Démarche d'investigation

_____

Privilégier une démarche d'investigation

Cette démarche, initiée au collège, s’appuie sur un questionnement des élèves relatif au monde réel. Elle permet la construction de connaissances et de capacités à partir de situations problèmes motivantes et proches de la réalité pour conduire l’élève à :

• définir l’objet de son étude ;
• rechercher, extraire et organiser l’information utile (écrite, orale, observable) ;
• inventorier les paramètres et formuler des hypothèses ou des conjectures ;
• proposer et réaliser un protocole expérimental permettant de valider ces hypothèses ou de les infirmer (manipulations, mesures, calculs) ;
• choisir un mode de saisie et d’exploitation des données recueillies lors d’une expérimentation ;
• élaborer et utiliser un modèle théorique ;
• énoncer une propriété et en estimer les limites.

Objectif de la démarche d'investigation

Développer une autonomie de réflexion chez l'élève afin de former de futurs citoyens éclairés.

_____

Préparation : le problème ouvert

Constitution du problème

Le problème ouvert qui sera proposé aux élèves est le point de départ de la mise en œuvre de la démarche d'investigation. Il est constitué :

• d'un contexte (texte décrivant la situation, bande dessinée, lien vers une vidéo, graphiques, tableaux de données...)
• d'une problématique c'est à dire l'unique question du problème.
  A noter qu'il est inutile que le professeur complexifie la compréhension de la situation en indiquant le terme "problématique" dans le document qui sera donné aux élèves.

Points de vigilance

Le choix du contexte, de la problématique et de leur formulation est bien évidemment crucial pour mener à bien la démarche d'investigation.

Il faut, en particulier, garder à l'esprit que :

• le problème doit être suffisamment complexe pour le public ciblé.
  En effet, un problème dont la solution est trop simple à trouver fera avorter la démarche dès les premières minutes.
• la solution du problème doit paraître accessible.
  Si le problème parait trop compliqué à résoudre, les élèves baisseront les bras et ne chercheront pas à s'engager dans sa résolution.
• le problème doit avoir du sens pour les élèves et présenter un réel intérêt.
  Il convient de proposer des contextes s'appuyant sur des situations réelles de la vie courante ou du milieu professionnel.
  On trouve parfois ce genre de problème :
  "Si j'achète 3 baguettes et 2 croissants, je paye 5,70€. Et si j'achète 2 baguettes et 5 croissants, je paye 8,20€. Quel est le prix d'une baguette ?"
  Ce type de problème, semblant s'appuyer sur une situation de la vie courante, ne présente aucun intérêt. Quand je suis dans une boulangerie, il me suffit de lire les tarifs indiqués. Je ne vais pas m'embêter à résoudre un système de 2 équations à 2 inconnues. Comme diraient les élèves, et à juste titre : "il n'y a bien qu'un prof de maths pour se poser ce genre de question !".
• la problématique doit induire la nécessité d'argumenter un raisonnement et non pas de donner une réponse brute et subjective.
  Ainsi, plutôt que de proposer comme problématique "Le vendeur a-t-il raison ?" (qui peut engendrer de façon arbitraire soit la réponse "oui", soit la réponse "non"), il est préférable d'indiquer "Comment savoir si le vendeur à raison ?".

Compte tenu de tous ces points de vigilance, l'élaboration d'un problème ouvert judicieux peut paraître une tâche ardues. C'est pourquoi est recommandé de le construire en équipes disciplinaires, à plusieurs enseignants d'un même établissement, voire de plusieurs établissements.

Quelques exemples de problèmes ouverts, propices à la mise en œuvre de démarches d'investigation, sont mis à la disposition des enseignants de l'académie de Grenoble.

_____

Préparation : scénarisation de la séance

Afin de pouvoir finaliser dans les temps l'ensemble des 6 premières étapes de la démarche, il est important que l'enseignant prévoit la durée consacrée à chaque phase, et s'y tienne. Le cas échéant, il doit être en mesure d'opérer un réajustement du minutage.

Un outil numérique tel que Classroom Screen peut être utilisé pour gérer le minutage lors des différentes phases de la démarche.

Fiche de scénarisation de séance

Le corps d'inspection met à disposition des enseignants une fiche de scénarisation indiquant pour chaque phase :

• le rôle du professeur / du formateur (ce que fait et ne fait pas l'enseignant) ;
• le rôle de l'élève (ce que fait l'élève) ;
• la durée prévue (à compléter en amont de la séance) ;
• la durée réelle (permettant d'ajuster le chronométrage en temps réel).

En complétant dans le fichier l'heure de début de la première étape ainsi que la durée de chacune d'elles, l'heure de fin de ces étapes est automatiquement indiquée. Il est ainsi plus aisé, suite au retard pris sur une étape, d'ajuster le minutage des suivantes en conséquence.

Fiche de scénarisation de séance (v.2)

_____

Mise en œuvre : les 7 étapes de la démarche

Chacune des 7 étapes de la mise en œuvre de la démarche d'investigation a son importance. Il convient donc de les respecter scrupuleusement.

Aucune de ces phases ne peut être omise ni fusionnée avec une autre.

1. Présentation et lancement de la problématique par l’enseignant.
   L'enseignant présente aux élèves, à l'aide d'un document support, le contexte de la situation ainsi que l'unique question du problème.

1. Appropriation de la situation par les élèves.
   Cette phase est capitale. En effet, comment résoudre le problème si on ne comprend pas la situation ?
   Durant cette phase, l'enseignant sollicite les élèves pour leur faire reformuler les données du problème (vocabulaire, schéma, graphiques, tableau de valeurs, ...) et la problématique par elle-même, afin de vérifier leur compréhension.

1. Formulation des pistes de recherche émises par les élèves.
   Les élèves proposent des pistes de résolution que l'enseignant liste au tableau, sans porter aucun jugement, même si ces propositions ne permettent pas d'aboutir à la solution du problème. Le professeur n'aiguille en aucun cas les élèves vers la méthode de résolution qu'il attend.

1. Recherche : Investigation ou résolution conduite par les élèves.
   Les élèves mettent en œuvre les pistes de résolution émises durant la phase précédente. Les élèves n'ayant fait aucune proposition utilisent celle émise par l'un de leurs camarades.
   Le professeur circule parmi les élèves afin de se rendre compte des difficultés rencontrées par chaque élève. En aucun cas il n'intervient oralement auprès d'un élève, notamment pour le guider vers une réponse attendue. Il peut, par contre, fournir à un élève en situation de blocage un "coup de pouce" écrit, prévu en amont de la séance. Cette aide vise à débloquer l'élève et non lui donner une succession de questions permettant d'aboutir à la solution attendue.

1. Echanges argumentés autour des propositions élaborées par les élèves.
   Les élèves ou groupes d'élèves présentent à la classe leur solution (ou leur avancée dans la résolution du problème). En particulier, ils s'interrogent sur la validité du raisonnement mis en œuvre et de la réponse proposée (cohérence du résultat, moyens de s'assurer que la solution proposée est correcte...).

1. Acquisition et structuration menées par l’enseignant. Réponse à la problématique.
   Si les propositions des élèves n'aboutissent pas à la solution du problème, l'enseignant présente sa propre solution. Dans un tel cas, il prend soin de faire le parallèle entre sa méthode de résolution et celles proposées par les élèves.
   Le professeur fait ensuite identifier aux élèves les notions essentielles à retenir. Il les sollicite afin de rédiger collectivement la partie institutionnelle du cours.

1. Opérationnalisation des connaissances
   L'enseignant propose une nouvelle activité permettant de réinvestir les notions abordées.

_____

Evaluer l'élève lors d'une démarche d'investigation

Il est tout à fait possible d'évaluer par compétences tout ou partie des élèves de la classe lors de la mise en œuvre d'une démarche d'investigation.

Ce type d'évaluation est effectuée par l'enseignant, en temps réel au fur et à mesure de l'avancée de la séance, en complétant la grille d'évaluation par compétences.

Evaluation par compétences