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Les deux bouteilles

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533-une-200.jpgL’auteure, après avoir été formatrice en ESPÉ pendant vingt ans, est maintenant formatrice bénévole internationale pour La main à la pâte. Elle présente ici une activité de formation où les adultes sont confrontés à un problème scientifique qu’ils doivent essayer de résoudre seuls, puis par petits groupes.

La façon de procéder est identique à celle utilisée en classe avec des élèves : mise en questionnement pour résoudre un problème. Le problème doit être adapté au public : ni trop facile car ce ne serait plus un problème, ni trop difficile car cela découragerait. Il est préférable que le problème posé ait plusieurs solutions.

Vu que cette démarche prend du temps, il est judicieux de la mener prioritairement dans les domaines où les conceptions1(des adultes ou des enfants) sont connues pour être présentes et résistantes.

Une de ces conceptions résistantes est que l’air, invisible, n’existe pas vraiment : une bouteille vide n’est pas pleine d’air.

Le problème posé est le suivant : « Comment faire pour mettre tout l’air de la petite bouteille dans la grande bouteille, et pour être sûr que tout l’air de la petite se trouve dans la grande ? »

Les participants sont avertis qu’ils pourront disposer de tout le matériel qu’ils souhaitent. Le matériel est caché pour laisser libre cours à l’imagination et place à la mobilisation des conceptions. Une trame de compte rendu est distribuée et doit être complétée à chaque étape de la démarche.

La première partie de la séance concerne la résolution du problème, la seconde partie concerne l’analyse de la démarche.

Première partie : résolution du problème

Chacun réfléchit d’abord seul, par écrit et en silence, pendant cinq minutes. Si un participant n’a pas la moindre idée au départ, cela n’a pas d’importance, il peut laisser vide la case correspondante. Je garantis qu’à la fin, tous auront compris.

Ensuite, les participants essayent de se mettre d’accord par groupes sur une résolution du problème. Si ceci n’est pas possible, et avant d’en venir aux mains, deux solutions peuvent être retenues. Chaque groupe prépare un poster puis le présente. Les autres participants peuvent questionner ce qui est présenté. Le formateur écarte les propositions dangereuses, mais ne dit pas ce qui fonctionne ou ne fonctionne pas. Il accueille les propositions, souvent très différentes, avec égale bienveillance et enthousiasme. Les participants sont étonnés par la diversité des propositions. Certains sont déroutés par des propositions qu’ils n’avaient pas envisagées, d’autres étayent leur raisonnement, d’autres se posent de nouvelles questions : tous réfléchissent aux solutions proposées, en se demandant quels seront les résultats expérimentaux.

Chaque groupe peut ensuite tester expérimentalement ce que son groupe a proposé ainsi que les propositions des autres groupes. Chaque groupe présente ses résultats. Si nécessaire, certaines expériences peuvent être refaites.

Enfin, chacun écrit toutes les solutions possibles, puis le nouveau savoir qui a été construit. Une dernière partie concerne « ce que j’ai appris » et « les nouvelles questions que je me pose ».

Seconde partie : analyse

Les adultes décrivent combien le problème à résoudre les a déconcertés. Certains évoquent leur embarras de ne rien pouvoir écrire, ou bien d’écrire des choses dont ils n’étaient pas surs, des choses « trop simples » pour être « scientifiques », comme couper en deux la grande bouteille (en plastique) et mettre la petite dedans.

Les cinq minutes seul, sans parler, leur ont semblé bien longues. Mais ils reconnaissent l’importance de ce temps de réflexion. Temps qu’ils n’accordent pas souvent à leurs élèves : le maitre pose une question, les élèves lèvent le doigt, le maitre interroge. Beaucoup d’élèves ne se sont pas encore posé la question que déjà une réponse est donnée.

Ils ont été surpris par l’engagement de chacun des membres du groupe au moment de la mise en commun de leur proposition et de l’accord à trouver. Le ton est parfois monté, la discussion a été animée. Il est impressionnant de voir comment les adultes s’engagent dans l’interaction avec les autres et que plus rien d’autre n’existe que le problème à résoudre !

Les groupes qui proposent des solutions qui ne fonctionnent pas essayent de nombreuses fois en pensant que le matériel est défaillant. Ils soulignent le rôle positif des encouragements du formateur à poursuivre et l’importance que le formateur ne donne jamais la réponse.

Au moment de la présentation des résultats expérimentaux, les participants, collectivement, trouvent les justifications et la cause des erreurs : la grande bouteille vide est déjà pleine d’air. Cet air doit partir pour être remplacé par celui de la petite ; pour prouver que c’est bien l’air de la petite, la grande doit être pleine d’eau au départ ; pour permettre la circulation de l’air dans un sens et de l’eau dans l’autre, l’orifice doit être assez gros, ou bien il faut mettre deux tuyaux.

Le fait qu’il y ait plusieurs solutions donne une place à toutes les idées. Il n’y en a pas de bonnes et de mauvaises. Il y a celles qui fonctionnent et celles qui ne fonctionnent pas.

Les temps de travail annoncés pour chaque étape sont un peu serrés pour permettre une meilleure dynamique et rester productifs.

Les enseignants soulignent l’importance de la trace écrite pour eux-mêmes, tout au long de la démarche. Ils relèvent aussi le travail sur des compétences transversales : maitrise de l’oral, argumentation, écoute des autres, autonomie.

Ce problème à plusieurs solutions permet d’engager la discussion sur les autres types de problèmes et sur les étapes incontournables de la démarche.

La rubrique « Les nouvelles questions que je me pose » permet de discuter sur les problèmes qui pourraient donner lieu à une nouvelle démarche d’investigation. Ceci permet aussi de discuter de qui pose les problèmes (élèves ? enseignant ?), lesquels sont pertinents à résoudre en classe, qui choisit, etc.

Pour moi, la démarche d’investigation présentée ici permet de bien montrer que ce qui est central est le cheminement intellectuel individuel, qui s’appuie sur le questionnement, les conceptions, l’argumentation entre pairs, puis la validation expérimentale.

Elle permet de redonner confiance aux adultes sur leurs possibilités de faire des sciences pour eux-mêmes et, ensuite, en classe.

Anne Goube
Formatrice IUFM retraitée, formatrice bénévole internationale La main à la pâte
Paroles de participants
« Je  pensais ne jamais y arriver. Tout seul, je n’avais aucune idée, puis en écoutant les autres du groupe, j’ai trouvé ma place. À la fin, j’avais tout compris ! »« Je trouvais mon idée trop simple pour être scientifique (couper la grande bouteille), je n’ai pas osé la dire. Le déroulement de la séance m’a donné confiance dans mes possibilités ! »

« C’est génial de pouvoir tester les idées du groupe, même si ça ne marche pas. »

« J’ai toujours détesté les sciences parce que je me trouvais nulle, je ne comprenais rien. Cette fois, j’ai eu le temps de cheminer et de tout comprendre. »

Notes
  1. L’esprit (des élèves, des adultes) n’est jamais vierge. Chacun s’est construit un système explicatif qui s’avère efficace dans les situations habituellement rencontrées. Ce système explicatif (appelé aussi « conceptions ») s’avère particulièrement résistant aux changements, et en particulier aux efforts d’enseignement.