Universités d'été « La pluridisciplinarité dans les enseignements scientifiques : Tome 2 »

Atelier n°4 : Autres actions pour le développement de la culture scientifique : les ateliers scientifiques

Animateur : Pierre Fontes, professeur à l'université Paris-Sud et à l'IUFM de Versailles

Intervenants : Sylvette Pierron, délégation académique à l'action culturelle, rectorat de Versailles, Yves Corboz, professeur de physique-chimie au collège Jules Ferry à Eaubonne

Les participants à cet atelier étaient au nombre de vingt, relevant de diverses disciplines (sciences de la vie et de la Terre, physique, chimie, mécanique), de statuts variés (enseignants, techniciens, assistants ingénieurs) et affectés dans différents types d'établissement (collèges, lycées, instituts universitaires de formation des maîtres, universités, écoles normales supérieures).

Chaque exposé a été suivi par un quart d'heure de questions, soit posées par écrit et transmises au modérateur, soit formulées oralement en fin de présentation.

Présentation des ateliers scientifiques et techniques (AST) au collège et au lycée

Intervention de Sylvette Pierron

Depuis le début des années 80, à travers les projets d'action éducative (Pae), des actions de culture scientifique et technique s'étaient mises en place, au sein de l'école, en prenant appui sur les disciplines scientifiques mais en occupant un espace de plus en plus significatif au-delà de la classe et au-delà même de l'école.

Les assises de la culture scientifique et technique en 1989 avaient permis de cristalliser l'attention du plus grand nombre et de sensibiliser le monde de l'éducation sur les rapports existant entre les jeunes et la culture scientifique et technique.

À ce stade, l'action culturelle dans les rectorats, soucieuse de développer le partenariat, s'interroge sur les représentations qu'ont les jeunes de la Science dans l'enseignement dispensé, mais aussi à travers les structures en charge de la diffusion et de la vulgarisation scientifique (musées, manifestations diverses, rencontres). La cellule d'action culturelle de l'académie de Versailles crée des ateliers expérimentaux de pratique scientifique, sur la base du cahier des charges existant pour les ateliers de pratique artistique et en s'appuyant sur les formations mise en place.

La question de la pratique fait émerger le besoin " charnel " de rencontre avec la Science (quelque peu abandonnée à cette époque, en particulier au collège, où les dédoublements des classes de science n'est plus une règle) conçue autour d'une thématique ou d'une problématique et non plus autour d'une discipline.

En 1991, ces ateliers expérimentaux sont reconnus par la direction des lycées et collèges qui souligne la nécessité dans ce cadre :

  • d'une réflexion et d'une pratique authentique,
  • d'une rencontre entre enseignants, chercheurs, industriels, professionnels de la technique,

et qui insiste sur le projet pédagogique annuel conçu en partenariat et sur la mise en place de moyens horaires spécifiques. L'essentiel était dit mais il fallait élaborer une circulaire conjointe entre le ministère de l'Éducation nationale et le ministère de la Recherche afin d'identifier, autour d'objectifs et de démarches communes, les moyens à mettre en place pour ces ateliers.

La circulaire n°95-075 du 24 mars 1995 énonce quelques principes relatifs aux aspects qualitatifs que l'expérience des ateliers existants a permis de dégager et définit le cahier des charges. Elle précise le cadre original de l'atelier ainsi que les objectifs du projet et la procédure de mise en place confiée aux rectorats.

Le projet doit permettre aux élèves de :

  • mieux connaître les métiers de la recherche ;
  • favoriser leur autonomie, leur sens de la responsabilité et leur aptitude au travail en équipe ;
  • acquérir des méthodes mises enjeu dans la démarche scientifique (formuler des problèmes, observer, analyser, expérimenter, modéliser, faire preuve d'esprit critique...) ;
  • établir des liens entre les différentes disciplines ;
  • aboutir à la réalisation d'une production ;
  • percevoir la dimension sociale, économique et éthique de la science et de la technologie ;
  • découvrir l'importance de l'information scientifique et s'exercer à la communication.

La demande de création d'un atelier scientifique comporte :

  • la présentation de l'enseignant ou de l'équipe pédagogique ;
  • la présentation du ou des partenaires du monde de la recherche et les modalités de la collaboration prévue, le projet pédagogique élaboré par l'équipe définissant les objectifs, les principales étapes et la production finale envisagée ;
  • la description des locaux : équipements et matériels mis à disposition de l'atelier à l'intérieur de l'établissement ;
  • le budget prévisionnel ;
  • l'accord du conseil d'administration de l'établissement.

La cellule rectorale d'action culturelle de Versailles propose un dossier aux établissements et s'attache, à cette occasion, à mettre en relation tous les domaines de la culture, à formuler des propositions de formations complémentaires ; elle invite aussi l'équipe d'enseignants à réfléchir, dès la conception du projet, à son évaluation. La présentation du budget prévisionnel permettra d'évaluer l'aide possible accordée à partir des crédits délégués par la recherche.

À noter que les ateliers n'excluent aucun secteur de la recherche, qu'ils se situent dans une réflexion plus globale, complémentaire et non substitutive aux enseignements et que les sciences humaines sont également concernées.

La récente circulaire n°2001-046 du 21-3-2001 reprend l'essentiel de la circulaire de 1995. Elle s'attache à souligner la cohérence nécessaire entre les AST, les actions éducatives innovantes à caractère scientifique et technique, les travaux croisés en 4e et les TPE en lycée, auxquelles il faut adjoindre aussi les classes à Pac.

Elle fait apparaître également dans les objectifs :

  • la sensibilisation aux risques naturels et technologiques majeurs ;
  • la familiarisation avec l'histoire des sciences et celle des idées ;
  • le rapprochement avec les politiques locales en particulier, pour toutes les actions touchant aux questions d'environnement.

Le projet, plus que jamais défini comme interdisciplinaire et privilégiant l'initiative, la créativité, l'esprit critique des élèves, peut s'adresser à plusieurs établissements. Il trouve sa place dans le projet d'établissement, comme une démarche de culture générale décloisonnée et en relation avec les autres aspects de la culture (actions Arts - Sciences).

Le partenariat est qualifié d'obligatoire, il est précisé dans le fond et dans la forme, en particulier pour les associations et les centres de culture scientifique, technique et industrielle (Ccsti).

Il est fait référence très clairement aux modalités de valorisation et d'évaluation ainsi qu'aux procédures d'attribution de moyens. Ces dernières n'ont pas changé fondamentalement mais la montée en puissance des demandes d'ouverture pose parfois problème car les moyens délégués ne suivent pas cette évolution et sont parfois en régression.

Ce dispositif reste cependant un lieu privilégié de pratiques et de rencontres avec la science en train de se faire ; il est socialisant, il crée du lien au sein de l'école entre les disciplines et contribue à donner du sens aux enseignements scientifiques. On peut simplement regretter que cette activité soit vécue comme une charge supplémentaire pour les enseignants.

Remarques

Il est possible de faire fonctionner un atelier sur une durée de deux années successives, avec la présentation d'un état des lieux à la fin de la première année et la remise d'un produit fini à la fin de la deuxième.

Les ateliers scientifiques sont distincts des autres actions de nature scientifique (Fête de la science, Semaine de la science, Olympiades de physique, Olympiades de chimie...) mais n'en sont pas exclusifs.

Exemple de réalisation au collège Jules-Ferry, à Eaubonne

Intervention de Yves CORBOZ

Cette intervention fait état d'une expérimentation conduite au collège Jules-Ferry, à Eaubonne (Val d'Oise) depuis 1991 en classe de sciences physiques, dans une activité de club " météo-sciences " en partenariat avec Météo-France, puis à partir de 1995 dans le cadre d'une liaison entre l'école primaire et le collège. Cette liaison entre l'école et le collège a conduit à la mise en place d'activités dans lesquelles des collégiens tiennent le rôle de moniteur pour des élèves de l'école élémentaire.

La réalisation d'une activité centrée sur la météorologie présente de l'intérêt dans plusieurs domaines ; elle permet de :

  • faire acquérir des connaissances relatives à l'atmosphère et à l'environnement ;
  • travailler de façon pluridisciplinaire dans le cadre d'un même projet pour créer une base de données utilisable dans différentes disciplines (sciences physiques, sciences de la vie et de la Terre, géographie...) ;
  • faire appel à des compétences transversales, des compétences disciplinaires et des compétences liées à la maîtrise de la langue ;
  • développer la motivation de certains élèves grâce au caractère concret des activités ;
  • initier les élèves à l'usage des technologies d'information et de communication ;
  • engager les élèves dans un travail à long terme ;
  • développer l'autonomie dans le travail ;
  • inciter les élèves et les enseignants au travail en équipe ;
  • créer des relations avec des partenaires extérieurs et rompre ainsi l'isolement de certains établissements.

Les partenaires sollicités interviennent pour la validation des manipulations imaginées par les élèves et la relation ainsi établie comporte un rôle formateur très appréciable.

La situation de découverte permanente initie les élèves à la démarche expérimentale (formulation de nouvelles questions, recherche de rigueur, ...).

Au cours de cet atelier, une bonne vingtaine d'expériences a été présentée (mise en évidence de l'existence de l'air, formation d'un vent, fabrication d'un baromètre à eau, etc.). Ces expériences figurent, parmi d'autres, dans un cédérom réalisé par l'intervenant, dont un exemplaire a été remis à chacun des participants à la fin de l'atelier et sont également décrites sur un site Internet à l'adresse suivante : www.educnet.education.fr/meteo/ressourc/somm.htm. Elles apparaissent sous le titre " Quelques expériences simples de physique ". Ces expériences ont en commun, d'une part, d'être en relation avec des questions de météorologie qui se prêtent particulièrement à des études pluridisciplinaires, d'autre part, d'être réalisables avec un matériel peu onéreux et, en partie, issu de la vie quotidienne. Ces expériences sont fondamentales et simples à réaliser. Elles sont initialement destinées à des élèves de collège, mais sont également utilisables à l'école élémentaire.

Des affiches représentant des documents et des réalisations d'élèves de collège sur ce même thème ont également été présentées comme exemples de productions auxquelles conduisent les ateliers scientifiques.

Un projet d'atelier scientifique est élaboré en partenariat avec l'association nationale science et technologie jeunesse (Anstj) et Météo-France pour développer un réseau de surveillance et de mesure de l'acidité des pluies. Ce projet s'adressant à des élèves de collège et de lycée constitue un prolongement des activités déjà réalisées à l'école et au collège. Il repose, en partie, sur la gestion d'une station de relevés automatisés d'intérêt météorologique ; il apporte donc un intérêt supplémentaire à la maîtrise des techniques d'information et de communication dans l'enseignement. Il doit, par ailleurs, conduire au développement d'un travail en commun avec le lycée et entraîner une collaboration pluridisciplinaire.

Un atelier scientifique sur le thème de la météorologie illustre la possibilité de faire découvrir à des élèves de l'école, du collège ou du lycée, les notions élémentaires de physique et des autres sciences expérimentales qui interviennent en météorologie et constituent les bases de cette science complexe.

L'expérience dans les Olympiades nationales de la physique

Animateur : Dominique Sacépé, professeur de physique et chimie au lycée Jules Haag

Intervenants : Kamil Fadel, responsable du département de physique du Palais de la découverte ; Philippe Jeanjacquot, professeur de physique et chimie au lycée Charlie Chaplin à Décines, Isère ; Jacques Royer, professeur de physique et chimie au lycée Aristide Briand à Saint-Nazaire, Loire-Atlantique

À la demande de certains participants, les modalités pratiques de déroulement des Olympiades nationales de la physique sont brièvement présentées : choix du sujet, constitution des groupes, partenariat, financement, fonctionnement du jury et organisation matérielle de la finale nationale. Le compte rendu qui suit s'attache plus spécialement à l'intérêt que peut présenter la participation à ce concours pour la formation scientifique du lycéen.

Une initiation à la recherche expérimentale

Selon Claude Bernard, on raisonne dans les sciences expérimentales à partir de faits expérimentaux obtenus dans des conditions créées et déterminées par l'expérimentateur lui-même. À ce titre, les travaux pratiques dont l'intérêt est indéniable n'illustrent pas le travail des ingénieurs et des chercheurs scientifiques, et ce n'est d'ailleurs pas leur objectif. Ils ne peuvent donc pas constituer une initiation à la recherche expérimentale puisque les conditions et protocoles expérimentaux ne sont pas déterminés par les élèves, mais plus ou moins dictés par les enseignants et les manuels. Les Olympiades de la physique offrent alors, à certains des élèves de 1ère S qui viennent de s'engager dans un projet scientifique, une vision réaliste de la démarche scientifique et de son caractère fondamentalement expérimental. Elles contribuent à leur montrer tout ce qui se cache derrière l'expérience lorsqu'on pratique la science, que ce soit sous son aspect technique qui relève du travail des ingénieurs et techniciens ou sous son aspect plus fondamental, domaine des chercheurs. Elles leur font découvrir les coulisses de la recherche expérimentale. Elles contribuent à renforcer des vocations scientifiques, permettant à certains élèves de mieux s'orienter, de mieux savoir vers quoi ils s'orientent ou parfois aussi ce vers quoi il vaudrait mieux qu'ils ne s'orientent pas. Dans les Olympiades, les élèves sont impliqués dans un véritable travail de recherche scientifique à caractère expérimental où ils peuvent se laisser librement guider par leur intuition et leur bon sens. À l'image des professionnels de la recherche, ils rencontrent des difficultés insoupçonnées qu'ils doivent résoudre en faisant appel à leur imagination et à leur créativité, un aspect essentiel du travail scientifique souvent méconnu des élèves. Le concours des Olympiades de la physique constitue une excellente et irremplaçable initiation à la recherche expérimentale qui peut d'ailleurs susciter ou révéler des vocations pour cette activité.

Un apprentissage du travail en équipe

Les Olympiades de la physique constituent une excellente occasion pour les élèves d'apprendre à travailler en équipe, chacun avec sa spécialité, ses atouts et son savoir-faire. Tout en étant intégré au groupe, chaque élève peut révéler ses propres compétences et garde sa personnalité. Cela se traduit par l'apparition naturelle au sein de l'équipe d'un chef de groupe, d'un responsable du budget, d'un bricoleur, d'un théoricien... Par ailleurs, le professeur fait partie intégrante de l'équipe et se retrouve sur un pied d'égalité avec les élèves lorsque, comme eux, il se trouve désarmé face à une difficulté qu'il ne sait résoudre.

Un enrichissement culturel

Souvent, le projet expérimental des élèves présente un caractère pluridisciplinaire : il n'est pas rare que la biophysique ou la géophysique viennent rejoindre l'astronomie, l'électronique ou l'histoire des sciences. Cette approche pluridisciplinaire est essentielle dans les Olympiades de la physique dont l'objectif premier déborde largement du cadre de la discipline. Aussi n'est-il pas surprenant que des premiers prix aient pu être attribués pour des travaux largement interdisciplinaires (par exemple, en 1998 pour un gnomon ou plus récemment en 2000 pour un projet consacré à la cathédrale de Meaux). Cette ouverture permet d'éviter l'enclavement des Olympiades dans une discipline académique ; elle contribue à procurer aux élèves une vision plus globale et unitaire des sciences.

Un entraînement à une communication de qualité

À l'image d'une œuvre d'art, une expérience scientifique s'imagine, se réalise et se met en scène. Quotidiennement, les chercheurs et les ingénieurs présentent dans des publications ou par voie de conférence les nouvelles expériences qu'ils ont réalisées ; ils exposent à la communauté scientifique ou aux médias l'intérêt de ces expériences. Les élèves qui ont passé près d'un an à réaliser un montage expérimental ont à cœur de susciter l'enthousiasme du jury à travers un rapport écrit et surtout lors de la présentation orale de leur travail. Le concours des Olympiades n'est donc pas uniquement une épreuve technique, c'est également une épreuve d'expression écrite et orale. Il requiert des candidats clarté et esprit de synthèse, ainsi qu'une certaine capacité à mettre en scène le travail réalisé. À ce titre, les Olympiades de la physique constituent une initiation à un savoir-faire qui dépasse largement le cadre de ce concours. Il n'est donc pas étonnant que tous les élèves sans exception reconnaissent les progrès extraordinaires qu'ils ont réalisés dans le domaine de la communication.

Conclusion

Tous les groupes, même s'ils ne sont pas récompensés au concours, ont acquis, à l'issue d'un projet d'Olympiades, une formation irremplaçable. Malgré la baisse d'intérêt actuelle, on peut espérer que la création d'ateliers scientifiques et la réalisation de TPE à contenu expérimental puissent engager les professeurs et leurs élèves à prolonger ces nouvelles activités dans des projets d'Olympiades.

Actes de l'université d'été - La pluridisciplinarité dans les enseignements scientifiques - La place de l'expérience

Mis à jour le 16 avril 2011
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