Sciences de la vie et de la Terre

En fin de cycle 3, les élèves sont amenés à découvrir les conditions favorables à la germination des graines. Cette séance permet de réinvestir la démarche scientifique, plus précisément la démarche expérimentale, introduite depuis le CM1.
Le principe de la classe inversée permet à l’élève d’appliquer ses connaissances dans la mise en oeuvre des étapes de cette démarche.
Pour faliciter l’apprentissage de ces notions, il est possible d’utiliser un site adapté à la classe inversée (Blendspace, Edmodo, Padlet…).

# Préparation de la séance

1. Séance précédente et acquis des élèves

Précédemment, les élèves ont étudié les modifications du peuplement végétal au cours des saisons et plus particulièrement les organes végétaux de résistance à l’hiver (bourgeons, bulbes et graines) et les caractéristiques qui leur permettent de résister (enveloppes de protection, absence d’eau…).

En fin de séance, le professeur diffuse la vidéo du développement d’une plante, à partir de la germination de la graine au printemps (exemple du haricot).

On en vient à se poser le problème suivant : Comment expliquer que les graines germent au printemps ?

2. A la maison : utilisation d’un site dédié à la classe inversée (Blendspace, Edmodo, Padlet)

Les élèves doivent :

1. A partir des données météorologiques annuelles de la région, poser leurs hypothèses sur les conditions qui favorisent la germination des graines,
2. Schématiser un protocole expérimental pour tester au moins une de ces hypothèses. Ceux qui le souhaitent pourront en schématiser plusieurs.
3. Pour chaque hypothèse testée, rédiger les conséquences vérifiables (résultats attendus des expériences test et témoin).

Sur le site de classe inversée, le professeur fournit aux élèves les documents suivants :

• Des graphiques de données météo annuelles de la région du collège : précipitations, températures, durée de l’ensoleillement mensuel (les saisons devront être facilement identifiables par les élèves). Si l’école ne dispose pas d’une station météo, ces données sont disponibles sur le site de Météofrance (onglet climat).

• Une fiche méthode qui rappelle les étapes de la démarche scientifique expérimentale et leur définition. Cette fiche peut présenter un exemple simple de suivi de la démarche pour les élèves qui ont du mal à se représenter ses objectifs. Elle sera à disposition des élèves sur le site toute l’année. Les définitions associées pourront être recopiées et apprises au fur et à mesure de l’année selon les éléments d’évaluation.

• Des images du matériel à la disposition des élèves pour réaliser les expériences : graines de lentilles, coton, boîte de Pétri, lampe, placard, frigo (avec lumière), eau.

• Des aides méthodologiques et rédactionnelles pour les élèves en difficulté : indicateurs de réussite, éléments de schématisation d’un protocole expérimental, de rédaction d’une hypothèse, d’une conséquence vérifiable ou testable (Si la lumière favorise la germination des graines alors en supprimant la lumière dans l’expérience test les graines germeront/ne germeront pas).

# Déroulement de la séance

1. Récapitulatif du travail de préparation en atelier (20 min)

La classe est organisée par ateliers (si possible connectés à Internet).

Dans chaque atelier, un élève est désigné pour faire le bilan des propositions et prendre la parole pour les exposer :

• Si les élèves sont connectés, les propositions peuvent être directement rédigées sur un document partagé (Padlet, Google doc) et vidéoprojetées (TBI ou autre…). Sinon, elles seront rédigées sur un polycopié.
• Chaque atelier récapitule :
  • Les hypothèses relatives aux conditions nécessaires à la germination des graines.
  • Les protocoles expérimentaux des expériences test et témoin pour chaque hypothèse.
  • Le professeur rappelle que l’expérience témoin est indispensable. Elle est commune à toutes les hypothèses. Ses paramètres sont ceux que l’on observe au printemps (chaleur, précipitations, ensoleillement). Le professeur rappelle également qu’on ne modifie qu’un seul paramètre dans l’expérience test (celui que l’on veut tester).

• Pour illustrer ces protocoles, on peut fournir du matériel aux élèves (boîte de pétri, coton, graines de lentilles) et des feuilles sur lesquelless ils notent les conditions de chaque expérience. Le professeur passe dans chaque atelier pour discuter les incohérences de certains protocoles ou répondre aux questions. Si la classe est connectée, les élèves peuvent prendre en photo leurs protocoles corrigés et les partager sur le Padlet.

Exemple de production d’élève (corrigée en travail collaboratif)

• Ces protocoles pourront être synthétisés sous la forme d’un tableau qui précise comment obtenir les conditions expériementales : lampe, placard, frigo avec lumière...

• La formulation des conséquences vérifiables. Elles peuvent être résumées dans le tableau sous forme de résultats attendus.Si la classe est connectée, ce tableau (document partagé vidéoprojeté) pourra être complété en direct par les élèves rapporteurs. Pour chaque hypothèse, on utilisera une couleur particulière pour mettre en évidence les conditions du paramètre qui varie.

2. Observations des résultats, mise en commun des découvertes (30 min)

Le professeur distribue à chaque atelier les images des résultats des expériences.

Les élèves doivent alors rédiger la comparaison entre les résultats de l’expérience témoin et ceux de l’expérience test pour au moins une hypothèse.
Ils rédigent également la (ou les) interprétations associée(s) concernant les conditions favorables à la germination des graines.

Le professeur questionne les élèves sur l’intérêt de comparer les résultats de l’expérience témoin avec celles de l’expérience test.

Il peut également distribuer des aides rédactionnelles pour ceux qui ont du mal à formuler leur pensée .

Test de l’hypothèse 2 : On observe que dans le témoin (condition du besoin testé :............) les graines....................... tandis que/de même dans l’expérience test (condition du besoin testé : ………....) les graines....... . On en déduit que les graines ont/n’ont pas besoin de ……………… pour germer.

La mise en commun permet de vérifier la formulation des comparaisons de résultats, leur interprétation et de conclure quant à la validation des hypothèses. Si la classe est connectée, après vérification du professeur, les élèves rapporteurs peuvent écrire directement sur le document partagé (à la suite du tableau précédent ) un corrigé type qui sera mis en ligne sur le site et sera à la disposition permanente des élèves pour réviser.

# Constats

Auparavant, je faisais travailler les élèves en autonomie par binôme pour mettre en place les hypothèses et les protocoles en classe. On devait attendre alors au moins 15 jours pour observer les résultats, ce qui déconnectait les élèves du suivi de la démarche.

Certes, ils parvenaient à produire plus ou moins les compte-rendus attendus sur la validation ou non des hypothèses. Mais la plupart du temps l’intérêt d’une ou plusieurs étapes de la démarche leur échappait (l’origine des hypothèses, la nécessité d’un témoin, d’une expérience test qui ne teste qu’un seul facteur, la nécessité de comparer les résultats du témoin et du test…). Ils suivaient une sorte de “recette” sans en comprendre parfaitement tous les tenants et les aboutissants. Le réinvestissement difficile de cette démarche lors d’évaluations au cours de l’année le démontrait.

L’apport de la classe inversée, permet à l’élève de prendre le temps chez lui de se remémorer ou de découvrir la démarche scientifique expérimentale. Celui du travail collaboratif en atelier permet de confronter ses idées et d’argumenter sa réflexion et de mener cette démarche jusqu’au bout dans une même séance.

Chez lui, l’élève peut prendre le temps de se poser les questions qui l’amènent à formuler ses propres hypothèses. Il commence à réfléchir très en amont aux protocoles pour tester ses hypothèses. De même que la réflexion sur les résultats attendus (conséquences vérifiables) permet de mettre en lumière l’importance de l’anticipation dans le suivi de cette démarche.

En atelier, la confrontation de ses réflexions avec ses camarades est également un élément clé de l’appropriation de la démarche.

Ces temps de réflexion chez soi et de confrontation en travail collaboratif permettent aux meilleurs élèves de devenir moteurs et aux élèves en difficulté de comprendre ce qu’ils ont mal rédigé ou appréhendé. Le professeur a alors le temps d’insister sur certains éléments importants de la démarche (origine des hypothèses, nécessité du témoin, de ne modifier qu’un seul paramètre dans l’expérience test, importance d’une formulation correcte de la comparaison des résultats…).

La mise en ligne de l’intégralité de la démarche sur le site choisi (Blendspace, Edmodo, Padlet…) permet de réviser la formulation des hypothèses, des conséquences vérifiables, de la comparaison des résultats, etc. Les élèves les plus lents peuvent alors compléter ce qu’il n’ont pas eu le temps de rédiger pendant la séance.

Sur le site de la classe inversée, il est également possible de mettre en lien des logiciels de remédiation pour s’entraîner à refaire la démarche.

Lorsque cette démarche est réinvestie plus tard dans l’année, les bénéfices de la classe inversée sont visibles. Les réflexions sont plus rapides et les comptes rendus bien rédigés. Les élèves en difficulté hésitent moins et osent davantage proposer leurs idées.

Si la mise en oeuvre de la classe inversée n’est pas toujours évidente au départ (problème de connexion, d’accès aux bonnes informations…), une fois bien en main, elle apporte des outils de réflexion et de révision à l’élève qui est un vrai plus dans l’appropriation des apprentissages.