Exemple d’une démarche d’investigation publié le 06/09/2007








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La démarche d’investigation

Dernier ajout : 23 novembre 2009.

C’est la démarche de recherche que tu utilises en technologie, en sciences physiques, en mathématiques, en SVT. 
Pour résumer très simplement, à partir d’un problème, tu recherches seul ou en groupe des hypothèses, puis le moyen de savoir si elles sont vraies ou fausses (par des expériences, de la documentation, de la modélisation etc..) puis à partir des résultats de tes recherches, tu peux faire un bilan en réponse au problème posé.

Exemple d’une démarche d’investigation     -    publié le 06/09/2007

• Exemple d’une démarche d’investigation menée en classe de cinquième dans un établissement ambition réussite. (Collège La Grande Garenne, Angoulême)

• 1. Une phase de motivation.


« D’où est-ce que l’on part ? »

On peut partir de la présentation brutale d’un fait connu mais qui va choquer : un poisson est sorti de l’eau d’un aquarium dans une épuisette pendant un temps suffisant pour provoquer une réaction des élèves. Cette présentation peut être accompagnée par la lecture d’un court texte relatant ce qu’il advenait des chatons trop nombreux des portées domestiques à une période très récente (élimination par noyade).

• 2. Une phase de problématisation.


« Qu’est-ce que l’on cherche ? »

Le professeur écoute et relève les points de la discussion provoquée en favorisant le débat avec les élèves : Pourquoi cela vous gêne-t-il ? (Il va mourir) comment expliquer la mort d’un individu (et plusieurs ?) ? (Car il vit dans l’eau) Et il ne peut survivre dans l’air ? (Non, car il respire dans l’eau) Pourquoi ? (Il a des organes spéciaux pour la respiration). Même chose pour les chatons. A ce niveau, le recueil des représentations initiales permet de prendre en compte les acquis des élèves pour les études futures (certains connaissent les poumons, d’autres les branchies, d’autres rien) : l’action du professeur sera ajustée en fonction de ce constat de départ. Des hypothèses explicatives sont déjà fournies par les élèves, elles seront réutilisées dans la partie 3. L’orientation de la discussion donnée par le professeur permet de définir un problème : « Comment les animaux font-ils pour respirer dans différents milieux ? »

• 3. Une phase de définition d’un projet.


« Comment va-t-on faire pour chercher »

Un travail de groupe (par deux élèves sur le cahier de recherche) permet à chacun de donner des réponses (ils vivent dans des milieux différents et ils ont des organes différents adaptés aux milieux de vie) et d’imaginer des solutions pour vérifier (étude de cas et dissections). Les explications fournies lors de la phase 2 seront utiles pour les élèves dans leur réflexion. Pour chercher, les élèves décident donc d’étudier le vivant dans son milieu de vie et d’étudier les organes respiratoires des êtres vivants par dissection. Ces axes de recherches ont été élaborés par la classe suite à la mise en commun des travaux de groupe. Pour gagner du temps dans la démarche, la classe n’a pas eu à choisir où elle allait trouver les informations même (elle a donné des idées). De même, les animaux disséqués ont été sélectionnés pour les classes par le professeur en fonction des contraintes liées à l’établissement d’exercice.

• 4. Une phase de mise en œuvre du projet.


« Cherchons »

Mise en œuvre par groupes de deux pour les études de cas (si possible à partir de l’observation du réel, à partir de recherches sur l’Internet, sinon à partir d’encyclopédies, de documents personnels en veillant à la diversité des animaux et en insérant des cas qui illustrent les modifications du comportement) et dissections par groupes de deux (les groupes ont choisi de disséquer un animal parmi une liste imposée). L’autonomie laissée aux groupes s’est exprimée à trois niveaux : 1.dans le choix des cas d’études parmi une liste donnée à toute la classe (les groupes choisissent alors en fonction de leur intérêt pour les animaux), 2. dans le choix de l’animal à disséquer (asticots, escargots, poissons), 3. dans le choix de l’ordre de traitement des points 1 et 2. (Prévoir trois heures au total)

N.B. : dans le contexte d’exercice, l’accent a été mis en début d’année sur une investigation orientée avec pour aide fournie des documents relatifs à la réalisation de la dissection des êtres vivants étudiés.

• 5. Une phase de confrontation.


« A-t-on trouvé ce que l’on cherchait ? »

Confrontation des résultats des différents groupes : elle peut se faire séparément pour l’étude de cas et les dissections. Dans les conditions de réalisation de l’investigation précisées ci-dessus, il a été démontré par les différents groupes que : 
 les animaux vivent dans des milieux différents, 
 les animaux ont souvent des organes spécifiquement adaptés au milieu de vie, 
 les animaux vivent parfois dans un autre milieu que celui correspondant à leurs organes respiratoires, 
 les animaux modifient alors leur comportement respiratoire, 
 les animaux qui vivent dans l’eau possèdent des branchies (permettant des échanges gazeux). 
 les animaux qui vivent dans l’atmosphère possèdent des poumons ou des trachées (permettant des échanges gazeux par une interface humide).

• 6. Une phase de terminaison.


« Le savoir construit : ce que l’on a expliqué, compris, découvert »

Terminer en rappelant les hypothèses retenues et les hypothèses rejetées et trace écrite. Lors de cette investigation, les liens entre organes et milieux de vie ont été constatés mais ils ont été précisés en tenant compte des adaptations comportementales qui n’avaient pas été exprimées par les élèves lors de la phase 2.

N.B. : pour gagner du temps dans l’investigation, la mise en œuvre sera aidée par divers supports (réel, vidéos, documents sur les animaux fournis, adresses Internet) et par un protocole de dissection mis à disposition des différents groupes. Les groupes travaillent sur des animaux différents à chaque fois pour gagner du temps lors de la mise en commun.



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Sommaire de l'article

 Exemple d’une démarche d’investigation menée en classe de cinquième dans un établissement ambition réussite. (Collège La Grande Garenne, Angoulême) 1. Une phase de motivation. 2. Une phase de problématisation. 3. Une phase de définition d’un projet. 4. Une phase de mise en œuvre du projet. 5. Une phase de confrontation. 6. Une phase de terminaison.

Auteur

 Thierry Tougeron

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 La circulation sanguine : un système clos à sens unique     -    publié le 18/05/2011

  • Situation de l’activité dans le programme 
     Partie : Fonctionnement de l’organisme et besoin en énergie

  • Place de l’activité dans la progression

    • ce qui a été fait avant

      • les besoins en nutriments et en dioxygène

      • le renouvellement du dioxygène dans notre corps

      • le renouvellement des nutriments dans notre corps

    • les objectifs : contenu et méthodologie

      • comprendre les notions suivantes : "le sang circule à sens unique dans des vaisseaux qui forment un système clos"

      • réaliser une maquette

  • Matériel par groupe de deux élèves

    • deux pochettes plastiques perforées (une portant l’inscription poumons, l’autre l’inscription muscle)

    • le coeur est représenté par deux blocs de polystyrène avec des trous sur les côtés, un bloc pour le coeur gauche et l’autre pour le coeur droit

    • les vaisseaux sanguins sont représentés par des fils électriques

      • deux fils de connexion rouges empruntés au laboratoire de physique (avec ou sans étiquette mentionnant vaisseau transportant du sang riche en dioxygène et pauvre en dioxyde de carbone)

      • deux fils de connexion noirs empruntés au laboratoire de physique (avec ou sans étiquette mentionnant vaisseau transportant du sang riche en dioxyde de carbone et pauvre en dioxygène)

    • un texte décrivant le matériel et le trajet du sang

  • Le matériel

Le coeur est représenté par un bloc de polystyrène partagé en deux : une moitié pour le coeur gauche et l’autre moitié pour le coeur droit. Les fils représentent les vaisseaux sanguins. Les fils rouges correspondent aux vaisseaux sanguins transportant du sang riche en dioxygène et pauvre en dioxyde de carbone. Les fils noirs correspondent aux vaisseaux sanguins transportant du sang riche en dioxyde de carbone et pauvre en dioxygène.

  • Le trajet du sang

Texte distribué aux élèves

La circulation du sang est un système clos : le sang circule dans des vaisseaux et n’en sort jamais. 
Le sang sortant des poumons est riche en dioxygène. Il arrive au niveau du coeur gauche par les veines pulmonaires (on ne représente qu’un seul vaisseau). Il ressort du coeur gauche par l’artère aorte et est transporté jusqu’à nos organes. Le sang qui ressort des organes est pauvre en dioxygène et riche en dioxyde de carbone. Il retourne au coeur droit par les veines caves (on ne représente qu’un seul vaisseau). Le sang ressort du coeur droit par les artères pulmonaires (on ne représente qu’un seul vaisseau) et rejoint les poumons où il se charge en dioxygène et rejette le dioxyde de carbone. Le sang sortant des poumons est riche en dioxygène. Il arrive au coeur gauche.

  • Résultats observés

Les élèves sont autonomes.

  • Exploitation des résultats

Chaque binôme est parvenu à tracer un schéma correct de la circulation sanguine. A la séance suivante, l’enseignant donne à chaque groupe de quatre élèves un schéma qui comporte des erreurs. Chaque groupe doit le corriger, ensuite un élève de chaque groupe présentera à toute la classe le schéma faux et le corrigera au tableau.

  • Problèmes rencontrés

    • Pour certains élèves en difficultés il faut recouvrir le fil noir par une gaine de papier bleu.

    • Mauvaise lecture et/ou compréhension du texte descriptif, d’où la nécessité de travailler en équipe de deux voire quatre élèves.

  • Remarques

    • Il est possible aussi de ne pas donner le texte décrivant le matériel et le trajet du sang, dans ce cas les élèves doivent avoir : 
       disséqué un coeur pour comprendre le cloisonnement 
       découverts les différents vaisseaux 
       faits ou vus un liquide circuler dans le coeur avant de construire leur maquette.

  • Constats

Les échanges entre les groupes sont plus constructifs car cela va leur permettre de réfléchir à la cohérence de l’organisation du système circulatoire afin d’atteindre, en plus des objectifs pré-cités, un autre objectif : "la circulation sanguine assure la continuité des échanges au niveau des organes" voir les photos des maquettes 
NB : la maquette 2 après échanges montre que les élèves ont discuté la notion de capillaire sanguin faisant la jonction entre artère et veine assurant la continuité de la circulation (système clos).

  • Prolongements

En fonction du niveau de la classe et de la progression réalisée en physique-chimie, il est possible de donner d’autres fils de couleur et d’autres "organes" du corps afin que les élèves puissent "greffer" de nouveaux organes et montrer l’organisation "en parallèle" (type circuit électrique) de la circulation sanguine.

  • Ajustements matériel

Certains fournisseurs vendent des boitiers plastiques colorés (bleu, rouge..) rectangulaires plus solides permettant de fixer des prises "femelles" pour les fils électriques ce qui pourrait augmenter la durée de vie du matériel.

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