Le dessin d’observation scientifique en maternelle : outil pédagogique pour quels apprentissages ?

Dans le cadre d’une séquence du domaine «Explorer le monde du vivant, des objets et de la matière», j’ai mis en oeuvre avec mes élèves de moyenne section un projet de plantations avec observations de la germination et la croissance de végétaux. Cette séquence a pour objectifs des apprentissages langagiers (lexique et syntaxe) et de faire acquérir à mes élèves des connaissances sur le développement de végétaux : reconnaître les principales étapes du développement d’un végétal, connaître les besoins essentiels de quelques végétaux, savoir que les plantes grandissent et se transforment donc que les végétaux sont vivants. La séquence vise aussi un éveil à la curiosité scientifique, grâce aux étapes de la démarche d’investigation scientifique qu’elle fait découvrir aux élèves ; les phases d’observation scientifique qu’elle comporte visent d’amener les élèves à comprendre qu’une plante est vivante, de savoir distinguer et nommer les parties qui la composent, et de mémoriser ces connaissances en produisant des dessins d’observations comme traces de ces acquis.

Un fait semble avéré : l’observation scientifique facilite l’apprentissage. J’ai conçu et mené cette séquence avec l’objectif additionnel d’enrichir mes pratiques professionnelles. D’où l’importance de confronter mes représentations initiales sur mon utilisation pédagogique de l’observation scientifique en maternelle pour l’acquisition des savoirs ciblés par la séquence, avec les attitudes de mes élèves pendant notre démarche d’investigation. Quelles autres compétences le dessin d’observation scientifique développerait-il en maternelle ?

Cadre théorique de référence : la démarche d’investigation puis le le développement de l’enfant

La démarche d’investigation scientifique

Définition
La démarche d’investigation résulte de recherches en didactique s’inspirant de la démarche des scientifiques (problème – hypothèse – recherche – résultats – interprétation – conclusion). Elle s’appuie sur le questionnement des élèves à propos du monde réel et peut être présentée comme une succession d’étapes pouvant être réalisées de manière variée, mais ne représente pas un déroulement figé ni linéaire.

Sa mise en œuvre à l’école

La démarche d’investigation scientifique amène les élèves à construire des connaissances scientifiques (concepts), mais aussi des savoir-faire, le raisonnement, leur capacité de réflexion, l’ouverture d’esprit et la rigueur.

Comme l’indique le site La main à la pâte, l’attention de l’enseignant doit porter sur:

• La motivation : choisir une situation d’entrée motivante pour les élèves, avec du sens et qui suscite des questionnements auprès des élèves.
• La problématisation, pour faire émerger les conceptions initiales (représentatives des connaissances initiales des élèves, erronées ou vraies). Les élèves explicitent leurs conceptions, puis elles sont comparées dans un échange régulé pour s’accorder sur une problématique.
• La définition de la stratégie : les élèves émettent des hypothèses pour répondre à la problématique.
• La mise en œuvre de la stratégie: les élèves testent leurs hypothèses pour les vérifier en recourant à l’expérimentation, la modélisation, la recherche documentaire, l’observation .
• La confrontation : les élèves observent les résultats obtenus et les comparent à leurs conceptions initiales. Ils valident ou invalident les hypothèses posées précédemment et construisent un savoir.
• La synthèse : le savoir ainsi construit (concept) est reformulé avec les élèves.

Les traces écrites comme les dessins, les schémas, des textes, des tableaux, sont utilisées pour recueillir les conceptions initiales de chacun, pour communiquer le résultat d’une recherche effectuée en groupe, pour noter ses observations isolées ou successives, et des écrits collectifs élaborés avec l’aide de l’enseignant pour mutualiser le savoir. Ces différents supports écrits permettent aux enfants de se souvenir, de prendre conscience de la construction de leur apprentissage. Et les traces écrites individuelles renseignent l’enseignant sur le cheminement de chacun, pour identifier des besoins de régulation ou de différenciation dans son enseignement. La démarche d’investigation permet aux élèves de prendre conscience de la méthode par laquelle ils apprennent une connaissance, et donne du sens à ces apprentissages. Mais la pratiquer en maternelle nécessite de l’adapter aux capacités des élèves.

La démarche d’investigation scientifique en maternelle

Au cycle 1, les élèves risquent de s’impliquer partiellement dans la démarche d’investigation scientifique car, d’après les auteurs Coquide-Cantor et A. Giordan dans « L’enseignement scientifique à l’école maternelle », émettre des hypothèses est difficile pour les enfants jeunes. Ils ne maîtrisent pas la pensée hypothético déductive, alors ils ne sont donc pas capables d’imaginer seuls une hypothèse, et encore moins la stratégie de test. Par conséquent, l’enseignant devrait concevoir un guidage modélisant pour alléger les élèves dans l’émission d’hypothèses aussi bien que dans la confrontation des résultats des expériences avec les hypothèses (conceptions initiales dans le cas des élèves de cycle 1). Cette adaptation permet alors de faire cheminer les jeunes enfants par la démarche d’investigation pour construire leur culture générale de phénomènes au cycle 1, avec moins de risques de disperser leur implication. L’étayage par l’enseignant est important : il doit faire verbaliser les résultats, faire exprimer les doutes des élèves et le besoin de vérification. Il doit également donner du sens à l’expérimentation (expérimenter pour voir). Enfin il doit faire prendre conscience aux enfants de la nécessité de vérifier ce que l’on croit vrai.

L’observation

J. Guichard préconise aussi l’observation du réel lors de la démarche d’investigation scientifique. Pour les élèves de moins de 7 ans (stade pré-opératoire de leur développement selon Piaget), l’observation du réel dans des situations vécues en classe est privilégiée en raison de leur difficulté à manipuler des concepts abstraits. Plus largement, l’observation est recommandée dans tous les cycles pendant la phase expérimentale de la démarche d’investigation, pour amener les élèves à faire évoluer leurs représentations initiales et construire des savoirs scientifiques, formés de façon rigoureuse de faits issus de l’observation et de l’expérience. Selon J. Guichard, «c’est en observant que l’on apprend à observer ». Il distingue l’action de voir et l’action d’observer : en dessin d’observation, les élèves doivent dessiner non pas ce qu’ils croient voir mais ce qu’ils voient en réalité. Ils doivent donc se détacher de leur conception, et apprendre à acquérir un regard objectif sur l’objet de l’observation en structurant les informations qu’ils perçoivent. C’est un processus à apprendre aux élèves par la pratique, avec une situation d’entrée motivante, explicite, et accessible.

Pourquoi observer à l’école

L’observation est un dispositif pédagogique qui sert trois objectifs d’apprentissage : comprendre, nommer et mémoriser. Selon J. Guichard, observer vise de répondre à un questionnement en nourrissant la réflexion des élèves avec des faits concrets et à comprendre : « l’observation intervient dans la construction d’un modèle explicatif, d’un concept qui permet d’interpréter le réel». Par exemple, l’observation est utilisée en biologie pour expliquer et comprendre des phénomènes comme une structure, un fait fonctionnel (les mouvements respiratoires), un comportement (l’alimentation d’un animal) ou même une transformation dans le temps (métamorphose d’un animal).

Dans tous les cycles, l’observation amène les élèves à enrichir leur vocabulaire. Par conséquent l’apprentissage de l’observation affine leurs compétences dans les activités de classement puisqu’ils progressent dans la maîtrise de critères de discrimination étendus. Enfin, J. Guichard souligne que l’apprentissage et l’usage de l’observation développe la mémorisation chez les élèves qui la pratiquent : l’observation les conduit à établir des relations entre leurs découvertes, sollicitant ainsi la réactivation de connaissances antérieures. L’observation peut être utilisée comme entrée dans la démarche d’investigation scientifique : les élèves partent de l’observation pour dégager une question, les hypothèses et les observations suivantes pour la vérifier.

Comment observer

L’observation fait intervenir la vue et le toucher ; mais la perception sensorielle n’est pas exempte de défauts, causant des biais dans l’observation du monde réel. Selon J. Guichard, pour apprendre à observer sans biais, il faut :
• chercher à répondre à une question, c’est à dire que l’observation intervient dans le cadre d’une investigation avec une hypothèse posée, à laquelle on veut répondre
• percevoir avec attention, et organiser méthodiquement son observation en définissant des critères à observer : l’élève qui observe souhaite répondre à une question, il doit donc sélectionner les informations utiles ou non, et choisir ce qu’il va observer
• établir des relations en comparant avec des connaissances déjà connues
• des moyens d’investigation : regarder à l’œil nu ou avec des outils (loupe, instruments de mesure, microscope …), ou manipuler
• une attitude scientifique : curiosité, rigueur, objectivité, patience, précision.
L’observation est une attitude régulièrement mobilisée dans notre existence quotidienne. Pour former l’adulte en devenir, il est important d’apprendre au jeune enfant dès la maternelle à observer dans des situations motivantes et qui aient du sens (observer pour comprendre le monde qui les entoure) et qui aboutissent en plus à l’acquisition d’une connaissance (sens donné à l’observation). Dans cette perspective, il faut guider son regard vers l’observation et développer progressivement avec lui les compétences qu’elle nécessite.

Table des matières

Introduction
1. Cadre théorique de référence : la démarche d’investigation puis le le développement de l’enfant
1.1. La démarche d’investigation scientifique
1.1.1. Définition
1.1.2. Sa mise en œuvre à l’école
1.1.3. La démarche d’investigation scientifique en maternelle
1.2. L’observation
1.2.1. Pourquoi observer à l’école
1.2.2. Comment observer
1.2.3. Les particularités de l’observation en maternelle
1.2.4. Le dessin d’observation en maternelle
1.3. Du concret vers l’abstrait : repères sur le développement de la pensée
1.4. Le processus d’abstraction
1.5. Le langage, moyen d’accéder à une pensée abstraite.
2. Mise en œuvre de ma séquence avec observation des élèves et recueil des données
2.1. La séquence
2.2. Difficultés rencontrées lors de cette séquence
2.3. Les résultats de l’étude
2.3.1. Séance 1 : Tri des graines
2.3.2. Séance 2 : semis des objets
2.3.3. Séance 3 – Observation des semis collectifs
2.3.4. Séance 4 – expérience 2
2.3.5. Séance 5 – Observation de nos semis collectifs dans de la terre, du sable, du coton, de la gouache
2.3.6. Séance 7 – premier dessin d’observation d’une plante
2.3.7. Séance 9 – Expérience 3
2.3.8. Séance 11 – Deuxième dessin d’observation
2.3.9. Séance 14 – troisième dessin d’observation
2.3.10. Séance 15 – Observations de l’expérience 4
2.3.11. Séance 16 – Institutionnalisation du savoir sur la réalisation de semis
3. Analyse des résultats et discussion
3.1. Analyse des résultats de l’étude
3.2. Mise en lien avec mes recherches dans le cadre théorique de référence
4. Conclusion
5. Bibliographie
6. Annexes

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