La démarche scientifique

Depuis le cycle 2, les élèves ont déjà été initiés à cette démarche qui se décompose en quatre temps :

• définition d’une problématique (= la question à laquelle il faut répondre),
• questionnement et formulation d’hypothèses, à partir des connaissances des élèves,
• phase de recherche et d’observation par le biais d’expériences, de manipulations, de lectures de documents, etc.,
• validation des hypothèses, conclusion et généralisation. 

Les élèves partent de ce qu’ils savent et de l’observation de ce qui les entoure pour résoudre un problème ou répondre à une question de nature scientifique et technologique. Ils commencent par proposer des hypothèses d’explication, se documentent et réalisent des expériences simples pour confirmer ou invalider leurs hypothèses de départ. Enfin, ils interprètent les résultats et rédigent une conclusion.

Sur la base de ces résultats, ils peuvent ensuite mettre au point des modèles qui permettent d’expliquer des phénomènes simples et de les prévoir.

C’est un premier pas vers la généralisation et l’abstraction.

Les élèves sont vite séduits par le fait que ce soit leurs propres hypothèses qui servent de point de départ aux investigations menées en classe.

En général, ils font preuve également d’une grande curiosité et de sens critique dans leurs tâtonnements pour répondre à la problématique définie. A partir d’expériences simples réalisées en classe, s’instaurent des échanges entre les élèves, qui permettent de déconstruire les fausses représentations et d’en élaborer une collectivement plus exacte. 

Dans la mesure du possible, les programmes encouragent un contact réel avec les sujets d’étude : la nature ou les objets concrets.

Rien ne serait pire que de faire étudier les feuilles des arbres à partir d’un fichier, ou l’électricité sans proposer de manipuler les composants d’un circuit (pile, lampe, fils, etc.).

Toutefois, il n’est pas toujours possible de proposer de telles séances et parfois, la validation des hypothèses de départ ne peut se faire que par le biais de recherches  documentaires.

Les programmes exigent également l’apprentissage d’un vocabulaire spécifique, à utiliser en situation.

Enfin, en guise de conclusion, une trace écrite élaborée collectivement, à partir des recherches menées et des connaissances acquises, doit être consignée dans un cahier de sciences et mémorisée. 

Si les enseignants se conforment aux instructions officielles, les chapitres étudiés doivent d’ailleurs tous être formulés sous la forme d’une question initiale à laquelle le travail mené en classe, permet de répondre.

Cette démarche développe à la fois la curiosité, la créativité, la rigueur, l’esprit critique, l’habileté manuelle et expérimentale (puisque les élèves élaborent des objets en lien avec des projets techniques).

Créer des liens avec les autres matières

Ces activités scientifiques sont aussi l’occasion de créer des liens avec d’autres domaines d’enseignement, notamment le français, pour la lecture et l’interprétation de documents scientifiques, pour la rédaction de compte- rendus d’observations ou d’expérimentations, pour la communication orale de résultats, etc.

Le lien avec les mathématiques est également essentiel, par exemple pour effectuer des mesures (en relevant les variations de la température au cours d’expériences sur les changements d’état de l’eau), pour réaliser une maquette lors de la conception d’un objet ou pour organiser les résultats d’une recherche sous forme de tableau (par exemple, organiser le classement des êtres vivants).

L’utilisation des outils numériques est alors un atout majeur pour représenter les données relevées ou les objets techniques à concevoir, et pour rédiger et communiquer une conclusion.

L’éducation physique et sportive et l’éducation à la santé sont également très liées à l’enseignement des sciences (par exemple, dans le cadre d’une course, les élèves identifient les besoins en énergie, comprennent le fonctionnement des muscles et des articulations, etc.).

Enfin, des liens avec l'histoire et la géographie (pour situer des découvertes dans le temps et l'espace) et l’histoire des arts permettent d’enrichir la culture scientifique des élèves (en étudiant par exemple des tableaux représentant des éruptions volcaniques, des plus classiques aux plus contemporaines comme Vesuvius d’Andy Warhol). 

En CM1 et CM2, l’enseignement des Sciences et technologie revient au professeur des écoles pour une durée hebdomadaire moyenne de 2 heures.

Un exemple de démarche scientifique au cycle 3 : le volcanisme