Sciences Et Laboratoire - Education
Ressources pour le lycée général et technologiqueeduscolRessources pour la classe de secondegénérale et technologiqueSciences et laboratoireEnseignement d'explorationCes documents peuvent être utilisés et modifiés librement dans le cadre des activitésd'enseignement scolaire, hors exploitation commerciale.Toute reproduction totale ou partielle à d’autres fins est soumise à une autorisationpréalable du directeur général de l’Enseignement scolaire.La violation de ces dispositions est passible des sanctions édictées à l’article L.335-2du Code la propriété intellectuelle.14 juin 2010(édition provisoire) MEN/DGESCO eduscol.education.fr/prog
Documents ressources pourl’enseignement d’exploration Scienceset laboratoire1 Objectifs de l’enseignement d’exploration.L’enseignement d’exploration « Sciences et Laboratoire » doit permettre aux élèves de se poser desquestions, d’imaginer des réponses réalistes, de prendre des initiatives pour passer des idées auxactes et aux réalisations concrètes en expérimentant à travers une pratique soutenue de ladémarche scientifique dans le cadre d’activités de laboratoire. Il vise à susciter le goût de larecherche, à développer l’esprit d’innovation et à lui faire découvrir ses capacités de résolution deproblèmes en insistant particulièrement sur l’observation, le choix et la maîtrise des instruments etdes techniques de laboratoire, l’exploitation des résultats, l’action concrète et raisonnée, le travailcollaboratif Dans la mise en œuvre de cet enseignement, la pratique expérimentale est privilégiéepour répondre à une question ; elle favorise la formation de l'esprit scientifique si elle estaccompagnée par un objectif précis en amont et par un regard critique sur la réponse apportée enaval.À partir de questions sur des phénomènes naturels ou sur des "objets" construits par l'Homme, lesélèves doivent être amenés à collecter, extraire et traiter des informations en vue d'apporter uneréponse à une problématique. Cette démarche est l’occasion de mettre en œuvre ou de découvrirdes compétences spécifiques aux activités expérimentales menées en laboratoire.2 Former et évaluer par compétences.Dans le cadre des activités expérimentales, six domaines de compétences peuvent être identifiés :S’approprier L’élève s’approprie la problématique du travail à effectuer et l’environnement matériel (àl’aide de la documentation adéquate).Réaliser L’élève met en œuvre un protocole expérimental en respectant les règles de sécurité.Analyser L’élève justifie ou propose un protocole, justifie ou propose un modèle, choisit et justifie lesmodalités d’acquisition et de traitements des mesures.Valider L'élève identifie les sources d'erreurs, estime l'incertitude sur les mesures effectuées etanalyse de manière critique la cohérence des résultats obtenus.Direction générale de l'Enseignement scolaire - Inspection générale de l'Éducation nationale Ministère de l'Éducation nationale14/06/2010Page 1 sur 40
Communiquer L’élève explique, représente, commente sous forme écrite et/ou orale, formule desconclusions. Il doit faire preuve d’écoute vis à vis du professeur et de ses pairs. Il échange etconfronte son point de vue.Être autonome, faire preuve d’initiative L’élève fait preuve d’autonomie, de curiosité et s’implique dans les activités expérimentales.L’acquisition des compétences ne peut se faire sans une évaluation de leur maîtrise au cours de laformation. Ce mode d’évaluation permet à l’élève, entre autres grâce à l’auto-évaluation, de mieuxidentifier ses points forts et ceux restant à améliorer. L’élève a ainsi un moyen de progresser ensachant précisément quel est son degré de maîtrise de chacune des compétences. La constructiond’une séquence par le professeur nécessite donc de définir : les compétences mises en œuvre précédemment qui sont à réinvestir. Celles-ci peuvent alorsfaire l’objet d’une évaluation ; les nouvelles compétences à faire travailler ; la manière dont il va communiquer aux élèves les objectifs de la séquence en termes decompétences ; la manière dont il va les évaluer.Soulignons que l’approche par compétence permet d’assurer une plus grande lisibilité des acquisattendus des élèves ; l’évaluation y gagne en clarté, en fiabilité et en cohérence et l’articulation entreles différents enseignements s’en trouve plus aisée.La grille de compétences qui est proposée en ANNEXE 1 précise quelques exemples de compétencesà mobiliser dans chaque domaine. Cette grille permet de remplir deux objectifs: c’est un outil qui sert aux professeurs à élaborer une programmation de manière à balayerl’intégralité du champ de compétences. Comme cela est déjà souligné, pour optimiserl’efficacité de cet outil, les activités proposées à l’élève doivent être, dès leurs conceptions,mises en perspective avec les compétences visées. Cette programmation peut êtreindividualisée. elle permet à l’élève de s’approprier les objectifs d’une formation expérimentale et demesurer ses progrès dans le cadre d’une évaluation formative. Elle constitue alors une sortede «contrat didactique ».3 Conception et mise en œuvre de l’enseignement.Deux types d’activités peuvent être envisagés dans le cadre de cet enseignement : des activités permettant de découvrir ou redécouvrir des compétences : les études de cas ; des activités permettant de réinvestir les compétences rencontrées auparavant : le projetd’élèves.Direction générale de l'Enseignement scolaire - Inspection générale de l'Éducation nationale Ministère de l'Éducation nationale14/06/2010Page 2 sur 40
3.1 Les études de cas.Une étude de cas est définie comme un ensemble cohérent d’activités menées par un grouped’élèves et se rapportant à un objet, une question, un objectif donné de façon à contribuer à la miseen œuvre de capacités et au renforcement des compétences visées. Cet ensemble est prédéterminépar le professeur. A partir d’une problématique s’appuyant sur un des thèmes du programme, leprofesseur construit et propose aux élèves une séquence. Cette séquence s’articule autour : de questions posées aux élèves ; d’activités permettant de répondre à ces questions ; elles permettent de mobiliser desconnaissances, des capacités et des attitudes qui doivent être précisées à chaque fois; de synthèses ponctuelles et d’une synthèse finale permettant d’institutionnaliser lesconnaissances et les capacités mises en œuvre ; d’une évaluation formative permettant aux élèves de connaître les objectifs de formation etde suivre leurs progrès. Cette évaluation peut s’appuyer sur la grille de compétencesproposée en ANNEXE 1.La conception des activités nécessite : le recensement des sources d’information mises à disposition des élèves ; la définition des activités de laboratoire permettant de répondre à la question posée ; l’organisation d’une synthèse finale qui sera l’occasion pour les élèves de présenter auprofesseur et à leurs pairs la démarche suivie, soit sous forme orale, soit sous forme écrite.On trouvera en ANNEXE 2un cadre pour la conception de ces études de cas.Exemples d’études de cas : Thème « informations et communication », mots clés « imagerie numérique ». Thème « géosphère », mot clé « prévention des risques volcaniques ». Thème « atmosphère terrestre », mots clés « l'eau et l'air : couplage atmosphère /géosphère ». Thème « utilisation des ressources naturelles », mots clés « eau».3.2 Le projet.Mettre en projet, c’est mobiliser chez les élèves avant tout la capacité de projection (« je choisis »)plutôt que celle de reproduction (« je suis une démarche programmée »). L’enjeu de formation estde rendre les élèves acteurs autonomes plutôt que simples exécutantsLe projet sera l’occasion pour les élèves de réinvestir les compétences rencontrées lors desdifférentes études de cas proposées en amont. Il s’agit dans ce contexte de permettre à un groupeDirection générale de l'Enseignement scolaire - Inspection générale de l'Éducation nationale Ministère de l'Éducation nationale14/06/2010Page 3 sur 40
d’élèves de choisir par eux-mêmes l’ensemble des activités à mener pour répondre à uneproblématique qu’ils auront choisie ou que le professeur leur aura proposée.La démarche à suivre par les élèves peut être schématisée comme suit:InitialisationProblématisationConstruction de laréponseau problèmeProductionBilan Fiche de synthèse Présentation oraleA partir de la thématique initiale proposée par le professeur les élèves doivent : questionner le sujet et dégager un problème initial ; formuler une problématique ; définir une procédure de résolution, planifier le travail, répartir les tâches et lesréaliser ; mobiliser et réinvestir des connaissances ; acquérir de nouvelles connaissances et capacités ; rendre compte de leur démarche et de leurs résultats.Pour cela, le professeur peut mettre en œuvre la démarche suivante :InitialisationAccompagnementde laproblématisationAccompagnementde la construction aider à créer des situations problèmes ; mettre en place la situation inductrice du projet ; apporter une aide méthodologique ; déterminer le calendrier de l’action pédagogique ; préparer matériellement les séances avec les élèves ; présenter aux élèves la grille d’évaluation finale.EvaluationDirection générale de l'Enseignement scolaire - Inspection générale de l'Éducation nationale Ministère de l'Éducation nationaleBilan14/06/2010Page 4 sur 40
3.3 Organisation globale.Il convient de privilégier la démarche à la quantité (en particulier de connaissances). Pour cela, laproposition de trois séquences (deux études de cas et un projet par exemple) portant sur les troisthèmes choisis, parait raisonnable.Direction générale de l'Enseignement scolaire - Inspection générale de l'Éducation nationale Ministère de l'Éducation nationale14/06/2010Page 5 sur 40
ANNEXE 1Grille de compétencesGrille de programmationGrille de suivi de l’élèveSéance 1Séance 2Séances 3,4, enceévaluéeA(acquis)NA (non CompétenceévaluéeA(acquis)NA (non acquis)Compétence �eA(acquis)NA (non acquis)APP. S’APPROPRIERSe mobiliser en cohérence avec les consignes donnéesAdopter une attitude critique et réfléchie vis-à-vis de l'informationdisponible .REA. RÉALISERRéaliser ou compléter un schéma permettant de mettre en œuvre leprotocole expérimentalRéaliser le dispositif expérimental correspondant au protocoleRespecter les règles de sécuritéMaîtriser certains gestes techniquesObserver et décrire les phénomènes .ANA. ANALYSERFormuler une hypothèse et proposer une méthode pour la validerÉlaborer, choisir et utiliser un modèle adaptéProposer et/ou justifier un protocole, identifier les paramètrespertinentsDéfinir les conditions d’utilisation des instruments de mesure,réaliser et régler les dispositifs expérimentaux dans les conditions deprécision correspondant au protocoleObserver et décrire les phénomènes .VAL. VALIDERExtraire des informations des données expérimentales et lesexploiterEstimer l’incertitude d’une mesure unique ou d’une série demesuresConfronter un modèle à des résultats expérimentaux : vérifier lacohérence des résultats obtenus avec ceux attendusAnalyser l’ensemble des résultats de façon critique et faire despropositions pour améliorer la démarche ou le modèle COM. COMMUNIQUERRendre compte de façon écriteRendre compte de façon orale AUTO. ETRE AUTONOME, FAIRE PREUVE D’INITIATIVES’impliquer dans un projet individuel ou collectifPrendre des initiatives, des décisions, anticiperTravailler en autonomieTravailler en équipeMobiliser sa curiosité, sa créativité Direction générale de l'Enseignement scolaire - Inspection générale de l'Éducation nationale Ministère de l'Éducation nationale14/06/2010Page 6 sur 40
ANNEXE 2Le schéma didactique suivant constitue une aide à la conception de séquences pourl’enseignement d‘exploration Sciences et Laboratoire. Il s’agit du canevas utilisé pourélaborer les exemples proposés. Fondé sur une démarche de résolution de problèmessuscités par les thèmes choisis, il doit permettre d’atteindre les objectifs généraux rappelésdans le préambule.Il ne doit pas être perçu comme un modèle normatif constituant la seule réponsepédagogique possible permettant aux élèves de mener les investigations envisagées dans cetenseignement. Néanmoins, quelle que soit la voie empruntée, Il y a lieu de souligner que cetenseignement doit privilégier la pratique expérimentale et une démarche scientifique enfavorisant l’activité des élèves et en développant le questionnement et l’autonomie. Commementionné dans le préambule, il doit contribuer à l’acquisition de compétences qui aiderontles élèves à faire un choix raisonné pour s’orienter dans les voies scientifiques outechnologiques.Direction générale de l'Enseignement scolaire - Inspection générale de l'Éducation nationale Ministère de l'Éducation nationale14/06/2010Page 7 sur 40
Sciences et LaboratoireTHEME n : séquence de ? séances de heuresDomaine exploré : xxProblématique générale :Une question «ouverte» proposée par l’enseignant.Séance « 0 » : INTRODUCTION au THEME nPrésentation : Support multimédia de sensibilisation : périmètre du domaine à explorer ; enjeuxscientifiques principaux ; autres enjeux ; présence des sciences notamment expérimentales.Suivie :D’un débat permettant de faire émerger collectivement des pistes d’investigation : sélectiond’activités de laboratoire pertinentes et « faisables » ; conception de la séquence ; déroulementde la séquence ; production attendues ( diaporama final).Problématique 1 (Pb1): question 1 ACTIVITÉ 1,1 : titre en rapport avec un objectif précis lié à Pb1Objectifs : quelles tâches dans quel but ?Matériaux fournis :- Protocole : oui/non : ; matériel spécifique : oui/non : ; Ressources particulières misesà disposition ou à mobiliser : .- Explicitation des attentes, des consignes, des taches possibles ; organisation dutravail collectif. ACTIVITÉ 1,2 : titre en rapport avec un objectif précis lié à Pb1Objectifs : quelles tâches dans quel but ?Matériaux fournis :- Protocole : oui/non : ; matériel spécifique : oui/non : ; Ressources particulières misesà disposition ou à mobiliser : .- Explicitation des attentes, des consignes, des taches possibles ; organisation dutravail collectif. ACTIVITÉ 1,3 : titre en rapport avec un objectif précis lié à Pb1Objectifs : quelles tâches dans quel but ?Matériaux fournis :- Protocole : oui/non : ; matériel spécifique : oui/non : ; Ressources particulières misesà disposition ou à mobiliser : .- Explicitation des attentes, des consignes, des taches possibles ; organisation dutravail collectif. SYNTHÈSE collective :- Quelle réponse à Pb1 ?- Quelles connaissances et capacités mobilisées ou acquises ? TRACE ÉCRITE et évaluation/auto-évaluation :Les activités conduites me permettent de conclure :- que : .- parce que : - Je sais maintenant que : . , parce que .Direction générale de l'Enseignement scolaire - Inspection générale de l'Éducation nationale Ministère de l'Éducation nationale14/06/2010Page 8 sur 40
- je sais aussi mettre en œuvre et utiliser .Les deux séquences suivantes (2 et 3) sont construites sur le même schéma que laprécédente.Problématique 2 (Pb2): question 2 ACTIVITÉ 2,1 : titre en rapport avec un objectif précis lié à Pb2ACTIVITÉ 2,2 : titre en rapport avec un objectif précis lié à Pb2ACTIVITÉ 2,3 : titre en rapport avec un objectif précis lié à Pb2SYNTHÈSE collective :- Quelle réponse à Pb2 ?- Quelles connaissances et capacités mobilisées ou acquises ? TRACE ÉCRITE et évaluation/auto-évaluation : Problématique 3 (Pb3): question 3ACTIVITÉ 3,1 : titre en rapport avec un objectif précis lié à Pb3ACTIVITÉ 3,2 : titre en rapport avec un objectif précis lié à Pb3ACTIVITÉ 2,3 : titre en rapport avec un objectif précis lié à Pb3SYNTHÈSE collective :- Quelle réponse à Pb3 ?- Quelles connaissances et capacités mobilisées ou acquises ?TRACE ECRITE et évaluation/auto-évaluation :SYNTHÈSE GÉNÉRALE : terme du thème traité.Présentation « individuelles/collectives » des activités conduites (diaporama court, autreforme ) et des conclusions propres à chaque groupe.Conclusions générales : les activités menées permettent de répondre à tout ou partie dela problématique générale de la manière suivante : .Analyse critique de la stratégie, des moyens utilisés ; Les réussites / les difficultés/ lespoints à (re) travailler.Direction générale de l'Enseignement scolaire - Inspection générale de l'Éducation nationale Ministère de l'Éducation nationale14/06/2010Page 9 sur 40
Sciences et Laboratoire - THEME : Information et communication :Domaine exploré : L'imagerie numérique - séquence de 8 séances de 2 hCette fiche présente une des approches possibles de l'étude des appareils d'imagerie numériques. On fait lechoix de commencer par la vision des images sur les écrans de manière à mieux s'appuyer sur les acquis ducollège, de permettre des observations simples en classe ou à la maison, puis de présenter les solutionstechniques mises en œuvre dans les appareils existants comme des moyens de répondre aux demandes duconsommateur. L'idée qui préside est que le vocabulaire technique et scientifique s'introduise au fur et àmesure des observations et des expérimentations.Problématique généraleLes comparatifs d'appareils d'imagerie numérique (écrans, appareils photos, caméscopes) comportent ungrand nombre de termes techniques et de données chiffrées.Comment interpréter ces données « constructeur » pour choisir de façon raisonnée un appareil d’imagerienumérique ?Séance d’ouverture : Entrée dans le thème Images numériques. Présentation : le thème peut débuter par la projection de l'un des très nombreuxcomparatifs entre deux appareils photographiques ou deux écrans de téléviseurs numériques ; onpropose à la classe la rédaction d'un document qui illustre (visuellement si possible) la relation entreles données chiffrées présentes et la qualité d'une image numérique. Production attendue : diaporama ou document html mis sur le site en intranet.A. Problématique 1 : Comment sont produites les images sur nos écrans ?Objectif : acquérir progressivement les notions de résolution, de définition, de fréquence derafraichissement.ACTIVITÉ 1.1 : Questionnement : Comment sont produites les couleurs d’une image sur un écran, combien ya-t-il de points sur un écran ? Combien y a-t-il de points par cm² ? Observer une image sur un écran.Les observations faites en classe sur les écrans LCD d'ordinateurs peuvent être précédées par untravail à la maison : combien de points sur mon écran de téléphone, de console de jeux, de téléviseuret d'ordinateur ?Mises en commun en classe : détermination de la résolution moyenne des écrans en fonction desapplications (en points par cm², puis par pouce² (dpi, dots per inch square).- Connaissances: termes techniques associés : pixel, résolution et définition d’une image.- Capacités et Attitudes :APP : adopter une attitude critique et réfléchie vis-à-vis de l’information disponible(recherche, tri, exploitation, organisation ).Thème informations et communication : imagerie numériqueDirection générale de l'Enseignement scolaire - Inspection générale de l'Éducation nationale Ministère de l'Éducation nationale14/06/2010Page 10 sur 40
COM : communiquer de façon écrite et orale.ACTIVITÉ 1.2 : Questionnement : Comment est produite la couleur jaune sur l’écran d’un ordinateur ? Comparer les spectres de diverses sources de lumière jaune.-Matériel : spectrophotomètre.-Connaissances : compositions spectrales et sensation colorée.-Capacités et Attitudes :ANA : formuler une hypothèseANA : Observer et décrire des phénomènes.ACTIVITÉ 1.3 : Questionnement : Peut-on agrandir indéfiniment une image ? Observer une image et agrandir un détail ; comparer avec une photographie en très hauterésolution.-Matériel : logiciel de traitement d'image, appareil photographique numérique.-Capacités et Attitudes :ANA : Proposer un protocole,RE
l’enseignement d‘exploration Sciences et Laboratoire. Il s’agit du canevas utilisé pour élaborer les exemples proposés. Fondé sur une démarche de résolution de problèmes suscités par les thèmes choisis, il doit permettre d’atteindre les objectifs rappelés généraux dans le préambule.
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Agile software development refers to a group of software development methodologies based on iterative development, where requirements and solutions evolve through collaboration between self-organizing cross-functional teams. The term was coined in 2001 when the Agile Manifesto was formulated. Different types of agile management methodologies can be employed such as Extreme Programming, Feature .
