Un collège rural

Petit établissement rural de 300 élèves, le collège du Valromey vit en vase clos conditionné par les contraintes du ramassage scolaire. Depuis plusieurs années, nous travaillons en groupes de besoin en 6°, en semaines de découverte et Parcours Diversifiés en 5°, 4° et 3°. Le travail en équipe est une habitude.

Comment intéresser des enfants à un travail scientifique ?

Comment donner du sens aux différents savoirs et apprentisages appris dans des temps cloisonnés ? Ce furent les deux questions principales que nous nous sommes posées.  Pierre Girard en physique, Alain Guillaudon en technologie et René Serpol en mathématiques.  Nous avons alors proposé aux élèves de quatrième le projet suivant :

Réaliser un objet depuis sa conception jusqu’à sa production.

Nos objectifs étaient les suivants :

- Mobiliser les élèves à

l’apprentissage de la physique, des maths et de la technologie ;

utiliser des notions apprises dans une matière et les transférer dans une autre à travers une démarche de projet

réaliser un produit dont le fonctionnement est accessible

-Nous mobiliser pour

travailler en transdisciplinarité

Nos hypothèses de départ étaient :

la mise en projet permet de motiver les élèves ;

la réalisation d’un objet permet de donner du sens aux différents savoirs vus dans les trois disciplines. Quand les élèves sont dans le “ faire ” avec un objectif de production identifiable, ils s’approprient les savoirs plus facilement.

la fabrication d’un objet avec des connaissances de physique et de mathématique permet d’agir de manière plus réfléchie.

Nous nous sommes alors lancés dans une action nommée “ Atelier scientifique ”.

Comment faire ?

À la rentrée 99, nous avions constitué un groupe de vingt élèves désignés entre 12h30 et 13h30 le mardi, pour vivre pendant un an l’atelier scientifique.

Les travaux croisés sont ensuite apparus à la rentrée 2000 dans le vocabulaire ministériel. Le travail fait dans l’atelier scientifique a permis d’engager une réflexion dans le collège et les enseignants ont recherché d’autres thème de TC. Nous avons créé quatre groupes en 4° : atelier scientifique, écriture d’un livre de nouvelles, édition d’un fascicule sur l’Irlande et rédaction d’un journal de l’établissement.

La moitié des professeurs en place s’est impliquée dans ces travaux. Les enseignants intéressés ont décidé de fonctionner ainsi : chacun intervient avec un groupe de vingt élèves de quatrième, en compagnie d’un ou deux autres enseignants, le jeudi entre 15h30 et 16h30. Les élèves ont choisi eux-mêmes le Travail Croisé qu’ils désiraient faire. La seule contrainte a été d’avoir un groupe de vingt élèves maximum dans chaque  atelier.

Monsieur, vous faites des maths, pas de la techno ? Disent souvent les enfants. Nous avons voulu aussi faire comprendre aux élèves que chaque enseignant ne travaille pas que dans sa discipline. Ce qui s’apprend ici peut se transférer là. De ces faits, nous avons travaillé à deux, même à trois avec le même groupe, sur le même sujet, dans un même lieu, dans un même temps.

Quel contenu ?

Le projet “ Atelier Scientifique ” était défini dans ses grandes lignes au départ, puis a été remodelé en fonction de l’avancement du projet et des besoins des élèves, heure après heure. Travailler à trois oblige une concertation poussée et permanente. 

Les nouveaux programmes ont mis de côté une partie du matériel didactique. Pourquoi ne pas en tirer profit afin de voir, de sa conception à sa réalisation, la production d’un objet ?. L’actualité de 1999 mettait en évidence le manque d’indicateur de dépassement de la température dans les réfrigérateurs courants, entraînant des problèmes de contamination et de santé. Ce serait notre objet à concevoir, fabriquer, étalonner et utiliser. Nous l’avons proposé lors de la première séance.

Ce projet faisait appel :

aux sciences physiques : mesurer, relier des éléments entre eux, manipuler des composants électroniques et dégager leurs fonctions avec des résistances thermistances, potentiomètres, transistors, circuits intégrés …

aux mathématiques : lire et  étudier les relations mathématiques entre les grandeurs observées ; travailler sur le tableur Excel ; faire des graphiques ; écrire des grands et petits nombres ; étudier les valeurs approchées et découvrir des unités de mesure

à la technologie : produire un objet de sa conception, à partir du besoin, jusqu’à son utilisation dans un contexte d’entreprise comme le veut le programme officiel.

Déroulement de l’action

1999-2000 : De janvier à juin 2000 nous avons fonctionné le mardi entre 12h45 et 13h30 avec un groupe désigné de vingt élèves de 4°.

Après la prise de contact habituelle, nous leur avons proposé de fabriquer un objet depuis la conception jusqu’à la réalisation.

“ M’ssieur, c’est comme en techno ? ”. Nous leur avons fait comprendre que tout était entre leurs mains, que rien, ou presque, ne serait imposé. Nous leur avons suggéré l’idée du détecteur de dépassement de température.

Pendant une durée d’environ deux mois, nous avons travaillé sur la réalisation du besoin. Comment satisfaire, la nécessité de mesurer une température et d’indiquer un dépassement ? 

ils étudiaient, avec le professeur de physique, le besoin et commençaient à explorer les possibilités offertes par l’électronique. Ils étudiaient la thermistance, en faisant varier température et tension.

ils recherchaient avec les professeurs de mathématique et de technologie les proportionnalités et traçaient des courbes sur Excel.

ils étudiaient alors un interrupteur particulier, le transistor, et établissaient à nouveau proportionnalités et graphes.

Une première évaluation quantitative sous forme de questionnaire récapitulait les recherches faites en atelier et les solutions trouvées. Nous souhaitions faire une petite pause dans une démarche jusque-là linéaire, regarder un peu en arrière, ne pas trop nous éloigner de la structure habituelle des cours.

Puis nous avons repris les recherches. 

De nouveau en physique, ils cherchaient à adapter une tension, limiter une intensité, découvraient le potentiomètre et les résistances. Le matériel d’électronique de nos anciens programmes de cinquième a alors fait merveille.

En technologie et en physique (cours à deux professeurs) : les élèves se posaient la question : comment relier ensemble les composants ? Ils proposaient alors un plan de circuit imprimé, les élèves retrouvaient les composants nécessaires. Les enseignants des trois matières se relayant pour les aider.

Un logiciel de traçage d’un typon par le professeur de physique était alors utilisé.

Une seconde évaluation fut faite, semblable à la première. La compréhension de l ’ensemble de l’appareil et de son fonctionnement étaient satisfaisantes.

Nous étions à Pâques. La conception était terminée, il fallait passer à la fabrication. C’était une démarche de projet industriel utilisée en technologie.

Le circuit imprimé fut tracé, insolé, les composants furent implantés. Les professeurs de physique et technologie travaillaient ensemble avec les vingt élèves. Chaque élève réalisait toutes les étapes de sa fabrication en passant successivement à tous les postes de travail. Deux ou trois enseignants étaient alors disponibles pour les aider.

 Le professeur de mathématique venait aussi souvent qu’il pouvait leur prêter main-forte

Les perçages, soudures, tests, façonnages avançaient rapidement. Au 15 juin, les enfants commençaient à partir avec leur appareil. Tout était terminé pour les grandes vacances.

Quels soutiens ?

Dès le départ, les trois collègues, implantés au collège depuis plus de dix ans et ayant déjà travaillé de concert, avaient recherché les soutiens qui auraient pu faciliter ce projet.

La Principale, partante dès l’exposé de l’idée, avait inscrit notre atelier au projet d’établissement de 1999-2000 et signalé notre travail au SAFCI lors de l’appel à candidature du PNI de juin 1999.

De ces faits, les heures des professeurs avaient pu, en partie, leur être payées. Le PABAT (Pays d’Accueil en Bugey Art et Traditions, association locale d’encouragement à l’innovation dans le bassin de Belley) prenait en charge financièrement l’objet à construire (environ 800f) pour les deux années.

Les autres collègues de l’établissement, qui avaient depuis de nombreuses années l’habitude de ces travaux de groupes et qui adhéraient au projet en 99, s’impliquèrent en nombre dans les trois autres travaux croisés en 2000-2001.

Lors de la réunion de rentrée des quatrièmes en septembre 2000, nous avions exposé nos projets et avions obtenu l’adhésion des parents d’élèves.

Quelles difficultés rencontrées ?

La première fut l’horaire de travail, juste après le repas de midi, sans véritable coupure pour les élèves depuis le premier cours du matin. La seconde fut l’indisponibilité des enseignants engagés dans leurs cours ou dans d’autres actions.

La pluridisciplinarité étant pour nous une façon de faire découvrir aux élèves que les savoirs ne sont pas cloisonnés, que le savoir des enseignants n’est pas limité à leur discipline, nous avons regretté de ne pas en faire plus pendant cette première année. En effet, elle n’avait été effective que pendant la partie fabrication de l’appareil où les trois enseignants s’étaient retrouvés dans la même salle, à la même heure et avaient travaillé de concert. C’est dans ces moments-là que nous leur montrions que chaque production, quelle qu’elle soit, fait appel à une multitude de savoirs et compétences , qu’un objet est issu de lois physiques, mathématiques et techniques. 

La transdisciplinarité n’était pas assez apparue aux enfants. Notre découpage des différents travaux nous a paru artificiel et nous avons prévu de le faire différemment en 2000-2001. De plus, la fin de l ‘année étant perturbée par les convocations aux examens, nous avons donc décidé de commencer dès décembre 2000 afin de finir un peu plus tôt.

Quelle évaluation ?

L’évaluation du projet n’était pas prévue au début de l’action en décembre 99 car le travail se faisait trop au coup par coup, heure après heure. Nous étions en expérimentation et ne savions pas où nous allions, où en seraient les élèves, quelles seraient leurs réactions.

Notre concertation s’est faite de manière informelle jusqu’en décembre 99. Nous travaillons ensemble depuis trois ans sur un projet semblable concernant des données météo recueillies par la station du collège. Nous avons l’habitude de régler les problèmes rapidement au coup par coup.

Après réflexion et travail avec notre accompagnatrice du SAFCI (Service Académique à la Formation et à l’Innovation (Rhône), nous avons repéré quelques indicateurs d’évaluation qualitative : la fréquentation de l’atelier (les élèves sont volontaires) et la mobilisation.

 Ce que nous avons observé

la fréquentation et l’assiduité des élèves à cet atelier

l’acceptation, de la part des élèves, de participer aux deux séances de bilan à la fin des découvertes en physique et mathématique 

la participation active à la fabrication de l’appareil

la participation active à  la recherche des pannes et dysfonctionnements en fin de fabrication.

Le bilan de l’action en 99/2000 était positif. La fréquentation et l’assiduité des élèves à cet atelier étaient très satisfaisantes (trois avaient refusé de participer en novembre, mais étaient venus à partir de la troisième séance).  Les élèves avaient accepté les deux séances d’évaluation à la fin des découvertes en physique et mathématique. ( Nous étions dans un cadre hors emploi du temps élèves/profs). Ils avaient participé activement au plan de l’appareil, se mobilisant quand ils ne trouvaient pas un composant prévu ou son emplacement. Ils avaient recherché les pannes et dysfonctionnements de l’appareil sans rechigner. Ils étaient tous étonnés d’avoir réalisé quelque chose de complet, fonctionnel, assez complexe et gratuit !. Ils étaient pour la plupart très fiers d’eux (nous l’avons découvert par les commentaires de parents et les allusions des autres quatrièmes n’ayant pas participé à l’action).

Un an plus tard, nous avons découvert que les élèves avaient parlé de ce travail aux autres : dès la rentrée de septembre, certains ont demandé si on allait faire “ quelque chose comme l’an passé en Atelier Scientifique ”.

Du côté enseignant, il est très pratique de travailler à deux ou trois, le rythme de travail est moins soutenu, chacun complète l’autre et les enfants paraissent apprécier le fait d’avoir toujours un tuteur disponible pour faire face à leur demande. Ils semblent aussi surpris des connaissances extra disciplinaires des professeurs.

Nous prévoyons de faire un sondage en juin 2001 afin de savoir comment les élèves ont vécu l’ensemble des quatre travaux croisés.

Ce qui a changé en 2000-2001 ?

En 2000/01 nous avons repris le projet, mais le déroulement a changé.

Nous sommes dans un dispositif couvrant tout l’établissement. Nous travaillons le jeudi de 15h35 à 16h30 avec d’autres enseignants impliqués dans des travaux croisés en quatrième. Les professeurs qui animent une des quatre actions n’ont pas cours à cette heure banalisée, elle est réservée aux travaux croisés.

La première séance de l’Atelier Scientifique a eu lieu en décembre.

Le passage d’un schéma assez complexe au circuit imprimé ne semblant pas destiné à des élèves de cet âge, a été supprimé. Nous avons décidé de partir du circuit imprimé sur lequel on implante un à un les composants. Une à plusieurs séances de physique ou de mathématiques suivent la soudure du composant afin d’en étudier expérimentalement le principe et le rôle dans le montage.

Dès le début, les professeurs de technologie et physique travaillent dans le groupe. La découverte des composants électroniques et leurs caractéristiques se fait à partir du circuit imprimé construit dès la deuxième heure.

Le professeur de mathématique intervient alors en sixième heure, sans que les élèves soient vraiment avertis : la complémentarité du travailqui est fait, en surprend plus d’un… Nous travaillons ainsi dans l’inductif. Nous fabriquons le produit puis nous découvrons les lois qui le composent.

La recherche se poursuit en étudiant les implications entre les composants, leurs caractéristiques sont établies. Seuls ceux qui nous intéressent dans notre fabrication sont retenus. Nous travaillons en démarche expérimentale.

L’assiduité aux cours est la même que l’an passé. Des élèves qui se font habituellement remarquer dans le collège, travaillent en atelier et en Travaux Croisés sans réticences.

Les bilans sont acceptés et des fiches sont distribuées pour les aider à mémoriser les caractéristiques et relevés.

Au mois de février 2001, lors des prévisions de rentrée de septembre, nous avons proposé à la Principale de reconduire cet atelier l’an prochain au sein de travaux croisés en quatrième. Nos objectifs et nos motivations sont les mêmes, l’objet fabriqué sera sans doute différent.

Cette demande a été acceptée et inscrite au projet d’établissement.

Nos impressions après deux ans de pratique : nous avons rompu avec la monotonie.

Les débuts ont été difficiles. Avancer à tâtons, était pour nous, entièrement nouveau. Chaque fois que nous avions travaillé en concertation, nous avions des objectifs nets. Mais par la suite, nous nous sommes aperçus que c’était très rentable de revenir sans cesse sur ce que nous faisions, de ne pas avoir de cadre préétabli.

Ce genre d’activité représente un espace de liberté pour les élèves comme pour les enseignants, tout est à construire, au départ la page est blanche. Lutter contre la monotonie est un souci quotidien pas toujours réalisé dans les activités habituelles.

Il est très agréable de travailler à plusieurs en échangeant les idées et les expériences. Intégrer dans ces activités d’autres personnels comme les surveillants ou les emploi-jeunes y est facile. Regarder un collègue travailler avec son groupe est aussi enrichissant.

L’absence de note rend élèves et enseignants plus libres. Les élèves ont choisi une action et s’y adonnent pleinement. Nous avons découvert des adolescents curieux et passionnés, que nous ne connaissions pas dans nos cours traditionnels. Nous avons exercé avec nos élèves des activités nouvelles, cela a changé leur regard envers nous et réciproquement. 

La rédaction de la monographie nous a obligé à réfléchir sur nos méthodes de travail et  sur ce que nous faisions depuis plus de dix ans : le travail en équipe où l’on partage, on échange à toute heure des idées, des solutions, des problèmes, …

Nous sommes prêts à recommencer avec un nouvel atelier scientifique ou d’autres travaux croisés.

GUILLAUDON Alain, PEGC
GIRARD Pierre, certifié
SERPOL René, certifié
MOINE Geneviève, principale