Les démarches scientifiques �et le processus de design en ingénierie

Webinaire 2 ‒ Le 1^er juin 2022, à 16 h

Nouveau programme de sciences et technologie

Trois webinaires : 

• Le nouveau programme de sciences et technologie : vision, continuité et nouveautés

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• Les démarches scientifiques et le processus de design en ingénierie

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• L’enseignement des STIM et l’intégration du codage

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Un format : une présentation de 45 minutes et une période de questions de 15 minutes.

Quelles démarches et quel processus pourrais-je utiliser en classe de sciences et technologie afin de construire des connaissances et des compétences? 

Je souhaite que les élèves examinent une question scientifique et qu’elles et ils découvrent ou construisent des

concepts scientifiques.

Démarches scientifiques

Je souhaite que les élèves appliquent des concepts scientifiques et technologiques pour trouver une solution à un problème donné.

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Processus de design en ingénierie

Lien avec le domaine A du nouveau programme-cadre

LES DÉMARCHES SCIENTIFIQUES

Quelle démarche scientifique?  

J’ai un problème (ou une question) scientifique à résoudre.

Je propose une stratégie de recherche dans laquelle je peux formuler des hypothèses, c’est-à-dire des solutions possibles au problème donné, vérifiables par l’expérience.

Pour résoudre ce problème, je vais suivre une démarche scientifique.  

Une démarche expérimentale

Je propose une stratégie de recherche dans laquelle je ne peux pas formuler d’hypothèses, c’est-à-dire des solutions possibles au problème donné, vérifiables par l’expérience.

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Une démarche d’observation 

Une démarche de modélisation 

Une démarche de recherche 

LES DÉMARCHES SCIENTIFIQUES

Problème ou question scientifique

Analyse et interprétation

(entre faits recherchés/faits découverts, résultats prévus/résultats obtenus, idées initiales/épreuve des faits)

Communication

(présentation des résultats de recherche et du savoir construit)

Découvrir par l’expérimentation : la démarche expérimentale

Exemple pour mieux comprendre

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Question : Quels sont les éléments qui influencent la croissance des végétaux?

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Stratégie de recherche :

Hypothèse : Je suppose que la lumière (variable indépendante) influence la croissance (variable dépendante) des végétaux.

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Conséquences vérifiables :

Si H1 est juste : lorsque je modifie la luminosité de la pièce dans laquelle se trouve le végétal, sa croissance est modifiée.

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Expérience à mener :

Dans deux milieux identiques (même température, même humidité, etc.), on met une plante sous une quantité X1 de lumière et une autre plante sous une quantité X2 de lumière. On observe si la différence de lumière engendre une différence de croissance.

Le curriculum de l’Ontario, de la 1^ère à la 8^e année – Sciences et technologie (2022), p 86

Découvrir par l’expérimentation : la démarche expérimentale� 2

Points clés

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Quoi?

Découverte par l’expérience.

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Une hypothèse est une solution possible au problème donné, qui sera vérifiée par l’expérience.

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Une expérience est une procédure au cours de laquelle la personne qui expérimente fait varier un paramètre (la variable indépendante) et observe, mesure et met en évidence les conséquences de la variation de ce paramètre sur la ou les variables dépendantes.

�À quoi ça sert?

Démarche utilisée pour l’étude de connaissances pouvant être construites en modifiant manuellement des variables. �

Quels apprentissages?

Compétences transférables, attentes et contenus d’apprentissage des cinq domaines du programme-cadre.

�Éléments à considérer? 

Disponibilité des ressources, capacité de contrôler une variable et d’en faire la lecture.

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Découvrir par l’examen du travail de recherche et des résultats des autres :

la démarche de recherche

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Exemple pour mieux comprendre 

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Question : Comment la taille des planètes influence-t-elle la gravité?

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Stratégie de recherche : Aller chercher de l’information dans Internet, dans des livres et auprès d’expertes et d’experts.

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N. B. : L’élève ne peut pas utiliser une démarche expérimentale.

Le curriculum de l’Ontario, de la 1^ère à la 8^e année – Sciences et technologie (2022), p 83

Découvrir par l’examen du travail de recherche et des résultats des autres :

la démarche de recherche

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Points clés

Quoi?

L’élève va construire ses connaissances en partant de ressources et non en faisant des manipulations. Elle ou il examine des résultats de recherche de scientifiques.

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À quoi ça sert?

Cette démarche est utilisée pour l’étude de connaissances pouvant difficilement être construites au moyen de la démarche expérimentale.

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Quels apprentissages?

Compétences transférables, attentes et contenus d’apprentissage des cinq domaines du programme-cadre.

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Éléments à considérer?

Disponibilité des ressources, temps, etc.

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Les autres démarches

 À noter!

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• Pas d’hypothèse! Il est possible que vous ayez des idées de réponse, mais que celles-ci ne soient pas vérifiables par l’expérience, car il n’y a pas de variable dépendante et de variable indépendante. 

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• Une observation est une procédure au cours de laquelle un phénomène est observé en vue de répondre à la question posée.  

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• Une modélisation est une procédure au cours de laquelle un modèle présentant une version simplifiée d’un phénomène est fabriqué ou utilisé pour répondre au problème donné.  

Quelles démarches et quel processus pourrais-je utiliser en classe de sciences et technologie afin de construire des connaissances et des compétences?

Lien avec le domaine A du nouveau programme-cadre

Je souhaite que les élèves examinent une question scientifique et qu’elles et ils découvrent ou construisent des

concepts scientifiques.

Démarches scientifiques

Je souhaite que les élèves appliquent des concepts scientifiques et technologiques pour trouver une solution à un problème donné.

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Processus de design en ingénierie

Quoi? �Mettre les connaissances et les habiletés en pratique en concevant un appareil utile.

Processus de design en ingénierie

�À quoi ça sert?

Élaborer une solution pour répondre à un besoin associé aux sciences et à la technologie, ainsi qu’au monde qui nous entoure.

�Quels apprentissages?

Compétences transférables, attentes et contenus d’apprentissage des cinq domaines du programme-cadre.

​

Éléments à considérer?

Faisabilité de l’objet, disponibilité des matériaux, etc.

�

Le curriculum de l’Ontario, de la 1^ère à la 8^e année – Sciences et technologie (2022), p 89

Conclusion

Pour en savoir davantage sur l’enseignement des STIM et le codage,

rendez-vous au webinaire 3!

En sciences et technologie, il existe plusieurs démarches et processus qui permettent d’atteindre différents objectifs et de travailler diverses compétences.

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• Des démarches scientifiques (comprenant la démarche de recherche et la démarche expérimentale) qui permettent à l’élève de découvrir des concepts scientifiques.

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• Le processus de design en ingénierie qui permet à l’élève, en se basant sur les connaissances qu’elle ou il aura construites, de faire le design d’un prototype.

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Mot de la fin

Afin d’adhérer gratuitement à l’Association des professeurs de sciences de l’Ontario, les enseignantes et les enseignants peuvent s’inscrire au moyen du lien suivant : https://stao.ca/my-account/join-team/5315a8107708c9730e665b33d9e74cce/.​

Si des enseignantes et des enseignants souhaitent réaliser du bénévolat pour l’Association des professeurs de sciences de l’Ontario, elles et ils sont les bienvenus et peuvent contacter la personne responsable par courriel : nina.saini@stao.ca  

Diapositive 14