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34 T E C H N O L O G I E 1 8 6 M A I - J U I N 2 0 13 La didactique des science

34 T E C H N O L O G I E 1 8 6 M A I - J U I N 2 0 13 La didactique des sciences PHILIPPE FICHOU, ÉRIC GARNIER, NORBERT PERROT, VÉRONIQUE RIBOTEAU [1] [1] Respectivement : professeur de sciences industrielles de l’ingé nieur au lycée Chateaubriand de Rennes (35) ; IA-IPR de STI dans l’académie de Nantes (44) ; doyen du groupe STI de l’IGEN ; chef de travaux au lycée Gaspard-Monge - la Chauvinière de Nantes (44). Une discipline inscrite dans un continuum Ces dernières années, les programmes de technologie au collège (BOEN spécial no 6 du 28 août 2008), de sciences de l’ingénieur de la série S (BOEN spécial no 9 du 30 septembre 2010) et de sciences industrielles de l’ingénieur en CPGE (applicable à la rentrée 2013) ont été profondément rénovés dans l’esprit et dans leurs finalités. Ils sont désormais articulés autour du triptyque matière-énergie-information, caracté ristique de tous les systèmes pluritechnologiques de notre environnement. Parallèlement, la série STI a été complètement restructurée et rénovée afin de parti ciper à l’objectif fixé par la nation d’inciter plus de jeunes à poursuivre des études scientifiques et tech niques supérieures longues. Devenue STI2D, cette série propose aussi un programme articulé autour du triptyque matière-énergie-information (BOEN spécial no 3 du 17 mars 2011). Mais tous ces programmes présentent la particularité d’avoir été conçus globa lement et non pas séparément, même s’ils n’ont pas été publiés en même temps. Un véritable continuum a été mis en place de la sixième aux CPGE, donnant ainsi une grande homogénéité à cette discipline 1 . Il faut néanmoins préciser, à ce niveau, que pour une même compétence le contexte est plus contraint dans les classes préparatoires aux grandes écoles qu’au cycle terminal du lycée. Un enseignement basé sur la démarche de l’ingénieur Dans un monde où le travail en équipe devient pré pondérant, il est primordial d’initier et de valoriser les comportements collaboratifs dans les classes. Le mode de formation traditionnel et unidirectionnel (un profes seur face à ses élèves) doit donc être complété par une pédagogie plus participative. Le professeur ne doit plus mots-clés démarche pédagogique, pédagogie se positionner dans la classe comme le seul apport de connaissances, mais comme un médiateur et un cataly seur de curiosité et d’intelligence collective. Pour les élèves, l’important n’est plus d’accumuler un maximum d’informations, mais de coconstruire des relations simples et structurées entre ces informations, pour acquérir des compétences transversales avec les connaissances associées. L’enjeu de l’enseignement des sciences de l’ingé nieur dans le cycle terminal du lycée tient plus à ses méthodes et démarches qu’à ses connaissances disci plinaires propres, même si celles-ci sont nécessaire ment en arrière-plan. La formation des jeunes doit être construite autour d’une pédagogie mi-inductive, mi- déductive, basée sur une approche construite autour de cours, d’activités dirigées, d’activités pratiques, d’études de dossiers et de mini-projets. Il convient d’articuler en permanence ces activités en fonction des objectifs que le professeur s’est assignés. À partir des activités pédagogiques proposées par le professeur, les quatre compétences du programme de sciences de l’ingénieur – analyser, expérimenter, modéliser et communiquer – seront construites chez les élèves, pour ainsi atteindre les objectifs fixés par le programme 2 . Une démarche pertinente dans l’enseignement des sciences de l’ingénieur consiste à mettre en évidence une problématique, issue d’une situation liée à une grande thématique sociétale. De cette problématique découleront un ou plusieurs problèmes techniques en liaison avec les fonctions techniques du système étudié 3 . 1 Des compétences communes pour un enseignement en sciences de l’ingénieur Analyser Concevoir Communiquer Expérimenter Résoudre Modéliser Réaliser Compétences Compétences visées en SI en 1re et en Tle S, ainsi qu’en sciences industrielles de l’ingénieur dans l’ensemble des CPGE Compétences visées dans l’ensemble des CPGE et dans le projet interdisciplinaire en Tle S Compétence visée seulement dans la filière PTSI-PT L’enseignement des sciences de l’ingénieur dans sa globalité, de la technologie au collège aux sciences industrielles de l’ingénieur en CPGE, a été profondément repensé et a gagné en cohérence. La démarche pédagogique qui prévaut en S-SI, calquée sur celle de l’ingénieur, est articulée autour du travail en équipe sur des problématiques réelles liées à des défis sociétaux. Ses maîtres mots : centre d’intérêt, investigation, résolution de problème. M A I - J U I N 2 0 13 T E C H N O L O G I E 1 8 6 35 de l’ingénieur Le professeur doit donc bâtir une progression qui permette la mise en œuvre de la démarche de l’ingé nieur, un objectif majeur étant de mettre en évidence les écarts entre les performances attendues, les perfor mances mesurées et les performances simulées 4 , et de proposer éventuellement une solution pour les réduire. Faire travailler les élèves en équipe La généralisation des accès à l’internet dans les salles de cours et dans les laboratoires de sciences de l’in génieur a profondément modifié l’accès à la connais sance. Toutes les informations sont disponibles dans une mémoire en croissance permanente et externe à l’école. Dans la société actuelle du numérique, les pro fesseurs se voient, de fait, confier un rôle essentiel et fondamental pour la construction des futurs citoyens : ils doivent les former à la maîtrise du flux information nel continu auxquels ils sont confrontés. Mais les chercheurs qui étudient le comportement des jeunes générations pointent des traits qui leur sont spécifiques : l’impatience (besoin de réactivité rapide dans les rapports humains ou des interfaces machine), le multitâche (habitude d’utiliser plusieurs médias à la fois), la communauté virtuelle (chat, réseaux sociaux, jeux en ligne, etc.), le flux continu (besoin de rester connecté ou proche d’un accès), l’exigence d’être acteurs de leurs apprentissages, la méfiance envers l’autorité et l’information descendante. Il devient donc essentiel pour le professeur d’exploiter ces caractéristiques dans le cadre de l’enseignement des sciences de l’ingénieur au lycée – à condition de trouver le juste équilibre entre les attentes des élèves et l’exigence de résultats. Pour toutes ces raisons, une pédagogie collaborative doit être mise en place. Cette pédagogie collaborative nécessite d’organiser physiquement les salles en îlots, chacun accueillant une équipe d’élèves. Quatre ou cinq élèves qui tra vaillent sur un îlot ne doivent en aucun cas constituer un groupe, mais bien une équipe, dans laquelle chacun aura un rôle essentiel et complémentaire à celui des autres membres, pour réaliser les tâches correspon dant aux objectifs fixés par le professeur. Chaque activité proposée aux élèves doit faire l’ob jet d’un contrat de formation clair et non négociable. Elle doit leur permettre de communiquer au sein d’une équipe (brainstorming, réalisation de cartes heuris tiques, planification…), et de mettre en œuvre des activités collaboratives (mise en commun de réali sations complémentaires, information de l’équipe sur l’avancement des travaux de chacun, préparation de documents de synthèse…), tout en intégrant du travail personnel. Quatre élèves installés sur un îlot 2 Les compétences mises en œuvre dans la démarche 3 La mise en évidence d’une problématique 4 La mise en évidence des écarts de performances Observer un système Modéliser La démarche scientifque en enseignement spécifque de sciences de l’ingénieur Compétences nécessaires à la mise en œuvre d’une démarche d’ingénieur Expérimenter Analyser Modéliser un système Agir sur un système Communiquer La mise en œuvre d’une démarche en sciences de l’ingénieur Système Question sociétale Problématique Contexte Frontière du système Problème technique Économique social environnemental Fontion de service du système Fontion de technique du système Système souhaité Système réel Système simulé Domaine du client Domaine du laboratoire Domaine de la simulation Performances attendues Performances mesurées Performances simulées Écart 1 Écart 2 Écart 3 SOURCE : ÉDUSCOL, SÉRIE S : ENSEIGNEMENT SPÉCIFIQUE DE SCIENCES DE L’INGÉNIEUR, COLL. « RESSOURCES POUR LE LYCÉE GÉNÉRAL ET TECHNOLOGIQUE/RESSOURCES POUR LE CYCLE TERMINAL », JUIN 2011 SOURCE : ÉDUSCOL, SÉRIE S : ENSEIGNEMENT SPÉCIFIQUE DE SCIENCES DE L’INGÉNIEUR, COLL. « RESSOURCES POUR LE LYCÉE GÉNÉRAL ET TECHNOLOGIQUE/RESSOURCES POUR LE CYCLE TERMINAL », JUIN 2011 SOURCE : BOEN SPÉCIAL NO 9 DU 30 SEPTEMBRE 2010 36 T E C H N O L O G I E 1 8 6 M A I - J U I N 2 0 13 Le découpage en centres d’intérêt doit prendre en compte l’analyse des connaissances et des savoir-faire décrits dans le programme. Dès que le professeur a identifié les connaissances et les savoir-faire asso ciés à son centre d’intérêt, il détermine la durée de la séquence pédagogique associée. Pour en améliorer l’efficience, la conception de celle-ci doit impérative ment être placée dans un parcours de formation éla boré à partir de l’intégralité du programme des deux années de formation. Cette organisation permet de raccourcir la durée entre le début et la synthèse de la séquence, et ainsi de s’assurer que l’élève n’a pas perdu le fil conducteur de l’enseignement. Elle permet aussi de varier les supports d’enseignement autour d’une situation-problème et enrichit la restitution lors de la phase de structuration. Enfin, elle évite de multiplier les matériels pédagogiques. Prendre les différentes approches du programme comme centres d’intérêt ne semble uploads/Management/ dedactique 1 .pdf