc 2 – Séquence 3)

Le meilleur papier absorbant

(Cycle 2 – Bloc 3 – Séquence 2)

• La boîte de chocolats

(Cycle 2 – Bloc 5 – Séquence 1)

1.2 Passer des observations aux interprétations : Niveau 1, Faire

la différence entre observation et interprétation

1.3 Multiplier les observations pour construire des

connaissances : Niveau 1, Multiplier les observations pour

détecter des régularités

1.4 Rendre ses observations plus objectives, mesurer :

Niveau 1, Eprouver le besoin d’une mesure précise et Niveau

2, S’approprier des instruments de mesure

2.2 Se doter d’une méthode pour chercher la cause d’un

phénomène : Niveau 1, Chercher par tâtonnement l’explication

parmi plusieurs causes possibles

2.2 Se doter d’une méthode pour chercher la cause d’un

phénomène : Niveau 2, Imaginer des protocoles pour tester

différentes hypothèses

3.3 Vérifier une information : Niveau 1, Vérifier une information

par un test

5.1 Analyser un problème : Niveau 1, Identifier les objectifs et

contraintes pour résoudre un problème ; et 5.2 Résoudre un

problème : Niveau 1, Savoir justifier le choix d’une solution

• La chasse au dahu

(Cycle 3 – Bloc 3 – Séquence 4)

• Faut-il manger du Nuletta ?

(Cycle 3 – Bloc 4 – Séquence 1)

• L’emballage de jus de fruits

(Cycle 3 – Bloc 5 – Séquence 1)

3.4 Être vigilant face à la désinformation : Niveau 1, Identifier

les leviers qui rendent crédibles des informations fausses

4.1 Reconnaître un bon argument : Niveau 2, Reconnaître

parmi les arguments pertinents ceux qui sont appuyés par des

faits

5.1 Analyser un problème : Niveau 1, Identifier les objectifs et

contraintes pour résoudre un problème ; et 5.2 Résoudre un

problème : Niveau 1, Savoir justifier le choix d’une solution

* Cette séquence, indiquée « à partir du Cycle 2 », est néanmoins très pertinente au Cycle 3, dans le cadre de ce parcours.

Introduction

16 Introduction 17


Parcours « Découvrir la science » (Cycle 3)

Séquences

• Mesurer des feuilles d’arbres

(Cycle 3 – Bloc 1 – Séquence 1)

Les archéologues du futur

(Cycle 3 – Bloc 1 – Séquence 2)

• On a retrouvé des os

(Cycle 3 – Bloc 1 – Séquence 3)

• Des données aux connaissances

(Cycle 3 – Bloc 1 – Séquence 4)

• La boîte du Pourquoi

(Cycle 3 – Bloc 2 – Séquence 2)

• L’hirondelle et la grenouille

(Cycle 3 – Bloc 2 – Séquence 3)

• Cette cause qui n’en était pas une

(Cycle 3 – Bloc 2 – Séquence 4)

• La carte animée

(Cycle 3 – Bloc 2 – Séquence 5)

Le bracelet du pouvoir

(Cycle 3 – Bloc 3 – Séquence 3)

• Faut-il manger du Nuletta ?

(Cycle 3 – Bloc 4 – Séquence 1)

• L’emballage de jus de fruits

(Cycle 3 – Bloc 5 – Séquence 1)

Qu’y apprend-on ? (Savoir-faire)

1.1 Mener des observations de façon rigoureuse et les

communiquer : Niveau 3, Utiliser un vocabulaire et des critères

techniques et scientifiques pour décrire

1.2 Passer des observations aux interprétations : Niveau 2,

Réaliser qu’une interprétation n’est possible que si l’observation

est rigoureuse

1.3 Multiplier les observations pour construire des connaissances :

Niveau 2, Croiser les observations et vérifier leur cohérence

1.3 Multiplier les observations pour construire des

connaissances : Niveau 3, Tirer une connaissance à partir

d’observations multiples

2.2 Se doter d’une méthode pour chercher la cause

d’un phénomène : Niveau 3, S’approprier une démarche

expérimentale pour répondre à une question ; 2.4 Expliquer

l’inaccessible : Niveau 1, Modéliser à l’aide d’une maquette

2.3 Elaborer une explication à un phénomène : Niveau 1

Constater l’existence de relations régulières (corrélation) entre

des phénomènes

2.3 Elaborer une explication à un phénomène : Niveau 2,

Réaliser que la corrélation n’implique pas forcément une

relation de cause à effet

2.4 Modéliser, expliquer, prédire : Niveau 1, Modéliser à l’aide

d’une maquette

3.3 Vérifier une information : Niveau 2, Si on ne peut pas faire

de test, vérifier une information à l’aide de sources externes

4.1 Reconnaître un bon argument : Niveau 2, Reconnaître parmi

les arguments pertinents ceux qui sont appuyés par des faits

5.1 Analyser un problème : Niveau 1, Identifier les objectifs et

contraintes pour résoudre un problème ; et 5.2 Résoudre un

problème : Niveau 1, Savoir justifier le choix d’une solution

Colorie les étoiles correspondant

à ce que tu as appris et vois ton

chemin vers l’esprit scientifique

et l’esprit critique !

Introduction

18 Introduction 19


Éclairage

scientifique

20 Introduction


Éclairage scientifique

Qu’est-ce que l’esprit scientifique ?

Combien de fois avons-nous tiré des explications fermes à partir d’observations sommaires ? Combien

de fois avons-nous imaginé détenir une conclusion définitive à partir de quelques faits ? Combien de

fois encore avons-nous pensé posséder une preuve solidement établie, pourtant appuyée par des

anecdotes uniquement ?

Notre vigilance « naturelle» n’est pas suffisante pour nous protéger, enfants et adultes, des pièges du

raisonnement – de celui des autres comme du nôtre. Elle n’est pas suffisante non plus pour créer un filtre

toujours efficace face à l’information qui parvient à nos oreilles. Campagnes publicitaires convaincantes,

arguments fallacieux séduisants… qui peut prétendre ne s’être jamais « fait avoir » ? D’autant plus

que, dans un monde hautement connecté où l’information circule dans toutes les directions, nos

mécanismes de vigilance sont mis à rude épreuve…

Si nous partageons tous les mêmes étonnantes capacités de raisonnement et de connaissance, nous

partageons donc aussi les mêmes limites.

Les enfants sont des scientifiques en herbe

Depuis notre naissance, observer nous permet de découvrir le monde autour de nous. Dotés d’une

curiosité naturelle, nous sommes servis dans notre démarche de découverte de la réalité par une variété

de capacités et de modalités : de l’exploration, plus ou moins raisonnée et planifiée, au tâtonnement

et à l’essai-erreur, jusqu’à des formes élémentaires d’expérimentation. Spontanément, nous cherchons

à relier les phénomènes que nous

observons. Nous comprenons que les

uns permettent d’expliquer les autres :

nous raisonnons en termes de causes et

d’effets. Dans notre vie quotidienne, nous

apprenons à identifier des problèmes, à

inventer des solutions, qu’elles soient

d’ordre technique ou conceptuel.

La démarche de découverte et d’explication

n’est pas une entreprise solitaire

que l’enfant (et l’adulte) conduit isolé

des autres individus. Bien au contraire,

son entourage constitue une source

d’information et de connaissance, que l’enfant sollicite sans cesse pour répondre à ses questions.

Les membres de l’entourage représentent aussi des partenaires de discussion avec lesquels il peut

échanger des arguments.

L’enfant est ainsi préparé à évaluer ses sources, d’abord par leur familiarité, puis sur la base de leur

cohérence et du consensus qu’elles obtiennent par le groupe. Il fait donc confiance, mais exerce aussi

sa vigilance par rapport aux arguments qui lui sont donnés.

Il exploite ensuite les connaissances obtenues pour construire ses opinions et se prépare à argumenter

pour les défendre.

Des difficultés naturelles

Pour autant, l’ensemble de ces pratiques n’est pas exempt d’erreurs. De l’enfance à l’âge adulte, nous

partageons les mêmes difficultés : nos observations sont subjectives et nos intuitions peuvent être trompeuses.

Bâtir sur des bases naturelles pour les dépasser

Au cours de son histoire, l’Homme s’est doté de méthodes, d’outils et d’institutions permettant de

dépasser – du moins en partie – les limites de nos raisonnements et d’atteindre un degré de plus en

plus important d’objectivité, de précision, de capacité à séparer le bon grain de l’ivraie : il a développé

des pratiques scientifiques. Au cours des siècles, les sciences sont devenues hautement spécialisées,

constituées d’un ensemble de disciplines et de professions différentes et complémentaires. Leurs outils

leur sont propres, loin de notre quotidien. Leur raisonnement nous échappe souvent. Certaines des

connaissances et concepts sont à la portée des experts seulement…

Ce serait pourtant une erreur de penser que les compétences de base des sciences sont réservées à une

élite d’experts. Bien au contraire, c’est à la portée de chacun et dans l’intérêt de tous de les acquérir,

de se forger un « esprit scientifique ». Il sera alors possible de les mettre en œuvre dans notre quotidien,

favorisant un meilleur vivre-ensemble grâce à des échanges d’opinions et de connaissances plus clairs,

fondés et raisonnés.

Les sciences ont toutes quelque chose de commun

De par leur origine commune, les disciplines scientifiques fonctionnent toutes sur les mêmes

principes. Même si chaque discipline possède son vocabulaire, ses outils et ses concepts, toutes

reposent sur les mêmes objectifs et tentent de contourner les mêmes écueils. Le biologiste devant

sa cellule et le physicien devant sa particule adoptent les mêmes attitudes et une méthodologie

fondamentalement similaire pour percer les mystères des systèmes qu’ils étudient.

La pratique des sciences consiste à mettre en œuvre de façon volontaire nos capacités de

raisonnement et à rechercher de manière méthodique des faits à l’appui de ce raisonnement (les

faits peuvent être soit des observations, soit des résultats d’expérience, soit les deux). Ceci rend la

démarche scientifique « lente » par rapport aux outils que l’on mobilise au quotidien. Les sciences

prennent leur temps. La patience nécessaire pour mener des observations et parvenir jusqu’aux

conclusions en est donc une composante fondamentale. L’exercice volontaire du raisonnement

scientifique représente un réel effort qui – guidé par le recours à des méthodes standardisées et

des instruments rigoureux – permet aux sciences de dépasser les limites de notre raisonnement

quotidien et de se contraindre à s’appuyer sur les faits.

Éclairage scientifique

22 Éclairage scientifique 23


De plus, les scientifiques sont contraints de rendre publiques leurs analyses et de faire valider leurs

conclusions par des pairs, en les soumettant à l’analyse d’autres scientifiques.

Il est ainsi possible de mettre en avant la méthode scientifique, quelle que soit la discipline utilisée.

Ses caractéristiques l’éloignent de notre fonctionnement au quotidien mais c’est précisément en

cela qu’elles nous permettent de dépasser nos limites naturelles.

Qu’est-ce que l’esprit critique ?

prépare les élèves à devenir les citoyens de demain : en leur permettant de comprendre ses spécificités

et ses apports, notamment face aux grands défis du développement durable et du vivre-ensemble.

Néanmoins, ceci n’implique pas qu’à elles seules, les sciences puissent dicter la totalité de nos conduites :

des jugements éthiques, par exemple, vont également inspirer nos actions.

De l’esprit scientifique à l’esprit critique,

au fil de 5 blocs thématiques

De l’esprit scientifique à l’esprit critique

Cultiver l’esprit scientifique dans la vie de tous les jours signifie acquérir des compétences et des outils

qui permettent d’aiguiser et de structurer les capacités naturelles d’observation, d’explication, de tri

des informations, d’argumentation et de résolution de problèmes.

Savoir appliquer ces compétences et outils au moment opportun, dans le cadre de la vie de tous les

jours, à soi-même ou à des sources d’information, revient à faire preuve d’esprit critique.

Du bon usage de l’esprit critique

L’exercice de l’esprit critique a pour but de nous rendre plus efficaces dans notre capacité à faire face

aux défis du quotidien, et non pas de nous rendre plus « négatifs », plus enclins à nous focaliser sur

les failles d’un système ou à tout critiquer ! Il s’agit au contraire de chercher à mieux comprendre

notre monde, à éviter de nous précipiter vers des conclusions hâtives ou de rester enfermés dans nos

opinions : somme toute, il s’agit de chercher à agir avec discernement.

La capacité à exercer son esprit critique est d’autant plus souhaitable que les nouvelles générations sont

confrontées à une profusion d’informations, souvent en lien avec des enjeux relatifs aux sciences, et

doivent les démêler pour asseoir leurs décisions. Que faire face à ce déluge de données ? L’esprit critique

est une boussole nous permettant de les utiliser à bon escient, et il peut se nourrir de la compréhension

du raisonnement scientifique, de la façon dont les sciences établissent et affinent les connaissances.

De l’esprit critique à la formation citoyenne

De l’esprit critique au vivre

ensemble et au vivre en société

Le passage irréfléchi à l’action a des

conséquences importantes non seulement

envers notre environnement physique, mais

aussi social. Fonder ses relations sur le respect

des arguments, des faits, permet de ne pas céder

aux stéréotypes, aux catégorisations hâtives,

aux sentiments d’appartenance exclusive et

donc à l’exclusion.

Agir, prendre des décisions, se forger des opinions éclairées… les enjeux sont majeurs et nécessitent

plus que jamais l’encouragement de l’esprit critique. Ainsi, se familiariser avec les méthodes des sciences

OBSERVER

A la base de toute compréhension se place l’observation. C’est un processus actif, motivé par la curiosité

et lui-même moteur de notre volonté d’explorer le monde.

Une tendance naturelle

à l’observation

Si cette image ne nous laisse pas indifférents, c’est parce

que notre cerveau propose en permanence des interprétations

pour les informations qu’il reçoit ! Peu de traits

Dans la vie de tous les jours nous

obser vons le monde à l’aide de nos sur une page sont suffisants pour « voir un visage » et

sens. Les observations ainsi collectées même pour lui prêter des émotions, des intentions…

servent de base à nos raisonnements et

:-)

connaissances. Elles sont continuellement

renouvelées et nous permettent de

mettre à jour nos idées. Leur fonction est

de guider nos actions dans un monde Devant une fleur, nous ne nous contentons pas de

complexe et changeant.

détecter un objet rond et jaune, entouré de nombreux

autres de forme oblongue et de couleur blanche. Si on

nous demande alors ce que l’on voit, nous répondons

spontanément : « une fleur !».

En se réveillant au matin, on pourra constater que le

terrain en face de notre fenêtre est mouillé, que des

gouttes d’eau coulent de la gouttière. Maintenant le

soleil brille. Nous n’observons donc pas directement

la pluie mais nos observations combinées ensemble

nous mènent à interpréter ce que nous voyons : il a plu

Lorsque l’on observe quelque chose, on cette nuit. Nous avons utilisé nos observations pour en

ne se limite que rarement à « voir », c’està-dire

à constater les formes, couleurs, pouvons directement observer.

faire une inférence, pour aller au-delà de ce que nous

etc. des objets. En l’espace de quelques

millisecondes, et sans que nous nous en rendions compte, notre cerveau analyse les informations fournies

par les sens et en donne une interprétation cohérente : il intègre différentes sources d’information, fait

des suppositions sur leur origine, résout plusieurs problèmes, comme calibrer les informations provenant

de chacun des deux yeux.

Éclairage scientifique

24 Éclairage scientifique 25


Assez spontanément, nous identi fions des régularités dans notre environnement. Très vite nous en

retirons des connaissances : identification d’objets ou de situation, interprétations… A partir des seul

éléments observables dont nous disposons, nous pouvons donc retracer, de façon plus ou moins

certaine, des événements du passé, ou anticiper des événements à venir.

De l’observation aux inférences : dans la peau de Sherlock Holmes

Sherlock Holmes est passé chez nous l’autre soir. Il a remarqué que nous avions des bonbons dans l’entrée, du

chocolat dans la cuisine, des gâteaux dans le salon. Comme d’habitude, après avoir attentivement observé

son entourage, il en a tiré une inférence. Il s’est exclamé : « Vous êtes des gourmands, mes chers amis !»

Une inférence est un processus qui mène à une conclusion, à une interprétation ou à une explication

des faits observés. Il existe deux types fondamentaux d’inférence : les inductions et les déductions.

Les inférences inductives partent de faits observés pour en tirer des conclusions d’ordre général,

des règles ou des lois qui s’appliquent à d’autres cas semblables. Les inférences déductives partent

de connaissances préalables, de règles générales, et les appliquent pour interpréter les données

observées. La technique utilisée par Sherlock Holmes est donc l’induction, et non la déduction,

comme beaucoup le pensent.

L’induction est considérée comme une pierre angulaire des sciences, mais celle-ci ne peut pas s’y

limiter, pas plus que nous ne devrions le faire dans nos observations quotidiennes. La méthode

scientifique pousse les chercheurs à orienter leurs observations par rapport à leur problématique,

à sélectionner les observations pertinentes, à identifier les interprétations plus correctes. Dans ce

processus, ils mobilisent des connaissances préalables voire des théories. En sciences comme dans

l’observation quotidienne, donc, l’induction s’accompagne toujours de la déduction ! Elémentaire !

Les limites de l’observation naturelle

L’observation naturelle est cependant limitée. Les caractéristiques de nos organes sensoriels

conditionnent ce que nous pouvons capter. Dans le cas de la perception visuelle, par exemple, nos

yeux ne sont pas sensibles à la gamme complète des longueurs d’onde présentes dans un faisceau

lumineux, mais seulement à une toute petite partie d’entre elles.

Les interprétations que notre cerveau donne des stimuli véhiculés par les organes de sens peuvent

diverger de la réalité physique. La perception ne se limitant pas à enregistrer des états du monde, des

illusions peuvent s’y insérer.

Cette divergence entre réalité et observation n’est pas nécessairement problématique, et nos sens

nous servent généralement bien dans la vie de tous les jours. L’observation naturelle reste cependant

insuffisante pour permettre d’appréhender la réalité de manière objective et peut nous induire en erreur

dans nos choix et décisions du quotidien.

Quand la réalité et la perception n’arrivent pas à se mettre d’accord

Sur l’image ci-contre, les deux cercles jaunes ont la même

taille (la même propriété physique) mais nous percevons

l’un plus grand que l’autre ?? (propriétés perceptives sont

différentes). Nous sommes face à une illusion perceptive.

Les illusions sont des phénomènes dont nous sommes

tous « victimes », car ils ne dépendent pas du mauvais

fonctionnement de nos organes de sens (comme c’est le cas pour les erreurs de perception à distance

dues à la myopie par exemple). Dans l’illusion présentée ici, tout le monde a tendance à voir un

cercle comme étant plus grand que l’autre ! Les illusions sont aussi « résistantes » à la connaissance ;

elles fonctionnent même si on sait que ce sont des illusions. Ces caractéristiques font des illusions

des phénomènes surprenants mais utiles pour les scientifiques, qui les voient comme des fenêtres

ouvertes sur notre cerveau, révélatrices de son fonctionnement.

Observations non méthodiques

En plus de ces imprécisions ou erreurs induites par nos « outils

Si on nous demandait de dire

ce qui se trouve autour de

naturels » d’observation, nous avons rarement recours à nous en ce moment, ou quelle

des stratégies d’observation méthodiques et rigoureuses. est la couleur de la cravate de

Nos observations sont le plus souvent « improvisées » et peu l’homme que nous venons de

structurées : nous ne nous donnons pas la peine d’être attentifs croiser dans le couloir, nous

aux détails des objets ou de notre environnement. Nous aurions du mal à fournir une

pouvons – par ailleurs – manquer du vocabulaire nécessaire description détaillée. L’attention

pour communiquer ces mêmes détails. Enfin, il est difficile de est nécessaire pour percevoir,

distinguer ce que nous avons réellement « vu » de ce que nous mais souvent nous ne prêtons

avons pu interpréter.

pas assez d’attention aux détails,

En prenant conscience de ceci, nous pouvons préparer nos et en tout cas nous ne pourrions

observations, focaliser notre attention et bien définir ce que pas prêter attention, en une

nous souhaitons observer. Malgré tout, la plupart du temps, seule fois, à tous les détails…

nos observations ne seront pas répétées, ni stratégiquement

confrontées avec celles menées dans d’autres situations. En somme : nos observations du quotidien ne

sont pas naturellement « expertes ».

L’observation scientifique est une forme experte d’observation

Rien n’est plus omniprésent – en sciences – que l’observation. Les sciences ont fait de l’observation

naturelle une activité rigoureuse et l’ont déclinée sous plusieurs modalités : en laboratoire ou en milieu

naturel, avec ou sans expérimentation…

Quand le scientifique mène des observations, il ne se limite pas à enregistrer l’un ou l’autre des

aspects du monde qui l’entoure. Il éduque en même temps ses sens, en étend les capacités grâce

à une pratique rigoureuse, aiguise ses capacités de tri et d’identification, décrit ses observations de

façon détaillée, adopte un langage précis et non ambigu : il transforme une capacité naturelle en une

expertise technique hautement développée.

Adopter une méthodologie rigoureuse

Le passage des observations aux inférences, en sciences, s’accompagne d’une méthodologie rigoureuse.

Premièrement, les scientifiques veillent à séparer ces deux étapes intellectuelles : dans un cahier de laboratoire,

par exemple, le scientifique consigne ses observations séparément de ses interprétations. Deuxièmement,

avant de fournir une interprétation, les scientifiques s’efforcent de répéter plusieurs fois la même observation,

voire de mener des observations complémentaires pour s’assurer de la fiabilité des données.

Éclairage scientifique

26 Éclairage scientifique 27


Outiller l’observation

Fréquemment, les scientifiques étudient des

objets et des phénomènes qui ne peuvent

pas être observés directement, des objets

« invisibles ». C’est le cas des objets trop

petits (les quarks), trop anciens (les premières

formes de vie ou les premiers instants de

l’univers), trop lointains (certaines planètes ou

étoiles) ou encore immatériels (les rumeurs,

les croyances, les idées)… Les scientifiques se

sont dotés d’instruments qui permettent de

dépasser les limites de nos sens et aussi de notre

raisonnement : certains outils d’observation

élargissent les limites du visible (microscopes,

télescopes…) ; d’autres outils nous permettent d’accéder à des mesures quantifiées (thermomètres,

pH-mètres, baromètres, etc…) ; d’autres encore nous permettent de classer les observations qui

s’accumulent de façon confuse et ainsi de repérer plus facilement des structures (grilles, graphiques,

cartes)… Ainsi, chaque observation méthodique ouvre à la possibilité d’une découverte.

Qu’est-ce qu’observer en sciences ? Regardez bien la Lune…

1609 : Galileo Galilei construit sa première lunette pour observer le ciel. La pointant sur la Lune, il

décrit avec précision les « mers » et les « vallées » déjà révélées par l’observation à l’œil nu, ainsi que

d’autres, plus petites, que seul le télescope permet d’observer en détail.

Il observe notamment que ces irrégularités de la surface lunaire changent d’aspect avec les phases

de la Lune, donc en raison de la hauteur du Soleil sur l’horizon. Sur la base de ses connaissances,

sur la lumière et les ombres, il déduit que la Lune a – comme la Terre – des cratères et des reliefs,

et que les zones sombres de sa surface ne sont que des ombres projetées par ceux-ci. La Lune n’est

pas lisse : elle est rugueuse, inégale, pleine de cavités et de reliefs, comme la Terre.

La conception aristotélicienne, qui voulait des corps célestes parfaits, des sphères sans aspérités,

vient se heurter à l’observation augmentée par l’instrumentation et le raisonnement… Et Galileo ne

s’arrête pas là. Grâce à sa lunette et à de plus puissants télescopes, il observe Jupiter, ses satellites (qui

ne s’appellent pas encore ainsi), le Soleil, avec ses taches, et il apporte des preuves d’observation à

l’une des théories les plus contre-intuitives des sciences : la théorie héliocentrique, selon laquelle la

Terre tourne autour du Soleil, contrairement à ce que nos yeux nous disent tous les jours.

En observant Vénus, il s’aperçoit que celle-ci a des phases en tout point pareilles à celles de la Lune, y

compris une phase pendant laquelle Vénus offre toute sa face éclairée à la Terre. Or cette observation

n’est pas compatible avec le modèle dominant à l’époque, celui de Ptolémée, selon lequel Vénus

est en orbite autour du Soleil. En revanche, elle est compatible avec le modèle de Copernic, selon

lequel Vénus orbite autour du Soleil.

Si ces éléments n’apportent pas encore une preuve irréfutable de la justesse du système copernicien,

Galileo a contribué à son succès grâce à des observations rigoureuses, minutieuses, instrumentées.

Ainsi fonctionnent aujourd’hui les sciences, en privilégiant par rapport à toute observation singulière,

la multiplication des observations et la convergence des preuves dans un ensemble cohérent.

Des nombres, de la géométrie et des mesures

Galilée, à la suite de ses observations sur la chute des corps et les oscillations d’un pendule, affirma :

« Ce livre de l’Univers est écrit en langue mathématique. » Quel est donc ce langage ? Observer le monde

conduit à comparer divers résultats, puis bien vite à vouloir les mettre en ordre. Ainsi, la régularité

constatée de la durée qui sépare deux pleines Lunes aboutit à la création d’un calendrier fiable. Seule

la mesure permet une comparaison solide des observations, et la confrontation quantitative entre

différents observateurs permet de se convaincre de la véracité de leurs affirmations, et d’approcher

ainsi cette objectivité qui est le propre des sciences.

L’un des langages mathématiques élémentaires est celui des nombres, c’est-à-dire celui de l’arithmétique

puis de l’algèbre : par exemple ces nombres qui, à l’occasion d’une mesure, expriment une durée, une

longueur, une masse, une vitesse, autrement dit une grandeur physique. Il devient alors intéressant

de rechercher des relations entre ces mesures : ainsi une vitesse (v) est le résultat d’une longueur (L)

parcourue en une certaine durée (t). Ceci peut se dire en langue courante, mais il est plus économique

de l’exprimer par une formule symbolique, ici très simple, soit v = L / t. Notons au passage que, pour

entrer dans ce langage symbolique des grandeurs

mesurables, il est nécessaire de disposer d’unités de

mesure – ici le m/s, le mètre et la seconde. Ces unités

sont fabriquées par l’être humain, et nous pourrions

aussi bien, au prix d’une légère complication de la

formule, utiliser ici le nœud, la minute-lumière et le

siècle. Derrière ces formules, exprimées en langue

mathématique – les plus élaborées deviennent

presque impossibles à exprimer par des phrases

écrites en langue courante – se disent les lois du

monde, celles que nous connaissons déjà et celles

qui demeurent à découvrir.

Un second langage élémentaire des mathématiques

est celui des formes, c’est-à-dire celui de la géométrie,

qui permet de décrire l’espace ainsi que les formes

qu’il contient. L’observation de la trajectoire d’une

balle, de la forme d’un cristal, du parcours d’un rayon

lumineux conduit à les représenter par des objets

abstraits de la géométrie : droite, parabole, sphère,

rhomboèdre. Grâce à cette abstraction géométrique

du monde, il devient possible d’effectuer des mesures et de les comparer : le cadran solaire permit à

Eratosthène de conclure à la sphéricité de la Terre et d’en mesurer le périmètre.

Les nombres entiers et les objets de la géométrie élémentaire sont des abstractions construites sur

l’expérience sensible : compter sur ses doigts, trouver le plus court chemin d’un point à un autre par

exemple. Toutefois, les mathématiciens construisent des abstractions extraordinairement complexes,

de façon tout à fait libre et comme un jeu, indépendamment du monde sensible. Et, fait étonnant,

l’histoire des sciences montre que ces abstractions finissent souvent, un jour ou l’autre, par se révéler

d’un grand secours pour lire le langage de la nature, et découvrir de nouvelles lois.

Éclairage scientifique

28 Éclairage scientifique 29


Aujourd’hui, l’avènement de l’informatique permet de manipuler en des temps très courts, d’immenses

quantités de nombres ou de formes. Ce fait nouveau fait profondément évoluer le rapport des sciences

aux mathématiques.

EXPLIQUER

Pour comprendre le monde qui nous entoure, ses phénomènes et

événements, observer ne suffit pas. Spontanément nous identifions des

relations régulières entre ces événements, des relations de cause-effet

entre phénomènes. Ces capacités sont essentielles pour s’expliquer ce

qui se passe dans notre environnement, prévoir, anticiper. Mais il peut

aussi nous arriver de se nous tromper…

Une tendance naturelle à chercher des explications

Dans la vie quotidienne, nous mobilisons en

permanence des relations de causalité pour évoluer « Laquelle de ces séquences de lettres

dans notre environnement. Par exemple, nous avons vous semble-t-elle la moins aléatoire ?»

appris à relier l’utilisation d’un interrupteur à l’éclairage 1. F-P-F-P-F-P

d’une pièce : sans nous l’expliciter, nous exploitons 2. F-F-F-F-P-F

notre « connaissance » du fait que la manipulation de 3. F-P-F-P-P-P

l’interrupteur est la cause de l’illumination de la lampe. Ces séquences sont, en réalité, toutes

En plus de ces relations causales ordinaires, nous trois complètement aléatoires. Pourtant,

sommes naturellement amenés à rechercher « la cause » nous avons tendance à « préférer » la

lorsque nous sommes confrontés à des phénomènes première, parce que nous croyons y voir

ou à des événements inhabituels. La panne d’un « de l’ordre », nous cherchons malgré

appareil nous amène naturellement à nous interroger nous « une raison d’être », pour un état

sur ce qui l’a provoquée. Nous mobilisons alors nos des choses qui n’est dû qu’au hasard !

connaissances et nous cherchons à mettre en relation

l’événement à expliquer avec d’autres faits : que s’est-il passé juste avant que l’objet ne fonctionne

plus ? Les événements pour lesquels nous n’avons pas d’explication nous déstabilisent, les événements

indésirables nous poussent encore plus à chercher une explication satisfaisante.

Une « perception » de la causalité

Au xviii e siècle, le philosophe anglais David Hume propose que nous identifions les relations de cause

à effet grâce à des principes simples : un événement précède toujours l’autre (ordre temporel) ; on

ne peut pas avoir l’un sans l’autre (association) ; et les deux événements sont du même genre

(contiguité).

Dans les années 1940, le psychologue belge Albert Michotte confirme ceci et montre que – si ces

critères existent – nous pouvons même voir une causalité… là où il n’en existe pas. Il met en scène

deux balles : l’une bleue, l’autre rouge. Lorsque la balle rouge s’approche de la bleue et que celle-ci

se met en mouvement à la suite, la plupart des personnes invitées à décrire ce qu’ils observent tendent

à percevoir une causalité : « la balle rouge a poussé la balle bleue », « la balle bleue bouge parce que

la balle rouge l’a poussée ». Il s’agit d’une illusion de causalité, qui est en réalité le reflet du fait que

nous possédons une forme de « perception » de la causalité, spontanée et directe.

Comme la perception d’une couleur ou d’un son, cette perception de la causalité se met en place

dès la prime enfance : les bébés de moins d’un an sont déjà sensibles à des indices de causalité,

comme l’ordre temporel entre deux événements ou l’action d’un objet sur un autre.

Les limites de la recherche naturelle d’explications

Les capacités de raisonnement causal évoluent avec l’âge… mais ce fonctionnement naturel a des

limites qu’il n’est pas facile de dépasser. Identifier clairement des relations de cause-effet dans des

systèmes ou chaines d’événements n’est pas facile. La procédure qui nous permet de discriminer les

variables impliquées dans un certain effet observé est coûteuse, peu naturelle, et nous la mettons

rarement en pratique dans notre quotidien. Face à des situations complexes, nous pouvons ainsi être

tentés de réduire un phénomène complexe à une seule cause évidente.

Mais comment identifions-nous cette cause ? Souvent,

nous repérons des relations de causalité par le fait que Si nous observons une rue, un jour

deux phénomènes arrivent en léger décalé (à chaque fois de pluie, nous nous apercevrons

que je tourne l’interrupteur, l’ampoule s’allume) ou que que nous rencontrons plus de

deux paramètres varient ensemble. Cependant, conclure personnes portant un parapluie

à l’existence d’une relation de causalité à partir d’indices qu’un jour de soleil… mais aussi

temporels ou d’une corrélation peut être trompeur.

qu’il y a plus de personnes qui

Nous pouvons aussi confondre la recherche de la cause d’un portent des bottes de pluie. Il

événement et sa « raison d’être ». Cette difficulté est par n’y a pourtant pas de lien causal

exemple particulièrement aiguë lorsqu’il s’agit d’expliquer en entre le fait de porter des bottes

termes de mécanismes physiques ou chimiques les causes d’un et celui de prendre son parapluie !

comportement ou d’un trait propre à un organisme vivant.

Dans ces cas, nous avons plutôt tendance à adopter une vision finaliste : tel organe « sert à » quelque

chose, par exemple, ou « on le possède pour tel but ». Le langage courant rend cette distinction d’autant

plus confuse que cause et raison peuvent toutes deux être introduites par un « parce que ».

Éclairage scientifique

30 Éclairage scientifique 31


Paul le poulpe a-t-il des pouvoirs extraordinaires ? – ou pourquoi

il est important de ne pas se laisser tromper par de fausses impressions…

La confusion entre corrélation et causalité est très répandue, chez les enfants comme chez les adultes.

Elle a des conséquences sur nos choix et décisions, donc sur notre vie de tous les jours.

Par exemple : certains produits ou pratiques (un régime par exemple) peuvent être annoncés comme

bénéfiques pour la santé car les personnes qui les adoptent sont en meilleure santé. Mais a-t-on

bien pris le temps de vérifier que ces personnes ne sont pas – par exemple – plus riches (si le régime

est coûteux), et donc plus à même de se soigner ou de pratiquer du sport ? Des causes cachées

pourraient ainsi nous tromper sur la cause réelle…

La confusion entre corrélation et causalité est aussi à l’origine de superstitions et de croyances en

des phénomènes extraordinaires. A l’occasion de la Coupe du monde 2010 de football, « Paul le

poulpe » a été traité comme un oracle, car il a su prédire correctement tous les résultats des matchs

sur lesquels il a été « interrogé ». Possédait-il des pouvoirs extraordinaires ? Outre le fait que ce genre

de « prédiction » ne se déroule pas dans des conditions propres à l’expérimentation, on ignore

combien de poulpes et d’autres animaux, dans le monde entier, ont été soumis aux mêmes épreuves,

sans obtenir ce résultat. Paul a réussi, certes, mais

il fait en réalité partie d’un échantillon beaucoup

plus large, où certains animaux – par chance –

réussissent, et d’autres (sans doute beaucoup plus

nombreux) ne réussissent pas. Comme ce ne sont

que ceux qui réussissent (Paul, dans ce cas) qui

font la une des journaux, nous pouvons nous faire

tromper par l’illusion et conclure que Paul a des

pouvoirs magiques, alors que son succès n’est dû

qu’au hasard.

L’explication scientifique se base

sur l’utilisation de critères

Identifier correctement les causes d’un phénomène est

d’une grande importance, non seulement théorique

ou explicative, mais également pratique : par exemple

lorsque l’on veut décider de façon rationnelle une

stratégie à suivre (on veut prédire les conséquences

des différentes stratégies et choisir la meilleure) ou

lorsqu’on cherche à limiter des facteurs de risque (à

connaître les causes du danger pour les supprimer).

Avoir recours à des critères

Les scientifiques se sont ainsi efforcés de définir des critères permettant d’identifier une relation comme

étant de cause-effet. Pour dépasser les limites précédemment évoquées, ils se contraignent : à multiplier

les observations permettant de renforcer le constat de corrélation et de caractériser cette corrélation ; à

mener des expérimentations contrôlées permettant de manipuler l’une des variables dans la situation

observée et donc d’établir que le comportement de la variable modifie l’effet observé ; à identifier un

mécanisme permettant de rendre compte du lien entre la variable et l’effet, donc de préciser le lien

causal de façon de plus en plus précise et non ambiguë.

La preuve empirique

Généralement, on considère la preuve empirique (obtenue par le recours à des expériences contrôlées

ou à des observations rigoureuses) comme étant la plus à même de prouver l’existence d’un lien

causal entre deux événements. On peut soumettre une hypothèse à un test expérimental parce qu’une

hypothèse implique des conséquences observables, ou permet de faire des prévisions. Si celles-ci se

réalisent, alors on considère avoir un argument en faveur de l’hypothèse. Si elles ne se réalisent pas

alors on a des raisons de penser que l’hypothèse est fausse.

On entend souvent que – en sciences – on ne peut que réfuter des

hypo thèses et pas les prouver.

Dans le cas suivant, il semble effectivement possible d’invalider

l’hypothèse mais pas de la prouver positivement : « Nous pensons que

tous les cygnes sont blancs. Tant que nous voyons des cygnes blancs nous

ne pouvons pas être sûrs qu’il n’existe pas, quelque part, un cygne noir.

Nos observations devraient couvrir tous les cygnes de la Terre. Mais dès

que le cygne noir se présente, nous sommes sûrs que notre première idée était fausse ».

En réalité et dans la pratique, les choses sont plus complexes. Les scientifiques prennent toujours

en considération plusieurs facteurs avant d’accepter ou de réfuter une hypothèse. Ils valorisent

l’accumulation des preuves, ainsi que la cohérence et la convergence entre théories et hypothèses.

Expliquer un phénomène inaccessible à la « manipulation » directe

En sciences, il n’est pas toujours possible de manipuler directement les phénomènes qu’on étudie. Les

scientifiques peuvent alors avoir recours à des modèles.

Le mot « modèle » est ambigu. On l’utilise aussi bien pour désigner une théorie (par exemple le modèle

standard en physique des particules, ou le modèle cosmologique) que pour décrire un outil permettant

de mettre à l’épreuve des hypothèses, quand l’observation directe est difficile voire impossible. Un

modèle est alors une simulation (physique, numérique, mathématique) d’une situation ou d’un aspect

du monde. Le modèle peut être modifié à notre guise, et ses réactions confrontées à ce qui est connu

de la réalité. Les modèles permettent ainsi de tester des explications et des prédictions impossibles ou

difficiles à mettre directement à l’épreuve de la réalité.

Qu’est-ce qu’expliquer en sciences ? Aller au-delà des apparences.

C’est grâce à ce genre de procédure que – en 2005 – Barry Marshall et Robin Warren, deux médecins

australiens, obtiennent le prix Nobel pour avoir montré qu’une bactérie (Helicobacter pylori) est

la principale cause des ulcères gastriques. Ils ont remarqué que, dans la moitié des biopsies de

patients souffrant de ces maladies, la bactérie est présente dans la partie inférieure de l’estomac et

que – autour de la bactérie – on peut remarquer la présence d’une inflammation des tissus. Bientôt,

ils réussissent à cultiver la bactérie et à observer sa présence chez la plupart des patients souffrant

d’ulcères : ils ont constaté une corrélation !

Ils proposent alors que la bactérie joue un rôle causal dans l’étiologie de ces maladies, mais se

heurtent à un dogme médical : celui selon lequel l’acidité et le stress seraient à l’origine de la maladie,

Éclairage scientifique

32 Éclairage scientifique 33


alors même que les médicaments censés lutter contre acidité et stress ne se révèlent pas efficaces

sur le long terme (on sait maintenant que c’est dû au fait que les bactéries ne sont pas éliminées).

Marshall décide alors de tester la théorie de Warren sur son propre estomac : il se prête à des

biopsies pour s’assurer que son estomac est sain, puis ingurgite une culture d’Helicobacter pylori. Les

symptômes de la gastrite apparaissent bientôt et – avec des antibiotiques – ils disparaissent avant

que l’ulcère se déclare. Pendant

plus de dix ans, Marshall et Warren

se sont heurtés à l’existence d’une

ou plusieurs théories établies et les

ont défiées en produisant, année

après année, de nouvelles études

expérimentales. En parallèle, ils se

sont appuyés sur les recherches

d’autres chercheurs, afin de

prouver l’existence d’une relation

entre la bactérie et la maladie,

et ainsi identifier un mécanisme

causal plausible et exclure d’autres

causes. Après avoir testé leur hypothèse sur l’Homme (« un » homme), ils l’ont répliquée sur de

larges échantillons selon les règles en vigueur pour les tests médicaux, fondés sur la preuve : le test

en double aveugle avec randomisation ; puis l’ont vue répliquer par d’autres laboratoires autour du

monde.

Ces deux chercheurs ont eu une idée suffisamment originale pour s’opposer à la théorie alors en

vigueur, l’ont considérée comme plus plausible et l’ont défendue mais – in fine – l’ont soumise à des

méthodes expérimentales rigoureuses, les seules permettant de prouver l’existence d’un lien causal.

Au bout de cette longue chaîne de preuves, et de la construction de leur théorie, fut le Prix Nobel.

des similitudes avec un roman ou un

film de science-fiction, mais leur rôle

dans la construction de connaissances

concernant le monde qui nous entoure

n’est pas le même. Les enfants en âge

scolaire savent distinguer la réalité de la

fiction, et ils se réfèrent – pour cela – à

des indices.

Cependant cette distinction n’est pas

toujours facile à faire, et peut être

volontairement brouillée par la source

elle-même, comme dans les romans

basés sur des faits scientifiques ou

historiques, ou dans le cas des canulars.

L’individu doit alors apprendre à utiliser

des indices de plus en plus sophistiqués

pour distinguer les différents types

d’informations. Cet apprentissage est lié

à l’acquisition progressive de nouvelles

connaissances, de la part de l’enfant

(mais aussi de l’adulte). Acquérir des

connaissances factuelles sur le monde

qui nous entoure aide à distinguer

réalité et invention, et permet ainsi

d’éviter des erreurs dans le choix des

sources d’informations.

L’enfant en âge préscolaire manipule avec une certaine

sophistication la distinction entre événements réels

et événements fantastiques, personnages réels et

personnages imaginaires : il détermine ce qui est réel ou

non en attribuant certaines propriétés psychologiques,

biologiques, physiques aux entités réelles, et uniquement

à celles-ci. Par exemple, les organismes vivants occupent

de l’espace, grandissent et ont éventuellement des

pensées, mais ne peuvent pas faire des choses comme

voyager instantanément à travers l’espace. L’enfant peut

ainsi distinguer entre des sources d’information qui lui

parlent éléments réels ou fantastiques.

ÉVALUER

La construction de connaissances par l’observation et l’explication est un processus coûteux et souvent

complexe, mettant en jeu un grand nombre de personnes. Notre compréhension du monde repose

donc sur le partage de connaissances et d’informations, dans la mesure où l’on dispose de moyens

pour évaluer la qualité et la fiabilité des sources d’information.

Des capacités naturelles de vigilance face aux sources d’information

La compréhension de notre environ nement, complexe, ne pourrait se faire uniquement au travers de nos

propres observations ou expériences. Au contraire, les informations que nous obtenons par l’apprentissage

(de nos parents, de nos enseignants) ou par l’échange nous aident à comprendre plus rapidement et plus

efficacement notre monde.

Parmi les informations que nous recevons, certaines sont destinées à nous apporter des connaissances,

d’autres sont fictives et n’ont pas ce rôle. Un livre de médiation scientifique et un documentaire partagent

Des stratégies de vigilance

Le fait de dépendre des informations fournies par autrui implique que l’enfant ait la capacité d’évaluer

les conseils des autres individus, notamment des adultes. Des stratégies de vigilance se développent

avec l’âge et l’apprentissage : puisqu’il est difficile de distinguer les informations vraies des fausses,

l’enfant se tourne spontanément vers une forme intuitive d’analyse des sources. Il privilégie très tôt des

sources d’information par rapport à d’autres, il évalue leur fiabilité en se basant sur des critères qui sont

à sa portée. L’enfant privilégie une source qui lui est familière (son enseignant par rapport à un autre

enseignant de son école, par exemple), une source qu’il a identifiée comme compétente (un individu

qu’il reconnaît comme expert, par exemple le médecin quand il a mal, le garagiste quand la voiture

est en panne…), ou une information partagée par un grand nombre d’individus.

Les limites de la vigilance naturelle

Nos mécanismes de vigilance sont souvent efficaces, mais ils présentent des limites évidentes et peuvent

générer des stratégies inappropriées d’évaluation des sources d’information. La multiplicité de ces

dernières caractérise notre société, et met nos compétences de vigilance particulièrement à l’épreuve.

Autre biais dans notre vigilance naturelle : notre familiarité ou notre sentiment de compétence vis-àvis

d’un sujet peuvent engendrer en nous un excès de confiance conduisant à un biais d’évaluation

Éclairage scientifique

34 Éclairage scientifique 35


Confiance et vigilance à l’ère d’Internet

Nous avons besoin de nous fier aux autres. Cela est d’autant plus vrai lorsque nous avons besoin

d’utiliser des connaissances qu’il serait coûteux d’acquérir, ou qui ne sont pas à notre portée.

Comment réparer un robinet ? Nous avons le choix entre – d’un côté – utiliser notre intuition et

nous lancer dans beaucoup d’essais (et d’erreurs), et – de l’autre – chercher l’aide d’une « expertise ».

Ces « expertises » sont de plus en plus présentes sur la Toile (par exemple sous forme de tutoriels en

vidéo concernant la réparation des robinets), avec des informations potentiellement utiles. Internet

représente donc une opportunité inédite d’accès à des informations, mais cette opportunité n’est

réelle que si nous sommes capables de faire confiance aux autres de façon rationnelle, sans tomber

dans la crédulité.

Les deux stratégies principales à notre disposition consistent : 1) à juger l’information elle-même ; et

2) à juger la source de cette information. Juger de la fiabilité d’une information sur la base de son

contenu n’est pas facile, notamment lorsqu’on manque de connaissances à ce sujet. Posséder un

bagage de connaissances préalables aide donc à évaluer la qualité d’une information, jusqu’à un

certain point. Au-delà de ce point, nous pouvons analyser la structure de l’information fournie, la

manière dont elle est présentée, et la croiser avec d’autres informations issues de sources différentes.

Une stratégie complémentaire consiste à juger la source

de l’information même : l’auteur, son niveau d’expertise

dans le domaine de l’information recherchée.

À l’ère d’Internet, se pose un problème relativement

nouveau pour notre cerveau : pouvons-nous faire

confiance à des inconnus, le plus souvent anonymes ?

Quelles sont les conditions, en tout cas, pour leur faire

confiance ? Un premier pas est donc celui d’identifier

correctement la source d’une information (par exemple

par l’URL de son site Web), ce qui ne nous garantit cependant pas d’être en présence de la source

la plus fiable. Certaines sources sont réputées plus fiables que d’autres, notamment dans certains

domaines spécialisés de connaissance : sources universitaires, organismes nationaux ou internationaux

de santé, etc.

Internet est un vaste réseau d’êtres humains en société, pas un simple lieu de stockage d’information :

la bonne ou mauvaise réputation d’une source est susceptible d’être influencée par cette nature

sociale. En les citant, en apposant des « Like », en fréquentant des sites et en les relayant via Twitter,

Facebook et les autres réseaux sociaux, nous faisons la réputation des sources d’information.

Sur Internet, à la télévision, la source d’une information n’est que rarement fournie, rendant difficile

l’évaluation des compétences des pourvoyeurs de l’information. Plus généralement, nous sommes

saturés d’information, ce qui empêche notre système de vigilance d’être un filtre suffisant face au

flux interrompu qui lui parvient.

des sources : nous pouvons être tentés de donner en priorité crédit aux informations et sources qui

confortent notre point de vue.

Enfin, nous pouvons avoir tendance à donner plus de crédit à une information largement partagée,

au détriment d’une opinion minoritaire (dans un effet de « conformisme » : « puisque tout le monde

partage une opinion, c’est donc qu’elle est vraie »), ou céder à des biais comme ceux liés au prestige de

la source (« une célébrité de cinéma ou un prix Nobel de littérature soutient telle idée, c’est donc qu’elle doit

être vraie »)… voire, par proximité et presque par « contagion », à toute personne proche de l’entité

prestigieuse.

A ceci s’ajoutent les nombreuses formes de manipulation de l’information dont nous pouvons faire

l’objet : images truquées ou simplement habilement agencées, présentées de manière suggestive ;

utilisation d’idées attrayantes, présentées de manière à dépasser les limites de notre vigilance, à exploiter

nos biais de raisonnement ; appels à l’autorité, etc.

Les rumeurs se propagent

Même sans mettre en cause des formes volontaires de manipulation

de l’opinion, il existe de nombreuses manières dont des idées

fausses peuvent être mises et maintenues en circulation.

Les idées circulent et – ce faisant – elles se modifient, s’adaptent.

Certaines idées sont plus attrayantes que d’autres pour notre

cerveau, elles trompent donc plus facilement notre vigilance.

C’est le cas des idées qui nous fournissent des explications simples

et satisfaisantes (du moins d’un point de vue émotionnel) pour

des mystères, pour des événements difficiles à comprendre ou

inquiétants. Notamment, quand elles permettent de relier plusieurs

éléments disparates dans un même et unique cadre (et d’éliminer

ainsi le rôle du hasard).

Enfin, une idée n’est pas seulement un contenu qui circule mais

aussi un « objet » que nous partageons et qui nous rend semblables,

pouvant ainsi devenir une part importante de l’identité d’un groupe

de personnes. Dans le cas inverse, une idée peut aussi devenir un motif d’exclusion : ceux qui n’adhèrent

pas à l’idée se désolidarisent du groupe. Un groupe soudé par une idée tend donc à se renfermer sur

lui-même, à renforcer progressivement cette dernière jusqu’à la rendre plus extrême, plus difficile à

partager par d’autres, plus exclusive. Evaluer de façon objective l’idée devient alors de plus en plus

difficile pour le groupe.

Ces ingrédients, et d’autres encore, font le succès des canulars, des théories du complot, des légendes

urbaines…

Canulars et autres formes de désinformation

Un canular est une « fausse nouvelle », une mystification, une blague,

qui suscite la crédulité. L’origine du mot remonte aux élèves de l’ENS

de la rue d’Ulm à Paris, pour indiquer une farce faite aux dépens de

quelqu’un. Certains canulars sont plus neutres en termes de message,

et constituent plutôt un divertissement (comme les « poissons

d’avril »). Mais il existe aussi de nombreux canulars qui ont pour but

d’alerter le public sur sa crédulité, et donc de le pousser à être plus

vigilant par rapport aux médias et à l’information.

C’est par exemple le cas du canular « du DHMO », qui cherche à

faire croire à la dangerosité d’un produit dénommé monoxyde de

dihydrogène, qui n’est en réalité rien d’autre que… de l’eau. Ce

Éclairage scientifique

36 Éclairage scientifique 37


canular, d’abord diffusé par des journaux locaux américains à l’occasion du 1 er avril puis remanié

par des étudiants universitaires, a enfin été utilisé par un élève de collège de 14 ans, dans le cadre

d’un projet scolaire sur l’esprit critique. Cette version fut largement diffusée sur Internet. L’auteur y

joue sur le fait qu’un terme scientifique peut être ignoré par le grand public et montre que – sur la

base de cette ignorance et en exploitant des peurs et des préoccupations diffusées – il est facile de

monter des « contre-informations » crédibles.

De nombreux canulars « pédagogiques » exploitent cette idée du (faux) complot, de vérités cachées

au grand public, dont la connaissance secrète est protégée par une puissance ou un organisme

politiques.

D’autres exemples de mystification existent, et leur but n’est pas – cette fois – d’alerter sur les

risques d’une désinformation. Il s’agit des théories du complot et des mystifications pseudoscientifiques,

qui propagent des affirmations erronées souvent séduisantes en apparence. Elles

emploient les mêmes ressorts que les canulars, et peuvent être déconstruites en partie à l’aide des

mêmes outils.

Évaluer de façon

experte, à la manière

d’un scientifique

L’historien, l’inspecteur de police, le scientifique doivent en

permanence être capables d’évaluer la qualité des sources

d’information dont ils disposent. Leur travail les amène à

remonter à la source d’une information et à en évaluer la

Prendre conscience des limites de

fiabilité. Ils ont appris à distinguer les sources d’information

notre vigilance et des pièges de

primaires de celles qui sont secondaires et donc moins fiables.

notre fonctionnement cognitif est

Ils ont appris à recouper les informations recueillies, et à

un pas nécessaire pour comprendre

multiplier leurs sources. Enfin ils ont appris à connaître les

le besoin de bonnes stratégies

mécanismes de manipulation de l’information et savent que

de vérification de l’information.

des intérêts « privés » peuvent conduire autrui à fausser des faits.

Même si elle n’est bien sûr pas

la seule à en mettre en œuvre, la

pratique des sciences inclut plusieurs stratégies de vérification des sources d’information.

Les sciences : une modalité contrôlée et publique de production des connaissances

Les chercheurs de profession ont mis en place un système pour augmenter la fiabilité de leurs connaissances

et les mettre à l’abri, autant que possible, de certaines tendances naturelles de notre esprit. L’application

d’une méthode rigoureusement scientifique permet de garantir que les connaissances produites

sont le résultat d’un processus contrôlé,

ayant fait ses preuves. La nature publique

de la recherche scientifique fait qu’une

connaissance scientifique est le fruit d’un

effort collectif, où la tendance à confirmer

ses propres idées est contrebalancée par

la « compétition » des idées de différents

chercheurs. La publication des résultats de

recherche dans des revues spécialisées où

des pairs vérifient (autant que possible) les

contenus proposés, permet de garantir le fait que l’information qui circule a été passée au crible

d’experts indépendants, dans le même domaine.

Une confiance nécessaire et justifiée

Il était peut-être encore possible, à l’époque de Newton, que des citoyens éclairés possèdent une vision

détaillée de l’ensemble des sciences et des connaissances en vigueur. De nos jours, cette entreprise

est impossible pour quiconque, la recherche scientifique ayant accumulé, au cours des siècles, une

masse gigantesque de connaissances. Ces connaissances ont atteint un niveau de spécialisation tel que

leur maîtrise nécessite de disposer d’outils (mathématiques, méthodologiques…) et de nombreuses

connaissances annexes. L’effet quelque peu paradoxal de cette montée en puissance est que nous

sommes obligés, bien souvent, de nous fier aux sciences et aux scientifiques, car on ne peut pas

tout vérifier par nous-mêmes, tout le temps. Se fier aux sciences ne revient pas, cependant, à croire

aveuglement en son autorité. On peut raisonnablement se fier aux sciences parce que la connaissance

scientifique est le résultat d’une méthodologie. C’est cela qui fait la différence entre une confiance

raisonnée et le simple attachement à une croyance.

Il en est d’ailleurs de même entre scientifiques. Lors de la publication d’un travail, de recherche, il

arrive souvent qu’on le lise puis qu’on le cite sans vérifier la totalité de ce qui est affirmé. La solidité

du travail dépend alors de la confiance que chacun estime pouvoir donner aux autres auteurs et aux

méthodes qu’ils ont employées.

Les sciences ne sont pas à l’abri d’erreurs involontaires ou de fraudes sciemment perpétrées. Toutefois,

le double mécanisme de la méthode rigoureuse et du contrôle par les pairs justifie que l’on compte

principalement sur elles pour élargir notre connaissance, du monde et de nous-mêmes.

Les sciences face aux enjeux vitaux de la désinformation

En 1998, le prestigieux journal de recherche médicale The Lancet publie un article qui soutient que

les troubles autistes sont liés à la vaccination rougeole-oreillons-rubéole. Depuis, son auteur, Andrew

Wakefield, a été renvoyé de l’ordre des médecins pour fraude, l’article a été rétracté par le journal et

la communauté scientifique s’accorde sur le fait qu’aucun lien n’existe entre vaccination et autisme.

Cependant, une partie du grand public continue à penser

que ce lien est réel, et donc à contester les campagnes

de vaccination des enfants contre des maladies comme

les oreillons, l’une des causes principales de mortalité

des enfants dans le monde (représentant 134200 morts

en 2015). A l’époque, on crie au complot soutenu par

les intérêts des grandes compagnies pharmaceutiques

(Big Pharma) et ces dernières jouent très bien le rôle

de « méchants », avec leur habitude avérée de ne pas

diffuser les résultats qui ne les arrangent pas. Andrew Wakefield défend sa position et se fait passer pour

une victime. Le Premier ministre britannique de l’époque, Tony Blair, refuse de dire s’il accepte ou non

de faire vacciner son fils, alimentant la confusion. Toutes ces informations sont facilement accessibles

via Internet, de même que d’autres : les unes condamnant Wakefield, les autres les vaccins. Comment

départager les informations vraies des fausses ? Comment identifier les sources fiables ?

Bien que nous ayons l’impression de nous trouver face à une controverse, ce n’est pas le cas.

La publication de l’article de Wakefield en 1998 a suscité, bien à propos, une foule d’études

Éclairage scientifique

38 Éclairage scientifique 39


épidémiologiques. Ces études visent à contrôler si les affirmations du médecin anglais sont

confirmées, sur des nombres plus grands d’enfants (l’article original ne comporte qu’une poignée

de cas). Les études ont été regroupées en une méta-analyse, un dispositif permettant de réunir

toutes les études qui répondent à certains critères de qualité, à en combiner les résultats comme s’il

s’agissait d’une méga-expérience. La méta-analyse présente – en plus – l’avantage d’exploiter des

résultats qui ne proviennent pas tous du même laboratoire, mais de chercheurs indépendants. Une

méta-analyse d’une combinaison d’études de qualité constitue donc le sommet de la « pyramide

des preuves », car il est plus probable qu’elle reflète correctement la réalité que dans le cas d’une

étude isolée. Bien sûr, une bonne étude reste plus probante qu’une connaissance théorique, qui

n’est pas confrontée à des données réelles, et – a fortiori – qu’une anecdote, qui n’a aucune valeur

de preuve. C’est cette pyramide de preuves qui doit guider notre confiance en des faits, et nous

permettre de faire la lumière face à de telles controverses.

Les autorités de santé fondent leur réputation sur le fait qu’elles exploitent des preuves de qualité

comme base pour leurs campagnes d’information, ou leur prise de position.

ARGUMENTER

Les observations, les explications et les informations que nous récoltons nous fournissent une

connaissance. Nous sommes capables d’exploiter et d’associer les éléments appris, dans le but de

concevoir des arguments sur lesquels fonder nos prises de position et de décision.

Une tendance naturelle à l’argumentation

Dans la vie quotidienne, nous sommes amenés à faire des choix et à nous forger des opinons. Nous

cherchons alors – de façon spontanée – des arguments en faveur de ces choix et de ces opinions.

En retour, ces échanges nous mènent à adopter une attitude vigilante

face aux opinions que nous recevons des autres, car nous savons

qu’elles peuvent être erronées voire trompeuses. Notre envie de

défendre nos opinions aiguise nos facultés à repérer les failles dans

les argumentaires adverses. Nous disposons pour cela de stratégies

intuitives et spontanées d’évaluation des arguments reçus.

« Voir la paille dans l’œil de son voisin »

Il est souvent difficile de trouver des failles dans notre raisonnement. Un biais de raisonnement

puissant, le biais de confirmation, nous pousse à privilégier les arguments allant en faveur de nos

propres positions : nous avons spontanément tendance à rechercher des informations « plutôt en

accord avec ce que nous pensons déjà », qu’à nous laisser déstabiliser par « du nouveau ». De même,

nous avons tendance à juger plus favorablement les opinions qui s’accordent bien aux nôtres, et

à trouver plus convaincants des arguments qui vont dans la même direction. Ce biais est difficile à

contrer : il nous est d’ailleurs très utile, lorsqu’il s’agit de poursuivre une idée jusqu’au bout ou de

convaincre d’autres personnes de son bien-fondé.

L’activité scientifique est structurée pour contrôler les effets de ce biais de confirmation : les résultats

des recherches sont rendus publics au terme d’un processus de publication et d’évaluation par les pairs

qui encourage la répétition des observations et des expériences par des laboratoires et scientifiques

indépendants. Même si cela peut prendre du temps, les scientifiques parviennent à corriger des

« erreurs » résultant de la recherche inconsciente de « confirmer les résultats » (de leur groupe ou d’une

« autorité » scientifique). La solution trouvée par les sciences pour se prémunir du biais de confirmation

est donc fondée sur l’échange d’arguments, et sur la comparaison des idées à grande échelle.

Cette leçon peut être étendue à notre vie quotidienne. Quand chercher des failles dans ses arguments

devient difficile, il faut avoir recours aux autres : très souvent, il sera plus facile pour quelqu’un qui ne

partage pas nos idées de nous mettre face aux limites de notre raisonnement. Ainsi, nous pouvons

obtenir des clés pour les dépasser.

Par exemple, lorsque nous envisageons d’acheter un congélateur, nous voulons faire le bon choix.

Pour cela, nous utilisons : 1) des paramètres personnels d’une part (l’utilisation que nous voulons faire

du congélateur, des critères pratiques, des goûts esthétiques, le prix que nous jugeons adéquat…)

auxquels nous sommes capables d’attribuer un poids ; et 2) des informations issues de sources plus

ou moins fiables (« conseils d’experts » sur Internet ou en magasin, avis d’acheteurs, avis d’amis…)

que nous nous efforçons de trier.

Une fois que nous avons acheté le congélateur, nous nous forgeons une opinion concrète à son

sujet. Cette opinion, nous la jugeons fondée et raisonnée, et nous pouvons être amenés à la diffuser

à notre tour auprès d’autres personnes, qu’elle soit positive ou négative. Nous réutilisons alors nos

arguments, dans le but de convaincre autrui du bien-fondé de notre position sur cet objet : nous

argumentons.

Il existe un bénéfice direct à ce processus d’argumentation : en prévision du fait que nos arguments

seront évalués par d’autres, nous cherchons à les concevoir comme les plus convaincants possibles.

Argumenter à plusieurs est donc un exercice qui nous aide à développer nos facultés de raisonnement.

Les limites de l’argumentation naturelle

Les méthodes et outils que nous utilisons spontanément dans le quotidien nous permettent de fonder nos

opinions de façon pertinente dans une grande majorité de cas mais elles présentent néanmoins des limites

qui peuvent devenir préjudiciables. Que l’on soit en train de se forger seul une opinion, ou que l’on soit

en train de débattre en exposant ses arguments, de mêmes limites rendent difficiles nos raisonnements.

Bons et mauvais arguments

Les bons arguments sont ceux fondés sur « de bonnes raisons ». Une « bonne raison » est un fait,

une preuve qui est le résultat de processus d’observation, d’explication, de recherche et d’évaluation

d’informations bien menés. La méthode scientifique, par exemple, produit de bons arguments car elle

impose qu’ils soient justifiés par des faits obtenus avec rigueur.

Un bon argument doit aussi être un argument pertinent au regard de la conclusion qu’il cherche à

appuyer, et il doit être rigoureusement construit. Les faits justes mais qui n’appuient pas réellement la

problématique abordée, et ceux qui sont cohérents en apparence mais en fait mal construits, doivent

être écartés.

Éclairage scientifique

40 Éclairage scientifique 41


Nos mécanismes de vigilance face à l’information, cités précédemment, se

mettent en marche lorsque nous sommes soumis à un argumentaire, mais nous

devons rester attentifs.

Notre interlocuteur peut sciemment chercher à aveugler notre système de

vigilance, par exemple en nous fournissant des théories sensationnalistes, contreintuitives,

fournissant des explications faciles pour des phénomènes complexes,

ou encore séduisantes par leurs aspects moraux.

Toutefois, lors d’un débat, de nombreux arguments peuvent se révéler spécieux sans toutefois que

leur auteur ait eu la volonté consciente de tromper son auditoire.

Pour qu’un argumentaire soit pertinent, il faut que les arguments qui le composent soient correctement

agencés entre eux, sous la forme d’un déroulement logique et percutant. Cette construction de

l’argumentaire, cette rhétorique, est cruciale, au point qu’un argumentaire fallacieux mais intelligemment

construit pourrait convaincre.

Par exemple : la tendance à plaider la qualité d’un élément en discréditant un autre élément existe, et

ne constitue pas un bon argument. L’affirmation « le produit B est défaillant » n’est pas équivalente à

« le produit A est performant », même si nous pouvons être tentés d’y être sensibles : cet argumentaire

a l’air bien construit, mais la conclusion à en tirer n’est pas nécessairement pertinente.

En somme, la connaissance de l’ensemble de ces pièges argumentatifs et une vigilance accrue peuvent

s’avérer nécessaires à nous protéger, face à des personnes et à des pensées éventuellement délétères.

Se fier à un avis partagé ou a priori éclairé peut être pertinent, mais il faut s’assurer que les motivations

des autres coïncident avec les nôtres, et sont fondées pour nous.

Repérer les arguments fallacieux

Un argument mal construit est souvent appelé « sophisme » ou « argument fallacieux » (fallere,

en latin, signifie « tromper »). Bien qu’il n’existe pas de définition ou de classification partagée

de « sophisme », tout le monde semble d’accord sur leurs formes les plus répandus comme : la

généralisation abusive (« Lundi, j’ai perdu mes clés ; le lundi d’avant, j’avais raté un contrôle. Les lundis

sont mauvais pour moi. »), la pente glissante (« Si vous rétablissez la pêche de cette espèce de poisson,

la tendance se généralisera bientôt aux autres variétés protégées, puis aux tortues, et par la suite aux

grands mammifères marins, et la biodiversité de nos océans sera à nouveau en danger »), l’argument

contre la personne (« Comment peut-on écouter quelqu’un qui n’a même pas de doctorat ?»), l’appel

au peuple (« Tout le monde sait que si on prend froid, on tombe malade »), l’ambiguïté (« L’oracle a

prédit que après une période troublée viendra la paix »).

Attention ! S’il est possible d’utiliser des sophismes pour tromper sciemment nos interlocuteurs,

tomber dans un sophisme sans le vouloir est également possible, tout comme se convaincre ou

chercher à convaincre à partir d’arguments fallacieux, bien malgré nous.

L’argumentation fondée sur des preuves et la méthode scientifique

Pour convaincre la communauté scientifique du bien-fondé d’une nouvelle théorie, ses promoteurs

doivent se soumettre à des standards extrêmement exigeants : ceux de la méthode scientifique. Cette

dernière permet d’écarter – autant que possible – les biais du raisonnement, et de produire des preuves

solides à l’appui des hypothèses proposées.

La méthode scientifique permet aussi de créer un système de partage et de contrôle réciproque sur la

qualité des preuves et du raisonnement employé, car toute étape du raisonnement est rendue explicite

et publique. Les erreurs des uns peuvent ainsi être corrigées par les autres dans un dialogue continu

qui a lieu dans l’espace et dans le temps.

Au-delà des sciences

Les scientifiques ne sont certainement pas les seuls professionnels à faire une utilisation experte de

l’argumentation. Les médecins, les juges, les ingénieurs, les stratèges, les décideurs… Dans leurs

activités professionnelles, tous sont amenés à prendre des décisions sur la base de preuves solides et

d’arguments rigoureux. Ces « experts » connaissent les limites d’une prise de décision spontanée : ils

savent reconnaitre les situations dans lesquelles les intuitions ne sont pas suffisantes pour prendre une

bonne décision, opérer un choix fondé, ou arriver à une conclusion solide. Ils ont appris à mettre en

place un processus coûteux, difficile et non spontané de vigilance accrue face à leurs propres limites

et face aux dangers qui guettent ceux qui n’évaluent pas les opinions de sources externes. Ils savent

recourir, lorsque la situation l’exige, à des méthodes et à des connaissances qui les aident à ne pas

tomber dans les pièges de l’argumentation, à s’appuyer sur des preuves solides et pertinentes et à

construire un bon argumentaire. Bien qu’il ne s’agisse pas de scientifiques de profession, ils connaissent

la valeur de la connaissance obtenue par les méthodes rigoureuses adoptées par les sciences.

Plus généralement, tout citoyen a un intérêt à être capable – au sein d’un débat de société – de

reconnaître les rouages d’une argumentation rigoureuse et à savoir distinguer des preuves de nature

scientifique (ou du moins rigoureuse) parmi l’ensemble des arguments auxquels il est confronté.

Intégrer l’incertitude de manière raisonnée

La méthode scientifique nous permet de faire place à l’incertitude. Les scientifiques doivent parfois se

satisfaire d’observations indirectes, voire limitées.

Même à l’aide de l’instrument de mesure le plus précis du monde, il n’est pas possible de connaître

la valeur rigoureusement exacte d’une grandeur. Pour la même mesure d’un même phénomène,

les résultats produits par plusieurs personnes connaîtront de légers écarts. De même, de tels écarts

existeront si une même personne reproduit sa mesure plusieurs fois. Ces écarts, appelés « erreurs de

mesure », peuvent être liés à la façon dont l’opérateur place son instrument ou aux qualités de celui-ci,

à la façon dont il positionne son œil, à sa lecture du résultat…

Hypothèses, théories, faits, lois, modèles : ne faisons pas de confusion !

Les sciences ont leur vocabulaire

Un fait est une propriété d’un phénomène naturel qui a été mise en évidence par un corpus

d’observations ou d’expériences. Par exemple, dans le cadre de la théorie de l’évolution, la divergence

des formes du bec entre les différentes espèces de pinsons de Darwin.

En sciences, il n’est pas toujours possible de manipuler directement les phénomènes qu’on étudie.

Les scientifiques peuvent alors avoir recours à des modèles (voir chapitre « Expliquer »).

Une hypothèse est une explication proposée, pour un fait observé. Par exemple, la pression de

sélection évolutive relative à la prise alimentaire est une hypothèse expliquant le fait précédemment

énoncé. Pour pouvoir être légitime, une hypothèse doit donc être cohérente avec les observations

courantes et passées et elle doit pouvoir être soumise à des observations ou tests dans le futur.

Éclairage scientifique

42 Éclairage scientifique 43


Ainsi, l’hypothèse formulée est cohérente avec de nombreuses observations et tests réalisées sur les

pinsons ou d’autres espèces.

Les hypothèses qui reçoivent un appui fort de la part des tests empiriques, et qui sont cohérentes

avec d’autres hypothèses qui ont le même statut, deviennent des théories, comme la théorie de

l’évolution. En sciences, le mot théorie ne recouvre pas le même sens que dans la vie quotidienne :

une théorie scientifique n’est pas ce qui relève du spéculatif. C’est au contraire un cadre fondé sur

l’accumulation d’observations et d’expériences. On ne peut donc dire de la théorie de l’évolution

ou de celle de la relativité que ce ne sont « que des théories »!

Les théories qui permettent d’expliquer un grand nombre de faits sont dites « robustes » ; celles

qui se voient progressivement confirmées par de nombreuses observations et expériences sont

dites « fiables ». La réalité du monde n’est jamais « épuisée » par la meilleure théorie disponible à un

instant donné : les sciences font toujours progresser une théorie, sans pourtant jeter aux oubliettes

la précédente.

Une loi n’est pas une théorie particulièrement certaine, mais la description d’un phénomène

régulièrement observé, sans valeur explicative. La loi de la gravitation décrit un phénomène universel,

sans l’expliquer. Les théories ne se transforment pas en lois quand elles sont mûres !

Il existe également des « problèmes » de logique, qui sont utilisés comme tests des capacités de

résolution de problèmes, mais également comme jeux : résoudre un problème nous procure en effet

du plaisir, et la solution à un problème est vécue comme une récompense.

Imaginons d’avoir à choisir le moyen de transport le mieux adapté pour nous rendre à un rendezvous.

Nous prenons en compte l’objectif principal : arriver au lieu du rendez-vous et à l’heure

souhaitée. Nous analysons la distance qui nous sépare du lieu, le temps à notre disposition. Sur la

base de l’objectif et de notre position par rapport à l’objectif, nous recherchons dans notre mémoire

des connaissances préalables. Nous « savons » (même sans y penser) que certaines solutions ne

seraient pas pertinentes (utiliser l’avion ou y aller à pied). En revanche, nous ignorerons le temps

que cela prendrait d’utiliser le métro ou le bus ; nous consultons donc un support comme un site

d’information sur les transports de la ville par exemple. La réflexion sur la nature du problème, les

connaissances et informations collectées peuvent être utilisées pour guider notre choix et donc nous

donner une solution au problème. Une fois arrivés à notre rendez-vous, nous pourrons évaluer si la

solution donnée était effectivement efficace. Nous garderons en mémoire cette évaluation et elle

pourra nous servir dans une situation similaire.

La valeur exacte est donc impossible à obtenir, et on œuvre donc à obtenir une valeur approchée

qui soit la plus précise possible, en réduisant au maximum l’amplitude de ces erreurs : l’on peut alors

affirmer qu’il demeure une incertitude sur la mesure, et même estimer une probabilité de validité de

cette mesure.

Parfois encore (pour des raisons éthiques ou pratiques) les scientifiques ne peuvent pas mettre en

place les démarches expérimentales les plus à même d’expliquer un phénomène. Ceci ne les empêche

pas de faire des hypothèses à son sujet. Cependant, il serait irresponsable et irraisonnable de mettre

sur le même plan connaissances scientifiques – obtenues méthodiquement, comportant un degré

d’incertitude évalué et compris – et opinions, intuitions, spéculations ou affirmations arbitraires.

La résolution des problèmes

Nous « avons un problème » lorsqu’un objectif que nous voulons atteindre n’est pas immédiatement

disponible. Résoudre le problème signifie donc se rapprocher de l’objectif, à partir d’un certain état

initial, grâce au choix sélectif de solutions. Cela peut consister à mieux cerner le problème pour

entrevoir une solution, à dépasser astucieusement les limites naturelles et les biais jusque-là rencontrés,

à mobiliser des connaissances préalables ou à acquérir.

Il est difficile de trouver des règles universelles dans la résolution de problèmes. Cependant, les experts

d’un domaine sont normalement plus performants que les non-experts dans la résolution des problèmes

qui concernent leur domaine d’expertise. Ceci signifie qu’il existe des moyens pour améliorer notre

capacité à résoudre un certain type de problèmes.

INVENTER

Apprendre à bien observer, à rechercher des explications, à évaluer la qualité des informations et des

connaissances produites par d’autres permet de s’appuyer sur des arguments solides pour raisonner.

L’ensemble de ces outils peut être mobilisé face à un nouveau problème pour rechercher une solution

adaptée.

La résolution de problèmes dans la vie de tous les jours

Dans notre vie, quotidienne comme professionnelle, nous sommes régulièrement confrontés à des

problèmes à résoudre. Les médecins aux prises avec le diagnostic d’une maladie, les maîtres d’échecs

face à une nouvelle passe, les scientifiques dans leur activité de recherche et de découverte, les ingénieurs

confrontés à l’invention de nouveaux dispositifs, ou tout artisan qui se trouve dans la situation de créer

un objet nouveau ou de résoudre une panne, s’engagent dans un processus de résolution de problèmes.

Créativité

La résolution de problèmes demande un certain

degré de créativité, et certaines solutions nous

apparaissent plus créatives que d’autres. Cependant,

la créativité est difficile à définir. On l’a rapprochée

de la capacité à produire beaucoup de solutions

diverses pour un même problème, à utiliser des

solutions ou des idées inhabituelles, mais précises,

détaillées. On considère souvent que les personnes

créatives sont ouvertes, indépendantes, qu’elles

aiment les défis,…

La créativité demande aussi des connaissances, et pas seulement des connaissances décousues. Même

si la créativité ne se résume pas à l’expertise, cette dernière – acquise au prix d’efforts et de temps de

pratique – et couplée à des connaissances profondes et bien structurées, tend à produire des solutions

plus efficaces et plus créatives. Résolution de problèmes, créativité, expertise, connaissances et rigueur

sont donc des conditions fortement liées entre elles.

Éclairage scientifique

44 Éclairage scientifique 45


Problèmes : bien et mal définis

Des problèmes comme « être heureux » ou « entretenir de bonnes relations avec les voisins », sont des

problèmes mal définis ou mal structurés : ils n’ont pas de solution claire, ni certaine.

Les problèmes bien définis, à l’inverse, sont ceux qui ont des objectifs et un état initial clairs. La

recherche d’une solution peut être rationnelle ou relever du tâtonnement. Une modalité rationnelle

de recherche de solution consiste à identifier l’état initial et celui qui est final, à subdiviser le problème

en composantes avec des objectifs partiels, et à identifier toutes les opérations qu’on peut accomplir

pour se rapprocher du but (espace du problème).

Dans le problème dit de la Tour de Hanoi, par exemple, on

se trouve confronté à des disques de dimension décroissante

posés l’un sur l’autre. L’objectif est de les déplacer en formant

une nouvelle tour, sans enfreindre une règle : ne jamais poser

un disque plus grand sur un disque plus petit. Les états de

la tour, initial comme final, sont bien définis. Toutes les

opérations susceptibles de se rapprocher de l’objectif et qui ne comportent pas le fait de placer un

disque plus grand sur un petit constituent l’espace du problème. La solution du problème, une fois

trouvée, ne fait pas de doute, même s’il peut exister plusieurs solutions pour y arriver.

Un enjeu important dans la résolution de problèmes réside donc dans notre capacité à expliciter le

problème auquel nous faisons face, pour identifier sa structure et rechercher des solutions dans des

configurations analogues précédemment rencontrées.

Imaginez que vous ayez à résoudre le problème suivant : vous devez mesurer une certaine quantité

d’eau ; vous avez à dispositions plusieurs carafes de dimension différente. Par exemple, vous avez

à mesurer 100 m d’eau et vous disposez d’une carafe qui peut contenir 21 ml, une carafe à 127

ml et une à 3 ml. Que faire ? Puis, vous devez mesurer 99 ml avec 14 ml, 63 ml, 125 ml. Puis 5 ml

avec 18 ml, 43 ml, 10 ml. Puis 12 ml avec 9 ml, 42 ml, 6 ml. Puis 31 ml avec 20 ml, 59 ml, 4 ml.

Puis 20 ml, avec 23 ml, 49 ml, 3 ml. Puis 18 ml avec 15 ml, 39 ml, 3 ml. Puis vous devez mesurer

25 ml et vous avez des carafes de 28 ml, 76 ml et 3 ml à disposition. Les personnes qui ont résolu

tous les problèmes en série ont des difficultés avec le dernier. Celui-ci ne pose pas de problèmes si

on le présente isolé. Cela signifie que les solutions données au préalable influencent notre capacité

à chercher une solution dans une direction nouvelle.

D’autres fois encore, il est nécessaire de changer de point de vue ou de voir le problème et ses éléments sous

un jour différent de celui habituel pour arriver à une solution. Ceci nous demande un effort supplémentaire,

qui consiste à bloquer des intuitions, des idées que l’aspect du problème fait surgir en nous presque

automatiquement. Même certaines expériences préalables peuvent nous bloquer dans une interprétation.

Les limites de la résolution « naturelle » de problèmes

Pour résoudre un problème, plusieurs types de stratégies existent.

Parfois, il suffit de reproduire une séquence d’opérations, par exemple dans le cas de la résolution

d’un problème mathématique simple, où on se limite à appliquer une opération, apprise par ailleurs.

D’autres fois, nous avons déjà rencontré le même problème mais sous une autre forme. Nous avons

l’impression de nous trouver face à un problème nouveau, alors que la solution à ce type de problèmes

nous est connue. La difficulté provient du

fait que le contexte dans lequel le problème

est posé nous empêche de percevoir sa

structure et de la reconnaître dans une

situation nouvelle. C’est aussi le cas de

nombreux problèmes présentés aux élèves,

que ce soit dans les disciplines scientifiques,

Imaginez que vous ayez à disposition une bougie,

en mathématiques, en histoire…

une boîte d’allumettes, une boîte de punaises et à

Remobiliser des outils exige donc que nous

résoudre le problème suivant : attacher la bougie au

soyons capables de reconnaître la similitude

mur de manière que la cire ne coule pas sur la table

entre la situation dans laquelle on les a

au-dessous.

appris et la nouvelle situation. Or, même

C’est le problème de la bougie de Duncker, inventé

dans des problèmes de mathématiques,

par le psychologue homonyme en 1945. La capacité à

la formulation du problème, le contexte

résoudre ce problème passe par la capacité à ne pas se

rendent difficile tout travail d’identification

figer sur la fonction « normale » des objets fournis, et à les

de la structure profonde du problème et

voir sous un autre jour : la boîte d’allumettes comme une

perturbent donc notre capacité à transférer

étagère qu’on peut fixer au mur à l’aide d’une punaise,

nos compétences acquises.

par exemple, pour servir de base à la bougie.

Faire attention à la nature du problème

Pour résoudre un problème, nous avons souvent du mal à réutiliser la solution apportée par un

précédent problème. Prenons par exemple le cas suivant :

• Problème 1. Un général doit gérer l’attaque d’une forteresse dont les voies d’accès directes sont

parsemées de mines. Ces dernières sont disposées de sorte que le passage du régiment entier les

ferait exploser. Le général résout le problème en divisant le régiment : de petits groupes vont passer,

de façon simultanée mais selon des trajectoires différentes entre les mines, pour se retrouver au

dernier moment et donner l’assaut final ensemble.

• Problème 2. Un médecin doit combattre une tumeur profonde au moyen de radiations, sachant

que celles-ci sont efficaces à haute dose mais – dans ce cas – destructrices pour les tissus sains

localisés sur le trajet d’accès à la tumeur. Comment s’y prendre ?

Lorsque ces deux problèmes sont présentés successivement sans autre indication, la plupart des

sujets n’utilisent pas spontanément la solution du général pour aider le médecin. Il suffit en revanche

de suggérer que les deux situations sont semblables pour que ce transfert se fasse. L’analyse des

principes sous-jacents aux problèmes et l’établissement de leur analogie semblent donc des

conditions nécessaires pour parvenir à un tel transfert de solution.

Tirer profit d’une règle générale

Dans d’autres cas, c’est l’accès à une règle générale qui permet de trouver une solution.

Dans une expérience réalisée en 1908, la capacité de deux groupes d’enfants à lancer des flèches

sur des cibles placées sous l’eau est testée. Les deux groupes ont le droit de s’entrainer sur une cible

placée à une même distance. Un seul des deux groupes, en revanche, reçoit des connaissances

concernant la vision sous l’eau (la réfraction de l’eau, la manière dont celle-ci affecte la perception

de la cible et donc les performances…). Les deux groupes sont mis à l’épreuve. Lorsque la cible

est placée à une distance semblable à celle de l’entrainement, les prestations des deux groupes

Éclairage scientifique

46 Éclairage scientifique 47


sont identiques. En revanche, si cette distance est modifiée, le groupe ayant reçu les informations

théoriques obtient de meilleurs résultats que l’autre. Posséder la règle générale est crucial, pour

transférer les solutions entre des situations semblables mais pas identiques.les ferait exploser.

Le général résout le problème en divisant le régiment : de petits groupes vont passer, de façon

simultanée mais selon des trajectoires différentes entre les mines, pour se retrouver au dernier

moment et donner l’assaut final ensemble.

• Problème 2. Un médecin doit combattre une tumeur profonde au moyen de radiations, sachant

que celles-ci sont efficaces à haute dose mais – dans ce cas – destructrices pour les tissus sains

localisés sur le trajet d’accès à la tumeur. Comment s’y prendre ?

Lorsque ces deux problèmes sont présentés successivement sans autre indication, la plupart des

sujets n’utilisent pas spontanément la solution du général pour aider le médecin. Il suffit en revanche

de suggérer que les deux situations sont semblables pour que ce transfert se fasse. L’analyse des

principes sous-jacents aux problèmes et l’établissement de leur analogie semble donc une condition

nécessaire pour parvenir à un tel transfert de solution.

Les experts

Qu’est-ce que le maître d’échecs fait que le joueur moins expérimenté ne fait pas ? Quel est le secret

de l’expertise dans la résolution de problèmes ? Peut-on s’améliorer dans cette expertise ? L’observation

attentive et rigoureuse des professionnels experts, aux prises avec la résolution de problèmes dans leur

domaine, a permis de mettre en évidence certains aspects communs et certaines « lois » de la résolution

« experte » de problèmes.

Ce que les experts font et que les novices ne font pas nécessairement

Les experts remarquent des régularités, des aspects significatifs de la situation que les novices peuvent

manquer d’observer. Ils possèdent une base de connaissances large et interconnectée. Ils ont une

compréhension profonde du problème et de la situation. Leurs connaissances ne forment pas une liste

mais sont organisées autour de grands concepts, de lois et de principes qui structurent la recherche de

solutions. Une différence importante entre experts et novices peut être révélée en leur demandant de

classer plusieurs items appartenant à un domaine de connaissances, par exemple en physique ou en

biologie. Les experts organisent ces items sur la base des principes structurants de leur discipline, qu’ils

parviennent ensuite à relier alors que les novices se laissent guider par des aspects perceptifs et superficiels.

Par ailleurs, les experts utilisent les connaissances stockées en mémoire de façon efficiente ; cette

recherche en mémoire leur demande moins d’efforts qu’à un novice, notamment en termes d’attention :

la familiarité avec le domaine fait en sorte que les souvenirs et les connaissances soient plus facilement

disponibles et puissent jaillir au moment opportun. Cela offre également aux experts la possibilité d’une

approche plus flexible, ce qui leur permet d’explorer des voies originales et innovantes.

Le maître d’échecs qui doit réagir à une passe de l’adversaire peut choisir parmi une multiplicité

d’actions possibles. Il n’a cependant ni le temps ni la possibilité de les essayer toutes l’une après

l’autre, et de choisir la meilleure par un processus d’essai-erreur…

Son choix se base sur le fait qu’il sait analyser la situation présente, en identifier des éléments

caractéristiques et – grâce à ça – retrouver dans sa mémoire le souvenir d’autres matchs où il s’est

trouvé confronté à des situations semblables,

les solutions qu’il a données, le résultat qu’il

a obtenu. Avoir vécu un grand nombre de

situations du même type et en avoir conservé

le souvenir en mémoire sont importants, à

la fois pour savoir reconnaître l’analogie

avec la situation nouvelle et pour accéder

à des solutions. Ce genre de connaissances

« immédiatement disponibles » peut donner l’impression d’une intuition soudaine, alors que la

solution trouvée est le fruit de nombreuses heures de pratique bien réfléchie !

On pourra aussi penser au médecin, ou au radiologue, qui – grâce à leur expertise – sont capables

de voir dans un ensemble de symptômes ou dans une image floue un ensemble de traits réguliers

et significatifs pour le diagnostic. Les mathématiciens experts, eux, reconnaissent dans un nouveau

problème la structure d’un problème plus général, et donc d’une classe de solutions. On dit qu’ils

ont développé des schémas, des structures conceptuelles bien organisées, qui les aident à « voir »

ce que d’autres ne voient pas.

L’importance d’une analyse posée

Notre capacité à résoudre des problèmes s’améliore au fur et à mesure de notre exposition à une

diversité de situations. Elle est également meilleure lorsque nous prenons le temps de bien analyser le

problème et d’en identifier les caractéristiques. C’est un processus long, difficile à mettre en œuvre et

coûteux. Il n’est pas naturel mais il permet de progresser efficacement dans la résolution de problèmes

et l’acquisition d’une forme d’expertise.

La pratique rend experts… mais pas n’importe quelle pratique

Le développement d’une véritable maîtrise nécessite beaucoup d’heures de pratique. Pensez à

l’utilisation d’un clavier d’ordinateur : au début, on n’utilise qu’un ou deux doigts. Si l’on continue à

pratiquer de cette façon, on se bloque à ce stade. Faire le choix d’utiliser de nouveaux doigts impose un

coût et un effort non négligeables, et on atteint ainsi un nouveau palier, par exemple huit doigts. Pour

beaucoup d’entre nous, les efforts s’arrêtent là. Seule la présence d’un enseignant qui nous « force »,

nous motive à aller au-delà de notre zone de confort et à nous exercer sur ce que nous ne savons

pas encore, nous permettant d’arriver au niveau suivant : l’utilisation des dix doigts. Ceci nécessite

de nouveaux efforts orientés et une réflexion sur la stratégie à mener : on parle donc de pratique

délibérée, volontaire, réfléchie. Les experts, dans un domaine, ne se limitent en effet pas à pratiquer

mais réfléchissent à leur pratique et acquièrent des connaissances théoriques qui vont au-delà de la

pratique elle-même.

Des études d’experts dans différents domaines tels que le golf, l’athlétisme, les échecs, la pratique

d’instruments de musique indiquent que le processus est non seulement épuisant, mais long. On a

parlé de 10 000 heures, de cinq à dix ans, pour devenir de véritables et « parfaits » experts dans un

domaine ! La pratique seule n’explique qu’une partie des différences entre les individus et le fait que

certains types d’activités sont plus influencés par la pratique que d’autres. Cependant, une chose est

sûre : la pratique est une condition nécessaire pour apprendre.

Éclairage scientifique

48 Éclairage scientifique 49


Houston, we’ve had a problem.

En 1970, NASA lancait sa mission Apollo 13 vers la Lune.

Les astronautes de la mission Apollo 13 auraient dû être

les troisièmes à marcher sur le sol lunaire, cela n’arriva

jamais. En revanche, ils arrivèrent à rentrer tous sur

Terre, sains et saufs.

Environ 50 heures de vol se sont écoulées sans accident

majeur, lorsque le capitaine Jim Lovell et ses co-équipiers

entendent une explosion : un toit s’effondre, les deux

tanks d’oxygène sont touchés, il n’y a plus d’électricité,

de lumière ou d’eau. Surtout : il y a de moins en moins

d’oxygène, qui s’échappe dans l’espace, alors que le véhicule est proche de la Lune. « Houston,

we’ve had a problem here. » Le problème n’est plus comment descendre sur la Lune mais comment

rentrer sur Terre.

Un travail de groupe commence, qui voit les équipes d’ingénieurs de la NASA de Houston et celle

dans le vaisseau travailler de concert. L’équipage abandonne le vaisseau pour adapter le module

lunaire à la descente sur Terre. Les ressources et les capacités du module sont comptées pour deux

personnes pour deux jours. Trois astronautes auront à y vivre, en se rationnant, pendant les 4 jours

du retour. Le problème principal étant représenté par leurs déchets : à trois, le CO 2 s’accumule

dangereusement dans le module. Le temps est de plus compté avant que l’environnement devienne

mortel : 24 heures.

A Terre, on s’efforce de trouver une solution pour les astronautes : les ingénieurs passent en revue

le matériel présent sur le module, et tentent d’imaginer comment ils pourraient être utilisés pour

sauver la situation. Ils doivent donc penser ces objets sous une optique différente de celle habituelle,

éventuellement en leur trouvant un usage qui n’était pas prévu.

Sur les indications des ingénieurs à Terre, un système permettant d’adapter les filtres d’air du vaisseau

principal au nouvel environnement est produit par les astronautes. Il est fabriqué à l’aide de sacs

en plastique, du carton en provenance des cahiers de bord, du scotch, des tubes des combinaisons

des astronautes… Le problème est résolu, et même si d’autres se poseront avant le retour sur Terre,

l’équipage d’Apollo 13 rentrera saint et sauf.

Cette mission est considérée comme un cas exemplaire de la façon dont l’expertise – distribuée sur

une équipe entière – permet de surmonter des problèmes en temps réel : en réenvisageant l’existant

de manière inhabituelle et en mobilisant de nombreuses connaissances interconnectées.

Éclairage

pédagogique

Éclairage scientifique

50 Éclairage scientifique 51


L’approche de La main à la pâte

S’il n’existe pas de méthode universelle d’apprentissage des sciences, il existe toutefois des approches

qui cherchent à favoriser la compréhension des méthodes et enjeux de la science. Ces approches

considèrent l’enseignement des sciences comme une activité au cours de laquelle l’élève est en situation

d’investigation et où la communication (orale et écrite) est très importante. L’enseignant y joue un rôle

essentiel, en aidant les enfants à comprendre, à apprendre et à construire eux-mêmes leur propre savoir.

La démarche d’investigation

Selon le sujet d’études, la nature des recherches, les réactions des élèves, le matériel et le temps

disponibles, les séances du projet « Esprit scientifique, esprit critique » peuvent prendre des formes

complètement différentes. Néanmoins, il s’agit souvent d’une investigation, qui passe en général par

trois phases :

• un questionnement, initié par l’enseignant ou les élèves ;

• une recherche qui peut être documentaire, expérimentale, observationnelle… ;

• une structuration des savoirs entraînant, à son tour, un nouveau questionnement, une nouvelle

recherche, etc.

Il n’est pas rare cependant qu’une activité ne contienne pas l’ensemble des trois phases, mais que ces

dernières soient réparties sur plusieurs activités traitant d’un même problème.

Notons aussi que si la progression d’ensemble est fondée sur l’investigation, cela n’est pas forcément le

cas de toutes les activités, prises individuellement. Il arrive, parfois, qu’une notion nécessite un guidage

plus fort de la part de l’enseignant et que nous proposions alors quelques activités plus directives. Ces

dernières peuvent en général être remplacées par des activités plus libres et laissant plus de place à

l’investigation… mais cela se fera au détriment du temps passé sur le projet.

Le projet « Esprit scientifique, esprit critique » offre de toute façon une grande variété de moyens

d’investigation :

• Observations (« Portraits de chats »)

• Expériences (« La boîte du pourquoi »)

• Modélisations (« La carte animée »)

• Recherches documentaires (« Comment arrêter le hoquet ?»)

• Fabrication d’un objet technique (« L’emballage de jus de fruits qu’il nous faut »)

• Débat (« Faut-il manger du Nuletta ?»)

À la fin de chaque séquence, voire en fin d’activités, sont présentées des conclusions-types. Il s’agit

bien entendu d’exemples (basés sur des tests réalisés en classe) destinés à guider l’enseignant. Il serait

cependant dommage que ces conclusions soient utilisées telles quelles. Nous recommandons aux

enseignants de laisser leurs élèves élaborer leurs propres conclusions, basées sur le travail effectivement

réalisé en classe.

Les grandes phases d’une démarche d’investigation type

La phase de questionnement

Autour d’un phénomène ou d’une situation proposée par l’enseignant ou les élèves, naît une

discussion collective en lien avec les représentations et questionnements de la classe. De la diversité

des idées soulevées, de leur confrontation voire de leurs divergences, va se dessiner un problème

que la classe aura à résoudre, une question d’ordre scientifique.

Toute la difficulté pour l’enseignant est de conduire la discussion qui amènera les élèves à prendre

conscience du problème, de ce qu’ils cherchent à savoir ou à montrer. Pour cela, il encourage la

communication entre les élèves et les guide dans leur réflexion : « Et vous, que diriez-vous ? Qu’en

pensez-vous ?»

La formulation des hypothèses

En s’appuyant sur son expérience ou ses connaissances, l’élève donne des explications (exactes ou non).

C’est en passant par l’investigation, via une recherche documentaire et/ou une expérimentation, que

les élèves vont pouvoir confirmer ou infirmer ce postulat de départ. L’expérience vient alors, non pas

comme une fin en soi, mais comme une nécessité permettant de tester la pertinence d’une hypothèse.

La formulation des conceptions ou des hypothèses des élèves (ce qu’ils pensent savoir, ce qu’ils pensent

comprendre et pouvoir expliquer d’un phénomène) peut être faite de façon individuelle ou collective :

• à l’écrit sous la forme d’un dessin ou d’un schéma légendé, d’un texte argumenté ; d’une liste

élaborée collégialement.

• à l’oral, et prendre la forme d’une discussion collective argumentée entre les élèves.

La phase de recherche

Lors de cette phase, toujours guidé par l’enseignant, l’élève s’investit dans la recherche de solutions

au problème posé. Il s’agit de mettre à l’épreuve les « hypothèses » retenues.

L’enseignant veille à ce que les modalités de recherche soient – le plus possible – trouvées par les

élèves eux-mêmes, ceux-ci ne devant pas être de simples exécutants. Il peut parfois les aider, en cas

de blocage, en leur présentant par exemple le matériel disponible.

Lorsque l’expérience n’est pas possible, la recherche documentaire, la modélisation, l’interview

permettent aux élèves de valider ou de réfuter les hypothèses précédemment émises.

La structuration des savoirs

Le questionnement tient une place essentielle tout au long de l’investigation, qu’il s’agisse de poser

un problème, d’interpréter le résultat d’une expérience, de confronter des points de vue… Il faut

parfois plusieurs allers-retours entre questionnement et recherche avant de pouvoir répondre au

problème et construire ainsi de nouvelles connaissances.

C’est lors de la mise en commun collective que la classe construit véritablement un savoir partagé.

Le débat y tient une place primordiale. Cette mise en commun ne doit pas être vue comme un

dialogue entre élèves et enseignant, mais comme un dialogue entre élèves, facilité par l’enseignant.

Toute la classe participe à l’élaboration d’une trace écrite collective, qui fait consensus et qui résume

ce qui a été appris et compris. Cette conclusion permet également de prendre de la distance avec

l’activité réalisée afin de pouvoir commencer à généraliser et à conceptualiser.

La précision du vocabulaire devient ici centrale. Cette trace écrite collective est souvent textuelle,

mais peut s’agrémenter d’autres formes de présentation : graphique, schéma, frise chronologique…

Cette conclusion peut être apprise, voire mémorisée dans la formulation établie par la classe.

Éclairage pédagogique

52 Éclairage scientifique

53


Note : la conclusion de la classe fait consensus… mais cela ne signifie pas qu’elle soit valable ! On

peut être tous d’accord et tous se tromper ! Une étape essentielle, souvent oubliée, de l’investigation

est la nécessaire confrontation du savoir construit en classe (nos conclusions) avec le savoir établi (ce

que savent les scientifiques). Cette confrontation se fait à l’aide de livres, de documents… ou même

avec l’enseignant qui est, lui aussi, dépositaire du savoir établi.

Le(s) rôle(s) de l’enseignant

Dans la démarche d’investigation, où l’activité de l’élève est prépondérante et favorisée, l’enseignant a

un double rôle, essentiel. Il n’est plus seulement celui qui transmet des connaissances, mais aussi celui

qui aide les élèves dans un cheminement vers la construction, par eux, de connaissances et l’acquisition

de savoir-faire et de savoir-être.

Son objectif principal est d’aider les élèves dans la construction d’une attitude scientifique et l’acquisition

progressive d’une démarche : se poser des questions, émettre des hypothèses, faire des expériences,

relever des données et les interpréter, discuter des résultats et des conclusions possibles. Le travail de

groupe et les échanges constituent une base essentielle à la construction des connaissances des élèves. Il

n’est pas nécessaire d’agir en expert scientifique pour diriger les séances ; faire acquérir cette démarche

signifie plutôt :

• l’avoir acquise soi-même ;

• se permettre et permettre aux

élèves de tâtonner, voire de faire des

erreurs et montrer comment elles

peuvent être utiles ;

• accepter de ne pas tout connaître

et habituer les élèves à chercher

une information auprès d’autres

personnes, de livres, à reprendre des

explorations ;

• poser des questions et accepter

de prendre en compte toutes les

réponses ;

• remettre en question ses propres représentations si nécessaire.

L’enseignant s’appuie sur la connaissance qu’il a des capacités de ses élèves, et aussi de l’état de la

progression de l’ensemble de la classe. Il est attentif à l’atmosphère générale comme au rythme de

travail de chacun ou des groupes, apporte son soutien ou relance la réflexion quand cela est nécessaire

et joue un rôle modérateur (« Et toi, à ton avis… », « Êtes-vous d’accord avec ce qui a été dit ?»…). Il

décide ou non de passer à une autre activité, à des moments de recentrage ou de généralisation. Pour

tout cela, il est dit « tuteur » de la classe.

L’enseignant est aussi le garant des « faits » observés, de leur normalité, en tant qu’intermédiaire entre les

sciences « des savants » et les élèves. Il décide aussi de la prise en compte ou non des propositions des élèves

en les justifiant, de leur traitement et, finalement, en tant qu’expert ou référent, de la qualité scientifique

des résultats des travaux de la classe. Et pour cela, il est dit « médiateur » scientifique de la classe.

Sciences et maîtrise des langages

La communication orale ou écrite est présente tout au long du projet « Esprit scientifique, esprit

critique », y compris de façon explicite pour l’élève, tout au long des activités dédiées à l’observation

et à la communication de ces observations à autrui.

L’usage d’un cahier d’expériences est recommandé, en tant qu’outil précieux dont les usages méritent

d’être détaillés.

Pourquoi les élèves écrivent-ils ?

L’écrit invite à mettre à distance, à clarifier et à formuler ses pensées afin de les rendre compréhensibles

par tous. Les élèves non familiers des démarches d’investigation écrivent peu spontanément. Cette

activité nécessite donc un apprentissage, qui sera effectif si les élèves en comprennent l’utilité. Tous les

écrits, dans leurs formes les plus diverses (dessins, schémas, légendes, textes descriptifs ou explicatifs),

contribuent à la construction des apprentissages.

• L’élève écrit pour lui-même

L’écrit permet à l’élève d’agir (préciser un dispositif,

faire des choix, planifier, anticiper sur des résultats),

de mémoriser (garder trace d’observations, de

recherches, de lectures, revenir sur une activité

antérieure) et de comprendre (organiser, trier,

structurer, mettre en relation des écrits antérieurs,

reformuler des écrits collectifs).

• L’élève écrit pour les autres

L’écrit lui permet de transmettre ce qu’il a compris, de

questionner les autres élèves, mais aussi des personnes

extérieures à la classe (autres classes, familles…),

d’expliquer ce qu’il a fait ou compris, de synthétiser…

Le cahier d’expériences

Le cahier d’expériences est une mémoire individuelle de l’enfant ; c’est pourquoi chacun a son propre

cahier dont le contenu varie d’un élève à l’autre.

Il peut être organisé en deux parties : individuelle et collective.

Les écrits individuels constituent un espace personnel de l’élève, qui y écrit ses premières réponses

aux questions posées, décrit les activités qui lui permettraient de répondre à ces questions, note ses

prévisions, rédige ses comptes rendus. Ces écrits peuvent prendre la forme de textes, mais aussi de

schémas, de dessins, de graphiques… Ils servent de moteur de réflexion et de trace de l’action : à ce

titre, ils sont pour l’enseignant un moyen de suivre les progrès et le cheminement personnel de chaque

enfant. Il est important que l’enseignant n’intervienne pas d’autorité sur ces écrits personnels (pour

en corriger les erreurs, par exemple). Il pourra en revanche aider l’enfant à les structurer petit à petit.

Des écrits initialement peu élaborés et peu structurés vont s’enrichir petit à petit d’une description des

Éclairage pédagogique

54 Éclairage pédagogique 55


dispositifs expérimentaux (liste du matériel, protocole, schéma ou dessin), d’une écriture des résultats

et de leur interprétation, de conclusions…

Les écrits collectifs sont le fruit d’un véritable effort de confrontation d’idées et de propositions. Ils

ont alors le statut d’écrits « validés », et doivent donc veiller à respecter les règles orthographiques et

syntaxiques, et à s’enrichir d’un lexique précis.

Quel contenu possible ?

Les fiches d’activité mises en œuvre au gré des activités du module.

• Des comptes rendus d’expériences élaborés par l’élève avec ou sans trame : problème posé, hypothèses

émises, schémas ou explications des expériences, conclusions momentanées, nouvelles questions…

• Des bilans de classe différenciés des traces individuelles (par la couleur par exemple) qui sont le résultat

de la synthèse collective. Ces synthèses pourront également donner lieu à l’élaboration d’affiches et/

ou d’un cahier de classe.

• Un lexique individuel.

À quoi sert-il ?

Pour l’enfant :

• À se souvenir (pour poursuivre son exploration, pour communiquer avec ses pairs ou sa famille).

• À structurer sa pensée.

• À comprendre l’importance de la trace écrite et de son utilité dans d’autres domaines que celui de

la langue.

Pour le maître, c’est :

• Un regard permanent sur le cheminement de l’enfant.

• Un outil d’aide à l’évaluation au niveau de la maîtrise de la langue, des connaissances scientifiques,

du raisonnement.

• Une ressource pour l’élaboration des écrits collectifs.

Comment le faire évoluer ?

• Inciter les élèves à s’y référer (pour poursuivre le travail, pour communiquer…).

• Mettre en valeur les notes importantes et pertinentes.

• Laisser assez de temps à l’enfant ou lui ménager un moment personnel pour écrire, parfaire ses notes ;

faire le bilan écrit de ce qu’il a appris.

Aider à l’orthographe et à la syntaxe (dans la mesure où ce cahier n’est en général pas corrigé par le

maître pour permettre à l’enfant une expression libre et spontanée). On pourra afficher des supports

en classe ou tout outil de référence qui semblera approprié.

La place du débat

Le débat scientifique peut former au débat citoyen : l’élève apprend à argumenter son point de vue,

à écouter les autres, à travailler pour un but commun. Il apprend aussi à exercer librement sa pensée

tout en la contraignant par les réalités du monde des sciences.

Ce projet, et spécifiquement son bloc 4 « Argumenter », proposent aux élèves d’apprendre à évaluer des

arguments sur la base des faits scientifiques à leur appui (des « preuves ») d’une part, et d’autre part de

leur formulation (correcte ou non). Il les initie

également à repérer la présence d’arguments

fallacieux et de biais de raisonnement.

Ce projet propose donc non seulement

de mettre en œuvre des activités de débat

(facilitées par l’utilisation de jeux de cartes) et

de discussion à visée philosophique, mais aussi

d’en analyser les modalités pour comprendre

ce qui donne la force et la pertinence à un

argumentaire.

Évaluer les acquis des élèves

Comment évaluer les connaissances et les compétences développées par les élèves au cours d’un

projet comme celui-ci ? La réponse à cette question dépend avant tout de l’usage qui sera fait de cette

évaluation. S’agit-il de vérifier, à la fin du projet, que les élèves ont bien acquis telle ou telle notion, dans

le but de les noter, par exemple (évaluation sommative) ? S’agit-il plutôt de recueillir des indices sur leur

niveau de compréhension tout au long de l’investigation, qui permettront à l’enseignant d’adapter le

déroulement de sa progression (évaluation formative) ?

A la fin de chaque séquence du projet « Esprit scientifique, esprit critique », une fiche d’évaluation est

proposée, indiquant la compétence (telle qu’énoncée dans les programmes scolaires) évaluée. Cette

fiche peut être adaptée par l’enseignant ou utilisée en l’état, comme évaluation formative (que nous

recommandons) ou sommative.

Une telle évaluation, menée au fur et à mesure du déroulement du projet, permet d’en adapter la

progression. Ainsi, si l’enseignant constate que certains élèves butent sur une notion, il pourra consacrer

quelques minutes ou une séance entière à une autre activité. Cette situation de détour permettra

d’aborder d’une manière différente la notion qui était mal assimilée par certains élèves, sans pour

autant ennuyer les autres.

Pour être précise, fiable et utile, une évaluation des connaissances, des compétences et des attitudes

se complète avantageusement par l’observation régulière du comportement de l’élève, de son travail

individuel ou en groupe, et des traces écrites consignées dans son cahier d’expériences.

Le cahier d’expériences peut également être un excellent outil pour l’évaluation formative, dès lors que

les élèves l’utilisent systématiquement pour écrire ce qu’ils pensent du problème étudié (leurs idées,

conceptions, prévisions, suggestions ou hypothèses), explicitent par quel moyen ils vont résoudre ce

problème (protocole expérimental, par exemple), rendent compte de leurs résultats, expliquent sous

forme de conclusion ce qu’ils en ont compris, individuellement, avant d’élaborer et de rédiger une

synthèse collective au sein de la classe.

Éclairage pédagogique

56 Éclairage pédagogique 57


Séquences d’activités

(à partir du Cycle 2)

BLOC 1 : OBSERVER À partir du Cycle 2

Séquence 1 : Portraits de chats

2 activités

1 réinvestissement

Objectif : Réaliser ce qui se passe en nous lorsque nous observons et comparons les éléments du

monde qui nous entoure. Constater la diversité de notre vocabulaire et la nécessité d’une terminologie

commune pour pouvoir se comprendre : en sciences et dans le quotidien.

Savoir-faire : Mener des observations de façon rigoureuse et les communiquer

Niveau 1 : Définir des critères d’observation et être précis dans son langage

Niveau 2 : Utiliser un vocabulaire et des critères plus sophistiqués pour décrire

Enseignements / Disciplines engagé(e)s : Questionner le monde, Français

Compétences associées : Pratiquer, avec l’aide du professeur, quelques moments d’une démarche

d’investigation – Observer des animaux et des végétaux – Communiquer en français, à l’oral et à

l’écrit en cultivant précision, syntaxe et richesse du vocabulaire (vocabulaire du portrait – Synonymes

/ antonymes) – Adopter une distance critique par rapport au langage produit.

Activité 1 : Observer et décrire

Objectif général : Réaliser ce qui se passe en nous lorsque nous observons et comparons

les éléments du monde qui nous entoure.

Résumé

Déroulé

Les élèves décrivent et comparent, de façon personnelle, deux animaux

et modalités imaginaires.

Durée

30 à 45 min

Matériel Pour chaque élève ou groupe d’élèves : Fiche 1, Fiche 2

Séquence 1 – Portraits de chats À partir du Cycle 2

Message à emporter

L’activité d’observation n’est pas passive : nous établissons des stratégies, définissons des critères,

comparons des éléments entre eux.

Déroulé possible

L’enseignant distribue à chaque élève un exemplaire de la Fiche 1, représentant deux portraits

d’animaux imaginaires. Il donne la consigne : « vous allez devoir repérer des différences entre les deux

personnages. Dans un premier temps, entourez-les sur le dessin. » Le « jeu des différences » est parfois

évoqué par les élèves, car ils le connaissent. Une couleur par différence peut être choisie pour plus de

lisibilité. Quelques minutes sont données pour cela.

Avec les plus jeunes, le travail de description verbale des différences peut être fait à l’oral (collectivement

ou en petits groupes, éventuellement en binômes).

Avec les élèves scripteurs, l’enseignant distribue un exemplaire de la Fiche 2 (le tableau de comparaison)

par élève ou groupe d’élèves, et annonce que cette grille va servir à écrire la liste des différences en

utilisant des mots les plus précis possibles.

Bloc 1 - OBSERVER

58 Éclairage pédagogique

59


Un exemple (voire deux) est donné collectivement pour être sûr que toute la classe a compris. Exemple :

Partie du visage

Comment est-elle

chez le chat A ?

Comment est-elle

chez le chat B ?

Poils du bout des oreilles Raides, lisses, droits Bouclés, frisés, en tire-bouchon

Sans s’y attarder pour l’instant, l’enseignant liste tous les mots proposés par les élèves pour décrire un

même aspect (ex. : « raides », « lisses », « droits »). Une fois l’exemple donné, les élèves travaillent en

autonomie : individuellement, en binômes ou par groupes.

Note pédagogique

Il n’est pas nécessaire de demander aux élèves de trouver toutes les différences.

Chacun sera libre d’en décrire le nombre adapté : de 1 à 4 (en plus de l’exemple

collectif). L’important est plutôt d’avoir compris que l’on observe une partie du

visage en particulier, que celle-ci n’a pas le même aspect chez A et chez B, et qu’il

faut trouver des mots pour les décrire.

Une brève mise en commun est organisée oralement et un ou deux exemples sont proposés. Il est alors

possible de discuter le fait que – pour aboutir à ces descriptions – « on n’utilise pas seulement nos yeux,

mais on doit réfléchir, découper le visage en « morceaux » dans sa tête, trouver des mots justes ». « Observer,

ce n’est pas « ne rien faire » dans sa tête : ce n’est pas être passif. »

Notes pédagogiques

• À première vue, les élèves pourront penser que ce travail est facile, puis réaliseront

que la tâche est plus ardue qu’il n’y parait.

Certains diront peut-être « je vois les différences, mais je ne sais pas comment les

dire », soulignant l’importance cruciale du vocabulaire à notre disposition, dans

notre aptitude même à appréhender notre monde et à agir sur lui. Pour les aider à

démarrer, il sera possible de les inviter à comparer la forme avec un autre élément

qu’ils connaissent (par exemple « comme un escalier » pour les moustaches du chat

B).

• Souligner qu’il n’y a pas « une seule bonne réponse » est important, car ce n’est

pas un réflexe pour les élèves.

• Inciter les élèves à ne pas définir sur l’absence (A a / B n’a pas) mais plutôt à

trouver des mots pour décrire ce qui caractérise A et ce qui caractérise B.

À la fin de l’activité, les grilles remplies par les élèves sont nommées et conservées en vue de l’activité 2,

réalisée à la suite ou à distance de celle-ci.

Activité 2 : Adopter un vocabulaire commun,

pour se comprendre

Objectif général : Constater la diversité de notre vocabulaire, éprouver la nécessité d’une

terminologie commune pour pouvoir se comprendre, en sciences et dans le quotidien.

Déroulé

et modalités

Résumé

Les élèves décrivent et comparent, de façon collective, deux animaux

imaginaires

Durée 1 séance (45 min à 1h), à la suite ou à distance de l’activité 1

Matériel Pour chaque élève ou groupe d’élèves : Fiche 1 et Fiche 2 remplies à l’activité 1.

Message à emporter

Pour décrire un même objet, nous utilisons tous des mots variés et différents. Si nous devons

communiquer entre nous, pour nous comprendre – nous avons besoin de nous mettre d’accord

sur des termes communs. Cette nécessité d’unité du langage est centrale en science, mais elle est

également présente dans notre quotidien, simplement pour parler entre nous.

Déroulé possible

Les grilles issues de l’activité 1 (Fiche 2) sont restituées aux élèves ou groupes d’élèves. Un équivalent

est reproduit au tableau par l’enseignant, en y faisant figurer l’exemple énoncé précédemment. La

Fiche 1 représentant les chats leur est également de nouveau fournie.

Après avoir rappelé ce qui a été fait, une mise en commun est organisée au tableau pour compiler

toutes les propositions de la classe concernant les 4 différences entre les chats (autres que l’exemple).

Il apparaît que le vocabulaire est varié, au sein de la classe, pour décrire un même élément du visage

de l’animal d’une part, et pour décrire son aspect d’autre part. Exemple de vocabulaire utilisé :

Partie du visage Aspect chez A Aspect chez B

Pointe des oreilles / poils des oreilles

/ plumets / plumeaux / touffes

Dessus du nez / Bourrelet sur le nez

Motif au-dessus de la bouche /

Décoration des babines

Moustaches / poils des joues

Fourrure des joues / barbe / poils

des joues / favoris / bajoues

Raides/ lisses / droits

Tacheté / piqueté /

moucheté / petits points

En forme de carrés/

losanges / étoiles

Raides / lisses

Bouclés / Tortueux /

Spiralés

Bouclés / frisés / crépus / en

tortillons / en tire-bouchon

Rayé / strié / hachuré

En forme de cœurs à l’envers /

de piques

Crantés / en forme d’éclairs /

en zig-zag

Raides / en touffes tombantes

Certaines ambiguïtés pourront être discutées, par exemple « poils des joues », qui pourrait aussi bien

se référer aux moustaches qu’aux bajoues, révélant le besoin d’une précision plus grande.

La classe réalise que « si on veut communiquer, se comprendre et ne pas risquer de mal interpréter quelque

chose – qu’il faut se mettre d’accord sur un vocabulaire unique qu’on utilisera tous ». En fonction du temps,

Séquence 1 – Portraits de chats À partir du Cycle 2

Bloc 1 - OBSERVER

60 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 61


procéder à ce choix (ce consensus) pour un, deux, trois ou quatre des exemples, par exemple en

soulignant le terme que la classe aura choisi comme étant le plus pertinent.

Notes pédagogiques

• Choisir l’un des mots proposés pour chaque cas peut être long car il faut discuter

du sens profond de chaque mot. C’est un travail très intéressant mais couteux en

temps. Le faire pour un exemple peut suffire, l’essentiel étant que la classe ait bien

compris.

• Si l’enseignant le juge pertinent, l’usage du dictionnaire peut être fait. Il est

intéressant pour être sûr de la définition d’un mot, et pour obtenir des consensus.

L’occasion peut être saisie, pour travailler sur la façon de chercher dans un tel

ouvrage, sur l’ordre alphabétique, sur la fiabilité des sources que l’on consulte…

Activité de réinvestissement (optionnelle) : description

naturaliste

Objectif général : Réinvestir les acquis dans le contexte de la comparaison de deux

animaux réels.

La Fiche 3 est proposée à titre de réinvestissement optionnel, sur des chats réels. Elle comporte deux

chats : un chat noir et blanc à poils longs et un chat tigré à poils courts. A l’aide d’une grille ou sous

la forme d’une rédaction libre, les élèves proposent

leurs critères de comparaison : les parties du corps à

observer, et la description (l’état) de ces parties du

corps, chez chacun des deux chats.

Pour faciliter le travail, éventuellement proposer à la

classe de commencer par décrire la couleur globale

du pelage (noir et blanc / tigré). Ceci permet de se

détacher par la suite de la couleur pour s’intéresser

à d’autres aspects (longueur des poils, épaisseur de

la queue…).

La diversité du vocabulaire mobilisé peut – une

nouvelle fois – être évoquée.

Évaluation

Une fiche d’évaluation est fournie. Il s’agit, pour les élèves, de remobiliser la notion de critère de

comparaison, dans le cadre de la comparaison descriptive d’une pomme et d’une poire.

Séquence 1 – Portraits de chats À partir du Cycle 2

Conclusion générale

La classe se rappelle différentes séances de sciences où il a également fallu se mettre d’accord sur un

vocabulaire précis. Ce peut être en biologie (par exemple sur l’anatomie de la fleur), en physique

(par exemple les différentes composantes d’un circuit électrique), en technologie (les parties d’une

bicyclette)…

A cette occasion, on pourra souligner que les scientifiques du monde entier ont besoin de faire la même

chose, pour se comprendre, pouvoir discuter et comparer leurs observations respectives, et aussi pour

pouvoir refaire les expériences des uns et des autres exactement à l’identique.

Enfin, inciter la classe à chercher des exemples de la même nécessité dans la vie quotidienne : pour les

objets de la maison, les vêtements, les métiers…

Bloc 1 - OBSERVER

62 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 63


FICHE 1 FICHE 2

Partie du visage Comment est-elle chez le chat A ? Comment est-elle chez le chat B ?

Séquence 1 – Portraits de chats À partir du Cycle 2

Bloc 1 - OBSERVER

64 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 65


FICHE 3

Évaluation

Savoir-faire : Mener des observations de façon rigoureuse et les communiquer (Niveaux 1 et 2)

Compétence évaluée : Communiquer en français, à l’oral et à l’écrit, en cultivant précision, syntaxe

et richesse du vocabulaire.


Nom :

Ton critère :

Propose un critère

pour décrire

et comparer ces fruits.

Comment est ce critère pour ce fruit ?

Poire Pomme


Nom :

Comment est ce critère pour ce fruit ?

Séquence 1 – Portraits de chats À partir du Cycle 2

Propose un critère

pour décrire

et comparer ces fruits.

Ton critère :

Pomme

Poire

Comment est ce critère pour ce fruit ?

Comment est ce critère pour ce fruit ?

Bloc 1 - OBSERVER

66 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 67


BLOC 1 : OBSERVER À partir du Cycle 2

Séquence 2 : Le théâtre des formes

géométriques

1 activité

Objectif : Réfléchir à la différence entre ce que l’on peut observer et les interprétations que l’on en

donne, ce qui est difficile et demande un réel effort. Les scientifiques sont confrontés au quotidien

à cette distinction, mais elle a aussi son utilité dans la vie de tous les jours, pour ne pas tomber dans

les pièges d’interprétations hâtives.

Savoir-faire : Passer des observations aux interprétations

Niveau 1 : Faire la différence entre observation et interprétation

Enseignements / Disciplines engagé(e)s : Questionner le monde, Français

Compétences associées : Pratiquer, avec l’aide du professeur, quelques moments d’une démarche

d’investigation – Dire pour être entendu et compris, Produire des écrits et identifier des

caractéristiques propres à différents genres de textes.

Activité : Observer et interpréter

Objectif général : À partir d’un support commun, comparer différentes interprétations

de ce que l’on voit. Distinguer ce qui relève de l’observation purement descriptive et de

l’interprétation (avec recours à l’imagination).

Déroulé

et modalités

Durée 1 h 30

Production

Résumé

Les élèves visionnent une vidéo et fournissent une description de certaines de ses

scènes : souvent, la description fait référence à des intentions, désirs, émotions,

et en attribuant à chaque forme géométrique une personnalité caractéristique

(phase 1). Ils apprennent à distinguer, parmi leurs productions, celles qui relèvent

d’une pure description de ce qui est vu (« je décris ce que je vois ») et celles qui

relèvent d’une interprétation (« j’imagine à partir de ce que je vois ») (phase 2).

Ils produisent alors une nouvelle description suivant la consigne : se limiter le plus

possible à décrire ce que l’on voit (phase 3). La description est mise en commun

et l’activité fait l’objet d’une discussion concernant la transposition des concepts

traités à la vie de tous les jours (phase 4).

Textes descriptifs, dessins

Matériel Pour toute la classe :

– La vidéo disponible à l’adresse suivante : https ://vimeo.com/36847727

Pour chaque élève ou groupe d’élèves :

– Deux exemplaires de la Fiche 1

Séquence 2 – Le théâtre des formes géométriques À partir du Cycle 2

Bloc 1 - OBSERVER

69


Message à emporter

Même si nous observons tous la même chose, nous ne la décrivons pas tous de la même manière.

Nous ne donnons pas forcément le même sens à ce que nous voyons : parce que nous utilisons

notre imagination en même temps que nous regardons. Il est important de savoir distinguer les

descriptions – qui se limitent à ce qu’on peut voir – et ce qu’on interprète à partir de ce qu’on voit.

Notes préliminaires

• L’activité repose sur le visionnage d’une vidéo : des problèmes techniques peuvent

survenir à cause du matériel informatique à disposition. Il sera bon d’anticiper

l’installation de la vidéo et de la tester.

• En fonction de l’âge des élèves, l’activité pourra être menée individuellement ou

par groupes (de deux ou trois). De même, elle pourra reposer sur la production de

courts écrits individuels ou de groupes, ou sur une discussion collective à l’oral.

• L’activité permet de souligner la distinction entre observer et interpréter, et de

travailler en français sur la différence entre « texte purement descriptif » et « texte

imaginatif ». Ces notions pourront être remobilisées, dans le futur.

• Elle permet aussi de travailler les compétences langagières des élèves : l’expression

orale, écrite, la production de descriptions et l’utilisation d’un vocabulaire adapté.

Déroulé possible

Phase 1 : Observer et décrire des vignettes du film (environ 30 min)

Objectif : A partir d’un support commun, comparer différentes interprétations de ce que

l’on voit.

L’enseignant diffuse le petit film à la classe. La vidéo peut être visionnée plusieurs fois, et l’enseignant

annonce qu’elle va faire l’objet d’un travail : il faudra

en décrire certaines scènes.

Les élèves, individuellement ou par groupes,

reçoivent un exemplaire de la Fiche 1, qui comporte

une séquence d’images tirées du film. L’enseignant

énonce alors le défi : (seul ou à plusieurs en se mettant

d’accord), écrire une courte description de ce que l’on

voit, pour chacun de ces moments du film.

A la fin de cette phase, collecter les productions.

Notes pédagogiques

• En fonction de l’âge des élèves, il pourra être choisi par l’enseignant de faire

décrire tous les « moments » proposés, ou seulement un ou deux. Si certains élèves

ou groupes sont plus rapides, proposer de passer à la vignette suivante.

• Pour cette activité, le travail en binôme est une très bonne option : il incite les

élèves à s’exprimer et à justifier leurs choix. Il permet également de contourner

d’éventuels problèmes liés à l’expression écrite de certains élèves en retrait.

• Avec les élèves les plus jeunes ou si l’enseignant le juge pertinent, il pourra choisir

de mener ceci à l’oral et de noter les propositions des élèves.

Phase 2 : Description ou interprétation ? Observation ou imagination ? (environ 20 min)

Objectif : Introduire la distinction entre observations purement descriptives et

interprétations qui font intervenir l’imagination.

Parmi les productions collectées, l’enseignant en sélectionne deux : une qui contient majoritairement

des descriptions objectives (avec peu ou pas d’interprétation) ; l’autre – très narrative – qui raconte une

histoire à partir des éléments de la vignette et à la lumière du film et prête généralement aux formes

géométriques des intentions humaines. Ce sont – presque systématiquement – les deux cas de figure

observés dans les classes.

L’enseignant lit à la classe ces deux textes. Il peut demander aux élèves de se prononcer sur ce qui les

différencie principalement, ou attirer directement l’attention sur la nature descriptive (observer) de

l’un et interprétative (imaginer) de l’autre.

Une discussion s’engage : à partir de ce que l’on voit, on est très tenté d’imaginer une histoire. Par

exemple, dans le cas du film visionné, on est tenté de prêter aux figures géométriques des émotions,

des volontés (qui sont généralement exprimées par des verbes : poursuivre, s’échapper, embêter,

détruire…).

Faire une observation signifie pourtant simplement décrire de la manière la plus neutre possible, il ne

s’agit pas de dire ce qu’on pense voir. Ici, on s’en serait tenu à la description des formes géométriques,

de leur position et déplacements.

Eventuellement, il est possible de passer en revue d’autres productions de la classe et de les classer,

plutôt vers le « texte descriptif » ou plutôt vers le « texte imaginatif ». Ce n’est pas toujours facile, et

certaines productions pourront mélanger les deux et être placées au milieu.

Séquence 2 – Le théâtre des formes géométriques À partir du Cycle 2

Bloc 1 - OBSERVER

70 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2)

71


Phase 3 : Se limiter à décrire ce que l’on voit (environ 20 min)

Objectif : Produire des observations purement descriptives et bloquer la « tentation » d’en

donner des interprétations.

L’enseignant distribue un deuxième exemplaire

de la Fiche et, selon les mêmes modalités que

précédemment (individuellement ou en recomposant

les mêmes groupes), invite les élèves à de nouveau

décrire les « moments » du film en se forçant à être les

plus détachés possibles de toute interprétation : le plus

descriptif et objectif possible. Ce sera l’occasion de les

inciter à employer un vocabulaire précis (par exemple

en remobilisant le vocabulaire vu en mathématiques,

liés aux formes géométriques).

Notes pédagogiques

• Pour les élèves ayant été les plus descriptifs en phase 2, il s’agira d’aller plus loin

encore dans le détachement (en général, on ne parvient pas à l’être complètement

au premier essai).

• Éventuellement, commencer par la première vignette et commenter les productions

en classe entière avant de passer aux suivantes. En fonction de la classe, le nombre

de vignettes abordées pourra être ajusté.

• Comme dans la Phase 1, le défi peut être relevé à l’oral ou à l’écrit en fonction de

l’âge des élèves.

Exemple : « Dans la vignette n° 3 on voit des figures géométriques : un rectangle, un cercle et deux triangles,

un plus petit et un plus grand. Le rectangle se trouve à droite et il est plus grand que les autres figures

géométriques. Le grand triangle est à l’intérieur du rectangle, le cercle et le petit triangle sont à l’extérieur… »

Conclusion générale

L’enseignant demande aux élèves d’exprimer avec leurs mots le message à retenir suite à l’activité.

Il commentera que, parfois, il nous est demandé de décrire les faits de façon précise et, autant que

possible, objective – c’est-à-dire en se limitant à ce qu’on voit. D’autres fois, on peut laisser libre cours

à son imagination, inventer à partir d’une image.

Bien que l’une ne soit pas « meilleure » que l’autre, il est important de ne pas confondre les deux

modalités, de savoir les mobiliser de façon appropriée. Il pourra être discuté que le vocabulaire employé

pour les descriptions « pures » est moins riche (plus codifié) par rapport à celui employé dans les textes

plus narratifs (qui mobilisent par ailleurs beaucoup plus de verbes).

Bien distinguer les observations et les interprétations est nécessaire en sciences, pour bien identifier les

faits, mais aussi lorsqu’on nous demande de fournir un témoignage, ou lorsqu’on cherche à se mettre

d’accord avec d’autres personnes sur le déroulement d’un événement. Il faut alors se retenir de fournir

notre interprétation, notre manière de voir les choses ou la façon dont on pense que les choses se sont

déroulées.

L’enseignant demande à la classe si la distinction entre observation et interprétation leur inspire des

exemples de situations de la vie quotidienne. Exemples : « parfois, on voit quelqu’un faire un geste dans

la cour, ou nous regarder, et on imagine qu’il a quelque chose derrière la tête alors que c’est faux »; « parfois,

on voit quelqu’un qui court et on pense qu’il veut échapper à quelqu’un d’autre, mais peut-être qu’il est

simplement en retard ou qu’il veut prendre le bus »; « une fois j’ai entendu des bruits de pétards qui m’ont

fait peur et qui étaient des feux d’artifice »; « l’enseignante se trompe des fois dans la cour de récré car elle

pense qu’on se bat alors qu’on joue à la bagarre » ; « un enfant est passé à côté d’un autre dans la cour,

l’autre est tombé et tout le monde a pensé qu’on l’avait poussé, mais personne n’avait vraiment vu ça ».

Prolongements possibles

Prolongement 1 : Des instructions précises

Apprendre à mener des observations précises et les communiquer de manière fidèle.

L’enseignant encourage les élèves à chercher des moyens pour être encore plus précis et rigoureux

dans leurs observations, notamment en introduisant des instruments de mesure, des critères pour la

description précise de la position et orientation des différents objets représentés dans la vignette.

En petits groupes, les élèves reçoivent une nouvelle copie de la Fiche 1. Chaque groupe produit une

description très rigoureuse, comportant des mesures et des points de repère. Le défi est de permettre

à un autre groupe de reproduire exactement la même image à partir de la description seule.

Les groupes échangent les descriptions (pas les vignettes !) et réalisent leurs dessins. On compare

ensuite les dessins aux images originales. On discute alors de l’importance (et de la difficulté) de fournir

des indications précises, au point de permettre à d’autres de refaire la même chose. En science, c’est

crucial, si on veut que les expériences puissent être reproduites (par soi-même ou quelqu’un d’autre).

Séquence 2 – Le théâtre des formes géométriques À partir du Cycle 2

Bloc 1 - OBSERVER

72 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 73


Prolongement 2 : Au théâtre

À partir du support d’observation, développer la capacité d’imaginer des histoires

possibles.

L’activité peut également être prolongée en portant l’attention sur l’imagination et la créativité des

élèves. Dans ce cas, on met en avant l’interprétation à partir d’éléments d’observation.

A partir des vignettes de la Fiche 1, les élèves, divisés en petits groupes écrivent une histoire. Les histoires

écrites par les enfants peuvent devenir la base d’une petite pièce de théâtre ou d’une autre œuvre

inspirée par les vignettes initiales.

Évaluation

Pour l’évaluation, l’enseignant pourra utiliser la fiche fournie. En mettant les élèves au défi de ne pas

utiliser un mot « interdit », celle-ci les incite à de nouveau user d’un vocabulaire précis, dans leurs

descriptions.

FICHE 1

Séquence 2 – Le théâtre des formes géométriques À partir du Cycle 2

Bloc 1 - OBSERVER

74 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 75


Évaluation

Savoir-faire : Passer des observations aux interprétations (Niveau 1)

Compétence évaluée : Dire pour être entendu et compris


Nom :

Consigne : Observe la nouvelle vignette et décris-la. Attention à ne pas utiliser le mot interdit !

Le mot interdit : libellule Ta description :

Nom :

Consigne : Observe la nouvelle vignette et décris-la. Attention à ne pas utiliser le mot interdit !

Le mot interdit : ours Ta description :

BLOC 1 : OBSERVER À partir du Cycle 2

Séquence 3 : À la recherche de régularités

3 activités

Objectif : Développer la capacité à trouver des régularités dans un phénomène naturel, une scène,

une situation observés.

Savoir-faire : Multiplier les observations pour construire des connaissances

Niveau 1 : Multiplier les observations pour détecter des régularités

Enseignements / Disciplines engagé(e)s : Questionner le monde – Enseignements artistiques -

Mathématiques

Compétences associées : Pratiquer, avec l’aide du professeur, quelques moments d’une démarche

d’investigation – Observer des animaux d’un environnement proche – Reproduire un modèle

mélodique, rythmique – Décrire et comparer des éléments sonores, identifier des éléments communs

et contrastés – Comparer des sons et identifier des ressemblances et des différences.

Activité 1 : Reconnaître un oiseau dans le brouhaha

d’une forêt

Objectif général : Développer la capacité à trouver des régularités (patterns) dans un

phénomène naturel.

Discipline

Déroulé

et modalités

Durée

Questionner le monde

Résumé

Par l’exemple des chants d’oiseaux, les élèves repèrent des régularités dans un

phénomène (phase 1) et les utilisent pour la reconnaissance d’un objet parmi

d’autres semblables (phase 2).

30 min + 30 à 45 min

Matériel Les bandes-son téléchargeables sur le site du projet :

– http://tinyurl.com/jobqqjm (ambiance forestière)

– http://tinyurl.com/zd383mg (chant 1 : mésange nonnette)

– http://tinyurl.com/jhsm75h (chant 2 : moineau domestique)

– http://tinyurl.com/z43upkf (chant 3 : mésange charbonnière)

– http://tinyurl.com/j89jxm6 (chant 4 : pinson des arbres)

Message à emporter

Certains phénomènes se répètent, dans la nature. On peut identifier ces régularités. Quand on les

a bien étudiées, ces régularités peuvent nous être utiles, par exemple pour reconnaitre un oiseau

simplement grâce à son chant.

Séquence 3 – À la recherche de régularités À partir du Cycle 2

Bloc 1 - OBSERVER

76 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2)

77


Déroulé possible

Phase 1 : Ce chant d’oiseau qui se répète (environ 30 min)

Objectif : Repérer une régularité dans un ensemble d’éléments, l’exprimer.

L’enseignant annonce que la classe va écouter une bande-son enregistrée dans une forêt. Il la diffuse :

http://tinyurl.com/jobqqjm

Il interroge alors la classe : qu’entend-on ? Une liste est dressée au tableau : le bruit du vent dans les

feuilles, celui de gens qui marchent, celui d’un vélo qui passe et fait tinter sa sonnette, celui d’un

roulement de tonnerre et… des chants d’oiseaux. Ces derniers sont le plus souvent traités comme un

bloc par les élèves, de prime abord.

La bande-son est écoutée autant de fois que nécessaire, et l’enseignant invite la classe à s’intéresser plus

particulièrement aux chants d’oiseaux. Si les élèves ne le remarquent pas, l’enseignant peut demander :

« Y a-t-il des éléments qui se répètent, dans les chants d’oiseaux ?» Les élèves écoutent plus attentivement

et remarquent un chant d’oiseau répété, plus fort (plus proche ?) que les autres.

S’ils ne sont pas trop timides, les élèves peuvent essayer de reproduire la régularité qu’ils perçoivent,

par exemple en la sifflant ou en la fredonnant.

Afin d’être plus précis et de pouvoir conserver une trace de ce qu’ils ont entendu, l’enseignant propose

à la classe d’inventer un code sur du papier, pour représenter le son.

Note pédagogique

Si les élèves ont du mal à mobiliser le vocabulaire nécessaire à décrire des sons,

l’enseignant peut faire le lien avec les activités de chant déjà vécues par la classe.

Exemple de lien, fait par une enseignante : « quand on est à la chorale, dans notre

chant, il y a des phrases musicales qui se répètent, et bien, l’oiseau aussi répète des

phrases avec son langage à lui. Quand on s’échauffe en chant, on fait des sons graves,

médiums ou aigus, eh bien l’oiseau lui aussi fait varier les sons qu’il produit, c’est ce

qu’on va essayer de représenter. »

En fonction de sa classe, il peut laisser les élèves libres d’inventer ce code, ou bien le proposer (par

exemple : des points pour les sons courts, des traits pour les sons longs, une rédaction de gauche

à droite représentant toute la durée du chant et des hauteurs de points (ou traits) positionnées en

fonction de la hauteur des sons). Par exemple pour notre oiseau :

Phase 2 : Identifier l’oiseau par son chant (30 à 45 min)

Objectif : Comprendre que – une fois la régularité identifiée – elle devient un indicateur

qui peut nous permettre, par exemple ici, d’identifier l’espère d’oiseau présente.

Dans un second temps, l’enseignant demande : « peut-on penser qu’il s’agit toujours du même oiseau ?»,

et la classe discute de la possibilité d’identifier les oiseaux sur la base de leur chant. L’enseignant propose

de réécouter attentivement le chant de l’oiseau seul et de le comparer au chant d’autres oiseaux.

L’enseignant diffuse 4 chants d’oiseaux que les élèves écoutent, imitent, et tentent éventuellement de

représenter par le code visuel défini précédemment. Ces sons sont téléchargeables sur le site internet

du projet. Dans un premier temps, il ne révèle pas le nom des espèces auxquelles ils correspondent.

– Chant 1 : http://tinyurl.com/zd383mg (mésange nonnette)

– Chant 2 : http://tinyurl.com/jhsm75h (moineau domestique)

– Chant 3 : http://tinyurl.com/z43upkf (mésange charbonnière)

– Chant 4 : http://tinyurl.com/j89jxm6 (pinson des arbres)

Exemples de représentations sous forme de code visuel, pour chacun des quatre chants :

Chant 1 Chant 2

Chant 3 Chant 4

Il apparaît que ces chants sont différents et caractéristiques, et que le chant de l’oiseau entendu dans

la bande-son de la forêt se retrouve ici : c’est le son 3. L’enseignant peut alors révéler les noms des

oiseaux correspondant à chaque son, et les élèves peuvent identifier celui de la bande-son écoutée en

début de séance : c’est la mésange charbonnière.

Les élèves remarqueront de plus que si certains chants sont simples et répétitifs, d’autres sont très

complexes et peuvent même être difficiles à chanter ou à représenter pour un être humain. C’est le

cas du chant 4 : celui du pinson des arbres.

Notes scientifiques

Les oiseaux diffèrent par

leur chant et peuvent donc

être identifiés à partir de

traits distinctifs propres à

celui de chaque espèce.

Le chant de différentes

espèces se reconnaît en

particulier à ses syllabes, à

ses composantes discrètes

et à ses caractéristiques

temporelles (répétition des

syllabes et durée).

• Un chant se compose d’une succession de phrases, et chaque phrase contient une

ou plusieurs syllabes (le plus souvent une syllabe qui se répète) ; une syllabe peut

être composée d’une ou plusieurs notes.

Les chants varient aussi en raison du contexte dans lequel ils sont utilisés (appel,

alarme…) et diffèrent (à un moindre degré) au sein de l’espèce d’un groupe à un

autre (dialectes), et d’un individu à un autre.

Séquence 3 – À la recherche de régularités À partir du Cycle 2

Bloc 1 - OBSERVER

78 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2)

79


• Pour « chant », on entend ici toute forme de vocalisation. On pourrait cependant

distinguer (mais il s’agit d’une distinction arbitraire) les vocalisations complexes (les

chants à proprement parler) et les vocalisations plus simples, nommées « appels ».

Le chant de l’oiseau est appris pendant la première période de sa vie, par exposition

et imitation de l’adulte, et cet apprentissage mobilise plusieurs processus également

présents dans l’acquisition du langage chez l’Homme.

Notes pédagogiques

• L’enseignant pourra trouver des fiches « oiseaux », des enregistrements des chants

associés, ainsi que des descriptions des émissions sonores de ces oiseaux, sur le

site Web de l’Inventaire national du patrimoine naturel : https ://inpn.mnhn.fr/jeux/

oiseaux/informations

• Autour du travail sur ces chants, l’enseignant pourra inciter les élèves à les décrire

verbalement en utilisant un vocabulaire précis, permettant plus facilement de les

différencier (sifflement, trille, plus aigu, plus grave, etc.).

Le code visuel utilisé pour représenter le chant sera défini par la classe. Il n’y a pas

de « bonne façon » de le réaliser : il faudra simplement qu’il soit consensuel pour

toute la classe et compréhensible.

• Avec les plus grands, l’enseignant pourra choisir de montrer des sonogrammes

d’espèces d’oiseaux : une représentation visuelle du son, qui remplit exactement le

même office que les représentations visuelles de la classe. On peut reconnaître une

espèce d’oiseau au sonogramme de son chant. Ex : le sonogramme du canari, qui

comporte 5 « phrases » différentes, reconnaissables visuellement.

Activité 2 : Du temps qu’il fait au temps qu’il va faire

Objectif général : Développer la capacité à trouver des régularités (patterns) dans un

phénomène naturel au long cours.

Résumé

Déroulé Les élèves planifient une observation météorologique régulière dans le but de

et modalités détecter des régularités de phénomènes (phase 1), puis mettent en oeuvre une

collecte de données (phase 2). Ils analysent alors ces dernières dans le but de

dégager des régularités et de proposer une grille de prévisions (phase 3).

Durée

Deux fois 30 min + quelques minutes par jour pendant 1 mois

Matériel Des coupures de pages météo dans le journal, une grande affiche pour constituer

un tableau de la météo du mois.

Message à emporter

Certains phénomènes se répètent, dans la nature. On peut identifier ces régularités. Quand on les a

bien étudiées, ces régularités peuvent nous être utiles, pour faire des prévisions, par exemple en

météorologie.

Déroulé possible

Phase 1 : Analyse de bulletins météo (environ 30 min)

Objectif : Planifier une observation régulière dans le but de détecter des régularités de

phénomènes.

Les élèves sont invités à rapporter en classe des bulletins météo découpés dans des journaux ou

imprimés à partir d’Internet. Ils énoncent les informations qui y sont données, et une liste est dressée

au tableau : pluie, vent, température, état du couvert nuageux dans le ciel, etc.

L’enseignant propose à la classe de relever chaque matin ces mêmes informations. Le défi est le suivant :

à partir d’observations répétées, pourrait-on d’ici un mois dégager des régularités et être capables de

prévoir le temps qu’il fera, sur la base de l’observation du ciel ?

Séquence 3 – À la recherche de régularités À partir du Cycle 2

Phase 2 : Collecte de données (quelques minutes par jour)

Objectif : Mettre en œuvre une collecte de données.

Un bref relevé météorologique est ajouté chaque matin à la routine de la classe, pendant un mois,

ainsi qu’un relevé du temps qu’il fait l’après-midi. Ces relevés sont toujours faits à la même heure. Ils

concernent par exemple : la présence de pluie (absente / faible / forte), la présence de vent (absent /

faible / fort), la température (relevée au thermomètre extérieur), l’état du couvert nuageux (absent /

faible / fort, associé, pourquoi pas, aux noms des nuages dont les descriptions sont aisément trouvables

sur Internet). Un tableau est dressé et conservé dans la classe.

Bloc 1 - OBSERVER

80 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 81


Notes pédagogiques

• L’enseignant pourra adapter

l’activité au niveau de

ses élèves en augmentant

ou en réduisant le nombre

de termes utilisés pour

décrire l’état du ciel. La

nécessité d’une précision de

vocabulaire sera également

constatée par la classe.

• En plus du relevé précis

de température à l’aide du

thermomètre, les élèves

plus âgés pourront ajouter à cette observation une mesure quantitative du vent en

utilisant un anémomètre, ainsi que des précipitations (pluviomètre). Une discussion

sur la difficulté d’objectiver un ressenti (température, force du vent, intensité de la

pluie) et la nécessité d’utiliser un outil peut être menée.

Phase 3 : Quel temps va-t-il faire ? (environ 30 min)

Objectif : Analyser un jeu de données, dégager des régularités et proposer une grille de

prévisions.

À la fin du mois, les élèves analysent, par groupes, une copie du tableau de données rempli par la

classe au fil des jours.

– Ils s’efforcent d’identifier des régularités (de façon qualitative) par exemple en établissant un lien

entre types de nuages et présence de pluie.

– Sur la base des régularités identifiées, l’enseignant invite les élèves à formuler des prévisions (ex :

« Quand le ciel est couvert de cumulo-nimbus, il va probablement y a voir de la pluie. »)

– Ces prévisions pourront être confrontées avec celles du bulletin météo du jour et avec l’observation

du temps le lendemain.

Les élèves pourront aussi comparer leurs observations et prévisions avec les dictons tels que « Rosée

du soir, il va pleuvoir ».

Notes scientifiques

• L’observation est le point de départ de toute prévision météorologique. Descriptions

qualitatives du ciel ou mesures de paramètres physiques de l’atmosphère, toutes

les observations doivent être méticuleusement définies, normalisées, sélectionnées

et organisées pour concourir à mieux comprendre et à prévoir les phénomènes

météorologiques.

Les observations sont la matière première utilisée par le météorologiste pour

prévoir le temps, et par le climatologue pour étudier le climat (l’ensemble des

données météorologiques, pour un lieu donné, sur des temps très longs). En effet, les

observations décrivent l’état de l’atmosphère, siège des phénomènes météorologiques,

et le temps qu’il fait. Cette connaissance permet de comparer le temps d’aujourd’hui

à celui d’hier, et de prévoir le temps de demain. Les météorologistes sont aujourd’hui

aidés dans leur tâche par les modèles numériques de prévision.

• Plus d’informations sur la météorologiques sont disponibles sur le site de Météo France.

Activité 3 : Extraire une régularité d’un cube

Objectif général : Utiliser des régularités pour faire des prévisions (dans un cadre

décontextualisé).

Résumé

Discipline Mathématiques (ici, laisser, car c’est spécifique)

Modalités Dans un cadre décontextualisé, les élèves identifient des régularités et font des

prévisions.

Durée

45 minutes

Matériel Des copies des Fiches 1 à 3 contenant les patrons des cubes, crayons, ciseaux.

Message à emporter

Quand on a identifié une régularité, on peut s’y appuyer pour faire des prévisions sous forme

d’hypothèses à tester.

Préparation / En amont de la séance

En amont de la séance, l’enseignant prépare les cubes à distribuer à chaque groupe d’élèves (2 cubes

par groupe), selon les patrons fournis (Fiches 1 à 3). Un patron vierge est également fourni, afin que

l’enseignant puisse inventer son cube s’il le souhaite (tables de multiplications, groupes de verbes, mots

de même racine…). La face grisée de chaque cube sera simplement collée sur un morceau de carton

un peu plus grand, constituant un « cache ».

Déroulé possible

Les deux cubes sont distribués à chaque groupe

d’élèves. Pour chaque cube, les différentes faces

comportent une inscription (cube A : 1, 2, 3,

5 et 6 ; cube B : Boule, Coule, Foule, Houle et

Soule) et l’une des faces est cachée.

Le défi est de répondre à la question : « qu’y

a-t-il sur la face cachée ? », sans bien sûr aller

regarder. Relever le défi n’est possible que parce

que les faces du cube ne sont pas « décorées »

au hasard : elles présentent des régularités. « Si,

en observant bien et en réfléchissant bien, on

arrive à percer la règle, on pourra alors faire des

propositions concernant la face manquante !»

L’enseignant invite les élèves à bien observer les faces visibles des cubes, à identifier une régularité, à

émettre des hypothèses et à les noter sur un papier.

Pour le cube A, avec les chiffres, la tâche est aisée, et les élèves proposent généralement tous que « 4 »

est vraisemblablement l’inscription de la face cachée. Ce cube est essentiellement destiné à rendre la

règle du défi explicite.

Séquence 3 – À la recherche de régularités À partir du Cycle 2

Bloc 1 - OBSERVER

82 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 83


Pour le cube B, avec les mots, plusieurs propositions sont généralement présentes dans la classe : Moule,

Poule, Roule, parfois Goule ou Joule. Comment choisir entre ces propositions ? Il n’est pas possible de

trancher : toutes ces propositions se valent ! Généralement, les élèves sont tentés de décoller le carton

pour avoir la réponse… C’est un test pour leur hypothèse.

Notes scientifiques

• En science, il est courant que les chercheurs aient plusieurs hypothèses aussi

valables les unes que les autres, sans pouvoir trancher. En l’état, elles sont donc

toutes acceptables. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour trancher,

comme lorsque les élèves proposent de décoller le carton.

• L’enseignant pourra choisir de ramasser les cubes sans avoir laissé aux élèves la

possibilité de vérifier. Très souvent, les scientifiques n’ont pas encore de moyen

technique d’en savoir plus et doivent accepter la frustration de ne pas avoir « l’unique

réponse », mais un ensemble de réponses possibles.

• Même s’il choisit de laisser les élèves révéler la face cachée, une discussion autour

de cette question pourra être menée.

Conclusion générale

La classe rédige une brève conclusion, par exemple :

« En sciences on est souvent amenés à repérer dans la nature des choses qui se répètent (des régularités).

Elles nous permettent de tirer des règles sur le monde qui nous entoure, et peuvent même servir à faire des

prévisions sur ce qui va arriver ».

Les élèves s’interrogent alors sur la manière dont ce genre de raisonnement nous sert dans notre vie

quotidienne. Par exemple : « Dans la classe il y a toujours les mêmes élèves, on peut supposer qu’ils seront

là demain. Et s’il manque quelqu’un on peut savoir qui, rien qu’en regardant ceux qui sont là. »

Évaluation

À titre d’évaluation, l’enseignant peut proposer aux élèves de réaliser leur propre cube à partir d’un

patron vierge (a minima en 2D sous forme dépliée). Il leur demande de « décorer » chaque face du

cube de manière qu’une régularité se dessine, à la manière des deux cubes qu’ils viennent d’explorer.

Les éléments pourront être des mots, des chiffres, des dessins… L’enseignant utilise le cube produit par

chaque élève pour évaluer sa compréhension de l’idée de régularité (de « pattern »).

Si la classe n’a pas mené l’activité 3, cette évaluation pourra tout de même être menée, en laissant les

élèves explorer les cubes en amont, afin de comprendre qu’ils présentent des régularités.

FICHE 1

Séquence 3 – À la recherche de régularités À partir du Cycle 2

Bloc 1 - OBSERVER

84 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 85


FICHE 2 FICHE 3

Séquence 3 – À la recherche de régularités À partir du Cycle 2

Bloc 1 - OBSERVER

86 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 87


Évaluation

Savoir-faire : Multiplier les observations pour construire des connaissances (Niveau 1)

Compétence évaluée : Anticiper le résultat d’une manipulation, d’un calcul ou d’une mesure


Nom :

Sur les faces de mon cube :


Nom :

Sur les faces de mon cube :

BLOC 1 : OBSERVER À partir du Cycle 2

Séquence 4 : De l’impression à la mesure

3 activités

Objectif : Découvrir que nos sens ne nous donnent pas une idée précise du monde et constater

la nécessité d’avoir recours à des outils de mesure, puisque notre appréciation seule ne suffit pas.

Objectiver la marge d’inexactitude des estimations initialement produites.

Savoir-faire : Rendre ses observations plus objectives, mesurer – Niveau 1 : Eprouver le besoin d’une

mesure précise ; Niveau 2 : S’approprier des instruments de mesure

Enseignements / Disciplines engagé(e)s : Questionner le monde – Mathématiques

Compétences associées : Pratiquer, avec l’aide du professeur, quelques moments d’une démarche

d’investigation – Restituer les résultats des observations sous forme orale ou d’écrits variés (notes,

listes, dessins, voire tableaux) – Exprimer et exploiter les résultats d’une mesure – Utiliser les unités

usuelles de mesure ; utiliser des instruments de mesure.

Activité

Déroulé

et modalités

Durée

Matériel

Résumé

Les élèves éprouvent la difficulté à estimer une masse (phase 1) et le besoin d’avoir

recours à des outils de mesure pour obtenir une valeur plus précise (phase 2).

1h

Pour la classe : une boîte de sucres en morceaux de taille standard.

Pour chaque groupe : une barre chocolatée d’environ 50 g dont on aura occulté

la mention de la masse, une balance de Roberval (à plateaux, généralement

disponibles dans les écoles). À défaut, une seule balance peut être utilisée pour

toute la classe. En dernier recours, une balance électronique de cuisine convient.

Message à emporter

Séquence 4 – De l’impression à la mesure À partir du Cycle 2


Ressentir les choses « à vue de nez » ne suffit pas pour avoir une idée précise de ce qui nous entoure.

Pour cela, nous devons utiliser des outils de mesure.

Nom :

Sur les faces de mon cube :

Note préliminaire

Cette activité propose de travailler à partir d’un matériel comestible, qui peut tenter les

élèves… ou au contraire les motiver et marquer leurs esprits. Si l’enseignant juge que c’est

préférable, il peut choisir de remplacer ces objets par des équivalents de masse homologue

(par exemple un tube de colle d’environ 50 g et des perles de même taille, d’environ 7 g).

Bloc 1 - OBSERVER

88 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2)

89


Déroulé possible

Phase 1 : Une estimation en sucre (environ 30 min)

Objectif : Eprouver la difficulté à estimer une masse.

L’enseignant répartit les élèves en groupes et

distribue à chacun une barre chocolatée emballée

(ou n’importe quel objet de masse équivalente, pas

trop encombrant). Il distribue également à chaque

groupe une douzaine de morceaux de sucre, et met

les élèves au défi de soupeser la barre de chocolat

d’une part, des sucres d’autre part, et de dire – à

leur avis – combien il faut de morceaux de sucre

pour obtenir une masse (les élèves disent souvent

« le poids », à ce niveau) équivalente. On parle

d’estimation de la masse de la barre de chocolat,

exprimée en nombre de morceaux de sucre.

Les résultats sont mis en commun au tableau. Généralement, un large écart de réponse est observé,

allant de 3 ou 4 sucres à 9 ou 10 sucres. Cette grande diversité de réponses dans la classe est discutée :

elle est le reflet du fait qu’il n’est pas précis et aisé d’estimer une masse par ses sens.

Phase 2 : Pesons ! (environ 30 min)

Objectif : Ressentir le besoin d’avoir recours à un outil de mesure pour obtenir une valeur

plus précise, utiliser un tel instrument, et constater son apport à notre connaissance du

monde qui nous entoure.

L’enseignant demande : « Comment pourrait-on faire pour tenter d’estimer plus précisément combien de

sucres sont nécessaires à obtenir la même masse que la barre de chocolat ? » La classe fait ses propositions,

suggérant par exemple qu’on pourrait utiliser une balance pour vérifier.

Si la classe dispose d’une ou plusieurs balances de

Roberval (à plateaux), le fonctionnement d’un tel

outil sera expliqué.

Lorsqu’ils l’auront compris, les élèves pourront

proposer de placer la barre de chocolat sur le

premier plateau et des sucres un par un jusqu’à

équilibration, sur le second plateau. D’autres

élèves proposeront peut-être au contraire de

placer tous les sucres à la fois, puis d’en retirer

jusqu’à équilibration. Quelle que soit la méthode,

le nombre de sucres est alors compté.

Cette fois, la compilation des résultats au tableau

montre en général un écart bien moins grand entre les groupes : tous les groupes obtiennent un résultat

de l’ordre de 7 ou 8 sucres. Grâce à cet outil, on peut estimer de façon plus précise la masse de la barre

chocolatée, exprimée en nombre de sucres.

Eventuellement, la masse réelle de la barre chocolatée peut être révélée : 50 g. La lecture de la boîte de

sucres (en ayant éventuellement recours à une division de la masse totale du paquet par le nombre de

morceaux de sucre qu’il contient) informe la classe qu’un morceau de sucre pèse environ 7 g. Ce peut

être l’occasion, pour la classe, de réviser la table de 7 (combien pèsent 7 sucres ? Etc.) : il faut environ

7 sucres pour obtenir une masse équivalente à celle de la barre de chocolat.

La classe réalise que certains groupes avaient trouvé la bonne valeur, mais qu’on n’est pas tous égaux.

La balance permet de ne pas trouver « par chance » et d’avoir tous accès à un chiffre sûr.

Notes pédagogiques

• Avec les plus grands (ayant déjà une bonne maîtrise de l’unité de mesure en

grammes), une variante allant plus loin dans la démarche d’investigation, consiste

à demander aux élèves de concevoir un protocole pour tester si on est « bons »

pour estimer « à la main » la masse de la barre de chocolat : en essayant d’exprimer

directement en grammes à combien on l’évalue. Les élèves pourront, alors, réaliser

une mesure à l’aide de la balance et comparer les résultats.

• Si la classe ne possède qu’une balance électronique de cuisine, la masse de la barre

de chocolat devra être directement révélée. On placera ensuite sur la balance les

sucres, un à un, pour parvenir à la même masse, puis les sucres seront comptés de

la même façon.

Conclusion générale

La classe conclue. « Des outils comme les balances sont faits pour nous aider à mesurer de façon plus

précise la masse (le « poids ») des objets. En sciences, où l’on essaye de se faire une idée la plus précise du

fonctionnement du monde, de tels outils sont indispensables. »

« Dans notre vie quotidienne, avoir une idée vague des choses suffit parfois. D’autres fois, on a besoin d’être

précis, par exemple, pour faire de la pâtisserie (on doit peser les ingrédients), pour savoir exactement combien

on mesure ou pour connaître la distance exacte de chez nous à l’école. »

Évaluation

Pour l’évaluation, l’enseignant pourra utiliser la fiche fournie. Elle met en œuvre une situation où nous

avons particulièrement besoin d’avoir recours à un outil de mesure car nos sens ne nous permettent

pas d’approcher la réalité : une illusion.

Séquence 4 – De l’impression à la mesure À partir du Cycle 2

Bloc 1 - OBSERVER

90 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 91


Évaluation

Savoir-faire : Rendre ses observations plus objectives, mesurer (Niveaux 1 et 2)

Compétence évaluée : Exprimer et exploiter les résultats d’une mesure – Utiliser les unités usuelles

de mesure ; utiliser des instruments de mesure


Nom :

1. Observe ces tables : à l’œil, estimes-tu qu’elles

sont identiques en taille ? OUI NON

2. Comment ferais-tu pour vérifier ?

3. Après vérification, sont-elles identiques en taille ?

OUI NON


Nom :

1. Observe ces tables : à l’œil, estimes-tu qu’elles

sont identiques en taille ? OUI NON

2. Comment ferais-tu pour vérifier ?

3. Après vérification, sont-elles identiques en taille ?

OUI NON

BLOC 2 : EXPLIQUER Cycle 2 et Cycle 3

Séquence 1 : Les machines

de Rube Goldberg

3 activités

Objectif : Introduire la notion de relation de cause à effet par la réalisation pratique d’un objet

technologique.

Savoir-faire : Identifier et comprendre des relations de cause à effet – Niveaux 1 et 2 : Comprendre

ce qu’est une cause et ce qu’est un effet, Identifier et représenter des chaînes de causalité

Enseignements / Disciplines engagé(e)s : Questionner le monde / Sciences et technologie,

Français.

Compétences associées : Cycle 2 : Pratiquer, avec l’aide du professeur, quelques moments d’une

démarche d’investigation – Ordonner des événements – Identifier les principaux constituants d’une

phrase simple en relation avec sa cohérence sémantique (« parce que » – « donc ») – Coopérer en vue

d’un objectif commun – Tirer parti de trouvailles fortuites, saisir les effets du hasard.

Cycle 3 : Pratiquer, avec l’aide du professeur, quelques moments d’une démarche d’investigation

– Identifier les constituants d’une phrase simple en relation avec son sens (« parce que » – « donc »)

– Réaliser en équipe tout ou une partie d’un objet technique répondant à un besoin – S’engager

dans la réalisation d’un projet collectif – Coopérer.

Activité 1 : Analyser une machine de Rube Goldberg

Objectif général : Introduire la notion de relation de cause à effet par l’exemple d’une

machine de Rube Goldberg.

Déroulé

et modalités

Durée

Matériel

Résumé

Les élèves découvrent les machines de Rube Goldberg au travers de dessins ou de

vidéos qu’ils décrivent, analysent (phase 1) et représentent (phase 2).

Environ 1h

Des impressions de dessins de Rube Goldberg, ou du matériel pour diffuser une

vidéo à partir d’internet.

Message à emporter

Une cause est un événement qui en provoque un autre (son effet). Un effet est un événement

provoqué par un autre évènement (sa cause).

Séquence 1 – Les machines de Rube Goldberg Cycle 2 et Cycle 3

Bloc 2 - EXPLIQUER

92 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2)

93


Note préliminaire

Rube Goldberg (mort en 1970), était un

dessinateur américain spécialisé dans le

dessin de presse et la bande dessinée. Il

a également été inventeur, sculpteur, et

était ingénieur de formation.

Dans ses dessins, il a inventé des

« machines » permettant de produire un

effet généralement simple (par exemple

s’essuyer la bouche avec une serviette)

moyennant un grand nombre d’étapes, enchainant des relations de cause à effet. Ci-contre,

la « serviette de table auto-opérante ».

Déroulé possible

Phase 1 : Causes et effets, dans une machine de Rube Goldberg (environ 20 min)

Objectif : Observer et décrire une machine de Rube Goldberg, et verbaliser une de ses

étapes en termes de causes et d’effets.

L’enseignant montre aux élèves l’un des dessins de Rube Goldberg, ou une vidéo de l’une des

nombreuses machines inspirées par ses travaux (pour des vidéoclips, des publicités, ou le simple plaisir).

Exemples de vidéos :

– Easy Rube Goldberg ideas : https ://youtu.be/ICv5owYrW4w

– Machine de Rube Goldberg en format réduit : https ://youtu.be/sKaqUmOjtDY

– This too shall pass – OK GO https ://youtu.be/qybUFnY7Y8w

La machine étudiée est discutée. « Quel est son but final ? » (Par exemple ici, « essuyer la bouche du

personnage ».) « Pour arriver à ce but, que se passe-t-il ?» Le fait que la machine implique une succession

d’événements émerge. On pourra les désigner sous le nom « d’étapes » de la machine. L’enseignant

peut demander aux élèves de relever une ou plusieurs des étapes qu’ils ont remarquées, sur le dessin

ou dans la vidéo. Pour les décrire, une liste de verbes peut être dressée : « rouler », « taper », « glisser »,

« balancer », etc.

Par ses questions, l’enseignant introduit la notion de cause. Par exemple : « pourquoi la quille tombe-telle

?» « Parce que la boule la heurte »: l’arrivée de la boule est la cause de la chute de la quille.

En retournant le point de vue, la notion d’effet est introduite : « que se passe-t-il quand la boule heurte

la quille ?» « Elle la heurte donc la quille tombe. »

L’emploi de « parce que » peut permettre

aux élèves d’exprimer les causes, et le mot

« donc » peut leur permettre d’introduire un

effet. Ces deux connecteurs logiques sont

fondamentaux pour organiser sa pensée, en

tant qu’individu.

Un champ lexical plus vaste pourra

également être exploré (« en raison de » / « par

conséquent »; « à cause de » / « du coup » (avec

les plus petits), etc.) en fonction de l’âge et

du niveau de la classe.

Une brève définition de ce que sont cause et effet est rédigée, par exemple : « Une cause est un événement

qui en provoque un autre (son effet). Un effet est un événement provoqué par un autre évènement (sa

cause). »

Phase 2 : Dessine-moi une cause et son effet (environ 20 min)

Objectif : Dessiner une étape de la machine de Rube

Goldberg et y représenter cause et effet.

Pour vérifier que les élèves ont bien compris, l’enseignant

leur demande de dessiner – individuellement – deux ou trois

étapes de la machine étudiée, sur une feuille de papier. Les

éléments peuvent être simplifiés (ce n’est pas un dessin d’art),

voire être remplacés par des mots.

Sur le dessin, il est possible de faire figurer les verbes énoncés

précédemment (à côté de l’étape leur correspondant). Il

est aussi possible, pour une étape donnée, de l’analyser en

écrivant ou en utilisant des étiquettes « cause » et « effet ».

Avec les plus petits, ces étiquettes peuvent suffire. Avec les

plus grands, deux phrases peuvent permettre de compléter

ceci, afin de bien exprimer la cause et son effet.

Phase 3 : Défi : notre machine de Rube Goldberg (environ 20 min)

Objectif : Planifier la réalisation d’une machine de Rube Goldberg.

L’enseignant annonce que – à la séance suivante – les élèves vont devoir concevoir leur propre machine

de Rube Goldberg, par groupes et dans un esprit d’équipe. L’effet final, c’est-à-dire le but ultime de la

machine, sera commun pour toutes les machines, par exemple faire tomber un personnage, ou faire

tinter une clochette. Le nombre d’étapes devra être au minimum de deux (pour les plus jeunes) ou de

trois (pour les plus grands).

Note pédagogique

L’explication suivante peut éclairer la notion d’étape de la machine (elle est à

destination du maître, pour l’aider à bien comprendre, mais n’a pas à être formulée

ainsi aux élèves) :

• A est le tintement de clochette.

• B entraîne A (ding) : 1 étape (insuffisant)

• C entraîne B qui entraine A (ding) : 2 étapes (acceptable avec les plus jeunes)

• D entraîne C qui entraine B qui entraine A (ding) : 3 étapes (idéal au cycle 3)

Certains élèves parviendront peut-être à inclure plus d’étapes, mais ce n’est pas

nécessaire. L’essentiel est de bien savoir expliciter quelles sont les causes et les effets,

dans la machine.

Il est demandé aux élèves d’apporter du matériel, en vue de la fabrication des machines. Des billes,

des dominos, des Kapla (ces trois types d’objets sont de très bons moteurs de machines), des tubes,

des petites voitures, des personnages, de la ficelle, du Scotch (important), des morceaux de carton…

L’enseignant complètera, avec du matériel également collecté par ses soins.

Séquence 1 – Les machines de Rube Goldberg Cycle 2 et Cycle 3

Bloc 2 - EXPLIQUER

94 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 95


Activité 2 : Réaliser une machine de Rube Goldberg

Objectif général : Imaginer et expliciter des relations de cause à effet à partir d’objets

disponibles et planifier une machine qui exploite ces mêmes relations.

Déroulé

et modalités

Résumé

Les élèves conçoivent une machine de Rube Goldberg composée d’une séquence

de relations de cause à effet aboutissant à un effet final, et la commentent

(phase 1).

Progressivement, ils la perfectionnent puis en font une représentation finale

mentionnant au moins une relation de cause à effet (phase 2).

Durée 2 h (à la suite ou en deux fois 1h)

Matériel

Matériel de récupération divers, dominos, kaplas, balles, billes… à prévoir par les

élèves, et par l’enseignant, entre l’activité 1 et l’activité 2.

Message à emporter

Une cause est un événement qui en provoque un autre (son effet). Un effet est un événement

provoqué par un autre évènement (sa cause).

Notes préliminaires

• Idéalement, cette activité sera menée dans une salle indépendante de la classe (une salle

polyvalente, par exemple) disposant de place.

• Cette activité comporte deux phases qui peuvent être réalisées d’affilée ou à distance dans

le temps. Si la possibilité existe de laisser les machines sur place, laisser passer du temps entre

les deux phases peut permettre aux élèves de murir l’idée de leur machine et d’apporter plus

de matériel.

• Alternativement, prendre en photo les machines en fin de première phase peut permettre

de les reconstruire rapidement dans le cas d’une phase 2 différée.

• Avec les plus jeunes, laisser un temps libre de manipulation préalable du matériel peut

s’avérer fructueux, leur permettant d’évacuer leur envie de « jouer » avec.

Déroulé possible

Phase 1 : Fabriquer une machine

et la commenter (environ 1h)

Objectif : Collaborer pour produire de

premières relations de cause à effet,

dans le cadre de la fabrication d’une

machine de Rube Goldberg. Les expliquer

oralement à toute la classe.

Les élèves sont répartis par groupes. Le matériel

est mis à disposition, pour chaque groupe ou

dans un coin de la pièce de façon collective. La

consigne est rappelée : « Construire une machine dont le but final est [par exemple de faire tinter la

clochette], en impliquant au minimum deux (ou trois) étapes qui doivent s’enchaîner. »

Laisser les groupes d’élèves explorer le matériel et commencer leur machine, en autonomie.

Eventuellement, les aider à résoudre des problèmes matériels ou techniques en passant parmi eux.

Note pédagogique

Très souvent, c’est la vue du matériel qui est à l’origine de leurs idées d’étapes de la

machine : il n’est donc pas forcément productif de leur demander de planifier et de

dessiner un prototype de machine en amont.

Après 30 minutes, demander aux élèves d’apprêter leur machine pour une démonstration commentée

à leurs camarades. Les machines sont passées en revue, éventuellement filmées et photographiées, et

les étapes, causes et effets sont discutées collectivement.

Phase 2 : Perfectionner et dessiner la machine (environ 1h)

Objectif : Poursuivre la collaboration pour perfectionner encore la machine, la dessiner

et expliciter sur cette représentation au moins une relation de cause à effet.

À l’issue de ce premier point de discussion des machines, les élèves vont avoir du temps pour modifier

ou perfectionner leurs machines, éventuellement pour ajouter une étape, pour les plus avancés. Si la

phase 2 est menée en différé de la phase 1, c’est l’occasion de reprendre en main sa machine.

Après une vingtaine de minutes, l’enseignant demande aux élèves de produire un dessin final de leur

machine, et d’y faire figurer au moins une relation de cause à effet, selon le modèle décrit à l’activité 1

(verbes d’action et étiquettes « cause » / « effet », et / ou phrases écrites). Cet écrit peut être utilisé

comme évaluation de la compréhension des élèves des liens de causalité.

Enfin, si le temps le permet, proposer une nouvelle démonstration collective des machines.

Séquence 1 – Les machines de Rube Goldberg Cycle 2 et Cycle 3

Bloc 2 - EXPLIQUER

96 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 97


Activité 3 : Causes et effets du quotidien

Objectif général : Transposer les acquis relatifs aux causes et effets à l’analyse de situations

du quotidien.

Résumé

Déroulé Les élèves transposent les notions de causes et d’effets à leur vie de tous les jours,

et modalités en traçant des chaînes de causalité, autour d’un événement familier.

Durée

20 minutes

Matériel Aucun

Message à emporter

Une cause est un événement qui en provoque un autre (son effet). Un effet est un événement

provoqué par un autre évènement (sa cause). Il est important de savoir les identifier au quotidien.

Déroulé possible

Après avoir remobilisé ce qui a été fait au cours

des deux premières activités, la classe revient à

sa définition de cause et d’effet.

L’enseignant propose alors aux élèves de lister la

chaîne d’évènements, causes et effets, aboutissant

à un fait du quotidien, par exemple « être en

retard à l’école », « faire un gâteau délicieux », etc.

Ces liens peuvent être représentés par des

flèches, sur le modèle Cause ➜ Effet.

D’autres exemples issus du quotidien peuvent

être listés. Au fil du débat, les mots « parce que »

et « donc » pourront être de nouveau relevés.

Enfin, il est possible de commenter avec les

élèves l’importance de comprendre ces notions

de causes et d’effet. Dans leur vie, ils seront

amenés à se demander souvent pourquoi tel ou tel évènement se produit, quelles en sont la ou les

causes, dans leur vie quotidienne mais aussi en rapport avec le monde plus vaste qui les entoure, par

exemple concernant le changement climatique, l’érosion de la biodiversité, des événements politiques

ou historiques… Savoir manipuler ces notions et le vocabulaire associé, c’est aussi se préparer en tant

que citoyen.

Conclusion générale

L’enseignant commente avec les élèves l’importance de comprendre la signification scientifique de notions

comme celles de « cause et effet ». Le terme « cause » par exemple est utilisé en science de manière précise,

pour identifier des événements sans lesquels les événements observés ne se produiraient pas.

Dans leur vie, les élèves seront souvent amenés à se demander pourquoi tel événement se produit,

quelles en sont les causes ; dans leur quotidien, mais aussi par rapport au monde plus vaste qui les

entoure (par exemple : concernant les changements du climat, la diminution de la biodiversité, des

événements politiques ou historiques). Savoir manipuler ces notions et le vocabulaire associé est donc

aussi se préparer en tant que citoyen.

Évaluation

Pour l’évaluation, l’enseignant pourra utiliser la fiche fournie. Il s’agit, comme expliqué dans la phase 2

de l’activité 2, de dessiner la machine de Rube Goldberg de son groupe, et d’en expliciter au moins

une « étape » en termes de causes et d’effet, à l’aide des mots « parce que » ou « donc ».

Séquence 1 – Les machines de Rube Goldberg Cycle 2 et Cycle 3

Bloc 2 - EXPLIQUER

98 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 99


Évaluation

Savoir-faire : Se doter d’une méthode pour chercher la cause d’un phénomène (Niveau 1)

Compétence évaluée : Identifier les principaux constituants d’une phrase simple en relation avec sa

cohérence sémantique (« parce que » – « donc »)


Nom :

Je dessine la machine de mon groupe. J’indique la cause et l’effet pour au moins une

« étape », en utilisant les mots « parce que » ou « donc ».


Nom :

Je dessine la machine de mon groupe. J’indique la cause et l’effet pour au moins une

« étape », en utilisant les mots « parce que » ou « donc ».

BLOC 2 : EXPLIQUER À partir du Cycle 2

Séquence 2 : Cherchons la panne

2 activités, dont

une préparatoire

Objectif : Travailler sur les notions de causes et d’effet, sur celle de conséquence. Apprendre à isoler

des variables pour déterminer la cause d’un effet observé.

Savoir-faire : Se doter d’une méthode pour chercher la cause d’un phénomène

Niveau 1 : Chercher par tâtonnement l’explication parmi plusieurs causes possibles

Enseignements / Disciplines engagé(e)s : Questionner le monde, Français.

Compétences associées : Pratiquer, avec l’aide du professeur, quelques moments d’une démarche

d’investigation – Constituants et fonctionnement d’un circuit électrique simple – Observer des objets

simples et des situations d’activités de la vie quotidienne.

Note préliminaire

Ces activités se prêtent particulièrement à être réalisées par les classes qui viennent de travailler

sur les circuits électriques, au programme dès le cycle 2. Nous proposons ici une activité

préparatoire permettant de faire le lien entre les séances d’électricité et celle proposant de

focaliser le travail sur la notion de cause.

Activité préparatoire : Comment marche une lampe

de poche ?

Objectif : Remobiliser les acquis des séances relatives aux circuits électriques, et à la

notion de circuit fermé.

Déroulé

et modalités

Durée

Matériel

Résumé

Les élèves découvrent un objet technique mettant un oeuvre circuit électrique

fermé / ouvert : la lampe de poche.

45 min à 1h

Pour chaque groupe : une lampe de poche de type « classique » (pas une torche,

dont les composants ne sont pas aisément accessibles).

Message à emporter

Une lampe de poche met en œuvre un circuit électrique que l’on peut ouvrir et fermer à l’aide d’un

interrupteur. Pour qu’elle fonctionne, tous ses composants doivent être en bon état de marche.

Déroulé possible

L’enseignant distribue à chaque groupe d’élèves une lampe de poche et demande : « À votre avis,

comment fonctionne une lampe de poche ?» Les élèves évoquent le fait qu’il y a une ampoule, une pile,

éventuellement un interrupteur, et vont peut-être plus loin dans leur description du circuit électrique

Séquence 2 – Cherchons la panne À partir du Cycle 2

Bloc 2 - EXPLIQUER

100 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2)

101


qu’ils supposent être contenu à l’intérieur du boîtier.

Pour en savoir plus, l’enseignant propose d’ouvrir les lampes pour réaliser un

dessin du circuit. Après quelques minutes de

travail individuel, où chaque élève produit

son propre dessin, une mise en commun

est organisée et un dessin de la lampe est

réalisé collectivement au tableau. Les noms

des différents composants de la lampe sont

listés : pile plate à languettes, boîtier en

métal ou en plastique, ampoule « de poche » avec son culot,

son bulbe, son filament, interrupteur…

En fonction du niveau de la classe et de ce qui a été fait au cours des séances en électricité, le dessin

pourra être plus ou moins technique. Exemples :

Ce circuit est commenté collectivement. La question « que faut-il pour faire une lampe de poche qui

marche ?» est posée et les propositions sont listées : « une boîte avec un interrupteur, une ampoule, une

pile, que tous ces éléments soient en bon état de marche »…

Activité 2 : Cherchons la panne

Objectif général : Travailler sur les notions de causes et d’effet (conséquence). Apprendre

à isoler des variables pour déterminer la cause d’un effet observé. Remobiliser ces notions

dans un cadre quotidien.

Résumé

Déroulé Les élèves cherchent la panne d’une lampe de poche, en coopération, et abordent

et modalités ainsi les notions de cause et d’effet (phase 1). Ils envisagent alors ces relations

de cause à effet, transposées à leurs expériences de la vie quotidienne (phase 2).

Durée 1h à 1 h 15

Matériel Pour chaque groupe : une lampe de poche de type « classique » (voir activité 1),

munie d’une « panne ».

Message à emporter

Une cause est un événement qui en provoque un autre (son effet). Un effet est un événement

provoqué par un autre évènement (sa cause). Il est important de savoir les identifier au quotidien :

en tâtonnant (en essayant une chose puis une autre), on peut trouver la cause de quelque chose

qu’on observe.

Préparation / en amont de la séance

Pendant la récréation (ou dans les jours qui séparent les deux activités si elles sont menées de façon

différée), l’enseignant glisse dans la lampe de poche de chaque groupe une « panne ». Numéroter les

lampes de poche peut aider à identifier laquelle porte telle ou telle panne. Quelques idées de « pannes »

possibles : Pile à l’envers – Ampoule dévissée – Filament de l’ampoule cassé – Interrupteur qui ne fait plus

contact – Circuit interrompu par une languette tordue (ou absente) de la pile.

Deux ou trois groupes pourront travailler sur la même panne : ceci enrichira les échanges. Avec les

plus grands (ou au cycle 3), un groupe peut aussi avoir deux pannes à la fois, ce qui rendra la réflexion

ultérieure intéressante.

Séquence 2 – Cherchons la panne À partir du Cycle 2

Déroulé possible

Phase 1 : Pourquoi cette lampe ne s’allume-t-elle pas ? (environ 30 min)

Objectif : Travailler sur les notions de cause et d’effet, sur celle de conséquence. Apprendre

à isoler des variables pour déterminer la cause d’un effet observé.

Les groupes d’élèves découvrent les lampes de poches « en panne » sur leur table et l’enseignant les met

au « défi » de comprendre pourquoi l’ampoule ne s’allume pas : « Quelle est la cause ?» Ici, les notions de

cause et d’effet (ou conséquence) sont discutées, l’effet observé étant le fait que l’ampoule ne s’allume

pas, et la cause étant la panne que les élèves vont chercher.

Chaque groupe travaille, puis une mise en commun est organisée. Les différentes causes (pannes)

possibles sont listées. Toutes, respectivement, peuvent conduire au non-allumage de l’ampoule. La

Bloc 2 - EXPLIQUER

102 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 103


classe discute donc du fait que plusieurs causes différentes

(plusieurs pannes différentes) peuvent avoir un même

effet : la lampe ne s’allume pas, dans tous les cas.

Eventuellement, dans un groupe, un cas particulier se

présente : l’effet (le fait que l’ampoule ne s’allume pas)

est le résultat de deux causes (deux pannes) à la fois !

Réparer l’une sans réparer l’autre ne permet pas de

rétablir l’effet d’allumage de l’ampoule.

Pour aider à restituer les causes des pannes, un tableau

semblable à celui-ci peut être utilisé (la colonne « effet »

peut éventuellement être pré-remplie :

« La lampe de poche ne s’allume pas : quelle est la cause de

la panne ? »

Groupe

1

2

3

Cause

A côté de l’ampoule la petite

languette est manquante.

La pile est neuve, un papier

empêche le contact des languettes

de pile avec les autres languettes.

La languette de l’ampoule ne

touche pas l’autre languette :

elle est un peu pliée.

DONC


4 La pile est à l’envers. La lampe de poche ne s’allume pas.

PARCE

La languette – est droite mais la

QUE

La lampe de poche ne s’allume pas.

5 languette + est couchée. Il n’y a

plus de contact.


Effet

La lampe de poche ne s’allume pas.

La lampe de poche ne s’allume pas.

La lampe de poche ne s’allume pas.

Pour verbaliser ces causes et effets, l’enseignant peut demander aux élèves d’utiliser les connecteurs

logiques « parce que » (exprimant la cause) et « donc » (exprimant la conséquence). Par exemple : « la

pile était à l’envers, donc la lampe ne s’allumait pas » ou à l’inverse « la lampe ne s’allumait pas parce que

la pile était à l’envers ».

Une définition brève de cause et d’effet peut être rédigée, par exemple : « Une cause est un événement

qui en provoque un autre (son effet). Un effet est un événement provoqué par un autre évènement (sa

cause). »

Phase 2 : Des causes et des effets dans notre vie de tous les jours (environ 30 min)

Objectif : Remobiliser les notions de cause et d’effet, dans le contexte d’événements

quotidiens.

L’enseignant demande aux élèves de réfléchir (à l’oral, à l’écrit ou sous forme d’un dessin) à une ou

deux situations de la vie quotidienne, où l’on est en présence de causes et d’effets. Ils penseront sans

doute d’abord à des exemples techniques, sur le modèle de la lampe de poche, et l’enseignant pourra

les inciter à varier ces exemples, jusque dans les relations sociales.

Pour s’exprimer à ce sujet, l’enseignant pourra inciter les élèves à utiliser les outils adaptés de la langue

française, y compris « parce que » et « donc »: « S’il se produit telle chose, c’est parce que… », « en raison

de telle chose, il se passe ceci… », « je fais ci, donc il se passe ça », « ceci entraine cela », « ceci provoque

cela », « les causes de ceci sont… », « ceci se produit, par conséquent… », etc.

Exemples de réponses d’élèves :

– « J’actionne le bouton de la chasse des wc donc l’eau se met à couler.

– S’il fait si froid dans ma chambre, c’est parce que j’ai laissé la fenêtre ouverte.

– En raison d’un rail cassé, le trafic est interrompu sur la ligne de train.

– Si ma sœur pleure, c’est parce qu’elle est tombée.

– Je traine pour venir diner, du coup mes parents sont en colère.

– La plante de la classe n’a pas été arrosée en août, par conséquent elle est morte.

– Marcher trop longtemps entraine un mal aux pieds.

– Il pleut, donc il y a des embouteillages, il y a de la boue, mon manteau est mouillé…

– Il y a deux causes à la disparition des dinosaures : la chute d’une météorite sur Terre et une période d’intense

activité des volcans. »

Pour aider les élèves à formuler ces causses et ces effets, l’enseignant peut de nouveau proposer un

tableau comme celui proposé en phase 1 :

Causes

J’ai fait tomber un œuf par terre

Il a neigé cette nuit


DONC



PARCE QUE



Ça m’a fait rire

Effets

Note pédagogique

Pour aller plus loin, il est possible d’envisager des situations où l’effet d’une cause

est à son tour lui-même la cause d’autre chose. C’est d’ailleurs en réalité le cas pour

la lampe de poche en panne si la classe souhaite pousser cette réflexion : toutes les

« pannes » de la classe résultent en réalité de l’interruption du circuit. C’est cette

interruption qui provoque le non-allumage de l’ampoule. Quand ces chaînes sont

très complexes, causes et effets du bout de la chaîne peuvent être éloignés dans

le temps ou l’espace. Par exemple : « il y a trois jours, je suis allé jouer chez Franck

qui était très enrhumé, du coup aujourd’hui, je suis malade. Comme je suis malade, je

ne peux pas aller à l’école aujourd’hui. Puisque je n’y vais pas, je rattraperai les leçons

apportées par mon camarade », etc.

Conclusion générale

La classe rédige une conclusion générale, par exemple : « Pour chercher la cause d’un phénomène observé,

on peut au début tâtonner. Mais ensuite une méthode s’impose. Par exemple il faut éviter de tout modifier

en même temps, sans critère, ou on ne pourra pas arriver à distinguer la vraie cause de ce qu’on observe.

Ceci est vrai en science comme au quotidien. »

Évaluation

Pour l’évaluation, l’enseignant pourra utiliser la fiche fournie. Il s’agit d’un exercice proposant aux élèves

d’imaginer la cause de certains événements, et l’effet de certains autres.

Séquence 2 – Cherchons la panne À partir du Cycle 2

Bloc 2 - EXPLIQUER

104 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 105


Évaluation

Savoir-faire : Identifier et comprendre des relations de cause à effet (Niveaux 1 et 2)

Compétence évaluée : Identifier les principaux constituants d’une phrase simple en relation avec sa

cohérence sémantique (« parce que » – « donc »)


Nom :

Imagine des causes et des effets pour remplir ce tableau à trous :

Causes

Il a fait très froid toute la semaine.

Je n’ai pas entendu mon réveil sonner.

J’ai très bien appris ma leçon.


Nom :

DONC



PARCE

QUE

Le ballon a éclaté.

Effets

Mon chat a eu très peur.

Imagine des causes et des effets pour remplir ce tableau à trous :

Causes

Il a fait très froid toute la semaine.

Je n’ai pas entendu mon réveil sonner.

J’ai très bien appris ma leçon.


Nom :

DONC



PARCE

QUE

Le ballon a éclaté.

Effets

Mon chat a eu très peur.

Imagine des causes et des effets pour remplir ce tableau à trous :

Causes

Il a fait très froid toute la semaine.

Je n’ai pas entendu mon réveil sonner.

J’ai très bien appris ma leçon.

DONC



PARCE

QUE

Le ballon a éclaté.

Effets

Mon chat a eu très peur.

BLOC 2 : EXPLIQUER À partir du Cycle 2

Séquence 3 : Quelle est la cause ?

1 activité

Objectif : Expliquer un changement, un effet, un phénomène en ayant recours à la notion de

cause. Apprendre à reconnaître ou à imaginer des protocoles expérimentaux simples pour tester une

hypothèse.

Savoir-faire : Se doter d’une méthode pour chercher la cause d’un phénomène

Niveau 2 : Imaginer des protocoles pour tester différentes hypothèses

Enseignements / Disciplines engagé(e)s : Questionner le monde

Compétences associées : Pratiquer, avec l’aide des professeurs, quelques moments d’une démarche

d’investigation.

Activité : Qui est le coupable ?

Objectif général : Rechercher une cause : à partir d’une hypothèse, savoir identifier ou

proposer le protocole le plus approprié pour la tester.

Déroulé

et modalités

Résumé

Les élèves mènent des enquêtes simples leur permettant d’aborder la recherche

de causes selon une méthode réfléchie. Dans un cas, il s’agit de choisir – parmi

deux alternatives – le protocole expérimental le mieux adapté pour tester une

hypothèse (défi 1). Dans un autre, il s’agit de choisir un test pour identifier la cause

réelle au milieu de plusieurs causes possibles (défi 2). Dans un troisième, il s’agit

de comprendre les avantages de ne faire varier qu’un paramètre à la fois (défi 3).

Matériel Pour chaque élève ou chaque groupe d’élèves : un exemplaire des fiches 1, 2, 3, 4.

Pour chaque groupe d’élèves ou pour toute la classe : deux boîtes en carton dans

lesquelles pratiquer un trou (petit trou dans l’une, grand trou dans l’autre), 2 billes

ou autres objets de dimensions différentes (l’un passe par les deux trous, l’autre

seulement par le grand trou pratiqué dans l’une des boîtes).

Production

Durée

Expression orale

1h à 1 h 30, distribuée sur 1, 2 voire 3 séances

Message à emporter

Lorsqu’on constate un fait, un changement, on a envie de savoir ce qui l’a provoqué. Qui est le

« coupable »? Nous cherchons donc la cause : l’action, l’objet, le phénomène qui a provoqué l’effet.

Parfois, nous avons des opinions, des idées, nous pensons déjà savoir. Mais le seul moyen sûr pour

identifier une cause est bien de raisonner : de formuler des hypothèses et de trouver un moyen

d’exclure toutes celles qui ne fonctionnent pas… pour ne conserver que celle(s) qui fonctionne(nt).

Séquence 3 – Quelle est la cause ? À partir du Cycle 2

Bloc 2 - EXPLIQUER

106 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2)

107


Notes préliminaires

• Cette séquence propose un ensemble de défis successifs : « Un rat dans la maison », « Le

Chat qui éternue », « Les meilleurs cookies ». Il est possible de conduire toutes les activités en

une seule séance, cependant le fait de distribuer une activité sur plusieurs séances espacées

(par exemple d’une semaine à une autre) permet de revenir à plusieurs reprises sur le même

concept et, en le remobilisant, de renforcer sa bonne compréhension et sa mémorisation.

• En fonction du niveau de la classe, l’enseignant pourra décider – pour chaque défi – s’il

souhaite : travailler en classe entière ; former des petits groupes pour donner une première

réponse aux questions puis passer à la discussion collective ; ou laisser un temps de réflexion

individuelle avant de passer à la discussion collective. Il pourra aussi changer de modalité

d’un défi à un autre. Les élèves des classes de CP et de CE1 peuvent éventuellement travailler

plus facilement en collectif.

• Nous recommandons de toujours demander aux élèves de justifier leurs réponses, car les

justifications sont ce qui permet de mettre en évidence si le raisonnement est correct ou pas,

et aussi d’identifier le type « d’interférence » qui bloque le raisonnement correct de l’élève.

• De façon fréquente, certains élèves prennent plus la parole que d’autres. L’enseignant

pourra peut-être avoir, à tort, l’impression que toute la classe a compris les notions de cause

et de protocole expérimental. En réalité, l’acquisition de ce genre de concept varie beaucoup

d’un enfant à l’autre, et des enfants qui semblent avoir compris un cas particulier peuvent

– ultérieurement – se tromper quand la situation varie (difficultés de transfert). Il est donc

utile de prendre du temps pour permettre au plus grand nombre d’enfants de s’exprimer, de

revenir à plusieurs occasions sur les mêmes concepts par des activités variées, et de toujours

veiller à rendre explicites les concepts.

• Pour les élèves plus jeunes (CP, CE1), nous conseillons de rendre les situations aussi concrètes

que possible, en s’appuyant sur des images voire des objets à amener en classe.

Déroulé possible

Pour introduire l’activité, l’enseignant annonce aux élèves que – comme des détectives – ils vont

devoir résoudre de petits « mystères » : se débrouiller pour trouver des explications, des causes, des

« coupables ».

Défi 1. Un rat dans la maison (environ 20 min)

Objectif : Parmi deux alternatives, savoir choisir le protocole expérimental le plus adapté

pour tester une hypothèse.

L’enseignant distribue à chaque élève ou groupe d’élèves un exemplaire de la Fiche 1 et lit à la classe

l’histoire « Un rat dans la maison », plusieurs fois si besoin. Il veillera à donner un ton de mystère, voire

– pour les élèves les plus jeunes – à rendre l’histoire plus concrète en plaçant devant lui des objets (des

figurines, une loupe…) ou des images (une photo de rat, de fromage…). Eventuellement, projeter le

texte au tableau de façon simultanée ou le distribuer aux élèves.

Trois questions sont posées, pour chaque étape de l’histoire, et les élèves y réfléchissent, une question

à la fois. Pour chacune, les réponses de la classe sont discutées collectivement.

– La question 1 est l’occasion de remobiliser et de verbaliser la différence entre cause et effet. La

cause de la disparition du fromage est la présence d’un rat dans le placard. Inversement, l’effet de la

présence d’un rat dans le placard est la disparition du fromage. L’enseignant profite de l’occasion pour

expliciter les notions de cause (« la cause d’un événement est

ce qui le produit. Si on enlève la cause, l’événement ne se produit

pas. ») et d’effet (« l’effet est le résultat d’une certaine action, d’un

certain phénomène. »)

– Avec la question 2, les élèves réfléchissent à la façon

dont on pourrait reproduire l’effet observé (la disparition du

fromage). Eventuellement, l’enseignant pourra montrer un

dessin des boîtes, voire apporter deux boîtes dans lesquelles

il aura respectivement pratiqué un petit et un grand trou.

Il accompagnera la réflexion de quelques questions, par

exemple : « est-ce qu’un gros rat pourrait passer par le petit trou ?

Est-ce qu’un petit rat peut y passer ?»

– Avec la question 3, au contraire, on cherche à caractériser la cause de la disparition du fromage : on

souhaite en savoir plus sur la taille du rat. La question 2 et la 3 amènent donc des réponses opposées, et

on le fait remarquer aux élèves : produire un effet et en déterminer la cause nécessitent deux démarches

différentes. Pour identifier la cause, il est nécessaire d’éliminer toutes les autres hypothèses (dites

alternatives). Le petit trou permet d’éliminer l’une des deux hypothèses (celle du gros rat) alors que le

grand trou ne permet pas d’éliminer quoi que ce soit, étant donné que les deux rats y passent. Ceci

peut être aisément vérifié grâce à une démonstration, à l’aide des deux boîtes réelles, qui permettent

de valider le bon protocole : utiliser la boîte avec le petit trou, et observer si le fromage a disparu.

Exemple de mots d’élèves : « Je choisis la petite boîte parce que le gros rat ne peut pas entrer. » « Je choisis

le grand, comme ça ils pourront tous y rentrer. Ah non ! Si on prend le petit trou seul le petit rat peut y entrer.

S’il reste le fromage on saura que c’est le gros rat !» « Si – le matin – le fromage a disparu de la boîte avec

le petit trou, cela veut dire que le rat a pu y rentrer. Comme seul un petit rat peut y passer, donc ce n’est

pas un gros rat et Tom a raison !»

Notes pédagogiques

• Certains élèves pourraient proposer d’utiliser les deux boîtes en même temps : « Le

rat sent le fromage. Quand le rat va essayer de rentrer dans la boîte avec le petit trou

s’il est petit il passe s’il est gros il ne passe pas. Alors il va à la boîte avec le grand trou

et on sait que c’était bien un gros rat ». A première vue la proposition peut paraître

correcte, mais en réalité elle ne permet pas d’éliminer la possibilité que le fromage

dans la boîte avec le grand trou ait été mangé par un petit rat.

• D’autres élèves pourront chercher des stratégies alternatives à celle de la boîte

pour déterminer le « coupable », comme l’utilisation d’une caméra vidéo, ou rester

éveillé la nuit à attendre… D’autres protocoles sont certainement possibles, mais pas

nécessairement pratiques à mettre en place. Les élèves pourront aussi proposer des

améliorations au protocole, comme celle d’utiliser des boîtes en bois ou en métal

que le rat ne peut pas grignoter et ainsi agrandir le petit trou. Certains élèves diront

peut-être que « si le fromage n’est pas mangé au matin, on ne peut pas savoir si c’est

parce que le rat est trop gros pour le trou (et est donc bien un gros rat comme le pense

Tom) ou si c’est un petit rat (comme le pense Lily) qui n’a pas mangé pour une raison

ou une autre (pas faim, peur, etc.) ». Dans ce cas, l’enseignant pourra faire réfléchir la

classe sur la nécessité de reproduire le test plusieurs nuits de suite. Les rats sont très

gourmands : s’il est vraiment petit, il viendra la nuit suivante ou celle d’après !

Séquence 3 – Quelle est la cause ? À partir du Cycle 2

Bloc 2 - EXPLIQUER

108 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 109


• Certains élèves, les plus jeunes notamment, pourront être tentés de raconter

des histoires autour du rat et du fromage, ou d’enrichir l’histoire avec des détails,

possiblement introduits par « parce que », plutôt que de répondre aux questions

posées. Ils pourront dire par exemple que : « Le rat a senti l’odeur et il est allé dans

le placard, mais si le fromage était dans le frigo il aurait été froid et le rat ne l’aurait

pas senti. » « Peut-être qu’il est allé dans le placard parce que la porte était ouverte. » Il

s’agira alors de les ramener vers les questions, éventuellement de relire l’histoire ou

un morceau de l’histoire.

Défi 2. Le chat qui éternue (environ 20 min)

Objectif : Choisir un test pour identifier la cause au milieu de plusieurs causes possibles.

L’enseignant lit à la classe la petite histoire « Le chat qui éternue » (Fiche 2). Dans cette histoire, le chat

éternue lorsqu’il sort sur le balcon, où se trouvent 3 types de fleurs.

Note pédagogique

Pour les élèves plus jeunes, on pourra choisir de simplifier le défi en se limitant

à deux fleurs. On pourra illustrer l’histoire avec des dessins, voire avec de petits

objets : des fleurs en plastique, un chat en peluche, pour la rendre plus concrète).

Chaque élève ou groupe d’élèves reçoit un exemplaire du texte et des questions (Fiche 2).

Individuellement ou en groupe, ils réfléchissent à la question 1, puis une mise en commun est

organisée. La classe discute des hypothèses et protocoles à mettre en œuvre pour découvrir quelles

fleurs font éternuer le chat. Par exemple, les élèves pourront proposer de présenter au chat un pot de

fleurs à la fois, et de relever lequel ou lesquels provoquent des éternuements. Par exemple encore, ils

pourront au contraire proposer d’enlever des plantes une par une (cette suggestion est illustrée dans

la Fiche 3).

La question 2 est alors envisagée, individuellement ou par groupe, avant une nouvelle mise en

commun. La Fiche 3 est alors projetée (ou distribuée si l’enseignant a accès à des impressions en

couleurs) : elle permet de visualiser les grandes lignes du protocole et d’expliciter que chaque étape

permet d’éliminer une hypothèse (une à la fois). L’hypothèse voulant que les fleurs jaunes soient

coupable est d’abord éliminée, puis celle que les fleurs rouges le soient. L’hypothèse voulant que les

fleurs bleues soient responsables est donc retenue. L’enseignant veillera à rendre explicite le fait qu’on

a changé un seul élément (un seul paramètre) à la fois.

Exemples de paroles d’élèves : « Au début, il y avait toutes les fleurs et on ne pouvait pas savoir si il y en avait

une en particulier qui faisait éternuer le chat. On lui met devant le nez un pot à la fois et on observe chaque

fois s’il y en a une qui fait éternuer le chat plus que les

autres. On élimine les fleurs qui font éternuer le chat.

Comme ça il ne reste que celles qu’on peut garder sur le

balcon. Ou alors on enlève un pot à la fois et on regarde

si le chat éternue moins quand on enlève certaines fleurs.

On garde toutes celles qui ne le font pas éternuer et à la

fin on sait quelle est la « coupable ». C’est pareil ; ce qui

compte est de ne pas changer tout en même temps et

sans ordre. Il faut tout noter sinon on oublie. »

Note pédagogique

On pourra remarquer que certains élèves, au lieu de proposer des protocoles,

proposent des « solutions », par exemple amener Le Chat chez le vétérinaire, ou ne

pas le laisser sortir. Tout en laissant place à l’expression, l’enseignant rappellera que

nous sommes avant tout à la recherche de la cause des éternuements du Chat.

Certaines propositions seraient bien sûr valables pour obtenir un effet (faire cesser

les éternuements du Chat), mais pas pour en connaître la cause, qui nous intéresse

ici.

Défi 3. Les meilleurs cookies (environ 20 min)

Objectif : Choisir un test pour identifier la cause au milieu de plusieurs causes possibles.

Comprendre les avantages de ne faire varier d’un paramètre à la fois.

L’enseignant lit aux élèves la petite histoire « Les meilleurs cookies » (Fiche 4) et la distribue éventuellement

à chaque élève ou groupe d’élèves. Avec les plus jeunes, l’enseignant pourra éventuellement rendre

l’histoire plus concrète en projetant ou en collant au tableau des étiquettes représentant les cookies et

les différents ingrédients.

Les deux questions sont considérées par la classe, l’une après l’autre, individuellement ou par groupes.

Une mise en commun est organisée, pour chacune des questions.

Dans les deux questions, il s’agit de découvrir – parmi les ingrédients employés par la maman – lequel

est responsable du succès des nouveaux cookies. La première question invite à choisir le bon protocole

parmi un choix de 3, la deuxième à le formuler.

Dans les deux cas, un concept fondamental à faire ressortir est celui de protocole expérimental, où un

seul paramètre est modifié à la fois. L’enseignant peut aider les élèves à en comprendre l’importance

en posant des questions : « Qu’est-ce qui se passerait si on changeait tout d’un coup ? Ou deux ingrédients

à la fois ? Est-ce qu’on pourrait savoir quel était l’ingrédient qui faisait la différence ? Que pourra-t-on dire

si – en changeant le sucre roux en blanc – les cookies cessent d’être aussi bons ?»

Exemples de paroles d’élèves : « On sait que ce n’est pas le sucre roux, mais on ne sait pas si c’est l’huile

ou la farine, alors il faut tester les deux. On enlève la farine d’épeautre de la nouvelle recette, on met celle

de blé et on goûte si c’est moins bon. Puis on met du beurre à la place de l’huile et on goûte encore. Si le

goût est moins bon, alors c’est l’huile qui change tout ! » « Il ne faut changer qu’une chose à la fois. Si on

teste l’hypothèse que la farine est l’ingrédient magique, on ne change que la farine. Si on pense que c’est

l’huile on en change que l’huile… »

Séquence 3 – Quelle est la cause ? À partir du Cycle 2

Bloc 2 - EXPLIQUER

110 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 111


Notes pédagogiques

• Il pourra arriver que des

propositions d’élèves soient

influencées par leurs goûts

personnels ou leurs idées

préconçues. Par exemple ils

pourront justifier leur choix

en affirmant que « L’ingrédient

secret est certainement le sucre

roux parce qu’il est meilleur

que le blanc. » D’autres

pourront proposer d’écarter

l’huile de la recette parce

qu’ils préfèrent le beurre. Ce

type d’interférence des idées préalables par rapport au raisonnement sur les causes

est commun et en constitue justement l’une des difficultés.

Dans ce cas, l’enseignant pourra rappeler que ce qu’on veut savoir n’est pas si un

ingrédient est bon ou mauvais en lui-même, mais quel est son effet sur le goût

du cookie. Le fait qu’un ingrédient soit « meilleur » qu’un autre ne permet pas

d’anticiper cet effet : seul un test rigoureux permet de départager les opinions.

Ce sera l’occasion pour expliciter un autre concept fondamental : l’importance de

recourir à des « preuves » par rapport aux opinions préconçues.

Conclusion générale

Enfin, la classe discute des situations, de science ou de la vie quotidienne, où nous procédons de la

même façon. Par exemple :

« En science, quand on a voulu connaître les besoins des plantes, on a fait varier la quantité d’eau pour une

plante, de lumière pour une autre, tout en gardant une plante qui recevait tout à la fois. »

« À la maison, le linge propre était tout gris, et on ne savait pas si c’était à cause de la lessive ou de

l’adoucissant. On a changé l’adoucissant et ça continuait. Puis on a changé la lessive mais pas l’adoucissant,

et le problème s’est résolu. On a conclu que c’était à cause de la lessive. »

Évaluation

L’évaluation proposée pour cette séquence est un nouveau petit défi, où les élèves choisissent entre

deux protocoles simples pour tester une hypothèse (texte « Les petites plantes malades »).

Les élèves travaillent d’abord de façon individuelle pour réfléchir et noter leur réponse. Puis ils se

réunissent en binôme et discutent leurs choix. Une discussion collective est organisée, et un protocole

commun est choisi. Chaque élève revient sur sa fiche d’évaluation et y ajoute éventuellement la décision

de la classe, sans effacer ou modifier la sienne.

FICHE 1

Un rat dans la maison – Question 1

Cette nuit, dans la maison de Tom et de Lily, un mystère s’est produit : le morceau de fromage rangé

dans le placard a disparu ! Au voleur, au voleur !

La maman de Tom et de Lily a une idée : selon elle, un rat est entré et a volé le fromage. Avec une

loupe, elle observe le placard : il y a de minuscules miettes de fromage et – au milieu – des petites

empreintes ressemblant beaucoup à des pattes de rat !

Pour la nuit suivante, la famille place de nouveau le fromage dans le placard. La maman et le papa

sont encore réveillés et tendent l’oreille : ils entendent des petits grattements dans la cuisine. Ils se

précipitent et ont le temps d’apercevoir la queue d’un rat qui s’enfuit.

1. D’après ces indices, quelle est la cause de la disparition du fromage ? A l’inverse,

quel est l’effet de la présence d’un rat dans le placard ?

Un rat dans la maison – Question 2

Le matin, papa et maman font part aux enfants de leur découverte : oui, le voleur est bien un rat.

« Oh, un petit rat vit dans notre maison !» dit Tom. « Mais non, réplique Lily, c’est plutôt un gros rat !»

Gros ou petit, Tom et Lily ont décidé de le nourrir la nuit suivante, avec un nouveau morceau de

fromage ! Leur idée ? Placer le fromage dans une « petite maison » douillette fabriquée à l’aide d’une

boîte, où le rat pourra entrer et se nourrir en toute tranquillité.

Au grenier, ils trouvent deux boîtes en carton : l’une a une petite ouverture ronde sur le devant ;

l’autre a aussi une ouverture ronde au même endroit, mais bien plus grande.

2. Aidez Tom et Lily à choisir la bonne boîte : laquelle doivent-ils choisir pour être sûrs

de nourrir le rat, qu’il soit petit ou gros ? Donnez-leur vos raisons pour les convaincre

et les amener à faire le bon choix.

Un rat dans la maison – Question 3

Au matin, le rat a tout mangé ! Lily dit : « Si c’est un gros rat comme je le pense, il aura besoin de manger

plus. » Tom, lui, pense toujours que le rat est petit. Il dit : « Avec nos deux boîtes, faisons un test pour

savoir si ce rat est petit ou gros .» Mais quelle boîte choisir ?

3. Aidez Tom et Lily à mener à bien leur expérience : laquelle des deux boîtes doiventils

choisir pour décider si le rat de la maison est gros ou petit ? Pourquoi ?

Séquence 3 – Quelle est la cause ? À partir du Cycle 2

Bloc 2 - EXPLIQUER

112 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 113


FICHE 2

Le chat qui éternue – Question 1

Dans la maison de Tom et de Lily, il y a un nouvel ami : le chat. Le chat se trouve bien à la maison,

sauf sur le balcon où le papa de Tom et de Lily fait pousser des fleurs rouges, bleues, blanches et

jaunes : à chaque fois qu’il s’en approche, le chat se met à éternuer !

Tom proteste : « Pauvre chat ! Papa, tu dois retirer les fleurs du balcon ! Place au chat !» Le papa n’est

pas content, il aime à voir ses fleurs sur le balcon. Lily se pose une question : « Et si le chat n’était pas

allergique à toutes les fleurs, mais seulement aux rouges, ou seulement aux bleues, ou seulement aux

blanches ou aux jaunes ? On pourrait garder uniquement celles qui ne le font pas éternuer : il pourrait

prendre l’air, et Papa serait toujours content de ses fleurs !»

1. Comment peut-on savoir si des fleurs en particulier font éternuer le chat ?

Le chat qui éternue – Question 2

La maman de Lily et de Tom a une idée…

Elle enlève d’abord les fleurs jaunes. Restent les fleurs bleues, les blanches et les rouges. Le chat sort

sur le balcon et – Atchoum ! – il éternue.

Elle remet les fleurs jaunes et enlève les fleurs bleues. Restent donc les rouges, les blanches et les

jaunes. Le chat sort sur le balcon et – hourra ! – il n’éternue pas.

Elle remet les fleurs bleues et enlève les fleurs rouges. Restent les bleues, les blanches et les jaunes.

Le chat sort sur le balcon et – Atchoum ! – il éternue de nouveau.

Enfin, elle remet les fleurs rouges et enlève les blanches. Restent les rouges, les jaunes, les bleues

et… – Atchoum !

Tom et Lily se réjouissent : « Le chat n’éternue qu’avec une certaine fleur ! Papa sera content !»

2. La maman a choisi d’enlever un type de fleur à la fois. Est-ce qu’on aurait pu faire

différemment pour trouver quelle fleur fait éternuer le chat ? Que serait-il passé si la

maman avait enlevé deux pots à la fois ?

FICHE 3

Séquence 3 – Quelle est la cause ? À partir du Cycle 2

Bloc 2 - EXPLIQUER

114 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 115


FICHE 4

Les meilleurs cookies – Question 1

La maman de Tom et de Lily a préparé des cookies avec une nouvelle recette, aujourd’hui : les

meilleurs qu’ils aient mangés dans leur vie !

Voyons ce que leur maman a utilisé :

• de la farine d’épeautre,

• du sucre roux,

• un œuf et

• de l’huile.

C’est bien différent de sa recette ordinaire, où elle utilise

• de la farine de blé,

• du sucre blanc,

• un œuf et

• du beurre.

Tom pense savoir quel est l’ingrédient qui rend ces cookies si bien réussis : le sucre roux ! Avec Lily,

ils imaginent trois façons de tester si cette hypothèse est la bonne.

a) On fait la recette d’aujourd’hui mais on remplace le sucre roux par du sucre blanc, la farine

d’épeautre par de la farine de blé, l’huile par du beurre. On goûte pour vérifier si c’est aussi bon.

b) On refait la recette d’aujourd’hui mais on ajoute encore plus de sucre roux. On goûte pour

vérifier si c’est aussi bon.

c) On fait la recette d’aujourd’hui mais on remplace le sucre roux par du sucre blanc. On ne change

rien d’autre. On goûte pour vérifier si c’est aussi bon.

1. Quelle est la bonne façon de tester l’hypothèse de Tom (a, b ou c) ?

Les meilleurs cookies – Question 2

Évaluation

Savoir-faire : Se doter d’une méthode pour chercher la cause d’un phénomène (Niveau 2)

Compétence évaluée : Imaginer des protocoles pour tester différentes hypothèses


Nom :

Les petites plantes malades

Le Papa de Tom et de Lily trouve que ses 2 plantes grasses installées dans la cuisine ne vont pas

bien. Elles ont beaucoup de lumière, sont plantées dans de la terre rouge et sont arrosées à l’eau du

robinet. Papa pense que l’eau du robinet est ce qui les rend malades.

Il aurait bien besoin de Tom et de Lily pour l’aider à mettre en place une expérience permettant

de tester si son idée est la bonne ou non. Malheureusement, ils sont sortis vendre les cookies de

maman, avec le Chat et le rat.

➜ Pouvez-vous l’aider ? Choisissez le bon protocole de test pour savoir si c’est bien l’eau du

robinet qui rend les plantes malades. Justifiez votre choix : 1 2

1) On garde les plantes là où elles se trouvent, 2) On change tout de suite de place aux plantes

au soleil, et on ne change pas leur terre rouge. pour leur enlever un peu de lumière !

On arrête de les arroser avec de l’eau de robinet On change aussi la terre, et on ajoute un peu de

et on utilise plutôt de l’eau de source.

terre noire.

À la fin de la semaine on contrôle si les plantes Puis, pour tester si l’eau du robinet est bonne

arrosées à l’eau de source vont mieux. Si elles on arrête d’arroser les plantes avec celle-ci et on

vont mieux on a raison de penser que l’eau de utilise celle de source.

robinet n’est pas bonne pour les plantes de Papa.

À la fin de la semaine on contrôle si les plantes

vont mieux. Si elles vont mieux on a raison de

penser que l’eau du robinet n’est pas bonne pour

les plantes de Papa.

Séquence 3 – Quelle est la cause ? À partir du Cycle 2

Le test révèle que Tom avait tort : même si on utilise le sucre blanc à la place du roux les cookies sont

toujours délicieux… C’est donc un autre ingrédient qui est « l’ingrédient magique »!

Justification :

2. Comment tester si la farine d’épeautre est « l’ingrédient magique » ? Ou l’huile ?

Bloc 2 - EXPLIQUER

116 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 117


BLOC 3 : ÉVALUER

Séquence 1 : Dinosaure et dragon

À partir du Cycle 2

(CE1 ou CE2)

1 activité

Objectif : Apprendre à distinguer dans des textes ce qui relève d’éléments réels et fictifs – S’approprier

un outil permettant d’estimer la fiabilité d’une source – S’exercer à argumenter.

Savoir-faire : Faire la différence entre connaissance et fiction

Niveau 2 : Repérer des indices pour distinguer des informations réelles et de fiction

Enseignements / Disciplines engagé(e)s : Questionner le monde, Français.

Compétences associées : Pratiquer, avec l’aide du professeur, quelques moments d’une démarche

d’investigation – Lire et comprendre des textes documentaires illustrés – Extraire d’un texte ou d’une

ressource documentaire une information qui répond à un besoin, une question.

Préparation / en amont des activités

En amont de l’activité, l’enseignant prépare les jeux de cartes (à découper), et éventuellement les

plastifie en vue d’une réutilisation ultérieure. Il place chaque jeu dans une enveloppe. Il imprimera

également une image de dragon et une image de dinosaure (Fiches 2 et 3) sur deux feuilles de format

A4 ou A3.

Activité : Réel ou imaginaire ?

Objectif : Se doter d’un outil pour analyser une information et ses sources, prendre un

recul critique.

Résumé

Déroulé Après avoir écouté et compris deux textes décrivant deux créatures – un dragon

et modalités et un dinosaure – les élèves donnent leurs idées initiales sur l’existence ou non de

celles-ci (phase 1). A l’aide d’un jeu de cartes, ils repèrent dans chacun des textes

les éléments qui indiquent qu’on a affaire à une créature réelle ou imaginaire, et

s’exercent à argumenter (phase 2).

Séquence 1 – Dinosaure et dragon À partir du Cycle 2

Durée

1h

Matériel Pour le maître : un exemplaire de chacun des textes à lire (Fiche 4)

Pour toute la classe : une image de dragon et une image de dinosaure imprimées

au format A4 ou A3 (Fiche 2 et Fiche 3)

Pour chaque groupe : un jeu de cartes « dinosaure et dragon » (Fiche 5) et

éventuellement un exemplaire de la Fiche 1

Message à emporter

On ne peut pas croire tout ce qu’on nous dit sans réfléchir. Il faut chercher des preuves, et faire

attention à la source de l’information, pour pouvoir se faire une vraie idée du caractère réel ou

imaginaire d’un récit.

Bloc 3 - ÉVALUER

119


Note : cette activité n’a pas pour but nécessaire de pousser l’ensemble des élèves à trancher

quant au caractère réel ou fictif des dinosaures et des dragons, mais plutôt de les armer tous

d’un outil tangible capable de soutenir leur réflexion. L’objectif est – plutôt – de planter cette

graine d’une évaluation critique de l’information.

Déroulé possible

Phase 1 : Des dinosaures et des dragons (environ 15 min)

Objectif : Faire émerger les idées des élèves quant aux dinosaures et aux dragons, quant

à ce qu’ils savent de leur « réalité » respective, quant à la façon dont ils se sont forgé ces

idées.

L’enseignant affiche au tableau les deux images de dragon et de dinosaure. Il demande aux élèves

ce que c’est : ces derniers les connaissent généralement bien et n’ont pas de mal à les reconnaître.

L’enseignant demande aux élèves ce qu’ils pensent de leur existence, et il modère le débat. Certains

élèves disent que les dinosaures ont existé mais disparu, que les dragons n’existent que dans les

histoires, d’autres ont peut-être des avis plus nuancés.

Pour enrichir le débat, demander : « En avez-vous déjà vu de vivants ? En vrai ? » Les élèves répondent

que non ou bien évoquent des os, des automates, des peluches, des films… Une discussion peut être

menée quant à la façon dont on produit leurs images (images de synthèse ou dessins réalistes). « Alors

comment savons-nous si ces créatures sont ou ont été réelles ? »

Phase 2 : Des cartes pour en savoir plus (environ 45 min)

Objectif : Mettre en œuvre un outil (jeu de cartes) pour caractériser les deux créatures

étudiées et éclaircir ses idées quant à leur réalité.

Pour en savoir plus, l’enseignant propose aux élèves d’écouter deux textes concernant l’un et l’autre

de ces animaux. Il lit successivement les deux textes, une première fois, en ne laissant à chaque fois au

tableau que l’illustration concernée.

Il répartit les élèves en groupes et attribue à chaque groupe un animal : dragon ou dinosaure. En

fonction de l’âge des élèves, il peut également faire le choix de distribuer un exemplaire du texte

correspondant. Autant de groupes travailleront sur chacune de ces deux créatures.

L’enseignant distribue alors à chaque groupe un

exemplaire du jeu de cartes. Il demande aux élèves de

discuter entre eux et de choisir les cartes qui s’appliquent

le mieux au texte concernant la créature qui leur a été

attribuée. Les textes sont relus une seconde fois, voire

une troisième fois, en fonction des besoins de la classe.

Après un temps de travail, l’enseignant demande

aux groupes de remettre dans l’enveloppe les cartes

qui n’ont pas été choisies. Pour les cartes retenues, il

demande à chaque groupe de compter le nombre de

cartes à cadre noir. « Qu’ont en commun ces cartes à cadre

noir ?» Elles sont des arguments en faveur de l’existence

de la créature : elles nous incitent à nous fier à ce qui est

dit, à l’accepter. Plus on a de cartes à cadre noir, plus on

peut penser que la créature existe ou a existé.

Une mise en commun est organisée au tableau. Pour

chacune des créatures, le nombre de cartes à cadre noir

est donné par les groupes. La classe constate que les

dinosaures comptabilisent plus de cartes à cadre noir que

les dragons. Les arguments des cartes sont rediscutés.

Le fait que certaines cartes s’appliquent à la fois au dragon et au

dinosaure est évoqué. Certaines cartes, par ailleurs, ne concernent

pas une information trouvée dans le texte, mais plutôt un fait

concernant la classe : c’est le cas pour « tout le monde a déjà

entendu parler de cet être » et « on n’a jamais vu cet être, vivant et

“en vrai” ». Pour cette raison, on n’a pas uniquement des cartes

à cadre blanc ou noir pour chacune des créatures. Ce sont ces

raisons-mêmes qui nous faisaient douter, initialement, de notre

réponse quant à l’existence ou non de ces animaux.

Conlusion générale

L’enseignant souligne que les scientifiques étudient les dinosaures, mais pas les dragons. Pourquoi ? « Les

dinosaures ont laissé des traces qu’on peut étudier, mais pas les dragons. Nous pouvons raisonnablement

penser que les dragons n’existent pas. »

Des exemples de la vie quotidienne sont évoqués par la classe : des situations où ils doivent également

se faire une idée sur quelque chose. La nécessité d’examiner des arguments et d’analyser la façon dont

on a eu l’information – comme au cours de cette activité – est soulignée.

On n’a

Séquence 1 – Dinosaure et dragon À partir du Cycle 2

Bloc 3 - ÉVALUER

120 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 121


Une conclusion collective est rédigée, par exemple : « On ne peut pas croire tout ce qu’on nous dit sans

réfléchir. Il faut chercher des preuves, et faire attention à la source de l’information, pour pouvoir se faire

une vraie idée de quelque chose. »

Variantes

Si cette activité est proposée à des élèves plus âgés, il est possible :

– De distribuer le ou les textes aux groupes et de leur faire lire ces derniers entièrement par eux-mêmes.

– D’utiliser le jeu de cartes et de procéder à un traitement plus avancé des données : calculs de

moyennes du nombre de cartes à fond blanc / gris pour chaque créature, sur l’ensemble de la classe,

représentations graphiques, fractions, pourcentages…

– De ne pas utiliser les cartes, mais un tableau de « check-list », distribué à la classe sur le modèle suivant,

voire (pour les élèves les plus âgés) construit par la classe avec des critères choisis par les élèves euxmêmes.

Évaluation

Pour l’évaluation, l’enseignant pourra utiliser la fiche fournie. Il s’agit de remobiliser l’outil découvert

au cours de l’activité, au sujet d’une autre créature (la Fée Clochette).

FICHE 1

Dragons et dinosaures : réels ou imaginaires ?

a) Lis attentivement les deux textes suivants :

Le dragon rouge

Voyageur, je dois te mettre en garde contre une créature terrible : on dit que

le dragon rouge vit dans ces montagnes. C’est un être immense, aux

ailes puissantes. Ses écailles deviennent dures comme du métal quand il

vieillit. Méfie-toi : il est généralement mauvais et dangereux : beaucoup

d’aventuriers ont été victimes de ses sortilèges. Il est le plus cupide de

tous les dragons et cherche sans cesse plus de richesses : des pièces d’or, des

bijoux, des pierres précieuses. Il parle sa propre langue ainsi que la langue des

humains. Reste sur tes gardes.

Source : Le « bestiaire fabuleux » du jeu Drakonia

Le tyrannosaure

Le tyrannosaure (Tyrannosaurus rex en latin, ou « roi des lézards tyrans ») est

un dinosaure apparu à la fin du Crétacé, il y a environ 70 millions d’années.

Il a disparu il y a 65 millions d’années. C’est aux Etats-Unis que des dents de

tyrannosaure ont été découvertes pour la première fois. Depuis, de nombreux

crânes et squelettes fossiles entiers ont été trouvés. Le tyrannosaure pesait entre

5,4 et 6,7 tonnes et mesurait 12 à 14 mètres de long pour 4 à 6 mètres de haut.

Il était carnivore et se nourrissait d’autres grands dinosaures.

Source : La petite encyclopédie des dinosaures

b) Coche les affirmations qui te semblent vraies :

1

2

3

4

Dragon

Tyrannosaure

Le texte donne une liste de faits

Le texte ressemble à une histoire

Rien n’est précisé au sujet de preuves de son existence

On a retrouvé des preuves de son existence

Des caractéristiques humaines ou un jugement de valeur

sont associés à cet animal

Le texte décrit l’animal de façon neutre

Le texte est tiré d’une encyclopédie, d’une revue

ou d’un site à vocation scientifique

Le texte est tiré d’un roman ou d’un jeu

c) Compte combien tu as coché de cases grises et de cases blanches

pour chaque animal. Si tu as coché plus de cases grises : c’est un

animal réel. Si tu as coché plus de cases blanches : c’est un animal

imaginaire.



Grises :

Blanches :



Grises :

Blanches :

Séquence 1 – Dinosaure et dragon À partir du Cycle 2

Bloc 3 - ÉVALUER

122 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 123


FICHE 2 FICHE 3

Séquence 1 – Dinosaure et dragon À partir du Cycle 2

Bloc 3 - ÉVALUER

124 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 125


FICHE 4

(Textes à lire par l’enseignant)

Le dragon rouge

Voyageur, je dois te mettre en garde contre une créature terrible : on dit que le dragon rouge vit

dans ces montagnes. C’est un être immense, aux ailes puissantes. Ses écailles deviennent dures

comme du métal quand il vieillit. Méfie-toi : il est généralement mauvais et dangereux : beaucoup

d’aventuriers ont été victimes de ses sortilèges. Il est le plus cupide de tous les dragons et cherche

sans cesse plus de richesses : des pièces d’or, des bijoux, des pierres précieuses. Il parle sa propre

langue ainsi que la langue des humains. Reste sur tes gardes.

Source : Le « bestiaire fabuleux » du jeu Drakonia

Le tyrannosaure

Le tyrannosaure (Tyrannosaurus rex en latin, ou « roi des lézards tyrans ») est un dinosaure apparu

à la fin du Crétacé, il y a environ 70 millions d’années. Il a disparu il y a 65 millions d’années. C’est

aux Etats-Unis que des dents de tyrannosaure ont été découvertes pour la première fois. Depuis,

de nombreux crânes et squelettes fossiles entiers ont été trouvés. Le tyrannosaure pesait entre 5,4

et 6,7 tonnes et mesurait 12 à 14 mètres de long pour 4 à 6 mètres de haut. Il était carnivore et se

nourrissait d’autres grands dinosaures.

Source : La petite encyclopédie des dinosaures

FICHE 5

Séquence 1 – Dinosaure et dragon À partir du Cycle 2

On n’a jamais vu cet être,

vivant et « en vrai »

Bloc 3 - ÉVALUER

126 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 127


Évaluation

Savoir-faire : Faire la différence entre connaissance et fiction (Niveau 1)

Compétence évaluée : Comprendre un texte, adopter une distance critique par rapport au langage

produit


Nom :

1) Lis ce texte :

La Fée Clochette

était l’amie de

Peter Pan. Très

rapide, elle avait

le pouvoir de faire

voler les enfants

grâce à sa poudre

magique.

Comme toutes les fées, elle était parfois gentille,

parfois méchante, et surtout très jalouse et

colérique. Elle parlait avec des gestes et savait

très bien se faire comprendre, surtout lorsque

quelque chose ne lui plaisait pas…

Livre : Peter Pan, par J.M. Barrie, 1904.


Nom :

2) Entoure les cartes qui te semblent

correspondre à la créature décrite dans le

texte :

3) Conclusion : à ton avis, cette créature est : réelle ou imaginaire (coche la case)

1) Lis ce texte :

La Fée Clochette

était l’amie de

Peter Pan. Très

rapide, elle avait

le pouvoir de faire

voler les enfants

grâce à sa poudre

magique.

Comme toutes les fées, elle était parfois gentille,

parfois méchante, et surtout très jalouse et

colérique. Elle parlait avec des gestes et savait

très bien se faire comprendre, surtout lorsque

quelque chose ne lui plaisait pas…

Livre : Peter Pan, par J.M. Barrie, 1904.

On n’a jamais vu cet être,

vivant et « en vrai »

2) Entoure les cartes qui te semblent

correspondre à la créature décrite dans le

texte :

On n’a jamais vu cet être,

vivant et « en vrai »

3) Conclusion : à ton avis, cette créature est : réelle ou imaginaire (coche la case)

BLOC 3 : ÉVALUER À partir du Cycle 2

Séquence 2 : Le meilleur papier absorbant

1 activité

Objectif : Acquérir l’habitude de se demander si une affirmation concernant les propriétés d’un

objet (par exemple vantées dans une publicité) est vraie – Comprendre que cette affirmation peut

être mise à l’épreuve des faits, et apprendre à mettre en place une expérience

Savoir-faire : Vérifier une information Niveau 1 : Vérifier une information par un test

Enseignements / Disciplines engagé(e)s : Questionner le monde

Compétences associées : Pratiquer, avec l’aide du professeur, quelques moments d’une démarche

d’investigation – Proposer, avec l’aide du professeur, une démarche pour résoudre un problème ou

répondre à une question de nature scientifique.

Activité : Cette pub dit-elle vrai ?

Objectif général : Apprendre à analyser des informations publicitaires et à se demander

si elles sont correctes ; comprendre comment on pourrait les vérifier.

Déroulé

et modalités

Matériel

Production

Durée

Résumé

Les élèves analysent des publicités qui vantent les qualités de différentes marques

de papier absorbant (phase 1). Ils se demandent comment vérifier si ces qualités

sont réelles, puis élaborent (phase 2) et mettent en place (phase 3) un protocole

de test avant de discuter de leurs conclusions (phase 4).

– Quelques supports de publicité concernant deux ou trois marques de papier

absorbant : images ou vidéos (dans ce cas, prévoir de quoi les diffuser)

– Trois rouleaux de papier absorbant, de marques différentes

– Du matériel varié pouvant servir à l’expérimentation, dont : verres gradués

(idéalement 3 par groupes) ou béchers, bassines, bouteilles, chronomètres,

colorants alimentaires, une balance…

– Pour chaque élève ou groupe d’élèves (optionnel): un exemplaire de la Fiche 1

Protocole de test

2h distribuées sur 2 à 3 séances

Message à emporter

Comment savoir si ce qu’on nous dit est vrai ? La publicité, la télévision ou internet nous vantent

souvent des objets, des produits, des remèdes, des « pouvoirs »… Quel est le vrai, dans ces

affirmations ? Pour le vérifier, on peut réaliser des tests, ou s’intéresser à des tests réalisés par d’autres

personnes.

Séquence 2 – Le meilleur papier absorbant À partir du Cycle 2

Bloc 3 - ÉVALUER

128 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2)

129


Préparation / en amont de la séance

En amont de la séance, l’enseignant préparera les supports et

rassemblera le matériel nécessaire :

– Il choisira deux ou trois publicités parlantes (photographiques ou

en vidéo) vantant la résistance ou le pouvoir d’absorption de papiers

« essuie-tout ».

– Il se procurera trois rouleaux différents de papier absorbant, dont deux

de bonne qualité (épais, à molletons, résistants) et un de mauvaise qualité

(de premier prix). Les différences sont réelles entre les papiers absorbants

présentant des molletons, et ceux – très fins et sans cette particularité –

d’entrée de gamme. Entre deux marques de papier de bonne qualité, en

revanche, le pouvoir absorbant est relativement similaire. La résistance, en

revanche, peut varier grandement .

– Il préparera du matériel pour l’expérimentation (voir tableau page

précédente). Les verres gradués pourront être fabriqués par l’enseignant

à partir de pots de yaourts identiques.

Eventuellement, l’enseignant testera en amont la résistance et l’absorption des papiers choisis.

Déroulé possible

Phase 1 : Analyser des publicités (environ 30 min)

Objectif : Analyser des publicités, se demander si leurs affirmations sont vraies et comment

on pourrait le vérifier.

L’enseignant présente aux élèves différentes publicités de rouleaux de papier absorbant : « Quelles sont

les qualités qu’on nous vante pour ces produits ?» Les propriétés vantées portent sur la résistance ou la

quantité d’eau absorbée. Certaines publicités portent un message écologique, d’autres misent sur le

prix pour convaincre les acheteurs.

Il les invite alors à s’interroger :

« Croient-ils à ces affirmations ?

Pour quelles raisons ? Est-ce

qu’il est important de savoir si

ce qui est affirmé est vrai ou

faux ? Pourquoi ? » Chacun

exprime ses doutes, et le fait

que la publicité peut exagérer

les qualités du produit pour

convaincre de l’acheter.

Il demande alors : « Comment

savoir pour vérifier si les

qualités qu’on nous vante pour

ces produits sont vraies ?»

– L’argument de prix est le plus aisé à résoudre : l’enseignant aura pu garder le ticket de caisse de l’achat

des rouleaux, ou au minimum indiquer à la classe le prix de chaque rouleau, en l’écrivant au tableau.

– Pour le pouvoir absorbant ou la résistance, en revanche, la question de réaliser un test s’impose car

les mesures ne sont pas immédiatement disponibles.

Phase 2 : Mettre les affirmations des publicités à l’épreuve des faits (environ 30 min)

Objectif : Proposer un protocole expérimental pour tester des affirmations et comparer

différents produits.

Note pédagogique

L’enseignant pourra choisir de ne faire tester qu’une seule propriété à la classe.

Dans ce cas, il est préférable de choisir la résistance, qui est plus contrastée entre

les marques. Alternativement, il pourra proposer à certains groupes de tester la

résistance et à d’autres de tester le pouvoir absorbant.

La classe se met d’accord sur la ou les propriétés à tester. Collectivement ou par groupes, la classe

élabore un protocole de test, pour chaque propriété à évaluer. Si nécessaire, la Fiche 1 peut être utilisée

comme support. Au tableau, est écrit « Que veut-on savoir ?», suivi d’une phrase indiquant ce que l’on

veut tester, élaborée par la classe. Cette mention est suivie d’une autre : « Que va-t-on faire ?», qui décrit

en quelques mots ou en un schéma le protocole. Cela peut, au choix de l’enseignant, être au préalable

l’objet d’une trace écrite individuelle.

L’enseignant énoncera éventuellement le mot protocole et rappellera qu’il permet de savoir exactement

quoi faire, avant de se lancer dans l’expérimentation.

Pour tester le pouvoir absorbant :

Les élèves pourront proposer de renverser de l’eau sur la table et de tenter de l’absorber. L’enseignant

fait alors remarquer que si la quantité d’eau n’est pas la même pour les trois papiers, il ne sera pas

possible de dire lequel est le plus absorbant. Idem pour la quantité de papier utilisée. Ainsi, la classe

arrive à l’idée qu’il est important de mener ses tests de manière rigoureuse et précise, notamment à

faisant en sorte que les conditions du test soient les mêmes dans les différents essais. L’idée est alors

de renverser une même quantité d’eau sur la table (par exemple en utilisant un verre gradué) et de

Séquence 2 – Le meilleur papier absorbant À partir du Cycle 2

Bloc 3 - ÉVALUER

130 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 131


l’essuyer respectivement avec une même quantité (une feuille) de chacun des trois types de papier.

L’enseignant pourra faire réfléchir les élèves à ce qui se passerait si dans un cas on prenait une seule

feuille de papier, dans un autre cas deux ou trois. Pour que l’expérience ait du sens il ne faut faire varier

qu’un seul paramètre à la fois.

Notes pédagogiques et pratiques

Les élèves pourraient proposer d’utiliser une bouteille entière d’eau. C’est beaucoup

pour une feuille de papier ! Pour le leur faire réaliser directement l’enseignant

renverse une bouteille dans une bassine d’eau et montre ce qui se passe si on

cherche à l’absorber avec une feuille de papier. On s’accordera pour utiliser une

petite quantité.

• Si les élèves peinent à trouver des idées de protocole, l’enseignant pourra révéler

le matériel disponible. Bien souvent, faire cela débloque la situation.

– Quel papier a absorbé « le mieux »? La nécessité de trouver une façon de mesurer objectivement cette

quantité s’impose également, car un ressenti n’est pas suffisant. Il peut être proposé d’essorer le papier

au-dessus d’un verre gradué et de lire la quantité d’eau récoltée. Une autre proposition peut consister

à peser l’eau récoltée.

– Une variante parfois proposée par les élèves peut consister à immerger totalement une feuille de

papier absorbant dans une bassine d’eau, de la laisser égoutter puis de l’essorer dans un verre gradué.

De nouveau, il faudra être équitables et précis : laisser tremper tous les échantillons le même temps,

les laisser égoutter le même temps, les essorer tous jusqu’à ce que plus rien n’en sorte…

Pour tester la résistance :

Les mêmes questions et contraintes que celles évoquées pour l’absorption se poseront.

– On pourra objectiver la mesure de la résistance en utilisant des poids de masse croissante (par exemple

des pinces à linge) à attacher aux feuilles, jusqu’à ce qu’elles se déchirent, les tendre en posant dessus

la même série de poids, successivement, etc.

Avant que la classe se lance dans la réalisation des tests, l’enseignant pourra demander : « Qui pense

que le papier plus absorbant sera le A, qui vote pour le B ou pour le C ? Pourquoi ?» Les réponses doivent

être argumentées (l’emploi du mot « parce que » sera fait). Ces prévisions pourront être notées sur le

cahier de sciences de chacun.

Phase 3 : Mener les tests (environ 30 min)

Objectif : Réaliser le protocole expérimental établi, vérifier les hypothèses, comparer les

résultats.

À partir du (ou des) protocole(s) établi(s), on procède – en petits groupes (3-4 élèves) – à la mise en

place des tests. Ce protocole élaboré par la classe peut être écrit au tableau ou distribué.

L’enseignant met à disposition de chaque groupe trois verres gradués, trois feuilles de papier absorbant

(qui seront bien identifiés au préalable : il ne faut pas oublier ce qu’on est en train de tester, quitte à

écrire sur chaque verre le type de papier testé. Ces derniers pourront être désignés par des lettres, A, B

et C), une bouteille d’eau, un chronomètre et éventuellement du colorant alimentaire de trois couleurs

différentes pour bien différencier les trois tests. Il peut décider de laisser la préparation aux élèves (verser la

même quantité d’eau dans les trois verres, ajouter le colorant…) ou leur fournir du matériel déjà préparé.

Les groupes mènent leurs tests et notent les résultats pour chaque type de papier, A, B et C. Les résultats

des différents groupes sont comparés au tableau. Est-ce qu’ils concordent ? Est-ce qu’on peut en tirer

une conclusion valable pour la classe entière ? Est-ce que

celle-ci s’accorde avec la prévision privilégiée par la classe ?

Les résultats, leur synthèse et la conclusion sont notés dans

le tableau du protocole.

Phase 4. Discussion

La classe discute : « Que nous ont apporté les expériences

menées ? On sait qu’on peut tester si ce qu’on nous dit est

vrai, en mettant en place des tests. On sait aussi maintenant

être rigoureux quand on fait des expériences, et quoi faire pour

pouvoir comparer nos essais entre eux. »

L’enseignant pourra inviter la classe à réfléchir quant au

fait que cette démarche s’applique à d’autres cas qu’à la

publicité. Des situations de la vie de tous les jours seront identifiées, où nous sommes confrontés à des

informations que nous souhaiterions vérifier : « Si quelqu’un affirme avoir un pouvoir magique, si un objet

porte bonheur, si un aliment rend fort ou intelligent… »

La classe pourra évoquer que – souvent – nous n’avons ni le temps ni la possibilité de réaliser des tests

par nous-mêmes. Cependant, il est important de se demander si d’autres ont eu la même idée et n’ont

pas déjà réalisé ces tests de façon correcte et rigoureuse. Dans ce cas, aller voir les résultats peut être

très utile pour nous permettre de prendre des décisions.

Conclusion générale

En guide de conclusion générale, l’enseignant pourra discuter avec les élèves le fait que

« Les scientifiques utilisent ce genre de protocole pour étudier toute sorte de chose : l’efficacité d’un

médicament, les propriétés d’un matériau, … »

Évaluation

Une fiche d’évaluation est proposée. L’enseignant lit ou laisse les élèves lire les consignes, les unes après

les autres, puis répondre à chacune individuellement sur la fiche.

Il s’agit de choisir le meilleur produit entre deux, en fonction de tests menés (ou de dire s’il n’est pas

possible de trancher). Les réponses pourront être justifiées et discutées.

Séquence 2 – Le meilleur papier absorbant À partir du Cycle 2

Bloc 3 - ÉVALUER

132 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 133


Consigne : Compléter le tableau de test :

Question initiale

Que veut-on savoir ?

Investigation

Que va-t-on faire ?

Comment mener

le test ?

A quoi faire

attention ?

Ressources

De quoi a-t-on

besoin en termes de

matériel ?

Prévisions

Avant de faire le

test on pense que…

Parce que…

Résultats

Ce qu’on a trouvé

Notre conclusion

FICHE 1

Évaluation

Savoir-faire : Vérifier une information (Niveau 1)

Compétence évaluée : Comprendre une démarche pour résoudre un problème ou répondre à une

question de nature scientifique


Nom :

Quel ballon choisir si on veut un ballon résistant ?

Tom et Lily ont un ballon chacun. Ils ne sont pas de la même

marque et Tom et Lily veulent savoir lequel peut le plus se

gonfler. Ils décident d’utiliser une pompe pour gonfler les deux

ballons. La pompe permet de mettre la même quantité d’air

dans les ballons. Ils gonflent les ballons tant que celui de Tom

explose. Le ballon de Lily explose aussi mais après celui de Tom.

Si on veut choisir la marque qui est plus résistante on choisira…

Coche ta réponse : Le ballon de Lily Le ballon de Tom On ne peut pas savoir

Parce que…


Nom :

Quel ballon choisir si on veut un ballon résistant ?

Tom et Lily ont un ballon chacun. Ils ne sont pas de la même

marque et Tom et Lily veulent savoir lequel peut le plus se

gonfler. Ils décident d’utiliser une pompe pour gonfler les deux

ballons. La pompe permet de mettre la même quantité d’air

dans les ballons. Ils gonflent les ballons tant que celui de Tom

explose. Le ballon de Lily explose aussi mais après celui de Tom.

Si on veut choisir la marque qui est plus résistante on choisira…

Séquence 2 – Le meilleur papier absorbant À partir du Cycle 2

Coche ta réponse : Le ballon de Lily Le ballon de Tom On ne peut pas savoir

Parce que…

Bloc 3 - ÉVALUER

134 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 135


BLOC 4 : ARGUMENTER À partir du Cycle 2

Séquence 1 : Tous pareils, tous différents,

discutons !

3 activités

Objectif : Apprendre à participer à une discussion en suivant des règles, à discuter de questions

éthiques et de citoyenneté, apprendre à vivre ensemble, partager des points de vue potentiellement

différents, apprendre à mobiliser des connaissances ; à comparer opinion et savoir, puis à confronter

les deux.

Savoir-faire : Reconnaître un bon argument Niveau 1 : Reconnaître un argument pertinent

Enseignements / Disciplines engagé(e)s : EMC, Français, Questionner le monde.

Compétences associées : Pratiquer, avec l’aide du professeur, quelques moments d’une démarche

d’investigation – Débattre dans des activités de sciences, discuter lors des activités philo, argumenter,

exprimer son point de vue, ses opinions – Confronter ses opinions avec faits et connaissances ; avec

celles des autres – Adopter une attitude raisonnée.

Notes préliminaires

• La séquence débute et se termine par des discussions philosophiques, qui encadrent une

activité d’investigation en sciences autour de l’unité et de la biodiversité humaines (points

communs et différences entre individus). Toutes les activités proposées dans cette séquence

sont complémentaires, chaque trace écrite d’activité pouvant aider à mieux exploiter la

suivante.

• Si l’enseignant mène par ailleurs le projet thématique de La main à la pâte « A l’école de la

biodiversité » (ou d’autres modules d’activités portant sur le même thème), il pourra prolonger

les activités concernant la diversité à l’intérieur d’une espèce (diversité intraspécifique) par

cette séquence, de façon très pertinente.

• Cette activité peut être menée en CP, même si la seconde partie du débat, plus abstraite,

devra être évaluée en termes de faisabilité, par l’enseignant.

• Il est intéressant de prendre des notes au cours des deux activités de discussion, afin de

constater l’évolution des points de vue avant et après les activités scientifiques, ainsi que

l’affinement de la distinction entre opinions et connaissances dans l’esprit des élèves.

Séquence 1 – Tous pareils, tous différents, discutons ! À partir du Cycle 2

Bloc 4 - ARGUMENTER

137


Activité 1 : Discussion Philosophique, tous pareils,

tous différents

Objectif général : Introduire la notion de similitudes et de différences entre individus à

partir d’une discussion.

Disciplines

additionnelles

Déroulé

et modalités

Durée

EMC, français.

Résumé

Les élèves s’engagent dans une discussion à visée philosophique, relative à la

notion de similitudes et de différences entre les individus de l’espèce humaine.

45 min à 1h

Matériel Pour l’enseignant :

– La Fiche 1 « comment mettre en place une activité de discussion à visée

philosophique ?»

– Un support littéraire ou documentaire éventuel, un support pour les traces

écrites des élèves, éventuellement un enregistreur pour réécoute et retranscription.

Message à emporter

Autour d’une question qui nous touche tous, nous pouvons discuter dans l’écoute et le respect. Nous

avons compris que nous sommes tous uniques et méritons tous le respect. Nous sommes capables

d’exprimer nos opinions, en cherchant à être clairs et précis.

Déroulé possible

En suivant les indications contenues dans la Fiche 1 « Comment mettre en place une activité de débat

à visée philosophique ? », l’enseignant invite les élèves à prendre la parole sur les similitudes et les

différences entre individus, en énonçant la question : « Sommes-nous tous pareils ?».

Eventuellement, avec les plus jeunes notamment, les questions « Pourquoi peut-on dire qu’on est tous pareils ?»

et « Pourquoi peut-on dire qu’on est tous différents ?» peuvent être énoncées de façon séparée.

Il est également utile d’anticiper quelques questions et réponses :

Réponses possibles des élèves

Questions de relances prévues

Oui, on est tous pareils Pareils, comment ? Pareils en quoi ?

Non, on est tous différents Différents comment ? Différents en quoi ?

Certains sont pareils, certains sont différents

Certains : Qui ? Selon quels critères ? ex : les enfants/

les adultes/ les filles, les handicapés…

Notes pédagogiques

• La typologie de discussion proposée ici s’inspire des activités de philosophie pour

élèves introduites par M. Lipman dans les années 1970 aux États-Unis.

• Il est à noter que les élèves ont plus l’habitude de chercher des différences que

d’évoquer des ressemblances. L’enseignant, conscient de ce fait, pourra les guider

dans la discussion.

• Noter également que – chez les plus petits – la tendance est plutôt à donner son

avis personnel qu’à chercher à rebondir sur les idées des camarades.

Lorsque le temps de la discussion arrive à son terme, après un éventuel temps laissé pour une trace

personnelle (voir Fiche 1), la classe produit une conclusion collective, par exemple : « On a tous des yeux,

on a tous des doigts, on est tous des êtres humains, mais entre nous il y a des petites différences physiques

ou de caractère qui rendent chacun de nous unique. »

Activité 2 : La diversité dans la classe :

moi et les autres

Objectif général : Explorer la diversité qui existe à l’intérieur de notre espèce humaine,

s’ajoutant à l’unicité biologique générale de notre espèce.

Déroulé

et modalités

Résumé

Les élèves constituent une « collection de la biodiversité » des enfants de la classe.

Ils constatent ce qui nous rapproche et ce qui rend chacun unique.

Durée 45 min pour la version 1 – durée variable pour la version 2

Matériel

– Version 1 : loupes, feutres, un petit morceau de papier par élève, éventuellement

une photocopie par élève ou groupe d’élèves de la collection d’empreintes

digitales de la classe.

– Version 2 : un appareil photo, un ordinateur (optionnel: des impressions des

mosaïques fabriquées, des ciseaux, de la colle).

Message à emporter

Nous partageons tous des caractéristiques qui font de nous des êtres humains. Entre nous, existent

cependant des petites différences qui nous rendent uniques. Sur ce sujet des caractéristiques de

notre corps, nous sommes effectivement à la fois pareils… et différents !

Séquence 1 – Tous pareils, tous différents, discutons ! À partir du Cycle 2

Bloc 4 - ARGUMENTER

138 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 139


Déroulé possible

Version 1 : une collection d’empreintes digitales

Avec les plus jeunes ou si l’enseignant le juge plus adapté,

il est possible d’utiliser une activité relative aux empreintes

digitales, pour aborder la notion d’unité et de diversité

biologique à l’intérieur de l’espèce humaine.

Dans un premier temps, la classe revient à ces

caractéristiques communes, évoquées à l’Activité 1 :

« Nous possédons tous des oreilles, des cheveux, des yeux.

Mais : entre nous, existent des petites différences qui nous

rendent uniques. » L’objectif est ici de les constater de

façon plus concrète, au sein de la classe.

L’enseignant propose aux élèves de tendre leur main

gauche devant eux. Qu’ont nos mains en commun ?

« Pourquoi se ressemblent-t-elles ?» Les élèves énoncent les

doigts (au nombre de cinq) dont les longueurs relatives

sont les mêmes entre les enfants (le majeur étant le plus grand), la présence d’un pouce qui peut

s’opposer aux autres doigts, la présence d’ongles, d’une paume… : « Nous avons tous des mains qui se

ressemblent, dans leur ensemble. »

Note pédagogique

Prolongement possible : pour illustrer cette unité, des tracés de silhouettes de mains

en faisant le contour avec un feutre, ou des marques à la peinture à la manière des

hommes de la préhistoire, peuvent être réalisées.

Dans un second temps, l’enseignant demande à la classe

d’observer plus finement, et de chercher d’éventuelles

petites différences, par exemple deux à deux en plaçant

les élèves en binômes. Eventuellement, il peut distribuer

des loupes aux élèves pour regarder de près. Les élèves

remarquent les sillons de la peau, les lignes de la main,

les empreintes digitales, les grains de beauté.

Il est alors possible de proposer à la classe de constituer

une collection d’empreintes digitales, en demandant

simplement à chacun de couvrir son pouce avec du feutre

vert ou bleu (ou en pressant un tampon encreur), et le

l’appuyer doucement (bien droit) sur un morceau de

papier. Cela fait, des mots peuvent être mobilisés pour

décrire les formes délicates observées : lignes, boucles, courbes, cercles… Chaque élève de la classe

possède une empreinte unique, même si tous possèdent un pouce. C’est « comme une carte d’identité ».

Afin d’aller plus loin dans cette idée, il est possible de photocopier la collection d’empreintes pour

toute la classe ainsi qu’une empreinte isolée, et de demander aux élèves de « jouer aux détectives » en

la retrouvant dans la collection.

Version 2 : une mosaïque de la diversité

Une autre possibilité est de réaliser, avec les élèves, des mosaïques de la diversité, pour un ou plusieurs

caractères de notre corps. Dans un premier temps, la classe revient à ces caractéristiques communes,

évoquées à l’Activité 1 – « nous possédons

tous des oreilles, des cheveux, des yeux. Mais :

entre nous, existent des petites différences qui

nous rendent uniques ». L’objectif est ici de les

constater de façon plus concrète, au sein de

la classe.

La classe choisit une ou plusieurs de ces

caractéristiques et – avec l’aide de l’enseignant

– réalise une collection de photos. Le but est

un fabriquer un tableau ou un collage de la

diversité de la classe, pour ces caractéristiques.

Eventuellement, avec les plus grands, ces

« mosaïques » peuvent être réalisées sur

informatique (sur ordinateur ou sur tablettes), par exemple à l’aide d’un logiciel gratuit de mise en

page d’albums photos.

Séquence 1 – Tous pareils, tous différents, discutons ! À partir du Cycle 2

Bloc 4 - ARGUMENTER

140 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 141


Ces mosaïques peuvent alors être discutées,

et tout un vocabulaire mobilisé pour exprimer

ces singularités individuelles. Des traces écrites,

individuelles et/ou collectives, peuvent être

produites sur le support de ces productions,

afin de mobiliser le langage et de conclure.

Nous sommes tous semblables et tous uniques :

c’est l’une des richesses de l’espèce humaine.

Activité 3 : Discussion philosophique, que veut dire être

pareils et différents ?

Objectif général : Apprendre à participer à une discussion selon des règles et en

remobilisant des connaissances de nature scientifique.

Déroulé

et modalités

Durée

Résumé

Les élèves poursuivent la discussion à visée philosophique, étayée par les notions

découvertes à l’activité 2.

45 min à 1h

Matériel Pour l’enseignant :

– La Fiche 1 « comment mettre en place une activité de débat à visée

philosophique ?»

– Un support littéraire ou documentaire éventuel, un support pour les traces

écrites des élèves, éventuellement un enregistreur pour réécoute et retranscription.

Message à emporter

Dans certaines discussions, être à l’écoute des autres, être précis et être clair ne suffisent pas. Il

faut également savoir se référer à des faits pour rendre solides ses opinions. Donner seulement des

opinions ne suffit pas.

Déroulé possible

Note pédagogique

Cette discussion à visée philosophique, un peu plus abstraite que la première,

concerne plutôt les élèves les plus âgés du cycle 2. L’enseignant sera apte à juger

de la capacité de ses élèves à la mener. Autrement, il est également possible de s’en

tenir aux activités 1 et 2.

En suivant les indications contenues dans la Fiche 1 « Comment mettre en place une activité de débat

à visée philosophique ?», l’enseignant invite les élèves à prendre la parole dans le cadre d’une seconde

discussion à visée philosophique.

Dans ce but, il introduit une nouvelle question, par exemple :

a) « Est-ce que ça serait bien, si nous étions tous pareils ?»

b) « Est-ce qu’il faut avoir peur ou se moquer de ce qui rend les autres différents de nous ?»

c) « Peut-on apprendre à vivre ensemble, en regardant nos différences et nos ressemblances ?»

L’enseignant veillera à faire un lien régulier avec les activités 1 et 2, et notamment avec les conclusions

d’ordre scientifiques acquises quant à la biodiversité de l’espèce humaine. Les productions issues de

l’activité 2 (version 1 ou 2) pourront être ressorties à cette occasion.

Au gré de la discussion, la classe pourra proposer que « nos ressemblances nous rappellent que nous

sommes tous des humains capables de vivre ensemble, il ne faut pas avoir peur ou dénigrer ce qui n’est

pas exactement comme nous : nous sommes de toute façon tous uniques, et « différents » pour quelqu’un

d’autre. Notre diversité est une richesse. »

Conclusion générale

L’enseignant portera l’attention des élèves sur le fait que, pour être productive, une discussion doit

suivre des règles. Notamment, elle doit permettre d’écouter avec respect les autres et d’évaluer leurs

positions. Également, d’exprimer ses opinions de manière claire et argumentée.

Il demandera aux élèves d’évoquer des situations de la vie quotidienne où les choses ne se passent

pas ainsi : disputes, débats où personne n’écoute l’autre. Il accompagne aussi les élèves à réfléchir sur

l’importance de fonder ses opinions sur des faits et des observations rigoureuses, plutôt que sur des

impressions. Une bonne discussion n’est pas juste un échange d’opinions, mais d’opinions motivées.

Les scientifiques sont particulièrement attentifs à rechercher des faits pour appuyer leurs hypothèses

Séquence 1 – Tous pareils, tous différents, discutons ! À partir du Cycle 2

Bloc 4 - ARGUMENTER

142 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 143


ou idées, et à établir ces faits de façon rigoureuse, selon une méthode. C’est pour cette raison qu’on

peut évoquer des faits scientifiques dans des débats.

D’autres thèmes, d’autres discussions

Les élèves deviennent de plus en plus à l’aise dans leurs capacités à argumenter, au fur et à mesure qu’ils

s’habituent au dispositif. L’enseignant pourra choisir de poursuivre dans la mise en place de discussions

à visée philosophique, avec une cadence plus ou moins régulière.

Pour le choix des thèmes, il pourra chercher son inspiration dans des albums jeunesse ou des

documentaires à lire ensemble avant la discussion (ou à travailler en amont en lecture suivie), dans

des questions proposées par les élèves (notées par l’enseignant ou déposées, par exemple, dans une

boîte à questions philosophiques), ou dans d’autres activités de science qui touchent à la santé, au

développement durable et équitable, aux sujets de science et société…

Évaluation

L’évaluation de ce type d’activité est bien sûr délicate, et ne peut pas s’apparenter à une évaluation

sommative. Elle sera formative, en cours de séquence, et fera l’objet d’une « validation » bienveillante,

car elle sera le reflet d’une réflexion en cours de construction.

Nous proposons ici une grille d’observation, qui pourra guider l’enseignant dans cette évaluation.

Si les activités de discussion se répètent régulièrement, il pourra utiliser cette grille comme un outil

d’évaluation de la progression de chaque élève et de la classe par rapport à cette typologie d’activité.

D’autres grilles seront proposées sur le site internet du module, orientées sur le langage, les arguments

développés…

Évaluation

Savoir-faire : Reconnaître un bon argument (Niveau 1)

Compétence évaluée : S’exprimer clairement à l’oral ; débattre dans des activités de sciences, discuter

lors des activités philo, argumenter, exprimer son point de vue, ses options – Confronter ses opinions

avec faits et connaissances ; avec celles des autres – Adopter une attitude raisonnée


Nom :

ÉLÈVE

COMMENTAIRES

PARTICIPATION ACTIVE À LA DISCUSSION

ATTITUDE SÉRIEUSE

EXPRESSION D’OPINIONS PERSONNELLES

MOBILISATION DE CONNAISSANCES

SCIENTIFIQUES, RÉFÉRENCE À DES FAITS

CAPACITÉ DE DISTINGUER ENTRE FAITS

ET OPINIONS

RESPECT DES RÈGLES DE LA DISCUSSION

RESPECT DE LA THÉMATIQUE, PERTINENCE

DES ARGUMENTS

Séquence 1 – Tous pareils, tous différents, discutons ! À partir du Cycle 2

VARIÉTÉ DES ARGUMENTS

CAPACITÉ D’ÉCOUTE, RÉFORMULATION DES

IDÉES D’AUTRUI, RESPECT DES POINTS DE VUE

CAPACITÉ DE PRENDRE APPUI SUR LE

DISCOURS D’AUTRUI POUR CONSTRUIRE SON

DISCOURS, POUR CHANGER DE POINT DE VUE

UTILISATION D’UN VOCABULAIRE ADAPTÉ ET

PRÉCIS, PHRASES COHÉRENTES ET COMPLÈTES

Bloc 4 - ARGUMENTER

144 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 145


FICHE

COMMENT METTRE EN OEUVRE UNE ACTIVITE PHILO EN CLASSE ?

Les élèves et l’enseignant se placent de façon à tous se voir (en cercle, en rectangle, à la même

hauteur).

– L’enseignant explique les règles de la discussion philosophique (celles-ci seront ensuite

systématiquement rappelées par les élèves) :

– L’objectif est de réfléchir ensemble sur une question importante posée, non d’avoir raison : on

cherche avec les autres, on ne cherche ni à convaincre ni à lutter contre.

– On cherche ensemble.

– On s’interroge sur une question précise.

– On essaye de définir.

– Chacun a le droit de parler.

– Pour parler on lève la main.

– On attend son tour pour prendre la parole.

– On pense à ce que l’on dit pour bien le dire.

– On ne se moque pas.

– On a le droit de ne pas être d’accord.

– On a le droit de ne pas parler.

– On a le devoir d’écouter les autres.

– On s’efforce de préciser ce dont on parle.

– On donne des arguments en expliquant pourquoi on pense cela.

– La séance se termine par un signal (bougie, gong, montre ou parole de l’enseignant…).

– Éventuellement, commencer par un temps de réflexion individuelle afin que chacun construise

sa réflexion.

– Pendant la discussion l’enseignant reformule régulièrement les propos des élèves, les étaye en

s’assurant que cela correspond bien à l’idée émise, au besoin il relance la discussion autour d’un

point prometteur, met en évidence les arguments partagés, les points de désaccord, fait remarquer

en quoi consiste une affirmation argumentée, gère la prise de parole, peut demander à un élève de

reformuler, préciser, développer, valorise ce qui est dit, encourage, ne juge pas, peut demander de

l’entraide entre élèves si besoin, ne donne pas son point de vue.

– On ne cherche pas une réponse consensuelle : la discussion philosophique n’a pas pour but de

prendre une décision de façon démocratique mais de préciser des concepts, d’étayer l’argumentation

et d’enlever des ambiguïtés de la pensée, ensemble, par l’avancée collective de la réflexion.

BLOC 5 : INVENTER À partir du Cycle 2

Séquence 1 : La boîte de chocolats

4 activités

Objectif : S’initier à la démarche de conception d’un objet simple, en se plaçant dans une situation

simple de résolution de problème – Prendre conscience des enjeux liés à la production d’emballages

(écoconception) alimentaires, au tri et aux problématiques du développement durable – Exercer son

esprit critique face aux assertions de la publicité (optionnel).

Savoir-faire :

– Analyser un problème, Niveau 1 : Identifier les objectifs et contraintes pour résoudre un problème

– Résoudre un problème, Niveau 1 : Savoir justifier le choix d’une solution

Enseignements / Disciplines engagé(e)s : Questionner le monde

Compétences associées : Pratiquer, avec l’aide du professeur, quelques moments d’une démarche

d’investigation – Comprendre la fonction et le fonctionnement d’objets fabriqués – Réaliser quelques

objets simples – Adopter un comportement éthique et responsable.

Note préliminaire

Les quatre activités proposées dans cette séquence peuvent être menées à la suite, ou bien

séparées dans le temps.

Préparation / en amont des activités

En amont de la séance, l’enseignant demande aux élèves d’apporter des emballages de chocolats

(boîtes, papiers ou cartons de tablettes, autres). Il fait de même et cherche notamment un ou deux

emballages de produits « bio », « écologiques ». Cette recherche personnelle a pour vertu de placer

les élèves dans une posture active, d’attente et d’engagement vis-à-vis du contenu. Ceci prépare une

intégration plus efficace des connaissances acquises ultérieurement, et facilitera la mémorisation.

Activité 1 : « Espionnage industriel »

Objectif général : Réfléchir à des critères de qualité / performance d’un objet. Explorer

et analyser des solutions techniques déjà envisagées par d’autres designers.

Séquence 1 – La boîte de chocolats À partir du Cycle 2

Les trois piliers de la discussion philosophique sont :

– Problématisation

– Conceptualisation

– Argumentation.

Déroulé

et modalités

Résumé

Les élèves reçoivent un défi concernant la fabrication d’une boîte de chocolats

(phase 1), et explorent les boîtes déjà disponibles sur le marché (phase 2).

– À la fin de la discussion l’enseignant peut demander aux élèves de noter dans leur cahier, par une

phrase, des mots ou un dessin, une synthèse de la discussion, une conclusion collective (s’il y en a),

une opinion personnelle.

Note : l’enseignant décide à l’avance la durée de la discussion, qui peut être de 30’ à 45’ selon l’âge

et les habitudes des élèves. Cette durée ainsi que l’installation en cercle sont annoncées à l’avance

aux élèves au même titre que les autres règles : ces éléments permettent d’encadrer la discussion et

de lui donner son caractère philosophique (en sortant de la discussion libre et non réglementée).

Durée

45 min à 1h

Matériel Pour chaque groupe d’élèves : emballages et boîtes de chocolats – autres

emballages – matériel de récupération divers – fiche de description – Fiche 1.

Message à emporter

Fabriquer un objet nécessite de bien décider de ce qu’on veut en faire. Avant de se lancer dans sa

fabrication, il est utile de savoir quelles solutions d’autres gens ont trouvées, face à des défis semblables.

Bloc 5 - INVENTER

146 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2)

147


Déroulé possible

Phase 1 : Collecte des idées (environ 15 min)

Objectif : Réfléchir à des critères de qualité / performance d’un objet.

L’enseignant annonce à la classe qu’elle va avoir un défi : fabriquer une boîte de chocolats. Plus encore :

« la meilleure boîte » de chocolats.

Les élèves expriment alors brièvement leurs idées sur ce qui constitue la « meilleure boîte », par exemple :

« elle protège bien », « elle permet d’en mettre beaucoup » ou « elle ne prend pas trop de place ». Leurs

réponses sont notées et gardées pour les phases suivantes de l’activité.

Note pédagogique

Il est possible de définir le nombre de chocolats à emballer, en fournissant

aux élèves des petits galets ou bien des capsules de café vides, qui les

représentent (fournir des vrais chocolats pourrait déconcentrer la classe

qui se focaliserait sur l’éventualité de les manger à la fin).

Phase 2 : Comment ont fait les autres fabricants de boîtes de chocolats ? (environ 35 min)

Objectif : Explorer et analyser des solutions techniques déjà envisagées par d’autres

designers.

L’enseignant suggère de commencer

par comparer les emballages du

commerce. Les élèves sont répartis par

groupes qui reçoivent un nombre égal

de boîtes et d’emballages (pour les plus

jeunes, se limiter à une seule boîte).

Chaque groupe travaillera d’abord de

façon libre puis en répondant à des

questions posées par l’enseignant (à

l’écrit ou à l’oral), relatives à différents

aspects auxquels les élèves pourraient

ne pas penser : épaisseur de la

boîte, taille par rapport au contenu,

matériaux, caractéristiques spéciales

(« bio », « écologiques », « commerce équitable », à la fois pour l’emballage et le contenu).

Chaque groupe choisit alors un emballage et procède à sa description, à l’aide de la « fiche de

description » fournie (en version complète ou simplifiée, en fonction de l’âge des élèves ou du niveau

de la classe : Fiche 1 ou Fiche 2).

Notes pédagogiques

• Cette phase permet d’exercer les capacités d’observation et de réflexion des élèves,

au regard d’objets techniques simples et d’usage commun (matériel, fonction,

caractéristiques techniques).

• Elle permet également d’exercer leur jugement et leur réflexion critique autour de

l’éco-compatibilité de ces produits. Ils adoptent une posture éthique et responsable

et évaluent le discours commercial lié à l’éco-compatibilité annoncée du produit

(par exemple : les affirmations de l’emballage correspondent-elles à la réalité ?).

Activité 2 : Concevoir la meilleure boîte de chocolats,

cahier des charges

Objectif général : Comprendre la fonction d’un objet. S’initier à la démarche de conception

/ création d’un objet technique.

Déroulé

et modalités

Durée

Résumé

Par groupes, les élèves établissent le cahier des charges en vue de la fabrication

de leur boîte de chocolats.

45 min à 1h

Matériel Pour chaque groupe : Fiche 2 ou Fiche 3

Message à emporter

Pour fabriquer un objet technique comme une boîte de chocolats, il faut mettre au point son projet

de fabrication. On appelle ça « faire un cahier des charges ».

Déroulé possible

L’enseignant explique que la liste des caractéristiques que l’on veut donner à son objet à fabriquer

s’appelle un « cahier des charges ». Il distribue à chaque groupe d’élèves une fiche « cahier des charges

de notre boîte de chocolats idéale » et explique que – en la remplissant – chaque groupe va mettre au

point son projet de fabrication.

Pour préparer ce travail, l’enseignant organise une discussion collective préalable, autour de la démarche

de conception d’un objet technique. Quelques pistes, à adapter en fonction de l’âge des élèves et du

niveau de la classe :

– la boîte de chocolats répond à un ou plusieurs besoins et fonctions (conservation, transport,

esthétique…).

Sa fabrication doit aussi répondre à des contraintes techniques : certaines sont dépendantes de notre

volonté (par exemple si l’on décide de respecter l’environnement le plus possible), d’autres en sont

indépendantes (par exemple la disponibilité ou l’indisponibilité de certaines matériaux).

– La conception de ce nouvel emballage nécessite de faire des choix :

– caractéristiques matérielles : taille par rapport au contenu, poids, matériel (matériel recyclable ou

pas, capacité de protection du contenu…) ;

Séquence 1 – La boîte de chocolats À partir du Cycle 2

Bloc 5 - INVENTER

148 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 149


– ergonomie (les chocolats ne bougent pas dans la boîte, ils sont faciles à prendre sans les casser, le

transport est facilité : empilage…) ;

– esthétique (on peut voir les chocolats à l’intérieur ou non, illustration de l’emballage…).

Le cahier des charges se termine par une liste du matériel envisagé pour la fabrication de l’objet.

Cette mise au point faite, les groupes travaillent à la production de leur cahier des charges, en autonomie.

Notes pédagogiques

• L’enseignant pourra choisir de ne pas mener cette activité par groupes mais plutôt

en classe entière. Dans ce cas, le cahier des charges et donc la boîte à produire

seront les mêmes pour tous les élèves.

• La fiche fournie propose une version simple de cahier des charges. Elle comporte

des cases à cocher, pour les plus jeunes. Pour les plus grands, l’enseignant pourra

décider de laisser les champs libres, et de les faire définir par les élèves eux-mêmes.

• Pour aller plus loin, l’enseignant peut se renseigner sur les grandes étapes de la

démarche de conception d’un objet technique.

Activité 3 : Collecte du matériel et conception de l’objet

Objectif : Procéder à la réalisation concrète de l’objet technique, apprendre à ré-envisager

la fonction d’objets et de matériaux dans le contexte du recyclage.

Déroulé

et modalités

Durée

Matériel

Résumé

Les élèves rassemblent les matériaux et le matériel nécessaires à la fabrication de

leur boîte de chocolats (phase 1), puis la réalisent (phase 2).

Temps pour la collecte du matériel, puis 45 min à 1h

Divers matériaux rapportés par les élèves, y compris de recyclage.

Message à emporter

Pour fabriquer un objet, il faut rendre le matériel nécessaire disponible. Certains matériaux peuvent être issus

du recyclage d’autres objets. Fabriquer un objet en équipe permet de multiplier et de confronter les idées.

Déroulé possible

Phase 1 : collecte du matériel (en amont de la phase de fabrication)

Objectif : Procéder à la réalisation concrète de

l’objet technique, apprendre à ré-envisager

la fonction d’objets et de matériaux dans le

contexte du recyclage.

Pendant quelques jours, l’enseignant laisse une caisse

au fond de la salle, où les élèves pourront apporter du

matériel de récupération pouvant servir à la conception

de la boîte. Il pourra lui-même alimenter cette collecte

avec des matériaux auxquels les élèves ne penseraient

pas.

De façon non exhaustive, ce matériel pourra comprendre : du papier, du carton, du carton plume, du

plastique de plusieurs épaisseurs, des feuilles transparentes, du film alimentaire, du polystyrène, du

tissu, du coton, du sopalin, des boîtes à chaussures, des boîtes d’allumettes, du papier aluminium…

Note pédagogique

Bon nombre d’objets seront des objets de récupération issus du quotidien, ayant

déjà une fonction bien connue des élèves. Pour pouvoir leur imaginer une nouvelle

utilisation, il faudra s’affranchir de ce qu’on a l’habitude de faire avec l’objet.

Phase 2 : réalisation des boîtes de chocolats (environ 1h)

Objectif : Concrétiser la fabrication d’un objet technique.

Les élèves sont de nouveau placés par groupes et travaillent à la conception des boîtes à partir du

matériel disponible et de leur cahier des charges (ou du cahier des charges défini par la classe entière).

Au terme de ce temps de réalisation, les boîtes sont exposées sur une table et toute la classe prend

connaissance des réalisations des différents groupes d’élèves.

Activité 4 : Évaluation de la « performance »

des boîtes

Objectif général : Mettre en relation l’objet produit et le cahier des charges initial,

éventuellement en proposant des protocoles de contrôle qualité.

Déroulé

et modalités

Durée

Résumé

Les élèves reviennent à leur cahier des charges et évaluent la « qualité » de leurs

boîtes.

20 minutes à 1h en fonction des tests mis en place

Matériel Les boîtes réalisées au cours de l’activité 3

Message à emporter

Une fois un objet technique fabriqué, il est bon de revenir sur ses objectifs pour voir si on a pu les

atteindre. Le cas échéant, on peut établir des tests, pour vérifier que l’objet assure bien ses fonctions.

Déroulé possible

L’enseignant demande à chaque groupe de revenir à son cahier des charges, et de comparer le produit

fini avec les critères de performance établis au préalable par les élèves eux-mêmes.

Le cas échéant, pour certaines caractéristiques (par exemple la résistance de la boîte à la chaleur), un

protocole expérimental peut être proposé et mis en œuvre. Dans ce cas, l’activité permet d’exercer la

démarche d’investigation sous l’angle de l’expérimentation.

Eventuellement, si le cahier des charges a fait l’objet d’un consensus pour toute la classe, celle-ci pourra

déterminer laquelle (ou lesquelles) des boîtes de la classe répond(ent) le mieux aux critères initialement

préconisés… et élire « la meilleure boîte de chocolats ».

Séquence 1 – La boîte de chocolats À partir du Cycle 2

Bloc 5 - INVENTER

150 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 151


En revanche, il est très important de valoriser les solutions trouvées par les élèves face aux difficultés, et

de les aider à envisager celles existant dorénavant pour perfectionner encore leurs boîtes : la démarche

d’innovation ne se pense pas en termes de succès et d’erreur, mais en tant qu’étapes allant vers une

amélioration du produit.

Prolongements facultatifs : vendre la boîte de chocolats (durée libre)

Combien de boîtes fabriquer ?

Objectif : Mettre à profit l’activité de fabrication des boîtes de chocolats, pour une activité

de mathématiques.

Certaines classes ont décidé de réellement fabriquer les boîtes, pour distribuer des chocolats (aux

familles ou aux correspondants). Avant cette fabrication, l’enseignant a alors mené une séance de

mathématiques incluant une situation-problème visant à trouver combien de boîtes sont nécessaires

pour ranger 30 chocolats, si chaque boîte peut contenir 5 chocolats : il faudra fabriquer 6 boîtes.

Vendre la boîte de chocolats

Objectif : Réfléchir aux arguments de vente déployés par les fabricants de boîtes de

chocolats, dans le but de nous faire acheter leurs produits.

Un autre prolongement pourrait consister à réfléchir autour de la question « qu’est-ce qui incitera un

client à acheter cette boîte plutôt qu’une autre ? » ; autrement dit « quels arguments donner pour la

vendre le plus possible ?»

– Si les cahiers des charges ne prenaient pas en compte cet aspect, la classe peut réfléchir aux attentes

esthétiques des gens qui vont acheter la boîte (lien avec les arts plastiques).

– Il est possible de proposer aux élèves d’imaginer une campagne publicitaire visant à vendre ces

boîtes de chocolats (lien avec le langage). « Quels arguments de vente mettre en avant ?» « Quel type

de consommateurs cibler ?» « Comment leur donner envie ?» Une réflexion quant à notre position de

consommateurs ciblés par ce genre de publicité peut être menée.

– Si les arguments concernant le caractère « éco-compatible » de la boîte sont mis en avant, faire à

nouveau réfléchir la classe sur leur réalité, et sur l’impact de ce type d’arguments sur les consommateurs

d’aujourd’hui.

Conclusion générale

L’enseignant aide les élèves à « revivre » les étapes de leur raisonnement de résolution de problèmes

(dans ce cas, un défi technique).

«– Nous avons compris le défi.

– Nous nous sommes aidés avec des exemples, des cas semblables (les boîtes dans le commerce).

– Nous avons bien défini les objectifs et les contraintes à prendre en compte ; par exemple : le matériel à

notre disposition.

– Nous avons fait un plan.

– Nous avons pensé avant d’agir.

– Nous avons entrepris la fabrication de notre objet.

– Nous avons comparé de façon rigoureuse notre production à son plan et aux objectifs. »

Enfin, l’enseignant invite les élèves à imaginer d’autres problèmes quotidiens où cette démarche de

résolution de problèmes trouve son application : procéder à un achat de façon raisonnée, choisir un

parcours, résoudre un problème de mathématiques…

Les scientifiques y ont recours, par exemple pour imaginer leurs hypothèses et les moyens de les tester.

Évaluation

Une fiche d’évaluation est proposée. Il s’agit d’argumenter quant à la « meilleure » boîte à œufs, parmi

un choix de quatre boîtes.

Séquence 1 – La boîte de chocolats À partir du Cycle 2

Bloc 5 - INVENTER

152 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 153


FICHE 1

Consigne : décrit un emballage de chocolat du commerce

– Aspect général (décrire par un texte ou faire un croquis)

– Dimensions :

Longueur :

Largeur :

Epaisseur :

– Matériaux de fabrication :

FICHE 2

CAHIER DES CHARGES DE NOTRE BOÎTE DE CHOCOLATS IDÉALE

1) Fonctions : à quoi voulez-vous que cette boîte serve ? (cochez les cases correspondantes)

Bien conserver le chocolat

Nous faire gagner le plus d’argent

Autres idées :

Faciliter le transport (s’empiler facilement)

Être belle et donner envie

2) Contraintes pour sa fabrication (ce qu’on veut / ne veut pas et ce qu’on doit / ne

peut pas faire) :

Y-a-t-il des choses que vous voulez absolument faire, ou que vous ne voulez absolument pas faire ?

Y-a-t-il des choses que vous devez absolument faire ? Ou que vous ne pouvez absolument pas faire ?

3) Description précise de la boîte à fabriquer :

Dimensions des chocolats :

Longueur :

Largeur :

Epaisseur :

Poids maximal de la boîte :

Dimensions de la boîte :

Longueur :

Largeur :

Epaisseur :

Matériaux de fabrication : Esthétique / couleurs :

Séquence 1 – La boîte de chocolats À partir du Cycle 2

– Couleurs dominantes :

Ergonomie (facilité d’utilisation) :

Croquis de la boîte à fabriquer :

– Caractéristiques particulières :

mode d’ouverture (préciser):

cases pour caler pendant le transport

facilité d’empilage

sous-emballages individuels

transparence pour voir les chocolats à l’intérieur

Liste du matériel envisagé :

– -

- -

– -

– - (Facultatif) Prix maximal :

Bloc 5 - INVENTER

154 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 155


FICHE 3

CAHIER DES CHARGES DE NOTRE BOÎTE DE CHOCOLATS IDÉALE (SIMPLIFIÉ)

1) A quoi va servir cette boîte ? (Entoure ce qui te semble le plus important)

Conserver

Être solide

2) A quoi devra-t-elle ressembler ? (Ecris ou dessine)

3) Quels matériaux utiliser pour la fabriquer ?

Vendre

Contenir

Donner envie

Évaluation

Savoir-faire : Analyser un problème (Niveau 1) – Résoudre un problème (Niveau 1)

Compétence évaluée : Comprendre la fonction et le fonctionnement d’objets fabriqués


Nom :

1) Regarde attentivement ces 4 boîtes d’œufs. Coche celle qui te semble « la meilleure ».





2) Explique pour quelle(s) raison(s) elle te semble « la meilleure »:


Nom :

1) Regarde attentivement ces 4 boîtes d’œufs. Coche celle qui te semble « la meilleure ».

Séquence 1 – La boîte de chocolats À partir du Cycle 2





2) Explique pour quelle(s) raison(s) elle te semble « la meilleure » :

Bloc 5 - INVENTER

156 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2) 157


Séquences d’activités

(à partir du Cycle 3)

BLOC 1 : OBSERVER À partir du Cycle 3

Séquence 1 : Mesurer des feuilles

d’arbres

3 activités

(dont 1 optionnelle)

Objectif : Ressentir le besoin d’utiliser un objet de mesure précis pour décrire les dimensions d’un

objet, dépasser « l’impression » – S’approprier les notions de mesure et d’incertitude de mesure –

s’interroger sur la reproductibilité d’une prise de mesures.

Savoir-faire : – Mener des observations de façon rigoureuse et les communiquer, Niveau 3 : Utiliser

un vocabulaire et des critères techniques et scientifiques pour décrire – Rendre ses observations plus

objectives, mesurer, Niveaux 1, 2 et 3 : Eprouver le besoin d’une mesure précise ; S’approprier des

instruments de mesure ; Intégrer la notion d’incertitude de la mesure.

Enseignements / Disciplines engagé(e)s : Questionner le monde, Mathématiques, Histoire

Notions disciplinaires : Comparer, estimer, mesurer des grandeurs géométriques avec des

nombres entiers et des nombres décimaux : longueur (périmètre), aire, volume, angle – Utiliser le

lexique, les unités, les instruments de mesure spécifiques de ces grandeurs.

Compétences associées : Pratiquer, avec l’aide du professeur, quelques moments d’une démarche

d’investigation – Interpréter un résultat expérimental, en tirer une conclusion – Choisir ou utiliser le

matériel adapté pour mener une observation, effectuer une mesure ou réaliser une expérience.

Préparation / En amont des séances

Cette séquence propose d’introduire ou de travailler la notion

de mesure, et éventuellement d’amorcer un questionnement

relatif à la question : « Que faire des données issues des mesures

de toute la classe ?» (qui sont toutes différentes).

C’est en effet une remarque fréquente des élèves, qui constatent

bien vite que nous n’obtenons pas tous le même résultat à une

prise de mesure, et peuvent même être tentés, par là et en

raison de leur habitude de chercher « la bonne réponse », de

discréditer l’acte-même de mesurer et de dépasser la simple

« impression ».

En fonction de l’âge des élèves et du niveau de la classe,

l’enseignant pourra choisir d’ajuster le niveau de réflexion :

Le travail sur des feuilles d’arbres photocopiées (par exemple

celles fournies sur la Fiche 1, ou des feuilles issues de l’environnement familier des élèves, photocopiées

par l’enseignant) présente l’avantage de fixer – pour toute la classe – l’objet mesuré. Seul le paramètre

de variation de prise de mesure entre élèves (ainsi que la variation entre plusieurs mesures prises par

un même élève, car on ne reproduit jamais deux fois la même mesure soi-même) sera alors considéré.

Désavantage de celle solution : elle s’écarte d’une pratique réelle de la science, qui s’attache à mesurer

les objets issus du vivant, la morphométrie, qui doit s’atteler à gérer – en plus de nos différences de

prises de mesure – la diversité des feuilles d’arbres, entre elles.

Séquence 1 – Mesurer des feuilles d’arbres À partir du Cycle 3

Bloc 1 - OBSERVER

158 Séquences d'activités (à partir du Cycle 2)

159


Le travail sur des feuilles d’arbres réelles est l’occasion, au contraire, de faire ressortir cet aspect.

Deux feuilles d’arbre, même de taille équivalente, ne sont pas strictement identiques. Cette réflexion,

prolongeant l’activité de mesure en elle-même, peut déjà être menée en fin de cycle 3.

Dans le cas du choix de travailler sur des feuilles véritables :

– Faire la collecte en amont de la séance et choisir des feuilles de gabarit de taille semblable.

– Des feuilles de platanes sont proposées ici, mais l’enseignant pourra choisir des feuilles d’autres

arbres à feuilles découpées (les autres présentent plus de difficulté pour l’exercice). Dans les cours de

récréation, les érables sont des arbres fréquemment rencontrés, parfois les tulipiers ou les chênes marais.

Le lierre et la vigne vierge peuvent être utilisés.

– De préférence, ramasser les feuilles sur l’arbre car – ramassées au sol – elles ont tendance à se racornir.

Les mettre sous presse pour qu’elles soient bien planes.

Activité 1 (optionnelle) : choisir une longueur

à mesurer

Objectif général : S’interroger sur le choix d’une longueur à mesurer pour décrire la

dimension globale d’un objet.

Modalités

Durée

Matériel

Résumé

Les élèves discutent et choisissent une longueur pertinente pour décrire la taille

globale d’une feuille d’arbre.

30 min

Pour chaque groupe d’élèves : une feuille imprimée à partir de la fiche 1 ou une

feuille d’arbre véritable collectée en amont par l’enseignant.

Pour toute la classe : une version de la feuille imprimée en grand à afficher, ou un

dessin de la feuille, tracé au tableau.

Message à emporter

Pour donner une idée de la taille générale d’un objet à l’aide d’une mesure, il faut bien la choisir.

Il faut que cette mesure soit facile à prendre sans trop se tromper, et qu’elle puisse être reproduite

sur n’importe quelle feuille.

Déroulé possible

L’enseignant place les élèves par groupes et distribue à chacun d’entre

eux une feuille d’arbre photocopiée ou une feuille d’arbre véritable. Une

description sommaire est l’occasion de remobiliser le vocabulaire lié à

l’anatomie d’une feuille : limbe, nervures, pétiole…

Il demande : « Nous aimerions décrire la taille globale de cette feuille

grâce à une longueur. Laquelle pourrions-nous choisir ?»

Ce qu’est une longueur est remobilisé, par exemple : « La

longueur est une dimension, mesurée entre deux points d’un objet. »

Quels points pourrait-on choisir, sur ces feuilles, pour pouvoir

mesurer une longueur donnant une bonne idée de la taille de la

feuille ? Généralement, les élèves proposent la « hauteur » de la

feuille, parfois sa « largeur ».

La classe discute de la pertinence de certaines propositions de points entre lesquels mesurer la longueur :

celles prises jusqu’à l’extrémité du pétiole, par exemple, sont-elles pertinentes ? « Le pétiole pourrait avoir

été cassé à n’importe quel niveau. Si le petit fourreau qui englobe la base du pétiole est présent, il n’y a pas

de risque, mais le pétiole, ça se tord facilement et ça peut rendre difficile la mesure. »

Le choix des mesures se porte plutôt sur l’intervalle entre des points « remarquables » pouvant être

retrouvés aisément sur toutes les feuilles en présence (des points « homologues »). Au tableau, sur

une copie grand format de la feuille ou une reproduction dessinée, la mesure choisie par la classe est

représentée pour que tout le monde soit bien d’accord.

Note scientifique

Cela illustre bien un problème fréquent, rencontré

par les chercheurs également : si la caractérisation

des points entre lesquels sont prises les mesures

n’est pas faite de façon assez rigoureuse, différents

opérateurs (voire un opérateur lui-même lors de

deux prises de mesure successives) risquent fort

de ne pas « s’intéresser à la même chose », ce qui

produira des données non comparables et brouillera

tout le travail de réflexion.

Séquence 1 – Mesurer des feuilles d’arbres À partir du Cycle 3

Notes pédagogiques

• L’enseignant pourra décider ou non de mener cette activité, consacrée au

choix d’une longueur à mesurer pour décrire une feuille d’arbres. La réflexion est

intéressante, mais elle pourra être simplement discutée, si la classe n’a pas le temps

de mener l’activité.

• S’il pense la chose adaptée et enrichissante pour sa classe, l’enseignant pourra

proposer de travailler sur deux longueurs plutôt qu’une seule, par exemple pour

décrire « hauteur » et « largeur » de la feuille.

Bloc 1 - OBSERVER

160 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3) 161


Activité 2 : Mesurer comme les Égyptiens

Objectif : Eprouver l’imprécision d’un système de mesure historique – S’interroger sur la

reproductibilité d’une prise de mesure – Approcher la notion d’incertitude.

Modalités

Durée

Matériel

Résumé

Les élèves découvrent un système de mesure historique : celui des Égyptiens, et le

mettent en œuvre. Ils éprouvent ainsi son imprécision et s’interrogent sur ce qu’ils

doivent faire avec leurs données.

45 min à 1 h 30 (en fonction du mode de traitement de données choisi)

Pour chaque élève : un exemplaire de la Fiche 2, une feuille imprimée à partir de la

Fiche 1 ou une feuille d’arbre véritable collectée en amont par l’enseignant.

Pour toute la classe : une version de la feuille imprimée en grand à afficher ou un

dessin de la feuille tracé au tableau, avec mention de la longueur à mesurer.

Message à emporter

Les Égyptiens utilisaient un système de mesure reposant sur les différentes parties du corps, pour

estimer des longueurs. Ce n’était pas très précis : pour une même longueur, ce système donne

une gamme très variée de résultats.

Notes pédagogiques

• Si l’enseignant a mené l’activité 1, il pourra choisir de mener celle-ci directement à

la suite. S’il ne l’a pas menée, il fournira à la classe la longueur choisie (par exemple

la « hauteur ») à mesurer sur la feuille.

• Si l’enseignant souhaite inscrire la classe dans une démarche d’investigation

poussée, il pourra proposer l’activité sous la forme d’un défi, à savoir « mettez-vous

tous d’accord pour définir un protocole de mesure de la feuille à l’aide d’une partie du

corps, commune pour toute la classe ».

L’enseignant questionne la classe : « Avec quoi peut-on mesurer un objet ?» « La règle » est la réponse la

plus courante, mais d’autres idées peuvent être suggérées, par exemple un compas, un morceau de

ficelle, etc. L’objet à mesurer : la feuille d’arbre, est représentée ou installée au tableau, avec la mention

de la longueur à mesurer choisie, définie par la classe à l’activité 1 ou fournie par l’enseignant.

Chaque élève reçoit un exemplaire de la Fiche 2 : « quelques unités de mesure de longueur utilisées

dans l’Égypte ancienne ». Les élèves la découvrent individuellement pendant quelques minutes, puis

une mise en commun est organisée : les égyptiens utilisaient des unités de mesure établies sur la base

de caractères physiques (largeur d’un doigt, d’une paume, longueur d’une coudée…). « À votre avis

pourquoi ?». Dans un tel système, chaque individu porte toujours « sur lui » ses outils de mesure.

La classe met en œuvre le système de mesure égyptien, pour la longueur désignée pour toute la classe.

Très souvent, les élèves procèdent en posant alternativement l’index gauche et le droit sur toute la

longueur à mesurer.

Notes pédagogiques et pratiques

• Lors de la prise de mesure, les élèves devront faire comme

les Égyptiens et résister à la tentation de faire une petite

marque au stylo entre chaque posé de doigt.

• Inciter les élèves, après la prise de mesure, à ne pas

faire la conversion en cm. Une unité de mesure est une

convention, il est formateur de se placer dans un autre

système que celui dont on a l’habitude. Ce point peut être

discuté avec la classe.

• Selon leur âge, les élèves pourront tenter d’exprimer le

nombre de doigts par une décimale, ou bien se contenter

de dire « entre 2 et 3 doigts » (par ex.) ou « 2 doigts ½ ».

Une mise en commun est organisée. En fonction de l’âge des élèves

et du niveau de la classe, différentes façon de procéder sont possibles.

– Il est immédiatement constaté que la classe connaît une « gamme »

très variée de résultats.

Les valeurs extrêmes de mesure, au sein de la classe, sont en général

déjà très informatives sur la variabilité des données au sein du groupe.

Généralement, elles sont très écartées l’une de l’autre (par exemple,

de 6 « doigts » à 10 « doigts ») avec cette méthode égyptienne.

– En fin de cycle 3, les classes ayant déjà étudié la notion de moyenne

pourront s’en servir pour donner une information intéressante

concernant le jeu de données de la classe, et décrire les résultats à

l’aide d’une valeur unique.

– Il est également possible de proposer aux élèves d’exprimer leurs

données sous une forme graphique.

– Avec les plus grands, fabriquer un histogramme est possible (dans ce

cas, compter le nombre de réponses à 6 doigts, à 7, à 8, etc.)

– Avec les plus jeunes, une représentation simplifiée (voir ci-contre)

peut permettre de représenter efficacement la variabilité des données,

tracée au tableau : en regardant la répartition des traits horizontaux

dans la colonne, on peut savoir si les résultats donnés par les élèves varient peu (ont une faible

« dispersion ») ou au contraire s’ils sont très différents (ont une forte « dispersion »).

Les raisons de cette grande variabilité de résultats sont discutées : diversité de la taille des doigts des

élèves, écrasement plus ou moins fort du doigt lorsqu’on le pose sur la feuille (qu’il est possible de faire

comparer aux élèves en superposant deux empreintes digitales de couleurs différentes : en appuyant

et sans appuyer), difficulté à bien positionner le doigt à ses emplacements successifs sans empiéter sur

la position précédente ni laisser d’espace, difficulté à être précis pour estimer une « fraction de doigt »

au dernier positionnement de celui-ci…

Il pourra être discuté que se mettre d’accord de façon très rigoureuse sur le protocole de prise de

mesure pourrait permettre de réduire un peu les écarts (la dispersion), mais qu’il en persistera.

Pour alimenter encore la discussion, l’enseignant peut demander à la classe de cacher la première série de

mesures, et – à chaque élève – de reprendre une nouvelle fois la mesure dont il avait la charge. Chaque

élève constate que, nous-mêmes, nous pouvons trouver des mesures différences lors de deux prises.

Séquence 1 – Mesurer des feuilles d’arbres À partir du Cycle 3

Bloc 1 - OBSERVER

162 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3) 163


Note pédagogique

Éventuellement, l’enseignant introduira le terme « incertitude » : quand on effectue

une mesure (par exemple une mesure de longueur), le résultat que l’on obtient ne

coïncide jamais parfaitement avec la « véritable » valeur de la mesure. On dit que

l’on mesure la longueur avec une certaine incertitude.

Individuellement ou collectivement, la classe écrit une conclusion relative à ces questionnements, par

exemple : « Les Égyptiens utilisaient un système de mesure reposant sur les différentes parties du corps, pour

estimer des longueurs. Ce n’était pas très précis : pour une même longueur mesurée, ce système donne une

liste très variée de résultats dans la classe. »

Activité 3 : Mesurer à l’aide d’une règle

Objectif : Éprouver la plus grande précision d’un autre système de mesure, toujours en

vigueur – S’interroger sur la reproductibilité d’une prise de mesure – Affiner la notion

d’incertitude.

Modalités

Durée

Matériel

Résumé

Les élèves renouent avec leur système habituel de mesure et l’usage du double

décimètre. Ils en font usage sur la même mesure qu’à l’activité 3 et éprouvent la

plus grande précision de cet outil.

45 min à 1 h 30 (en fonction du mode de traitement de données choisi)

Une feuille imprimée à partir de la Fiche 1 ou une feuille d’arbre véritable collectée

en amont par l’enseignant, un double décimètre.

Pour toute la classe : une version de la feuille imprimée en grand à afficher ou un

dessin de la feuille tracé au tableau, avec mention de la longueur à mesurer.

Message à emporter

Nous utilisons aujourd’hui un outil plus précis que le système de mesure des Égyptiens : le double

décimètre (la « règle »). Il nous permet de beaucoup réduire « l’incertitude » (la « marge d’erreur »)

au sein de la classe. Le choix de l’outil est très important quand on veut être précis dans notre

connaissance du monde !

Déroulé possible

L’enseignant demande aux élèves de sortir leurs règles et de décrire ces objets du quotidien. Rigides et

plates, elles ne se déforment pas (au contraire de nos doigts) et sont graduées de façon assez précise :

jusqu’au millimètre de notre système métrique, qui est conventionnel. Toutes les règles du commerce

sont fabriquées selon un étalon : il est possible de comparer les règles de la classe sur 20 cm, en les

positionnant face à face.

La classe procède alors à une seconde prise de mesures, cette fois avec le centimètre comme unité.

Les résultats sont mis en commun selon la même méthode qu’à l’activité 2, les écarts entre les élèves

(et entre deux mesures successives effectuées par un même élève) sont calculés numériquement :

cette fois, ils sont très petits, de l’ordre du millimètre.

Ce fait se perçoit visuellement sur les représentations

graphiques éventuelles.

Dans le but de conclure, individuellement ou

collectivement, l’enseignant demande : « Quelles

recommandations feriez-vous à un autre groupe d’élèves

qui voudraient prendre des mesures de longueur dans le

but de décrire ou de comparer des objets ? » Les élèves

font leurs propositions, par exemple :

– D’abord, bien choisir les longueurs à mesurer, entre des

points bien définis entre nous (à l’aide d’un vocabulaire

rigoureux). Éventuellement, en plus, les représenter par des

traits sur une image).


S’assurer que les points aux extrémités des longueurs

à mesurer existent pour tous les objets qu’on veut

étudier (qu’ils ne soient pas le résultat de cassures,

par exemple).

– Choisir un outil de mesure fiable, de précision

adaptée à l’objet que l’on souhaite mesurer. La règle,

par exemple, est un outil plus pertinent que la « largeur

de doigt » pour la mesure de ces feuilles.

– On peut se faire une idée de l’étendue de notre propre

« erreur » (on parle plutôt d’« incertitude ») de mesure

en reproduisant soi-même la mesure plusieurs fois.

– Si on est plusieurs à prendre la mesure et qu’on a tous des résultats un peu différents, on peut décider

d’utiliser la moyenne pour obtenir une valeur unique. Il faut cependant avoir conscience que c’est une

moyenne.

– Il faut s’habituer à l’idée d’approcher au mieux une longueur sans qu’il y ait de « bonne réponse » unique !

Enfin, les élèves conviendront du fait que l’invention d’outils comme la règle a été un progrès, pour

le quotidien et la science !

Notes scientifiques et pédagogiques

• Si la classe décide d’aller plus loin à titre de prolongement, des outils de mesure

encore plus précis que la règle existent : pied à coulisse, logiciels de morphométrie…

• De même, l’enseignant pourra proposer aux élèves un peu d’histoire des sciences

et travailler sur l’histoire du système métrique, recelant quelques anecdotes cocasses,

par exemple la saga liée au choix d’un étalon, pour le mètre.

Conclusion générale

La classe rédige une conclusion collective, par exemple : « Nous utilisons aujourd’hui des outils de mesure

plus précis que le système de mesure égyptien : le double décimètre, par exemple, qui nous permet de réduire

la marge d’erreur (l’incertitude) de nos mesures. »

Séquence 1 – Mesurer des feuilles d’arbres À partir du Cycle 3

Bloc 1 - OBSERVER

164 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3) 165


« Au quotidien, on n’a pas toujours besoin de prendre des mesures précises. Mais lorsqu’il le faut (par exemple

pour connaître notre taille ou la largeur d’un meuble) on peut se doter d’outils adaptés et précis. »

Les scientifiques se trouvent souvent dans la nécessité d’utiliser des instruments pour rendre leurs

observations plus précises et plus objectives, moins dépendantes des impressions subjectives. Pour

cette raison, la science donne une forte impulsion au développement d’instruments de mesure et à la

technologie.

Évaluation

Une fiche d’évaluation est proposée. Il s’agit de remobiliser les notions vues au cours de cette séquence,

en décrivant et en commentant un outil de mesure de la masse : la balance de Roberval.


FICHE 1

Une feuille de platane

Séquence 1 – Mesurer des feuilles d’arbres À partir du Cycle 3

Bloc 1 - OBSERVER

166 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3) 167


FICHE 2

Quelques unités de mesure de longueur utilisées dans l’Égypte ancienne

Nom français Nom égyptien Valeur

La largeur du doigt

(index)*

Nom français Nom égyptien Valeur

La largeur du doigt

(index)*

Équivalent

approx. en cm

djeba – 1,875 cm

La paume shesep 4 doigts 7,5 cm

Le poing mm 1/3 coudée 10 cm

L’empan**

La coudée***

pedj-sheser

djeser

12 doigts =

3 paumes

16 doigts =

4 paumes

* le doigt correspond à la largeur de la phalange (pas à la longueur du doigt).

** l’empan est la largeur d’une main ouverte, du bout du pouce jusqu’au bout du petit doigt

*** ou pied

Équivalent

approx. en cm

djeba – 1,875 cm

La paume shesep 4 doigts 7,5 cm

Le poing mm 1/3 coudée 10 cm

L’empan**

La coudée***

pedj-sheser

djeser

12 doigts =

3 paumes

16 doigts =

4 paumes

* le doigt correspond à la largeur de la phalange (pas à la longueur du doigt).

** l’empan est la largeur d’une main ouverte, du bout du pouce jusqu’au bout du petit doigt

*** ou pied


22,5 cm

30 cm

22,5 cm

30 cm

Évaluation

Savoir-faire : Mener des observations de façon rigoureuse et les communiquer (Niveau 3) – Rendre

ses observations plus objectives, mesurer (Niveaux 1, 2 et 3)

Compétence évaluée : Choisir ou utiliser le matériel adapté pour mener une observation, effectuer

une mesure ou réaliser une expérience


Nom :

Voici une balance de Roberval : un instrument permettant

de peser des objets. Elle comprend deux plateaux

en équilibre de part et d’autre d’un élément central.

Pour peser un objet, celui-ci est placé sur l’un des

plateaux. Sur l’autre, on ajoute des masses marquées,

jusqu’à ce que les deux plateaux soient en équilibre.

La masse de l’objet à peser est alors égale au total

des masses marquées.

1) Observe les masses marquées, rangées dans la 2) Que se passerait-il si toutes les masses étaient

boîte à côté de la balance de Roberval. Pourquoi, identiques, de la taille de la plus grosse ?

à ton avis, sont-elles de tailles différentes ? On estimerait le poids de façon plus précise

Pour mieux occuper l’espace du plateau On estimerait le poids de façon moins précise

Pour estimer le poids de façon précise La balance ne marcherait plus

Pour se ranger facilement dans la boîte Ça ne changerait rien

Pour faire joli


Nom :

Voici une balance de Roberval : un instrument permettant

de peser des objets. Elle comprend deux plateaux

en équilibre de part et d’autre d’un élément central.

Pour peser un objet, celui-ci est placé sur l’un des

plateaux. Sur l’autre, on ajoute des masses marquées,

jusqu’à ce que les deux plateaux soient en équilibre.

La masse de l’objet à peser est alors égale au total

des masses marquées.

1) Observe les masses marquées, rangées dans la 2) Que se passerait-il si toutes les masses étaient

boîte à côté de la balance de Roberval. Pourquoi, identiques, de la taille de la plus grosse ?

à ton avis, sont-elles de tailles différentes ? On estimerait le poids de façon plus précise

Pour mieux occuper l’espace du plateau On estimerait le poids de façon moins précise

Pour estimer le poids de façon précise La balance ne marcherait plus

Pour se ranger facilement dans la boîte Ça ne changerait rien

Pour faire joli

Séquence 1 – Mesurer des feuilles d’arbres À partir du Cycle 3

Bloc 1 - OBSERVER

168 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3) 169


BLOC 1 : OBSERVER À partir du Cycle 3

Séquence 2 : Les archéologues du futur

1 activité

Objectif : Face à des choses qu’on ne comprend pas immédiatement, savoir mobiliser ses capacités

d’observation de façon à guider ses interprétations.

Savoir-faire : Passer des observations aux interprétations

Niveau 2 : Réaliser qu’une interprétation n’est possible que si l’observation est rigoureuse

Enseignements / Disciplines engagé(e)s : Sciences et technologie

Compétences associées : Pratiquer, avec l’aide du professeur, quelques moments d’une démarche

d’investigation – Proposer, avec l’aide du professeur, une démarche pour répondre à une question de

nature scientifique / technologique.

Activité : Quel est cet objet mystérieux ?

Objectif général : Sur la base d’observations précises et détaillées, formuler des hypothèses

quant à la nature d’un objet observé et les tester.

Modalités

Durée

Production

Matériel

Résumé

Les élèves « incarnent » des archéologues, aux prises avec l’interprétation d’un

objet retrouvé, appartenant au « passé ». Ils doivent d’abord l’observer et le décrire

soigneusement (phase 1), avancer des propositions quant à sa nature et à sa

fonction (phase 2), puis enfin les tester (phase 3).

1 h 30, distribuée sur 2 séances

Textes descriptifs, schémas, légendes

Objets, ustensiles (par exemple du matériel de cuisine), à collecter en amont.

Pour chaque groupe : une fiche « objet » réalisée par le maître sur le modèle de la

Fiche 1.

Séquence 2 – Les archéologues du futur À partir du Cycle 3

Message à emporter

Face à un objet « mystérieux », notre curiosité est éveillée : de quoi s’agit-il ? A quoi ça sert ?

Nous pouvons essayer de comprendre par nous-mêmes ! Nous pouvons « faire comme des

scientifiques »: bien observer, relever les caractéristiques de l’objet dans les détails et – sur cette

base – formuler des idées, des propositions quant à la nature de l’objet et à ses fonctions, puis les

tester.

Bloc 1 - OBSERVER

171


Préparation / en amont de la séance

Cette activité demande une préparation

préalable. Au minimum un objet doit être

apporté en classe, et plusieurs objets doivent

être photographiés, mesurés, pesés, pour

produire des fiches analogues à celles fournies

comme modèle (Fiche 1). Les objets choisis

doivent être le plus possible inconnus des

élèves, tout en étant contemporains : dans les

boutiques d’ustensiles de cuisine, par exemple,

on en trouve de très « mystérieux ».

Les fiches d’activité et d’évaluation sont à

projeter et/ou à photocopier.

Notes préliminaires

• Cette activité propose un « scénario ». L’enseignant sera libre de l’adapter, de l’enrichir,

voire de construire son propre scénario.

• Cette activité comporte du travail en groupe, et des collaborations entre groupes. Il peut

être utile d’assigner à chaque élève dans le groupe un rôle différent selon ses « talents »

(écrire, dessiner des schémas, rapporter,…).

Déroulé possible

Au préalable, l’enseignant peut introduire le mot « archéologue » et demander aux élèves quelle est sa

signification, s’ils le connaissent, et éventuellement de chercher le mot dans un dictionnaire.

Il présente l’activité, annoncée comme un jeu de rôle : « Nous sommes en 4017. Nos ancêtres, comme

nous, ont produit des objets, des ustensiles, des décorations, des objets d’art, des écrits, des enregistrements

visuels et sonores. Hélas, beaucoup d’entre eux sont perdus : nous ne pouvons compter que sur peu d’objets

pour reconstruire le passé, comprendre ce qu’était la vie des gens d’alors. Les fouilles archéologiques ont mis

au jour un certain nombre d’objets « mystérieux », dont on ne sait pas encore expliquer l’origine, la fonction,

le fonctionnement. »

Phase 1 : Bien observer (environ 30 min)

Objectif : Observer un objet, le dessiner de façon schématique et le décrire afin d’en

identifier les caractéristiques principales.

L’enseignant annonce que la classe va – dans un premier temps – voir les images d’un ensemble d’objets

se trouvant dans un musée particulier : c’est le « catalogue du Musée des objets retrouvés ». Ce catalogue

est constitué des fiches objets fabriquées par l’enseignant sur le modèle de la Fiche 1.

Ces images sont affichées / projetées au tableau ou distribuées. Les élèves précisent s’ils connaissent

l’un ou l’autre des objets. Certains restent mystérieux. « Parmi ces objets, on ne pourra en étudier qu’un

seul. Il faut donc choisir le plus mystérieux de tous. » La classe procède au choix, éventuellement par vote.

L’enseignant peut décider de laisser choisir plusieurs objets, mais il sera alors impossible de mettre en

commun les observations de tous et de tester tous ensemble les propositions qui seront avancées.

Les élèves sont répartis par groupes. Chaque groupe reçoit une (ou plusieurs) image(s) de l’objet. Il s’agit

pour les élèves de bien le décrire et/ou de produire un dessin schématique légendé, de manière à bien

identifier ses différentes parties ou composantes.

Attention ! Il ne s’agit pas encore de proposer

des idées sur sa fonction ou son mécanisme.

L’enseignant pourra rappeler l’importance de

bien distinguer ce qui relève de l’observation

et de l’interprétation. On ne proposera des

interprétations qu’une fois que l’on pourra se

baser sur des observations détaillées et précises !

Celles-ci sont la base pour émettre des idées sur

la nature et le fonctionnement de l’objet : des

propositions à tester.

Pour aider la classe, l’enseignant peut

éventuellement demander : « Quelle est la taille de l’objet ? Sa matière ou ses matières ? Combien de

parties le composent ? Comment sont-elles disposées, reliées ? Y a-t-il des parties mobiles ? L’objet est-il un

contenant (peut-il y avoir du contenu à l’intérieur) ?»

La classe procède à une mise en commun : un représentant de chaque groupe commente l’objet en

s’appuyant sur le texte ou le schéma produit. C’est l’occasion de discuter de la démarche d’observation

et de description de l’objet, ainsi que de ce qu’apporte un schéma.

L’enseignant pourra :

– donner des indications sur le sens réel du fait

d’observer, faire prendre conscience qu’un regard

rapide est souvent inutile, alors qu’une observation

longue associée à une description détaillée peut se

révéler fructueuse ;

– discuter avec les élèves des apports du dessin.

Ce travail implique en effet une observation

attentive et peut être utile pour mieux se rendre

compte de la structure de l’objet, des parties qui

le composent ;

– faire remarquer que la mise en commun des

différents groupes permet – en outre – de rendre

plus complète la description de l’objet observé :

la collaboration entre groupes rend le travail plus

efficace.

Phase 2 : Interpréter, à partir des observations (environ 15 min)

Objectif : à partir des caractéristiques observées sur l’objet, faire des propositions quant

à la fonction qui pourrait être la sienne.

À présent, l’enseignant incite les élèves à formuler des propositions sur la nature et la fonction de

l’objet : « En observant la forme et la structure de l’objet quelles considérations pouvons-nous faire sur son

fonctionnement ? A quoi pouvait-il servir ?»

À cette occasion, l’enseignant pourra faire réfléchir les élèves à la relation entre forme (apparence

externe), structure (externe et interne) d’un objet, mécanisme(s) de fonctionnement (comment

les différentes pièces de l’objet sont assemblées et permettent d’accomplir une tâche donnée), et

Séquence 2 – Les archéologues du futur À partir du Cycle 3

Bloc 1 - OBSERVER

172 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3) 173


fonction(s) de l’objet (ce pourquoi l’objet est utilisé, ce qu’il permet de faire, les problèmes qu’il permet

de résoudre).

Les idées de la classe sont recueillies, et les élèves

réfléchissent – éventuellement de nouveau par

groupes – sur la façon dont ils pourraient tester les

différentes propositions.

Une liste du matériel nécessaire est dressée, à

rassembler pour la séance suivante. Par exemple :

« Nous pensons que l’objet servait de machine à

coudre. Pour la prochaine fois, nous apporterons du

fil et du tissu pour essayer ». « À notre avis, l’objet

servait de loupe pour regarder des petits objets. On

en apportera pour la prochaine fois ». « Nous pensons

que l’objet servait de casse-noix, nous apporterons des noix et noisettes pour essayer ». « Pour nous, l’objet

servait de couteau pour les légumes. On apportera des courgettes et des carottes. » Etc.

Phase 3 : Tester les propositions (environ 45 min)

Objectif : Tester ces propositions concernant le fonctionnement de l’objet en comparant

les prévisions avec les données d’observation.

L’enseignant annonce qu’il a pu récupérer l’objet au « musée » et l’apporter en classe ! On peut

finalement l’observer en vrai, et surtout l’utiliser pour tester les différentes propositions et voir laquelle

semble mieux s’accorder avec les caractéristiques et le fonctionnement de l’objet.

La liste des propositions émises est affichée. Les élèves (ou les groupes) se rendent sur l’estrade pour les

tester l’une après l’autre à l’aide du matériel rapporté. « Quelles observations sont faites ? Que peut-on dire

des propositions initiales ?» Certaines propositions sont rapidement rejetées, d’autres sont commentées

et discutées. On s’accorde sur une proposition commune à retenir.

Notes pédagogiques

Les réponses apportées par les élèves quant à la nature et à la fonction de l’objet

mystérieux pourraient ne pas être correctes, selon les connaissances qu’en a

l’enseignant. Il suffit cependant qu’elles s’appuient sur les données d’observation.

• Il est possible que les élèves soient déçus lorsqu’un test ne valide pas une proposition.

Cependant, une expérience apporte toujours des informations et une connaissance !

Si « l’hypothèse » n’est pas vérifiée, on sait au moins ce que l’objet n’est pas !

Conclusion générale

L’enseignant pourra commenter la séance en évoquant

le lien entre la démarche adoptée et l’activité des

scientifiques et des ingénieurs. Il arrive que les

scientifiques découvrent « un objet », ou structure : une

mâchoire animale en paléontologie, une molécule en

biologie, un silex taillé en archéologie… Sa description

les amène à s’interroger sur la fonction de cet objet. Les

ingénieurs utilisent cette procédure pour remonter à la

fonction originale des objets, pour les reproduire, les

améliorer, pour mieux les comprendre, ou encore pour

s’en inspirer dans leurs innovations. Il s’agit du parcours inverse de celui de l’ingénierie qui exploite la

connaissance des mécanismes pour concevoir et fabriquer un objet technique nouveau.

L’enseignant invite enfin les élèves à réfléchir à l’utilité, face à des objets et à des situations qu’on ne

comprend pas, de mener des observations, d’imaginer des explications qui s’accordent avec l’observation,

et éventuellement de tester ses propositions. Il fait remarquer que cette démarche, bien que typique de la

science, ne s’y limite pas. Elle peut être mise en place, certes de façon moins développée et approfondie,

dans la vie de tous les jours, pourvu qu’on en comprenne la signification et les principes.

Les élèves pourront aussi synthétiser en quelques phrases le travail accompli et la méthode adoptée.

Exemples de productions de classes :

– « Nous avons joué aux archéologues, nous avons étudié un objet mystérieux pour rechercher à quoi il

pouvait servir. Nous avons proposé une expérience. Première étape essentielle : observer (bien décrire sa

forme, s’il y a un dedans et un dehors, un mécanisme visible, chercher à identifier le matériel, à savoir quelle

est sa taille, son poids… ). Deuxième étape : proposer de quoi il s’agit et réaliser une expérience pour tester

son idée. En tirer une conclusion. Si on n’est pas très sûr, le dire. PS : Une expérience bien menée réussit

toujours… mais apporte des résultats inattendus, parfois. »

– « Cette séance nous a appris à : travailler en équipe ; créer des liens, c’est plus facile car nous partageons

nos idées, on se met d’accord et on s’écoute ; mieux observer un objet pour l’étudier et en faire un schéma

précis ; émettre des hypothèses en fonction des observations ; tester nos hypothèses pour utiliser l’objet et

découvrir qu’on ne peut pas toujours aboutir à une solution. »

Prolongements possibles : des sciences à l’art,

au design… et aux instruments scientifiques

Objectif : Créer des liens entre sciences, langage, design.

A titre de prolongement, les élèves pourront :

– réaliser une exposition d’objets retrouvés, en fabriquer les fiches, inviter l’école et les familles à la visiter ;

– travailler sur le design d’objets et leur détournement (utiliser un objet pour en faire autre chose que

ce pourquoi il a été pensé : une chaise comme porte-manteaux par exemple) ;

– appliquer la démarche à des objets technologiques et à des instruments scientifiques.

Séquence 2 – Les archéologues du futur À partir du Cycle 3

Bloc 1 - OBSERVER

174 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3) 175


Évaluation

Chaque élève reçoit la Fiche d’évaluation, qui comporte une image à observer et à décrire (à l’oral ou

à l’écrit) dans le but de produire une interprétation, une hypothèse.

Cette fiche propose un objet archéologique qui pourra susciter des questions de la part des élèves. Une

fois la fiche remplie individuellement, les réponses pourront être mises en commun et une recherche

sur Internet ou au centre documentaire pourra être menée.

FICHE 1

[Exemple de fiche « objet mystérieux » à produire par l’enseignant]

Consigne : Découvrez quel était cet objet du temps passé et à quoi il servait.

OBJET 001

TAILLE 9 cm (diamètre) x 9 cm (hauteur)

POIDS 40 g

MATÉRIEL Plastique

Séquence 2 – Les archéologues du futur À partir du Cycle 3

Bloc 1 - OBSERVER

176 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3) 177


Évaluation

Savoir-faire : Passer des observations aux interprétations (Niveau 2)

Compétence évaluée : Utiliser des observations précises pour en tirer des informations.


Nom :

Mission :

Mets-toi dans la peau des archéologues qui ont

retrouvé cet objet dans les caves de Blombos,

en Afrique du Sud. L’objet date d’environ

75000 ans…

Il est en ocre (un type de roche). Il est entaillé.

Observe bien et fait une proposition : de quoi

peut-il s’agir ?


Nom :

Mission :

Mets-toi dans la peau des archéologues qui ont

retrouvé cet objet dans les caves de Blombos,

en Afrique du Sud. L’objet date d’environ

75000 ans…

Il est en ocre (un type de roche). Il est entaillé.

Observe bien et fait une proposition : de quoi

peut-il s’agir ?


Nom :

Mission :

Mets-toi dans la peau des archéologues qui ont

retrouvé cet objet dans les caves de Blombos,

en Afrique du Sud. L’objet date d’environ

75000 ans…

Il est en ocre (un type de roche). Il est entaillé.

Observe bien et fait une proposition : de quoi

peut-il s’agir ?

BLOC 1 : OBSERVER À partir du Cycle 3

Séquence 3 : On a retrouvé des os

1 activité

Objectif : Comprendre que – dans la vie quotidienne comme en sciences – nous sommes confrontés

à des situations d’incertitude et de connaissance partielle. Multiplier les observations et donc les

informations à disposition permet de se rapprocher de la réalité. Partager son savoir avec d’autres

favorise encore l’obtention d’un plus grand nombre d’informations.

Savoir-faire : Multiplier les observations pour construire des connaissances

Niveau 2 : Croiser les observations et vérifier leur cohérence

Enseignements / Disciplines engagé(e)s : Sciences et technologie / SVT

Compétences et connaissances associées : Pratiquer, avec l’aide du professeur, quelques

moments d’une démarche d’investigation – Utiliser des observations précises pour en tirer des

interprétations.

Activité : Quel est cet animal mystérieux ?

Objectif général : Sur la base de multiples observations et informations, construire des

hypothèses qui prennent en considération les faits et leur cohérence.

Déroulé

et modalités

Durée

Résumé

Dans le contexte d’un jeu de rôle où ils incarnent des équipes de paléontologues

(phase 1), les élèves observent un « objet » découvert, le dessinent et le décrivent

afin d’en identifier les caractéristiques principales. Ils formulent des hypothèses

quant à sa nature, à partir des caractéristiques observées (phase 2). Ils mettent

alors en commun leurs données et confrontent leurs hypothèses (phase 3). Enfin,

ils réfléchissent au travail des scientifiques, et à la façon dont nous faisons certaines

choses en commun dans notre vie quotidienne (phase 4).

2 h 30, à distribuer sur 3 à 4 séances

Matériel Pour chaque groupe d’élèves :

– un jeu de fiches réparties en 5 enveloppes, à imprimer à partir des Fiches 1 à 3

– des livres de bibliothèque sur l’anatomie (les squelettes) d’animaux, et animaux

disparus

Pour chaque élève : un exemplaire de la Fiche 4

Message à emporter

Quand nous voulons en savoir plus sur un objet ou un phénomène mystérieux que nous

n’arrivons pas à comprendre à première vue, nous devons multiplier nos observations, chercher

plus d’indices et les croiser pour en vérifier la cohérence. Parfois, les nouveaux indices nous

obligent à transformer nos positions initiales.

Séquence 3 – On a retrouvé des os À partir du Cycle 3

Bloc 1 - OBSERVER

178 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3)

179


Notes préliminaires

• Cette activité comporte du travail en groupe et de collaboration entre groupes. Il peut être

utile d’assigner à chaque élève dans le groupe un rôle différent selon ses « talents » (écrire,

dessiner, rapporter…).

• On pourra assister à des discussions vives, voire à des désaccords à encadrer, au sein du

groupe et entre groupes. L’animation du débat et des échanges fait partie de l’intérêt de

l’activité. Ce sera l’occasion d’introduire des stratégies pour résoudre les conflits dus à la

présence d’hypothèses divergentes (par exemple au sein d’un groupe) : argumenter sur la

base de faits, accepter de garder plusieurs hypothèses comme étant plausibles et donc les

présenter au groupe, chercher à collecter les éléments communs aux différentes hypothèses…

Il faudra rappeler aux élèves que – bien que plusieurs hypothèses soient certainement

plausibles – un critère fondamental pour les accepter est qu’elles soient justifiées, c’est-à-dire

basées sur les données d’observation.

En amont / préparation

Cette activité demande une préparation préalable, mais les

supports ainsi préparés – surtout s’ils sont plastifiés – pourront

être réutilisés une autre année.

– Imprimer les Fiches 1 à 3 à raison d’un jeu de fiches

par groupe, éventuellement au format A3 pour faciliter la

manipulation.

– À partir de la Fiche 2, découper les billets des différents

« jours ».

– À partir de la Fiche 3, découper 10 « lots de dessins d’os ». Il

est possible de découper ce squelette de différentes manières :

de laisser les pattes intactes ou d’en séparer les doigts (voire

chaque doigt), de laisser la tête intacte ou de la découper

en deux, de découper la colonne vertébrale en trois, ou

plus… Garder en tête que, plus on augmente la quantité de

fragments, plus on rend la reconstruction difficile… mais plus

on rend la phase de mise en commun riche et importante.

– Pour chaque groupe, constituer 5 enveloppes. Attention !

Veiller à ce que les enveloppes données aux groupes ne

comportent pas exactement les mêmes os (et que chaque groupe ait bien des os différents du même

squelette, dans chaque enveloppe). Ainsi, ils réaliseront l’intérêt de partager leurs connaissances, entre

groupes, et ne seront pas seulement en concurrence entre groupes.

– Enveloppe 1 : billet « jour 1 » + 4 lots d’os,

– Enveloppe 2 : billet « jour 2 » + 3 lots d’os,

– Enveloppe 3 : billet « jour 3 » + 3 lots d’os,

– Enveloppe 4 : billet « jour 4 »,

– Enveloppe 5 : billet « jour 5 ».

Déroulé possible

Phase 1 : Présentation du jeu de rôle et distribution du questionnaire (environ 30 min)

Objectif : Introduire l’activité et le terme « paléontologue ». Réfléchir à l’idée de

reconstruire un morceau d’histoire de la vie sur la Terre à partir de l’observation des

restes matériels (fossiles) qui nous parviennent.

Comme dans un jeu de rôle, l’enseignant démarre la séance en présentant le scénario. Il annonce que

les élèves – comme des paléontologues – vont partir en expédition, à la recherche de fossiles : « Dans le

bassin d’Autun, une équipe de paléontologues a retrouvé des os fossiles ensevelis dans le terrain. Le chantier

est ouvert à des volontaires qui pourraient aider les scientifiques… Vous allez donc partir à la recherche d’os

fossiles dans le chantier de Muse, à Dracy-Saint-Loup.

Vous partez divisés en groupes. Vous allez tous chercher dans la même aire, mais pas tous ensembles.

Une fois sur place, vous constatez que les fouilles ont déjà commencé et que le lieu est apprêté pour vous

accueillir. Vous trouvez sur place le matériel nécessaire. Vous vous installez donc, et vous commencez votre

travail de fouilles… »

Notes pédagogiques

• S’appuyer sur le jeu de rôle permet de donner un cadre précis et justifie le travail

en groupe ; cela permet également de structurer les différentes étapes de l’activité.

Le scénario permet aussi de motiver les élèves à formuler des hypothèses, à les revoir

et à les discuter publiquement.

• L’enseignant pourra construire son propre scénario, enrichir celui proposé, le

personnaliser. Par exemple, l’enseignant pourra décider de pousser la fiction du jeu

de rôle jusqu’à disposer les tables en îlots de fouilles et à entourer chaque îlot d’une

corde ; préparer une table dans un coin « laboratoire » avec des squelettes, livres et

autres documents concernant la paléontologie, les animaux du passé, l’évolution, la

Terre… et les fiches ; créer un espace conférence pour la présentation des résultats

de chaque groupe… De cette manière, les différentes phases de l’activité auront

aussi un espace assigné où l’on pourra se rendre le moment venu.

En premier lieu, les élèves répondent à quelques questions visant à tester leur compréhension du

processus de recherche et d’interprétation (Fiche 4). L’enseignant insiste sur le fait que le questionnaire

n’est pas noté. Ils discutent alors avec l’enseignant les mots « paléontologue », « fouilles »,… et identifient

les lieux des fouilles d’Autun. L’enseignant pourra se servir d’images de fouilles notamment pour

évoquer l’ambiance d’une fouille paléontologique.

Puis ils se divisent en petits groupes (de 2 à 4 élèves) : chaque groupe représente une équipe de

paléontologues assignée à un carré de fouilles. Chaque groupe reçoit un exemplaire de la Fiche 1.

L’enseignant annonce que les élèves vont alors mener leurs fouilles puis étudier leurs trouvailles, au

laboratoire, et les comparer avec des connaissances établies. Enfin, ils présenteront leurs hypothèses

de reconstruction du squelette animal à partir des os qu’ils ont retrouvés.

Séquence 3 – On a retrouvé des os À partir du Cycle 3

Bloc 1 - OBSERVER

180 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3) 181


Phase 2 : Trois jours de fouilles (environ 45 min : 10 à 15 min par jour de fouilles)

Objectif : Observer un objet, le dessiner et le décrire afin d’en identifier les caractéristiques

principales. Formuler des hypothèses à partir des caractéristiques observées.

– Jour 1 : Le premier jour de fouilles commence. Chaque groupe prend place dans son carré.

L’enseignant remet à chaque groupe l’enveloppe 1. Le billet décrivant la journée est sorti et lu avant

de tirer les 4 os de l’enveloppe : ce sont les trouvailles de la journée ! « Le billet explique que les os ont

été retrouvés à la même profondeur, sur un terrain non remué : on peut supposer qu’ils appartiennent au

même animal. Comment découvrir de quel animal il s’agit ?»

Les élèves observent les os, cherchent à les identifier et à se représenter la forme de l’animal. Les

groupes essaient différentes combinaisons. Chaque groupe marque (sous forme d’écrits ou de croquis)

sur la fiche de travail comment il pense que l’animal retrouvé pourrait avoir été « fait », ses os « agencés ».

De quels os il s’agit (tibias? vertèbres ?...). Certains enfants pourront déjà émettre des hypothèses : « Ce

sont les os d’un dinosaure, d’un lézard… » Il est important de tout noter pour bien reprendre le travail le

lendemain. Puis, il est temps de se coucher : « Il est tard, le site de fouilles du bassin d’Autun s’endort… »

– Jour 2 : « C’est le matin, le site de fouilles du bassin d’Autun se réveille, le travail reprend. »

Chaque groupe reçoit son enveloppe 2 : « 3 os ont été déterrés. » Les élèves reprennent l’activité de

reconstruction, en intégrant les nouvelles trouvailles à celles du jour précédent. Encore une fois,

l’interprétation de l’étude est notée dans la fiche de travail. On peut se poser des questions telles que :

« Qu’est-ce qu’on s’attend à trouver, ou à ne pas trouver, en continuant les fouilles, si l’interprétation donnée

est correcte ?» « Il est tard, le site de fouilles du bassin d’Autun s’endort… »

– Jour 3 : « C’est le matin, le site de fouille du bassin d’Autun se réveille, le travail reprend. »

Le troisième jour de fouilles apporte 3 nouveaux os (enveloppe 3) ! Les « chercheurs » ont maintenant

beaucoup de matériel. Il vaut mieux prendre le temps de bien réfléchir : « Que sait-on sur le squelette

des animaux, qui pourrait guider la reconstruction et permettre de mieux identifier l’animal en question ?»

Phase 3 : Jours 4 et 5 : Bienvenue au laboratoire (environ 45 min)

Objectif : Mise en commun des données, confrontation des hypothèses.

– Jour 4 : Le moment est venu de se rendre

au laboratoire. On pourra de cette manière

comparer ses retrouvailles avec celles des autres

équipes ayant fouillé dans le bassin et consulter

des ouvrages de référence pour vérifier si d’autres

animaux semblables existent encore ou ont été

identifiés comme ayant vécu dans le passé.

On se confronte en premier lieu avec les collègues

ayant fouillé dans les zones plus proches. Il s’agit

naturellement du groupe à côté ! Chaque groupe

n’ayant pas reçu les mêmes pièces à chaque

fois, les données collectées par les deux groupes

permettent d’aller plus loin dans la reconstruction du squelette et de dire à quel animal on pense avoir

affaire.

Grâce aux fiches fournies et aux livres à disposition, les deux groupes réunis mènent un travail

documentaire, à la recherche d’animaux semblables à celui ainsi reconstitué.

Ils choisissent une hypothèse à présenter le lendemain lors d’une réunion générale des chercheurs.

S’ils n’arrivent pas à se mettre d’accord sur une proposition commune, ils font en sorte de trouver un

compromis, en votant ou en décidant de présenter plusieurs hypothèses. L’important est que chaque

hypothèse soit dument justifiée et basée sur les données disponibles et les connaissances documentaires.

– Jour 5 : une mise en commun est organisée pour comparer les différentes interprétations.

Séquence 3 – On a retrouvé des os À partir du Cycle 3

Bloc 1 - OBSERVER

182 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3) 183


Chaque groupe présente sa reconstruction, et la classe entière compare et discute : « Quelle interprétation

semble être la plus plausible ? Est-ce que les différents chercheurs ont atteint un consensus ? Quelles sont les

informations qui ont le plus influencé les différentes interprétations ? Comment les interprétations ont-elles

changé au fil des trouvailles ? A-t-on changé d’idée après s’être confronté avec l’autre groupe ?»

Conclusion générale

L’enseignant accompagne les élèves dans la synthèse du travail accompli et des concepts qui ont

émergé, tels que : interprétation, données, hypothèses,… Il discute avec les enfants : en quoi consiste

le travail du scientifique, et dans ce cas, celui du paléontologue ? Par exemple :

– « Les paléontologues construisent des connaissances concernant des êtres vivants qui ont disparu. Ils

collectent des fossiles qu’ils localisent, conservent et répertorient. Ils observent, essaient de reconstituer un

squelette par exemple. Ils échangent leurs réflexions et travaillent en équipe. Il y a des incertitudes, ils se

réfèrent aux connaissances existantes et ont besoin d’imagination. Ils communiquent les résultats de leurs

recherches lors de conférences. »

– « Le squelette pour lequel nous avons cherché était celui d’un amphibien, le branchiosaurus. »

– « Le scientifique doit multiplier ses observations pour baser ses hypothèses sur de multiples indices, être

prêt à changer d’idée et à se confronter avec les autres. »

Il invite alors les élèves à réfléchir à ce que cette démarche représente dans la vie de tous les jours :

y a-t-il des situations dans lesquelles on sent la nécessité de multiplier les observations, d’avoir plus

d’indices pour résoudre un mystère ? Des situations où on se confronte avec d’autres pour enrichir

ses connaissances, où on doit changer d’idée parce que les nouveaux indices (trouvés par soi-même

ou par d’autres) nous forcent à revoir nos opinions ? Les élèves pourront évoquer le cas où une même

situation – en classe, dans la cour de récréation – peut être interprétée de manière différente selon le

point de vue. C’est en mettant ensemble les observations des uns et des autres, en leur donnant une

cohérence, qu’on peut se rapprocher de la vérité.

Prolongement possible :

Paléontologues en herbe

Objectif : Mener une recherche documentaire

concernant de vraies fouilles.

En prolongement de l’activité, l’enseignant

pourra projeter en classe images et extraits de

vidéos de fouilles paléontologiques de musée,

ou d’autres fouilles paléontologiques, pour

permettre aux élèves de se faire une image plus

précise du travail de terrain du paléontologue, de

ses outils et des techniques de fouilles.

On pourra également prévoir d’inviter en classe

un paléontologue, voire de lui rendre visite en

laboratoire ou sur un chantier.

Évaluation

À titre d’évaluation, l’enseignant peut proposer de remplir de nouveau le questionnaire initial (Fiche 4)

et inviter les élèves à mettre à jour leurs réponses, à la lumière de ce qu’ils ont appris par l’activité. Ainsi,

apparaîtra l’évolution de leurs idées.

Séquence 3 – On a retrouvé des os À partir du Cycle 3

Bloc 1 - OBSERVER

184 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3) 185


FICHE 1

Carnet de fouilles

Consigne : Aidez les paléontologues à mener leurs fouilles dans le bassin d’Autun, déterrez vos os,

cherchez et identifiez le squelette de l’animal disparu…

Jour 1

Jour 2

Jour 3

Jour 4

Jour 5

Groupe n°

A quoi ressemblent

vos fossiles ?

De quel type

d’animal

pensez-vous

qu’il s’agit ?

Qu’est-ce qui

vous le fait penser ?

FICHE 2

JOUR 1

Votre première journée de fouilles s’est très bien passée. Vous avez travaillé toute la matinée et l’aprèsmidi

sous le soleil avec une petite brise.

Au cours de la journée, vous avez trouvé 4 os ! Les os se trouvaient tous à la même profondeur, et le

terrain n’était pas trop remué : vous avez de bonnes raisons de penser que les os appartiennent tous au

même animal…

Maintenant il est trop tard pour continuer à fouiller : vous retournez au camp avec vos os.

Vous dînez à la lumière d’une lampe et vous discutez avec vos collègues. Cependant vous n’êtes

pas trop fatigués et vous ne cessez pas de vous demander de quel animal il pourrait s’agir.

Avant d’aller vous coucher, vous essayez donc de combiner les os pour voir comment cet animal pouvait

être constitué.


JOUR 2

Le travail reprend : le temps est encore beau. Vous continuez à chercher dans les mêmes niveaux que le

premier jour. Le sol est dur. Vous arrivez néanmoins à déterrer 3 os !

Comme le premier jour, vous terminez votre journée au camp : après le diner, vous reprenez le travail

d’assemblage.


JOUR 3

La matinée du troisième jour, une mauvaise surprise vous attend : le temps est en train de changer et va

bientôt se gâter. C’est probablement votre dernier jour de fouilles.

Vous continuez à chercher dans les mêmes niveaux que le premier et le deuxième jour. Mais la matinée

s’écoule sans aucune trouvaille.

Il fait froid, et il commence même à pleuvoir. À la fin de la journée, vous trouvez 3 os (inespérés !), les

uns à côté des autres. Hourra !

Comme les deux jours précédents, vous terminez votre journée au camp. Même si vous êtes plus fatigués

que les jours précédents, vous ne voulez pas terminer votre journée sans avoir essayé de nouvelles

combinaisons avec vos 10 os.


JOUR 4

Le temps ne permet pas de continuer les fouilles. Vous décidez de rentrer au laboratoire.

Vous emballez tout votre matériel et vos fossiles avec précaution, et vous partez : direction, le Museum

d’Histoire Naturelle. Vos collègues vous y attendent : c’est la fête ! Mais votre travail est loin d’être terminé.

Vous ne savez pas encore déterminer de quel animal proviennent les os. Vous avez besoin d’autres

informations. Est-ce que d’autres paléontologues ont trouvé des squelettes avec des os semblables aux

vôtres ? Comment les ont-ils reconstruits ?

Vous discutez au sein du groupe. Quelqu’un propose de prendre contact avec des équipes de

paléontologues qui auraient fouillé dans des zones avec des caractéristiques semblables à la vôtre.

On propose aussi de comparer vos os avec des squelettes de différents types d’animaux et les ressources

du Centre de documentation.


JOUR 5

Le moment est venu de présenter vos trouvailles et votre hypothèse à toute la communaute de

paléontologues qui s’intéresse aux fossiles animaux.

Vous discutez donc avec eux, en présentant chacun votre interprétation (par groupes de chercheurs) et

en vous confrontant avec les autres. A vos présentations, donc !

Séquence 3 – On a retrouvé des os À partir du Cycle 3

Bloc 1 - OBSERVER

186 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3) 187


FICHE 3

Évaluation

Savoir-faire : Multiplier les observations pour construire des connaissances (Niveau 2)

Compétence évaluée : Utiliser des observations précises pour en tirer des interprétations


Nom :

1. Que font les paléontologues ?

2. Comment font les scientifiques pour étudier des choses qui se sont passées il y a des millions

d’années, ou des êtres vivants qui ne sont plus là ?

3. Peux-tu décrire quelques étapes de leur travail de recherche ?

4. Que font, à ton avis, les scientifiques quand ils trouvent quelque chose, par exemple des fossiles ?

5. Comment font-ils pour savoir comment était fait l’animal auquel ces os ont appartenu ?

6. Est-ce qu’on peut toujours savoir comment l’animal était fait ? Pourquoi ?

7. Penses-tu qu’il est plus facile de travailler seul ou en groupe, lorsqu’on fait une recherche

scientifique ?

8. Qu’est-ce que le fait de travailler avec d’autres peut apporter ?

Séquence 3 – On a retrouvé des os À partir du Cycle 3

• IMPRIMER EN PLUSIEURS COPIES POUR DÉCOUPER LES OS QUI SERONT INSÉRÉS DANS LES

ENVELOPPES 1-3.

• VEILLER À CE QUE LES ENVELOPPES DONNÉES AUX GROUPES NE COMPORTENT PAS EXACTEMENT

LES MÊMES OS ET QUE CHAQUE GROUPE REÇOIVE DES OS DIFFÉRENTS DANS CHAQUE ENVELOPPE.

• ON PEUT DÉCOUPER LE SQUELETTE DE DIFFÉRENTES MANIÈRES : LAISSER INTACTES LES PATTES

OU SÉPARER LES DOIGTS, VOIRE CHAQUE DOIGT ; LAISSER LA TÊTE INTACTE OU LA DÉCOUPER

EN DEUX, DÉCOUPER LA COLONNE EN TROIS OU PLUS… PLUS ON SÉPARE, PLUS ON REND LA

RECONSTRUCTION DU SQUELETTE DIFFICILE ET PLUS ON ACCENTUE L’IMPORTANCE DE LA MISE

EN COMMUN. POUR DES EXEMPLES DE DÉCOUPAGE, CONNECTEZ-VOUS SUR LE SITE DU PROJET

: HTTP://FONDATION-LAMAP.ORG/ESPRIT-SCIENTIFIQUE.

Bloc 1 - OBSERVER

188 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3) 189


BLOC 1 : OBSERVER À partir du Cycle 3

Séquence 4 : Des données

aux connaissances

2 activités

Objectif : Découvrir la différence entre les données (individuelles) et la connaissance (fondée sur

l’analyse d’un jeu de données le plus vaste possible). Réaliser que citer un contre-exemple ne suffit

pas à réfuter une connaissance établie selon une méthode scientifique.

Savoir-faire : Multiplier les observations pour construire des connaissances

Niveau 3 : Tirer une connaissance à partir d’observations multiples

Enseignements / Disciplines engagé(e)s : Questionner le monde, Mathématiques, Français, EMC

Compétences associées : Pratiquer, avec l’aide du professeur, quelques moments d’une démarche

d’investigation – Extraire les informations pertinentes d’un document et les mettre en relation pour

répondre à une question – Utiliser des outils pour représenter un problème : diagrammes, graphiques.

Préparation / en amont des activités

En amont de la séance, l’enseignant aura découpé les vignettes « âge de perte de la première dent de

lait » (Fiche 1), à distribuer aux élèves le jour de la séance.

Notes pédagogiques

• Cette séquence propose de travailler en

attribuant à chaque élève un âge arbitraire de

perte de la première dent de lait, issu d’un jeu de

données représentatif et parlant pour la classe. Il

s’agit d’une étude documentaire, mais présentée

sous une forme impliquante.

• L’enseignant adaptera le nombre de vignettes

à l’effectif de sa classe, en ajoutant / retirant

des vignettes « 6 ans » et en veillant à ce que le

nombre de vignettes de ce chiffre reste supérieur

à tous les autres.

• Toutefois, l’enseignant pourra choisir – en amont

de la séquence – de faire appel aux familles pour

obtenir un jeu de données véritables, concernant

les enfants. Dans ce cas, la taille à la naissance remplacera judicieusement l’âge de

perte de la première dent, car elle est inscrite sur le carnet de santé et ne se fonde

pas sur un simple « souvenir ».

Séquence 4 – Des données aux connaissances À partir du Cycle 3

Bloc 1 - OBSERVER

191


Activité 1 : Des données variées

Objectif général : S’interroger sur les différences entre individus pour un phénomène, à

partir de l’expérience personnelle puis d’un jeu de données. Découvrir ou mobiliser une

représentation visuelle / graphique des données.

Résumé

Déroulé

A partir de leur vécu personnel puis d’un jeu de données relatif à l’âge de la chute

et modalités de la première dent de lait, les élèves découvrent de quelle façon on produit des

connaissances (phase 1). Ce faisant, ils s’initient à des moyens de représentation

des données (histogrammes, moyennes…) (phase 2).

Durée

1 h à 1 h 15 en fonction de l’âge et du niveau de la classe

Matériel Pour chaque élève : une vignette découpée en amont à partir de la Fiche 1

Message à emporter

A partir des exemples de chacun (les données), on peut fabriquer des connaissances, qui sont plus

générales.

Déroulé possible

Phase 1 : Une question des extraterrestres (environ 15 min)

Objectif : S’interroger sur les différences entre individus pour un phénomène, approcher

la notion de donnée et celle de connaissance.

L’enseignant raconte une brève histoire introductive à la classe. « Un peuple

extraterrestre s’intéresse beaucoup à la Terre et voudrait en savoir plus sur la

façon dont sont faits les humains. Parmi les questions qu’il se pose, il y en a une

qui concerne les enfants. » Il écrit au tableau : « À quel âge tombe la première

dent de lait ?»

La mission de la classe sera de répondre à cette question de la façon la plus

précise possible, et de l’écrire sur un papier qui sera fourni aux extraterrestres.

Les élèves discutent. Certains se rappelleront peut-être de leur propre cas et

pourront l’évoquer : les réponses entre élèves seront sans doute déjà variées.

Comme tous les élèves ne se rappellent pas de cet événement, l’enseignant annonce

que la classe va travailler à partir des réponses collectées auprès d’autres enfants (ces

informations sont donc tirées de la réalité). Chaque élève reçoit une vignette, découpée

en amont à partir de la Fiche 1. Chacun regarde sa vignette et découvre un âge : tout

le monde a-t-il reçu le même ? Non. Chacun a une information qui lui est propre :

on appelle cela une donnée.

L’enseignant rappelle la question des extraterrestres : « À quel âge tombe la première dent de lait ?»

La réponse « ça dépend » est fréquemment donnée. Elle est – en soi – juste, car représentative de la

diversité qui existe entre les gens. Mais elle ne conviendra pas aux extraterrestres, qui attendent une

réponse plus précise !

De même, les élèves sont parfois tentés de dire : « On donne le chiffre d’un élève, n’importe lequel. » Mais

les extraterrestres veulent des informations sur les êtres humains en général, pas sur juste un seul ! Ils

veulent… une connaissance, au sujet des humains !

Phase 2 : Comment obtenir une connaissance à partir de données ? (environ 45 min)

Objectif : Découvrir ou mobiliser une représentation visuelle / graphique des données.

Chaque élève reçoit un exemplaire de la Fiche 2 récapitulant les valeurs de toute la classe : toutes les

données disponibles (ces dernières ne sont volontairement pas ordonnées sur la page, mais l’enseignant

pourra choisir de distribuer une version modifiée, où les données seraient rangées).

L’enseignant place alors les élèves par groupes et les met au défi : chaque groupe devra écrire sur une

feuille de papier la connaissance à donner aux extraterrestres, sous la forme d’un message le plus court

possible… mais le plus intéressant possible pour eux !

Du matériel est proposé, sur lequel les élèves pourront s’appuyer. Du papier quadrillé, des jetons (ou

des sucres, qui s’empilent facilement), de la ficelle… Cela permettra peut-être de leur donner des idées

allant au-delà d’un simple décompte du nombre d’occurrences de chaque âge (qui est cependant un

premier pas, en soi). 15 à 20 minutes sont laissées pour une recherche libre.

A ce moment, et si les élèves ne se sont pas lancés par eux-mêmes dans une représentation visuelle

des données, l’enseignant pourra la suggérer. Plusieurs approches sont possibles, en fonction de l’âge

et du niveau de la classe :

– Avec les élèves les plus grands, qui y sont habitués, le tracé d’un histogramme pourra être effectué.

Au collège, ces derniers seront peut-être également tentés de proposer le calcul d’une moyenne.

– Avec les plus jeunes, un empilement de jetons ou de morceaux de sucre permet de donner une

représentation visuelle très explicite du nombre d’occurrences pour chaque tranche d’âge. À l’aide de

gommettes juxtaposées, cette représentation peut également être produite sur papier et constitue une

première approche de l’outil histogramme.

Du temps supplémentaires est laissé aux groupes pour s’emparer de cette représentation visuelle et

finaliser leurs messages à envoyer aux extraterrestres.

Puis une mise en commun est organisée. Quelle que soit la méthode de représentation employée, et à

partir de ce jeu de données, il apparaît que « c’est le plus souvent autour de 6 ans que l’on perd sa première

dent de lait », « mais ça peut être différent pour certains », avec « un âge au minimum de 4 ans et demi » et

« un âge au maximum de 7 ans et demi ». Bon nombre de messages à adresser aux extraterrestres vont

dans ce sens. Les idées supplémentaires des élèves sont éventuellement discutées.

Individuellement ou collectivement, une conclusion est rédigée, par exemple : « À partir des exemples

de chacun (les données), on peut fabriquer des connaissances, qui sont plus générales. »

Séquence 4 – Des données aux connaissances À partir du Cycle 3

Bloc 1 - OBSERVER

192 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3) 193


Activité 2 : Débat, données et connaissances

dans la vie quotidienne

Objectif général : Prendre du recul sur des exemples issus du quotidien, liés à des

généralisations abusives ou à des démonstrations par l’exemple.

Déroulé

et modalités

Durée

Matériel

Résumé

Les élèves débattent à partir des conclusions de l’Activité 1, qu’ils mettent en

relation avec des situations du quotidien

20 à 40 min

La conclusion issue de l’Activité 1, éventuellement la Fiche 3 (au collège)

Message à emporter

Dans notre vie quotidienne, lorsque nous discutons avec d’autres personnes, nous (ou les autres)

sommes parfois tentés de généraliser à partir d’un seul exemple ou bien de dire que quelque

chose n’est pas vrai juste parce que nous connaissons un contre-exemple. Maintenant que nous

savons comment les connaissances sont produites, nous savons que c’est un piège !

Déroulé possible

La classe remobilise ce qui a été fait à l’activité 1 et relis

la connaissance livrée aux extraterrestres : « C’est le plus

souvent autour de 6 ans que l’on perd sa première dent

de lait », « mais ça peut être différent pour certains », avec

« un âge au minimum de 4 ans et demi » et « un âge au

maximum de 7 ans et demi. »

L’enseignant demande : « Que se serait-il passé si – au lieu

de nous demander de produire cette connaissance – les

extraterrestres avaient observé un seul être humain au hasard,

et que c’était tombé sur celui qui a perdu sa dent à 4 ans et

demi ?» « Ils se seraient trompés sur nous », « Ils auraient eu

une fausse idée des humains, parce que c’est plutôt une exception !» La classe réalise qu’une seule donnée

ne peut pas suffire à se faire une idée de quelque chose : « On ne peut pas généraliser sur un seul exemple !»

Conclusion générale

Dans la vie quotidienne, ce genre de tendances existe et il est bon de savoir les déceler. La classe peut citer

des situations vécues et y réfléchir, ou l’enseignant peut les avancer pour ensuite les discuter collectivement :

« Ce n’est pas parce que mon chat est noir que tous les chats sont noirs », « ce n’est pas parce que ma sœur est

mince alors qu’elle mange tout le temps au fast-food que la nourriture grasse et sucrée ne fait pas grossir en

général !», « ce n’est pas parce que je n’ai jamais eu la coqueluche que la coqueluche n’existe pas », etc.

Avec les plus grands, des considérations plus poussées pourront être discutées, par exemple : « Ce

n’est pas parce qu’il a fait frais cet été ou parce qu’il y avait déjà eu une énorme canicule en 1976 que le

réchauffement climatique n’existe pas. » Pour alimenter un débat de ce type, par exemple au collège,

une étude documentaire peut être proposée en utilisant le support proposé sur la Fiche 3.

Enfin, individuellement ou collectivement, une conclusion est rédigée, par exemple : « Lorsque nous

discutons avec d’autres personnes, nous (ou les autres) sommes parfois tentés de généraliser à partir d’un

seul exemple ou bien de dire que quelque chose n’est pas vrai juste parce que nous connaissons un contreexemple.

Maintenant que nous savons comment les connaissances sont produites, nous savons que c’est

un piège !»

Évaluation

Une fiche d’évaluation est fournie. Il s’agit, pour l’élève, de repérer des connaissances dans une liste

contenant à la fois des données et des connaissances.

Séquence 4 – Des données aux connaissances À partir du Cycle 3

Bloc 1 - OBSERVER

194 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3) 195


FICHE 1

4 ans et demi 5 ans 5 ans 5 ans 7 ans et demi

5 ans et demi 5 ans et demi 5 ans et demi 5 ans et demi 5 ans et demi

7 ans 7 ans 6 ans et demi 6 ans et demi 6 ans et demi

6 ans 6 ans 6 ans et demi 6 ans et demi 6 ans et demi

6 ans 6 ans 6 ans 6 ans 6 ans

6 ans 6 ans 6 ans 6 ans 6 ans

FICHE 2

Récapitulatif des données de toute la classe :

5 ans 6 ans et demi 6 ans 7 ans 5 ans et demi

6 ans 6 ans et demi 5 ans et demi 6 ans 6 ans

6 ans 7 ans et demi 5 ans 5 ans et demi 6 ans et demi

5 ans et demi 6 ans 6 ans 6 ans 6 ans

6 ans et demi 6 ans 5 ans 4 ans et demi 6 ans et demi




6 ans 5 ans et demi 6 ans 6 ans et demi 7 ans

Récapitulatif des données de toute la classe :

5 ans 6 ans et demi 6 ans 7 ans 5 ans et demi

6 ans 6 ans et demi 5 ans et demi 6 ans 6 ans

6 ans 7 ans et demi 5 ans 5 ans et demi 6 ans et demi

5 ans et demi 6 ans 6 ans 6 ans 6 ans

6 ans et demi 6 ans 5 ans 4 ans et demi 6 ans et demi

6 ans 5 ans et demi 6 ans 6 ans et demi 7 ans

Récapitulatif des données de toute la classe :

5 ans 6 ans et demi 6 ans 7 ans 5 ans et demi

6 ans 6 ans et demi 5 ans et demi 6 ans 6 ans

6 ans 7 ans et demi 5 ans 5 ans et demi 6 ans et demi

5 ans et demi 6 ans 6 ans 6 ans 6 ans

6 ans et demi 6 ans 5 ans 4 ans et demi 6 ans et demi

6 ans 5 ans et demi 6 ans 6 ans et demi 7 ans

Récapitulatif des données de toute la classe :

5 ans 6 ans et demi 6 ans 7 ans 5 ans et demi

6 ans 6 ans et demi 5 ans et demi 6 ans 6 ans

6 ans 7 ans et demi 5 ans 5 ans et demi 6 ans et demi

5 ans et demi 6 ans 6 ans 6 ans 6 ans

6 ans et demi 6 ans 5 ans 4 ans et demi 6 ans et demi

6 ans 5 ans et demi 6 ans 6 ans et demi 7 ans

Séquence 4 – Des données aux connaissances À partir du Cycle 3

Bloc 1 - OBSERVER

196 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3) 197


FICHE 3

Avec le réchauffement global

de la planète, la fréquence

des canicules est en train d’augmenter

Selon une recherche récente de l’agence météorologique anglaise (Met Office),

le réchauffement climatique global en cours multiplie par dix le risque d’étés

extrêmement chauds en Europe. La canicule de 2003 pourrait bien devenir ordinaire

à la fin du xxi e siècle.

(…)

Évaluation

Savoir-faire : Multiplier les observations pour construire des connaissances (Niveau 3)

Compétence évaluée : Adopter une attitude critique par rapport au langage produit


Nom :

Mission : Coche les cases qui correspondent à une connaissance.


Le poids du chat « Maine

Coon » est de 4 à 6 kg

pour les femelles, 7 à 8 kg

pour les mâles.


Hors crinière, le pelage du

lion est de couleur sable,

jaune-or ou ocre foncé.


Nom :



Observées ce jour :

deux grenouilles rousses

mesurant respectivement

9,4 cm et 10,1 cm.


Chaque jour, Pattenrond,

le lion du cirque Pouet-

Pouet, mange 6,8 kg

de viande.


J’ai accouché à

35 ans.


La période de

reproduction du canari

s’étend de mi-février à

juin.


L’âge des femmes qui

accouchent se situe vers

29 ans.


Un lion mâle adulte se

nourrit de 7 kg de viande

chaque jour contre 5 kg

chez la femelle.

Mission : Coche les cases qui correspondent à une connaissance.


Le poids du chat « Maine

Coon » est de 4 à 6 kg

pour les femelles, 7 à 8 kg

pour les mâles.


Observées ce jour :

deux grenouilles rousses

mesurant respectivement

9,4 cm et 10,1 cm.


La période de

reproduction du canari

s’étend de mi-février à

juin.



La longueur totale du

corps de la coccinelle va

de 5,2 à 8 mm.


Mon chat pèse

7,5 kg.


Séquence 4 – Des données aux connaissances À partir du Cycle 3

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Pangea957 le 20/08/2015 Titre : N’importe quoi

Il n’y a pas de réchauffement climatique. La preuve en est : en 1976, on vivait déjà une canicule,

et pas des moindres ! On gardait tous les volets fermés du matin jusqu’au soir et il fallait faire venir

de l’eau au village dans des camions-citernes car tout était à sec !


Hors crinière, le pelage du

lion est de couleur sable,

jaune-or ou ocre foncé.



Chaque jour, Pattenrond,

le lion du cirque Pouet-

Pouet, mange 6,8 kg

de viande.


J’ai accouché à

35 ans.


L’âge des femmes qui

accouchent se situe vers

29 ans.


Un lion mâle adulte se

nourrit de 7 kg de viande

chaque jour contre 5 kg

chez la femelle.


La longueur totale du

corps de la coccinelle va

de 5,2 à 8 mm.


Mon chat pèse

7,5 kg.

Bloc 1 - OBSERVER

198 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3) 199


BLOC 2 : EXPLIQUER Cycle 2 et Cycle 3

Séquence 1 : Les machines

de Rube Goldberg

3 activités

Objectif : Introduire la notion de relation cause-effet par la réalisation pratique d’un objet

technologique.

Savoir-faire : Identifier et comprendre des relations de cause à effet – Niveaux 1 et 2 : Comprendre

ce qu’est une cause et ce qu’est un effet, Identifier et représenter des chaînes de causalité

Enseignements / Disciplines engagé(e)s : Questionner le monde / Sciences et technologie,

Français.

Compétences associées : Cycle 2 : Pratiquer, avec l’aide du professeur, quelques moments d’une

démarche d’investigation – Ordonner des événements – Identifier les principaux constituants d’une

phrase simple en relation avec sa cohérence sémantique (« parce que » – « donc ») – Coopérer en vue

d’un objectif commun – Tirer parti de trouvailles fortuites, saisir les effets du hasard.

Cycle 3 : Pratiquer, avec l’aide du professeur, quelques moments d’une démarche d’investigation

– Identifier les constituants d’une phrase simple en relation avec son sens (« parce que » – « donc »)

– Réaliser en équipe tout ou une partie d’un objet technique répondant à un besoin – S’engager

dans la réalisation d’un projet collectif – Coopérer.

Cette séquence, commune aux cycles 2 et 3, est disponible en page 93.

BLOC 2 : EXPLIQUER À partir du Cycle 3

Séquence 2 : La boîte du pourquoi

1 activité

Objectif : Face à un phénomène qui échappe à l’observation directe, apprendre à formuler des

hypothèses pour expliquer son comportement et mettre en place des expériences pour les tester.

Réfléchir aux étapes de la démarche scientifique, en en faisant l’expérience.

Savoir-faire : Se doter d’une méthode pour chercher la cause d’un phénomène – Niveau 3 :

S’approprier une démarche expérimentale pour expliquer un phénomène.

Enseignements / Disciplines engagé(e)s : Questionner le monde / Sciences et technologie

Compétences associées : Pratiquer, avec l’aide des professeurs, quelques moments d’une démarche

d’investigation – Utiliser des observations précises pour en tirer des interprétations.

Activité : Mener l’enquête

Objectif général : Apprendre à mener une investigation sur un phénomène mystérieux

(qui échappe à l’observation directe), réfléchir à la démarche scientifique. En mettre en

place les différentes étapes, de l’observation à l’expérimentation, puis à la comparaison

entre données et hypothèses.

Déroulé

et modalités

Résumé

Les élèves sont mis au défi de trouver le plus d’information possible sur les objets

contenus dans une boîte, sans l’ouvrir : ils mènent une première recherche en

manipulant la boîte, en la sentant, en la secouant… et émettent des hypothèses à

partir des observations faites (phase 1). Ils mettent alors en place des expériences

permettant de tester les hypothèses proposées (phase 2), puis partagent et

comparent leurs résultats (phase 3).

Matériel Pour chaque groupe d’élèves :

– 2 boîtes en carton, pas trop grandes

– Des objets de petite taille à cacher dans les boîtes (voir p. 205)

– Des instruments de mesure (mètre, balances…) et d’autres instruments

permettant de révéler des caractéristiques spécifiques du contenu, comme des

boussoles, des aimants,…

– Des objets variés, dont certains identiques à ceux contenus dans les boîtes, à

mettre à disposition sur une table pour les expériences

– Un exemplaire de la Fiche 1

Durée

3 h distribuées sur au moins 3 séances

Séquence 2 – La boite du pourquoi À partir du Cycle 3

Bloc 2 - EXPLIQUER

200 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3)

201


Message à emporter

On peut mieux comprendre les objets qui nous entourent en les observant, mais ce n’est parfois

pas suffisant : tout n’est pas immédiatement visible et observable. On peut alors en savoir plus sur

l’objet grâce à des expériences. Pour qu’une expérience nous donne des informations fiables, il faut

que le protocole utilisé soit rigoureux : il faut extraire tout ce qu’on peut de l’observation, formuler

des hypothèses qu’on peut tester, les tester les unes après les autres, en ne faisant varier qu’un seul

paramètre à la fois, puis analyser les résultats et les combiner ensemble. On obtient une « idée » de

l’objet recherché qui devrait s’approcher de la réalité, même si des incertitudes perdurent.

Notes préliminaires

• L’activité se prête éventuellement à être utilisée comme

introduction à la démarche d’investigation, et peut permettre

d’identifier et de formaliser de façon explicite les « étapes »

principales. Elle peut ainsi aider à construire une « fiche

méthode » à conserver en classe et à remobiliser à l’occasion.

• À partir du déroulé proposé, l’enseignant pourra développer

ses propres adaptations. Même si elle est ici présentée pour le

Cycle 3, l’activité pourra être menée au Cycle 2, par exemple en

insérant un seul objet dans la boîte.

• Cette séquence pourra aussi être modifiée pour mettre l’accent sur un point particulier du

programme : la recherche sur la notion de matière ou l’exploration de la structure interne

de la Terre, qui sont au programme du Cycle 3, sont en effet fortement liées à cette idée

de « recherche sur l’invisible ». Ce sont des domaines que nous ne pouvons pas observer

directement.

• Enfin, il sera possible d’organiser un « défi » entre classes de la même école ou d’écoles

différentes, travaillant en même temps sur des boîtes de contenu identique. Dans ce cas,

le contenu pourra éventuellement être un peu plus complexe et prévoir des enquêtes plus

poussées.

Préparation / en amont de la séance

En amont, l’enseignant prépare les « boîtes mystérieuses » : des boîtes en carton simples et toutes

identiques, remplies ou non de petits objets, et bien fermées de façon qu’on ne puisse pas les ouvrir

facilement. La préparation des boîtes prenant un peu de temps, il est recommandé de s’organiser à

l’avance.

– Toutes les boîtes doivent être identiques

en forme, avec un volume pratique. On

pourra utiliser des boîtes pour envoi postal

(le carton est épais et cache les odeurs à

l’intérieur, elles sont chères, mais faciles à

se procurer), des boîtes alimentaires (par

exemple des « pasta box »), des boîtescadeaux…

– Seulement la moitié des boîtes sera

remplie d’objets, les autres boîtes servant

de « témoins » pour les expériences.

– L’enseignant choisit les objets à insérer dans les boîtes en fonction de leur disponibilité pour lui.

L’important est que l’« exploration » mobilise différentes modalités sensorielles et que les effets des

objets lors de la manipulation puissent être bien identifiés. Penser à les récupérer à l’avance et à vérifier

l’effet qu’ils produisent lorsqu’on manipule la boîte fermée, avant de les amener en classe.

– Nous conseillons de limiter le nombre d’objets (3-5 objets au maximum). Voici quelques objets ayant

bien marché dans les classes qui ont réalisé l’activité au cours des tests : aimants très forts (penser à

les tester à travers la boîte) ; flacons ou ballons en baudruche partiellement remplis d’eau (attention,

ça peut éclater !); billes ; riz, lentilles ou autres graines dans des petits conteneurs (par exemple dans

des œufs en plastique) ; un objet odorant, comme un sachet de thé parfumé aux fruits rouges ou aux

agrumes (le parfum pouvant être renforcé grâce à des arômes artificiels) ou des doses de lessive.

– Si l’enseignant compte ouvrir les boîtes en fin d’activité, il pourra insérer des objets qui se prêtent à

des investigations supplémentaires ou à des considérations ultérieures, par exemple un billet avec des

compliments pour les chercheurs en herbe. Le billet ne sera pas juste une jolie surprise, mais aussi une

manière de souligner que – dans le travail du chercheur – perdure une part importante d’inconnu. En

effet, les moyens mis à disposition des élèves ne leur auront probablement pas permis de deviner la

présence d’un papier dans la boîte, encore moins d’en anticiper le texte. Les scientifiques n’ont pas

le loisir de pouvoir ouvrir leurs boîtes mystérieuses à la fin d’une enquête pour savoir « s’ils avaient

juste » et une partie de leur travail consiste donc à s’habituer à l’idée d’incertitude et de connaissance

partielle… jusqu’à ce que les techniques évoluent et permettent peut-être un jour d’en savoir plus !

– Une variante intéressante d’un point de vue pédagogique consiste à demander l’aide d’un collègue

pour remplir les boîtes, de manière à ce que l’enseignant qui mène l’activité en ignore le contenu

autant que ses élèves. De cette manière, il peut vivre l’enquête avec le même esprit de curiosité et de

découverte que sa classe.

Déroulé possible

Phase 1 : Première approche de la « boîte mystérieuse » (environ 1h)

Objectif : Observer de manière spontanée puis rigoureuse et précise, formuler des

hypothèses à partir des observations menées.

L’enseignant dépose une boîte face à la classe. Il présente l’activité comme une enquête pour la résolution

d’un mystère et pourra – éventuellement – scénariser cette introduction « comme dans une enquête

policière »: « Une ou plusieurs boîtes mystérieuses ont été retrouvées. Il nous a été interdit de les ouvrir ou de

les abimer – pour ne pas risquer de détruire des indices – mais on nous

demande de les explorer pour chercher à en identifier le contenu… »

Note pédagogique

L’enseignant peut préciser que toutes les boîtes ont le

même contenu, ou décider de laisser la question ouverte.

Dans le premier cas, on favorise la collaboration entre les

groupes à la fin du défi car, en partageant les différentes

« lignes de recherche », on peut se rapprocher plus du

contenu réel de la boîte. Dans le cas où on ne saurait pas

d’avance si les boîtes ont le même contenu, on évite le

risque qu’un groupe ne « copie » sur l’autre pendant la

phase d’exploration.

Séquence 2 – La boite du pourquoi À partir du Cycle 3

Bloc 2 - EXPLIQUER

202 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3) 203


Les élèves observent extérieurement la boîte, la sentent à tour de rôle, puis la manipulent. Attention, la

boîte doit rester intègre tout au long de l’activité : il n’est pas question de l’ouvrir ou de l’endommager.

De cette manipulation, émergent des indices : des odeurs, des sons, certaines sensations « tactiles »

(déplacements d’objets à l’intérieur, lorsqu’on la bouge lentement ou rapidement)… L’enseignant

demande : « Quel est le contenu de la boîte ? Qu’est-ce qui va guider les hypothèses et comment allez-vous

pouvoir les tester ? Pouvons-nous voir cela ouvrir la boîte ?»

L’enseignant annonce que l’activité va se poursuivre par

groupes et met à disposition de chaque groupe une « boîte

mystère ». Chaque groupe note toutes les observations et

les hypothèses que ces observations lui inspirent.

Pour faciliter la distinction entre « ce que j’observe » et

« l’hypothèse que je fais à partir de cette observation », la

Fiche 1 est fournie à chaque groupe. Par exemple : une

odeur d’agrumes émane de la boîte. On note ceci dans le

tableau, dans la colonne « observations ». On émet des

hypothèses : présence d’un fruit, d’un sachet de thé, d’un

savon aux agrumes… Au fur et à mesure que les observations s’accumulent, les hypothèses peuvent être

modifiées, affinées. L’enseignant aidera les élèves à noter les observations et à formuler les hypothèses.

Enfin, terminer par une prise de mesures de la boîte, afin de bien la caractériser. Pour cela, des règles,

mètres et balances sont mis à disposition. Si les élèves n’y pensent pas spontanément, l’enseignant les

amène à réfléchir à la nécessité de peser une boîte vide pour soustraire cette masse à celle des boîtes

pleines : ainsi, on peut avoir une idée de la masse du contenu.

L’enseignant annonce alors que – la prochaine fois – les groupes testeront leurs hypothèses à l’aide de

matériel mis à la disposition de la classe. S’ils ont des idées de matériel particulier dont ils pourraient

avoir besoin, les élèves sont invités à l’apporter pour la prochaine fois (par exemple des aimants, pour

tester la présence ou non de métal).

Il peut être mentionné que la boîte vide servira de nouveau pour les expériences à venir : l’enseignant

amènera les élèves à réfléchir à la notion de comparaison entre la boîte mystère et la boîte témoin.

Phase 2 : L’enquête continue (environ 1h)

Objectif : Tester ses hypothèses grâce à un protocole rigoureux afin d’identifier la cause

des observations préalablement formulées.

En vue des expérimentations, l’enseignant met du matériel varié à disposition des élèves, sur une table,

incluant des objets « candidats » au contenu de la boîte. Certains de ces objets seront réellement ceux

du contenu de la boîte, d’autres n’auront rien à voir du tout.

A partir de la Fiche 1 remplie en phase 1, chaque groupe sélectionne le matériel dont il aura besoin

pour tester ses hypothèses.

La boîte vide est utilisée comme témoin : on y place les objets choisis – un à la fois puis tous ensemble –

et on compare l’effet produit à celui observé lorsqu’on manipule la boîte mystère. L’enseignant pourra

attirer l’attention des élèves sur :

– la nécessité de soumettre les deux boîtes au même type de manipulation : à renifler les deux boîtes

à partir de la même distance, à les secouer avec (à peu près) la même force, …

– la nécessité, du moins dans un premier temps, de n’essayer qu’un objet à la fois dans la boîte témoin ;

– l’opportunité de faire répéter les mêmes observations à différents membres du groupe, pour plus de fiabilité.

Par exemple, si on veut tester l’hypothèse voulant qu’un sachet de thé

aux agrumes se trouve dans la boîte, et que sur la table on a à disposition

un tel sachet ainsi qu’un carton parfumé et un citron : on met les objets

les uns après les autres dans la boîte vide et – chaque fois – on sent la

boîte à la même distance, on fait bouger la boîte de la même manière et

on fait réaliser ces observations à plusieurs membres du groupe.

Enfin, l’enseignant insistera pour que toutes les nouvelles

observations soient notées dans le tableau, les hypothèses

modifiées en conséquence, et celles infirmées éliminées. Les

hypothèses fausses peuvent se révéler nombreuses pendant

cette phase de tâtonnement, mais les élèves se rendent compte

que tous ces échecs permettent de trouver des réponses par

élimination : « C’est trop lourd et le mouvement ne colle pas. Alors

ce n’est pas un vrai citron… on va essayer le sachet de thé… »

Séquence 2 – La boite du pourquoi À partir du Cycle 3

Bloc 2 - EXPLIQUER

204 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3) 205


Un exemple de raisonnement au cours de cette activité :

Dans une classe, un enfant a proposé d’emporter la boîte à l’hôpital où travaille sa mère, pour en

faire une radiographie.

Cette radiographie n’a pas permis d’être certain du nombre d’objets contenus dans la boîte : seuls

certains sont bien visibles à la radiographie. Les enfants se sont donc renseignés et ont appris que

plus un objet apparaît blanc sur une radiographie, plus il est dense. Ils se sont donc demandés

quelle est la densité d’une gomme, d’un morceau de bois, d’un métal…

Les élèves ont remarqué que la boîte réelle était superposable à son image en radiographie. Ils

ont donc supposé que la taille des objets représentés sur cette radio devait être le reflet de leur

taille réelle. Ils ont proposé que certains objets, de forme circulaire, pouvaient être des pièces de

monnaie, et ont donc eu l’idée de comparer leur taille avec des pièces de monnaie réelles. Aucune

pièce française ne correspondait ! Par ailleurs l’aimant disponible dans la classe ne semblait pas

attirer d’éléments à l’intérieur de la boîte, mettant en doute l’idée que ces pièces soient en métal.

Etaient-ce réellement des pièces ?

Les élèves ont alors eu l’idée de tester les euros en leur possession à l’aide de l’aimant : toutes les

pièces d’euros ne sont pas attirées par l’aimant. Ils en ont donc conclu que les éléments circulaires

de la boîte pouvaient malgré tout être des pièces de monnaie, même si l’aimant ne les attirait pas.

De plus, ils ont alors pensé au fait que la boîte avait été conçue en Suisse (c’était le cas pour cette

classe) et se sont demandé si la monnaie suisse était ou non l’euro. Un parent s’est alors procuré

de la monnaie suisse, et les élèves ont constaté que l’une des pièces (par ailleurs non attirée par

l’aimant), correspondait bien à la taille relevée en radiographie !

Phase 3 : Partager et comparer les résultats (environ 1h)

Objectif : Partager les résultats des observations et des expérimentations, arriver à une

proposition commune ou à identifier les différences entre les boîtes.

Les groupes d’élèves sont invités à présenter et à comparer leurs résultats, et à les discuter collectivement

à la lumière des observations et tests des uns et des autres. Pour cela, chaque groupe prépare une

présentation d’environ 5 minutes. À tour de rôle, les groupes prennent la parole, comme dans une

conférence.

Note pédagogique

Éventuellement, on pourra organiser cette « conférence » de façon inter-classes,

voire dans un lieu emblématique (une université, un centre de recherche…) avec

participation possible de scientifiques qui pourront partager leur vécu de laboratoire

avec les élèves.

Au cours des tests de cette séquence, une classe a pu mettre en place ceci en lien

avec des chercheurs du CEA, a échangé avec eux sur les méthodes en sciences…

et les élèves ont fourni une boîte mystère spécialement préparée à destination des

scientifiques, pour les mettre au défi à leur tour !

Conclusion générale

L’enseignant profitera de cette discussion pour faire le point sur les démarches utilisées, les faire

expliquer par les élèves et les formaliser. « Que vous a appris cette activité ? » « À chercher sans voir, à

faire des hypothèses pour prouver nos hypothèses ou pour dire qu’elles n’étaient pas bonnes, à se servir

d’une boîte témoin pour pouvoir comparer, à travailler en équipes puis tous ensemble, à voir qu’on ne trouve

pas toujours ce qu’on cherche, comme les scientifiques… » « On a été mis au défi de découvrir le contenu

d’un objet mystérieux. On a dû se baser sur des indices parce qu’on ne pouvait pas observer directement ce

contenu. On a donc observé l’objet mystérieux… »

Une conclusion collective est rédigée, par exemple :

Pour mener une recherche on doit :

– Mener des observations de plus en plus rigoureuses, avec et sans

instruments de mesure mais toujours en précisant ce qu’on a fait, ainsi

que les résultats.

– Sur la base de ces observations, formuler des hypothèses.

– Préciser et sélectionner les hypothèses les plus plausibles au fur et à

mesure que les observations diverses se multiplient. Certaines hypothèses

en éliminent d’autres, certaines autres peuvent très bien s’y ajouter.

– Procéder à des tests avec un protocole précis et préétabli. Par exemple,

faire varier seulement un facteur à la fois.

– Si on ne peut pas faire directement des tests sur l’objet étudié, on utilise

un « témoin », un modèle qu’on peut modifier à volonté, pour comparer

leurs comportements respectifs.

– Répéter les observations.

– Comparer les observations de différents groupes d’observateurs indépendants.

Enfin, et de façon optionnelle, procéder à l’ouverture de la boîte mystère (ou des boîtes mystères), en

rappelant que les scientifiques n’ont pas toujours ce « luxe »…

Dans la vie de tous les jours on a rarement le temps et la patience de mettre en place un protocole

de ce genre pour vérifier nos hypothèses. Il est toutefois important de savoir que la science doit son

succès à ce genre de méthode, rigoureusement mise en place et répétée.

Il est aussi important de distinguer entre affirmations qui s’appuient sur ce genre d’approche et simples

assertions publicitaires, impressions, préconceptions.

Évaluation

À partir de leur expérience et de la synthèse de l’activité opérée avec l’enseignant, les élèves sont mis

au défi de proposer une affiche sur les différentes étapes de la démarche expérimentale, les remarques

importantes, les points de vigilance. Ils peuvent inventer des icônes pour représenter chaque étape.

Les affiches individuelles peuvent être utilisées pour produire un « patchwork » qui servira d’affiche

pour la classe.

Séquence 2 – La boite du pourquoi À partir du Cycle 3

Bloc 2 - EXPLIQUER

206 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3) 207


FICHE 1

Consigne : Remplissez le tableau avec vos observations et vos hypothèses ! Identifiez le contenu

de la boîte mystérieuse

Observation Hypothèses à tester Type de tests et résultats

Ex. odeur d’agrumes

Ex. un agrume, ou un sachet

de thé aux agrumes, ou un

carton parfumé aux agrumes

Ex. sentir pour reconnaître

l’odeur

Évaluation

Savoir-faire : Se doter d’une méthode pour chercher la cause d’un phénomène (Niveau 3)

Compétence évaluée : Pratiquer une démarche d’investigation : savoir observer, questionner


Nom :

Consigne : Préparez votre affiche !

Séquence 2 – La boite du pourquoi À partir du Cycle 3

Nos conclusions :

Bloc 2 - EXPLIQUER

208 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3) 209


BLOC 2 : EXPLIQUER À partir du Cycle 3

Séquence 3 : L’hirondelle et la grenouille

1 activité

Objectif : Introduire simplement à la notion de corrélation (une relation constante entre deux

événements ou objets : lorsque l’un change, l’autre change aussi), fondamentale pour expliquer

et prédire des événements – Les initier à l’analyse de données, par le biais de la représentation

graphique.

Savoir-faire : Elaborer une explication à un phénomène

Niveau 1 : Constater l’existence de relations régulières (corrélation) entre des phénomènes

Enseignements / Disciplines engagé(e)s : Sciences et technologie, Mathématiques

Compétences associées : Pratiquer, avec l’aide des professeurs, quelques moments d’une démarche

d’investigation – Utiliser les outils mathématiques adaptés – Prélever et organiser les informations

nécessaires à la résolution de problèmes à partir de supports variés : textes, tableaux, diagrammes,

graphiques, dessins, schémas, etc.

Activité : Identifier les « bonnes » associations

Objectif général : À partir d’un jeu de données, construire un tableau et un graphique, et

constater la présence d’une relation constante (une corrélation) entre variables, savoir

l’interpréter.

Déroulé

et modalités

Résumé

Les élèves observent un tableau de données (concernant le nombre d’hirondelles

présentes à différentes dates de l’année, puis le comportement des grenouilles en

fonction de la météo) et s’y appuient pour tracer un graphique qu’ils interprètent

(phases 1 et 2). Ils constatent que cet outil permet de mettre en

évidence la présence (ou l’absence) d’une relation entre deux événements (phase

3). Ils réfléchissent enfin à ce que la notion de corrélation implique dans la vie de

tous les jours (phase 4).

Séquence 3 – L’hirondelle et la grenouille À partir du Cycle 3

Matériel Pour chaque élève, groupe d’élèves ou projection à la classe : Fiche 1, Fiche 2

Production

Durée

Graphiques

1 h 30 à distribuer sur 1 ou 2 séances

Message à emporter

Parfois, dans le monde qui nous entoure, on peut remarquer que des événements s’associent de

façon régulière (quand l’un change, l’autre change aussi) : on appelle cela une corrélation. Quand

une corrélation est établie, on peut s’en servir pour faire des prévisions. Mais attention à ne pas sauter

trop rapidement aux conclusions : pour affirmer qu’une corrélation existe entre deux événements,

il faut se donner du temps pour analyser bon nombre de données et confirmer la régularité. Tracer

des graphiques peut nous aider : une corrélation prend la forme d’une ligne diagonale.

Bloc 2 - EXPLIQUER

211


Notes préliminaires

• Cette activité propose d’initier les élèves à la notion de corrélation, au moyen de la

représentation graphique d’un jeu de données. L’utilisation de telles représentations

graphiques (tracer une droite dans un repère) est au programme du cycle 3. Si la classe a

déjà travaillé avec cet outil, ce sera l’occasion d’une remobilisation. Si elle ne l’a au contraire

jamais approché, ce sera l’occasion de le faire, à partir d’une situation concrète.

• Si l’enseignant le souhaite, il pourra choisir de fournir les graphiques déjà tracés.

• Eventuellement, l’enseignant pourra choisir de remplacer le jeu de données proposé par

celui de son choix, s’il le juge pertinent.

Déroulé possible

Phase 1 : situation déclenchante

L’expression très connue « une hirondelle

ne fait pas le printemps » est inscrite au

tableau. Que signifie-t-elle ? « Que si on

voit une seule hirondelle, ça ne veut pas

dire que c’est le printemps. » « Qu’il faut

en voir plein pour pouvoir dire que c’est

vraiment le printemps. » « Les hirondelles

reviennent nombreuses au printemps. »

Les expressions populaires ne manquent

pas de ce genre d’images, établissant un

lien entre le comportement d’un animal

et un fait météorologique, ou entre

deux faits. Des exemples sont alors cherchés par la classe : « le chat qui passe sa patte derrière l’oreille

annonce la pluie », « temps rouge au matin met la pluie en chemin », etc. (à consulter : la page « dictons

météorologiques » de Wikipédia, qui est une mine).

Mais quelle est leur vérité ? Pour l’exemple des hirondelles : « est-il réel qu’il existe une relation entre le nombre

d’hirondelles présentes et l’arrivée du printemps ? Peut-on vérifier ceci de façon rigoureuse ? Ce dicton est-il fondé ?»

Phase 2 : Représenter des données sous forme d’un tableau et d’un graphique

(environ 30 min)

Objectif : Lire un tableau de données et construire un graphique permettant de mettre

en évidence la relation entre deux phénomènes.

Individuellement, par groupes ou au cours d’une projection collective (particulièrement indiquée si les

élèves abordent la notion de graphique pour la première fois), les élèves prennent connaissance de la

Fiche 1 : celle-ci comporte un tableau avec le nombre d’hirondelles observées à différents moments

de l’année, pour un site français. Le tableau est commenté : entre avril et mai, le nombre d’hirondelles

présentes semble augmenter fortement, alors qu’il était nul en mars. Il semble y avoir une relation

entre le nombre d’hirondelles et la période de l’année.

L’enseignant invite les élèves à représenter les informations du tableau (les données) sous une forme

visuelle (graphique) individuellement ou par groupes. Si besoin, il pourra suggérer de placer les dates

sur l’axe horizontal (X), et le nombre d’animaux sur l’axe vertical (Y) : cela permet d’observer le nombre

d’animaux changer en fonction de la période de l’année.

Date

Nombre

d’hirondelles

16 février 2016 0

21 février 2016 0

8 mars 2016 0

15 mars 2016 10

21 mars 2016 10

1 er avril 2016 10

5 avril 2016 30

13 avril 2016 180

26 avril 2016 300

1 er mai 2016 500

6 mai 2016 850

8 mai 2016 950

16 mai 2016 1000

25 mai 2016 1000

3 juin 2016 1000

Le graphique rend visuellement

évidente l’augmentation critique du

nombre d’hirondelles entre avril et

mai. Cela témoigne de l’existence

d’une relation (une corrélation)

entre le nombre d’hirondelles

présentes en France (pour ce site) et la période de l’année.

L’existence de cette relation permet de formuler des prévisions : si on observe des hirondelles en masse,

alors on peut raisonnablement penser qu’on est au printemps.

L’enseignant demande alors : « Que se passe-t-il au mois de mars ? À ce moment (et pendant tout l’hiver,

en réalité), quelques hirondelles sont présentes, mais leur retour massif n’a pas encore eu lieu. Ce peut-être

l’origine du dicton "une hirondelle ne fait pas le printemps" : ce n’est pas parce qu’on commence à rencontrer

quelques hirondelles qu’elles sont déjà revenues en masse (ce qui est le cas au printemps) !»

Une corrélation est une association constante entre deux variables : quand l’une change, l’autre

change aussi. Par exemple, si les valeurs de l’une augmentent, les valeurs de l’autre augmentent

aussi (corrélation positive) ; mais aussi : si les valeurs de l’une augmentent, ceux de l’autre diminuent

(corrélation négative).

Phase 3 : Interpréter un tableau et un graphique, et constater une absence de relation

(environ 30 min)

Objectifs : Lire un tableau de données et tracer un graphique pour rechercher l’existence d’une

relation (corrélation) entre deux phénomènes. Identifier la différence entre un graphique qui

met en évidence l’existence d’une corrélation et un graphique qui n’en montre pas.

L’enseignant lit à la classe un texte, extrait tiré des écrits d’un zoologue du xix e siècle : Auguste Duméril, qui

fut professeur au Muséum national d’histoire naturelle : « Les grenouilles des arbres, ou rainettes, annoncent

Séquence 3 – L’hirondelle et la grenouille À partir du Cycle 3

Bloc 2 - EXPLIQUER

212 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3) 213


la pluie par leur coassements, on peut se faire un hygromètre

ou un baromètre vivant en mettant un de ces animaux dans

un vase où l’on a soin de lui donner de l’eau et des insectes

pour sa nourriture. On pourrait ainsi le conserver jusqu’à sept

années consécutives. Muni dans leur prison de verre d’une

petite échelle, leur ascension indique que le temps sera sec. »

Pauvres rainettes, mises en cage pour prédire le beau et

le mauvais temps ! Mais le peuvent-elles réellement ? Y

a-t-il vraiment une relation entre le comportement des

grenouilles et la météo ?

Individuellement par groupes ou au cours d’une projection

collective, les élèves prennent connaissance de la Fiche 2.

« Un chercheur a observé des grenouilles dans un grand

terrarium. Il a systématiquement mesuré le taux d’humidité

dans l’air, et noté la hauteur (par rapport au sol) à laquelle les

grenouilles étaient perchées. Traçons de nouveau un graphique

pour représenter les données et chercher s’il existe une relation entre le comportement de la grenouille et

l’humidité de l’air !»

Humidité

de l’air

(%)

Hauteur de la

grenouille par

rapport au sol

(cm)

80 60

70 25

70 0

90 35

90 55

90 10

60 25

75 25

80 5

65 30

65 55

85 5

75 15

85 0

65 5

75 35

95 10

60 50

80 40

70 60

60 0

Une mise en commun est organisée. « Est-ce qu’on observer une

tendance se dessiner ? Est-ce que – pour une humidité donnée –

les grenouilles ont toujours le même comportement ? » La classe

constate que non : lorsque l’humidité augmente, on ne peut

pas dire que les grenouilles montent plus ou moins haut. Il n’y

a pas de relation, pas de corrélation, entre ces faits.

L’enseignant invite alors la classe à comparer le graphique

obtenu pour l’exemple des grenouilles (une absence de

corrélation) et celui obtenu en phase 2 pour l’exemple des

hirondelles (une corrélation réelle) : « Est-ce que les points, sur chacun de ces graphiques, s’organisent

de façon particulière ?» Sur celui des hirondelles (en présence d’une corrélation), à partir d’un certain

point (avril), « on voit se dessiner une ligne qui monte » alors que sur celui des grenouilles (en l’absence

de corrélation), on n’observe rien de particulier, juste un nuage de points. « En regardant l’allure d’un

graphique, on peut visualiser la présence ou non d’une corrélation. »

La classe conclue au sujet des rainettes : « Il n’est pas utile d’enfermer une grenouille dans un bocal pour

essayer de prédire l’humidité de l’air !» Ce ne sont pas de bons indicateurs (ici de la météo).

Note scientifique et historique : Comment a pu naître la légende ?

La « sagesse populaire » contient beaucoup de « légendes » concernant la capacité de

certains animaux à prévoir le temps : celle de la grenouille dans le bocal en est une.

Elle manifeste à la fois un besoin des hommes – celui de prévoir le temps pour le travail

des champs – et une limite historique : l’absence d’instruments fiables permettant de

mesurer la pression atmosphérique (qui, elle, est liée au bon et au mauvais temps).

Recourir à des grenouilles pour répondre à ce besoin est né d’un constat qu’on pouvait

faire par ailleurs : les grenouilles tendent à grimper, haut sur les branches, pour attraper

des insectes, or les insectes volent plus bas quand l’air est humide et peuvent monter plus

haut quand l’air est sec. Cela peut déterminer le comportement des grenouilles, mais ne

se reproduirait pas dans un bocal où les grenouilles seraient nourries indépendamment

de la présence naturelle d’insectes. On se trouve donc face à des observations mal

interprétées, qui ont donné naissance à la légende des grenouilles « baromètres vivants ».

Conclusion générale

Dans la vie de tous les jours nous sommes sensibles aux régularités, mais nous ne nous donnons pas

toujours le temps de vérifier si ces impressions ne sont pas « fausses ».

Au cours d’une discussion collective, la classe évoque des situations de la vie de tous les jours où « on a

l’impression que deux phénomènes sont liés, et où on pourrait avoir envie de vérifier si c’est vrai, de façon

rigoureuse et scientifique. » Par exemple : « J’ai l’impression que chaque fois que j’ouvre mon parapluie dans

la maison, il pleut dans la journée », « on dirait que tous les gens qui font du jogging vivent vieux », « ma mère

dit que quand on prend de la vitamine C tous les matins, on est moins souvent enrhumé pendant l’hiver », etc.

La classe pourra discuter d’idées de tests à mettre en œuvre pour vérifier, et rappellera (sur l’exemple de

l’hirondelle) que relever une seule donnée ne sera pas suffisant pour conclure : il faut collecter beaucoup

de données pour voir (ou non) se dessiner une tendance et utiliser des outils mathématiques (dont des

graphiques) pour pouvoir les interpréter. En science, le constat d’une association régulière permet de

faire des prédictions et met sur la piste d’une explication causale.

Évaluation

Chaque élève reçoit la Fiche d’évaluation, qui comporte un graphique à interpréter : il s’agit d’identifier

les variables en jeu, et de déterminer s’il existe entre elles un lien de corrélation (les élèves doivent donc

lire un graphique, et non plus le produire).

Les données concernent la pointure des chaussures (axe horizontal) et le nombre de fautes faites à une dictée

(axe vertical), exploitées dans le cadre d’une autre séquence (« Cette cause qui n’en était pas une »): cette

évaluation peut donc être utilisée pour introduire la séquence suivante. Certains élèves pourront en effet

être surpris de découvrir un lien de corrélation entre la taille des pieds et les « performances » en dictée…

Séquence 3 – L’hirondelle et la grenouille À partir du Cycle 3

Bloc 2 - EXPLIQUER

214 Séquences d'activités (à partir du Cycle 3) 215


FICHE 1

Mission : tracer une représentation graphique du

tableau de données ci-contre.

Des passionnés ont relevé le nombre d’hirondelles

présentes sur le site de leur club d’amateurs d’oiseaux,

à plusieurs dates de l’année 2016 :

Date

Nombre

d’hirondelles

16 février 2016 0

21 février 2016 0

8 mars 2016 0

15 mars 2016 10

21 mars 2016 10

1 er avril 2016 10

5 avril 2016 30

13 avril 2016 180

26 avril 2016 300

1 er mai 2016 500

6 mai 2016 850

8 mai 2016 950

16 mai 2016 1 000

25 mai 2016 1 000

3 juin 2016 1 000

Mission : tracer une représentation

graphique du tableau de données cicontre

:

Un chercheur a observé des

grenouilles dans un terrarium. Il a

systématiquement mesuré le taux

d’humidité dans l’air, et noté la

hauteur (par rapport au sol) à laquelle

chaque grenouille était perchée.

Attention ! Si la grenouille est entre