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Report
La démarche
d’investigation
Stage inter-degré - Montréal - 9 au 11 janvier 2013
Hervé Froissard
La démarche d ’investigation
 Pour construire des savoirs scientifiques à partir
d ’exemples concrets.
 Pour assurer la formation méthodologique des élèves au
travers des productions réalisées
 Pour motiver les élèves et leur faire aimer les sciences en
donnant du sens et en s ’appuyant sur le concret.
Deux exemples de démarches d’investigation au
collège
- En SPC et en 5ème : sources primaire et secondaire de la
lumière ; distinction entre diffusion et réflexion
- En SVT et en 3ème : chaque chromosome est constitué d’ADN
Une investigation en classe de 5ème , en SPC
 Une situation déclenchante
Monsieur et Madame Labricole sont
sur la route des vacances et en pleine
nuit, un chauffard les pousse dans le
fossé.
Les dommages sont heureusement
peu importants : un pneu crevé !
Aide les à y voir clair pour qu’ils
puissent changer leur roue !
Indice …les valises sur le toit contiennent :
- Un pull noir, des affaires de toilette.
- Des draps blancs
- Un tee shirt bleu marine
- Des chaussettes vertes.
- Une couverture rouge.
- Une carte routière.
 Comment éclairer un objet
 Hypothèses proposées par les élèves
- Diriger la lumière des phares sur le pneu à l’aide d’un miroir (trousse de toilette).
- Disposer le drap blanc devant les phares pour éclairer le pneu crevé
- Disposer et orienter le drap blanc de manière à éclairer le pneu crevé
D’autres hypothèses sont écartées comme :
- Badigeonner la roue de dentifrice ( difficilement réalisable).
- Attendre le lever du soleil.
- Appeler un dépanneur.
- Décrocher un phare pour l’orienter sur la roue.
- Rouler jusqu’au prochain point lumineux …
 Enoncé d’un protocole pour modéliser la situation
Liste de matériel fourni
- Tissu blanc, noir, colorés
- Miroir
- Lampe de poche
-…
 Modélisation: mise à l’épreuve des hypothèses
En manipulant , les élèves sont assez surpris de l’efficacité de leur dispositif
et comprennent l’importance de l’orientation de l’écran blanc.
 Présentation des résultats et confrontation aux données
 Structuration du savoir
Une source primaire produit elle-même la lumière qu'elle émet.
Une source secondaire diffuse la lumière qu'elle reçoit.
Les objets clairs diffusent mieux la lumière que les objets foncés
 Prolongement
•Introduction de la notion de propagation rectiligne de la lumière.
•Schématisation du dispositif
•Tracé des rayons lumineux
 Remarques
On peut utiliser l’image pour soulever le problème de la représentation
du faisceau lumineux émis par les phares ; est-il réellement visible ?…
Distinction entre les phénomènes de réflexion et de diffusion.

Une investigation en classe de 3ème, en SVT
 Une situation déclenchante
Des chromosomes dans des cellules de
racine de jacinthe
Des chromosomes dans des cellules
de glandes salivaires de larves de
chironomes
Les filaments colorés en vert ou en rose dans ces cellules sont des chromosomes
Les chromosomes, présents dans le noyau sont le support du programme
génétique.
 Quelle est la molécule constitutive des chromosomes?
 Définition d’un projet: comment va-t-on faire pour répondre à cette
question?
1ère étape: isoler le matériel génétique (les chromosomes)
2ème étape: mettre en évidence le contenu chimique des chromosomes
Matériel nécessaire
- Matériel biologique: kiwi, banane, chou fleur, oignon …
- Matériel de laboratoire : mortier, pilon, tube à essai, filtre, entonnoir,
- Produit chimique: alcool, acide acétique, colorants spécifiques
- Matériel de sécurité: gants, lunettes
 Définition du projet
1ère étape: isoler le matériel génétique (les chromosomes)
- Il faut éclater les cellules
- Libérer le contenu des noyaux
2ème étape: mettre en évidence le contenu chimique des chromosomes
- Utiliser des colorants spécifiques
On dispose de plusieurs colorants.
Des colorants utilisés pour mettre en évidence différentes structures ou molécules
Colorants
Structures et molécules
Coloration
Rouge soudan
Les lipides
Rouge
Bleu de méthylène
Les noyaux
Bleu
Lugol (eau iodée)
L’amidon
Bleu violet
L’ADN
Rose
Carmin aluné
La cellulose
Rose
Vert de méthyl
Les noyaux
Vert
Réactif de Schiff
 Mettre à l’œuvre le projet
Eclatement des cellules
Mortier et pilon pour broyer
et désorganiser les tissus
Pour obtenir une
solution de molécules
Pour isoler le constituant
chromosomique
Obtention d’un filament,
constituant des chromosomes
Utilisation de différents colorants
Acide acétique
Réactif de Schiff
Préparation à la coloration
Coloration de l’ADN
 Présentation des résultats et confrontation aux données
 Structuration du savoir
L’information génétique, portée par les chromosomes, est constituée d’ADN.
Les étapes de la démarche d ’investigation
 Motivation : des faits observables « d’où est-ce qu’on part? »
 Problématisation « qu’est-ce qu’on cherche à comprendre? »
 Définition d’un projet « comment va-t-on faire pour chercher? »
 Mise en œuvre du projet « l’investigation elle-même »
 Confrontation « a-t-on trouvé ce que l’on cherchait ? Est-ce conforme ?»
 Structuration du savoir « le savoir construit : ce que l’on a expliqué, compris,
découvert »
 Appropriation du savoir « est-on capable d’utiliser ce que l’on a appris ? »
La motivation ou situation déclenchante
un bilan des connaissances acquises antérieurement
une situation proche de la préoccupation des élèves,
 un fait d’actualité,
 une perturbation, liée à une confrontation des représentations des élèves ou à
l’étude d’un document relatif à l’histoire des sciences,
 une confrontation entre des acquis et un fait nouveau,
 des observations du réel…
Un motif pour chercher,
Une raison de chercher,
Un prétexte pour chercher
La problématisation
C’est la phase de questionnement
Formulation d’un problème à résoudre
Formulation d’un phénomène dont on cherche à comprendre le mécanisme
Formulation d’une opinion dont on veut faire un savoir
Formulation d’un inconnu que l’on veut explorer
Phase essentielle
d’appropriation de la
recherche
La définition d’un projet
Formulation des hypothèses à vérifier, de leurs conséquences vérifiables
Formulation d’un projet d’observation (dans la nature, en laboratoire, etc.)
Formulation d’un projet de modélisation, de simulation
Formulation d’un projet d’exploration de bases de données ou de
bibliographie
Laisser chercher les élèves, de ne pas leur imposer un raisonnement par des
consignes trop nombreuses et trop détaillées.
Favoriser l’autonomie
pour donner du sens à
l’investigation
La mise en œuvre du projet
L’investigation sensu stricto
Mise en œuvre d’un protocole expérimental
Observation macroscopique, microscopique…
Utilisation d’un logiciel pour simuler
Modélisation analogique, numérique
Recherche documentaire
Variété infinie de possibilités
Les élèves savent
ce qu’il font et
pourquoi
La confrontation
Faits recherchés / faits découverts
Résultats prévus / résultats obtenus
Idées initiales / épreuve des faits
Au final, a-t-on trouvé ce que l’on cherchait
Redonner sa place
à l’erreur dans
l’investigation
La structuration du savoir
Enoncé de la notion construite
Structuration des savoirs en relation avec les savoir-faire
Eventuellement, énoncé de ce qui reste à comprendre
« Ce qu’on sait, savoir qu’on le sait
ce qu’on ne sait pas, savoir qu’on ne le sait pas,
c’est savoir Véritablement »
Confucius
L’appropriation du savoir et du savoir-faire
Modifications des conceptions initiales
Idées fausses « vaincues »???
Mise en application et réinvestissement des compétences (savoirs et savoirfaire): exercice, QCM…
Evaluation sommative des savoirs et des savoir-faire
L’investigation, une
démarche pour acquérir
des compétences
Mise au point:
La démarche d’investigation n’est pas unique ou exclusive
et tous les sujets d’étude ne se prêtent pas à sa mise en
œuvre.
Une présentation par l’enseignant est parfois nécessaire,
mais celle-ci ne doit pas constituer l’essentiel du cours
dans lequel la participation des élèves à la construction
des leurs savoirs et savoir-faire est à privilégier.
Bloc 2 – La démarche d'investigation
Travail proposé
A partir d’un thème d’étude, construire une démarche d’investigation en
ciblant une ou des compétences (1er degré de la complexité = formation mono
objectif).
Prévoir :
- les acquis des élèves
- l’organisation du travail
- les consignes aux élèves
- les modalités de formation des élèves à l’acquisition de la (ou des)
compétence(s), les aides ou coups de pouce, les critères de réussite….
- les réponses ou les productions attendues
- la ou les notions construites à chaque niveau.
Quelques exemples de thèmes :
- L’unité du vivant à l’échelle cellulaire
- Un caractère commun
- Le cycle de vie d’un végétal
- Le développement des animaux et des végétaux selon les saisons
- La fleur : le lien entre la fonction et la structure
- La germination
- Les modes de reproduction des êtres vivants
- La parenté entre les êtres vivants
- La circulation sanguine
- La respiration
- La reproduction sexuée
- La procréation
-…

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