Les sciences sur le tas : utilisation des manipulateurs en classe
L'enseignement de concepts abstraits comme l'énergie potentielle et cinétique peut être un véritable défi pour tout enseignant du niveau élémentaire. Comment susciter l'intérêt de jeunes enfants pour l'exploration de matières aussi «sèches» ? Les études réalisées ont montré que la meilleure façon d'introduire ou de renforcer des concepts scientifiques abstraits est de recourir à l'utilisation de manipulateurs, c'est-à-dire de petits objets qui peuvent être touchés ou déplacés par les élèves pour illustrer concrètement les descriptions faites dans les manuels.

L'enquête menée par la Division des manuels scolaires de l'Association américaine des éditeurs auprès de 2000 enseignants sur l'utilisation de divers types de matériels didactiques, a montré que les manipulateurs viennent en deuxième position, juste après les manuels. Les enseignants utilisent beaucoup plus souvent les manipulateurs que les cahiers d'exercices, les matériels d'origine, les polycopiés, les vidéos, les CD-ROM, les cassettes audio, les diapositives ou les films et la simulation sur ordinateur. Cette enquête a également révélé que les manipulateurs sont considérés comme des outils didactiques «très efficaces» par environ 55% des enseignants, alors que les manuels ne bénéficient de la même appréciation que chez 25% des enseignants.

APPRENDRE SUR LE TAS : Passons en revue comment les élèves apprennent effectivement ce qu'on leur enseigne. Si l'occasion leur est donnée de faire des expériences, ils utiliseront tous leurs sens pour découvrir et maîtriser les principes scientifiques en eux-mêmes. Ils chercheront à identifier les voies et moyens de résoudre les problèmes, de discuter des solutions proposées par eux-mêmes et par leurs camarades, et d'analyser les procédures utilisées par d'autres. L'apprentissage des sciences et de toute autre discipline nécessite l'association de nouvelles informations aux connaissances et aptitudes acquises antérieurement, en veillant à ce que cette association des anciennes et nouvelles connaissances se fasse de manière judicieuse. L'un des moyens efficaces d'atteindre cet objectif consiste à incorporer les nouvelles idées et techniques dans les activités d'apprentissage de petits groupes d'élèves travaillant ensemble et utilisant des manipulateurs. De telles activités encouragent la participation active des élèves et permettent aux enseignants de faire preuve de souplesse en tenant compte du niveau de chaque élève.

TRANSFORMATION DE L'ENSEIGNEMENT DES SCIENCES : Le type d'expériences sur le tas que l'on peut faire en utilisant les manipulateurs est indispensable dans l'enseignement des sciences. C'est une chose de parler de l'énergie potentielle et cinétique, par exemple, mais c'est tout autre chose de faire rouler des véhicules actionnés par des ressorts ou des élastiques sur une rampe avec tout autour des élèves enthousiastes. En fait, l'un des aspects les plus réconfortants de l'utilisation des manipulateurs en classe, pour l'enseignant, est le grand enthousiasme suscité par ces outils didactiques.

Une étude portant sur des élèves du niveau élémentaire et réalisée par Dorothy Singer, codirectrice du Centre de recherche et de consultation sur la télévision de famille de l'Université de Yale, confirme l'efficacité des manipulateurs en tant qu'outils didactiques : «Nous trouvons que les manipulateurs maintiennent de manière agréable l'intérêt des enfants, ce qui permet un très haut niveau d'attention et de concentration», a signalé Singer. A l'Ecole St. Rose de Lima, située à Haddon Heights, dans le New Jersey, des manipulateurs relativement nouveaux sont utilisés pour enseigner les principes de la force, de l'énergie et du mouvement. Ces outils didactiques qui sont une série de manipulateurs mis au point par la Division Education de K'NEX, sont composés de 790 pièces en plastique emboîtables pouvant être utilisées pour montrer jusqu'à six véhicules de course différents. Un guide de l'enseignant contient des plans de leçon encourageant une solution créatrice du problème, sur la base d'expériences axées sur la vitesse, la distance parcourue, la méthode scientifique, la prédiction, la collecte de données et l'élaboration de graphiques.

INTERACTION SOCIALE : Des manipulateurs de ce genre permettent aux élèves de concevoir et de tester eux-mêmes des véhicules de course dans un environnement encourageant l'interaction sociale. En fait, les élèves utilisant ces manipulateurs manifestent un certain nombre de signes qui témoignent d'un épanouissement social positif comme suit :

• coopération et communion d'idées : les élèves font des suggestions les uns aux autres de manière amicale, en tenant compte des contributions des uns et des autres ;
• règlement pacifique des conflits : ils négocient et parviennent à des compromis sur les désaccords concernant divers aspects de l'exercice ;

• créativité : ils créent divers types de véhicules de course, par exemple des motocyclettes et des Jeeps pour les dunes ;

• amour-propre : ils font preuve d'un sens de satisfaction à la suite de la réalisation du projet. Plus les connaissances dans l'esprit de l'élève envisagent les options possibles, plus concrète est la compréhension. Quand les sciences sont apprises directement à partir de l'expérience vécue, l'impact de cet apprentissage va au-delà de la matière apprise. Il y a des liens solides avec les programmes d'art, de musique et de santé. En même temps, les aptitudes en lecture et en mathématiques sont renforcées, tout comme la créativité en matière de composition écrite. Tout cela est possible grâce aux manipulateurs !

COMPTER SUR SOI-MÊME : Les manipulateurs peuvent aider les élèves à réfléchir de manière critique et à avoir confiance en leurs capacités à résoudre les problèmes. Prenons les exemples suivants :

• pour faire la démonstration de la première règle de Newton sur le mouvement, les élèves calculent la vitesse moyenne en se basant sur l'observation d'un morceau de marbre en mouvement. Les réponses varieront en fonction de la distance parcourue par le morceau de marbre et de sa vitesse :

• en utilisant une balle et une batte, les élèves peuvent observer la deuxième règle de Newton sur le mouvement en augmentant la force de leurs balancements pour que la balle puisse aller plus vite et plus loin ;

• le concept d'inertie devient manifeste quand les élèves font un tas de quatre ou cinq dominos et déplacent avec une règle le domino d'en bas successivement jusqu'à ce qu'il ne reste plus qu'un domino ;

• un enseignant de sciences créatif peut démontrer diverses théories scientifiques en demandant aux élèves d'apporter des objets tels que du savon, des jouets voiturettes, des cordes et des pièces.

AUTEUR : Elaine G.Berk

Elaine G.Berk est la Directrice de la Division Education de K'NEX à Hatfield, dans l'Etat de Pennsylvanie. Jonathan A.Meyers.

SOURCE : Principal (Reston, Va.) 78, No.4, 52+ Mr'99. L'éditeur est le détenteur des droits d'auteur du présent article qui est reproduit avec sa permission.