Terre et Espace - Les saison

Titre de l’article 

Springing into Inquiry: Using Student Ideas to Investigate Seasons

Study focuses on the following scientific concepts

Les saison

Niveau

Secondaire 1 et 2

Activities/interventions used in the study to foster learning or conceptual change

Le but de cette étude est de fournir des exemples concrets d’utilisation de l’apprentissage inquisitif pour enseigner le concept des saisons en tenant compte des conceptions alternatives des élèves. Par exemple :

• On demande aux élèves de tracer le parcours de la Terre autour du Soleil.
• On demande aux élèves d’évaluer les variations annuelles de température à 6 points de l’hémisphère nord e de l’hémisphère sud.
• On demande aux élèves de tracer des graphes pour la température de ces 6 endroits.
• On demande aux élèves d’illuminer directement et indirectement le tableau à l’aide d’une lampe torche, puis de tenter d’expliquer l’effet que cela pourrait avoir sur la température.
• Réflexion et travail en équipe sur les activités vécues.
• Comparaison entre les dessins des élèves représentant les saisons avant et après avoir participé aux activités.

Lors de cette étude, la compréhension des élèves vis-à-vis du phénomène de saisons a été évaluée pendant et après la leçon à l’aide d’examens oraux et de questionnaires écrits constitués de questions ouvertes.

Pour susciter la réflexion des élèves, l’enseignant posait leur régulièrement des questions telles que :

• À quoi ressemble la trajectoire de la Terre autour du Soleil?
• Si la Terre est plus près du Soleil en été, quelles régions de la Terre devraient être affectées?
• Si la Terre est plus loin du Soleil en hiver, et que toutes les régions de la Terre devraient être en hiver simultanément, comment peut-on expliquer que les hémisphères nord et sud vivent des saisons opposées l’une à l’autre?
• Est-ce que ces deux phénomènes sont possibles simultanément (mêmes saisons partout et saisons opposées dans les hémisphères nord et sud)?

Certaines questions visaient principalement le concept de proximité :

• Comment varie annuellement la température à différents endroits dans le monde?
• Est-ce que la distance entre la Terre et le Soleil explique le passage des saisons?
• Y a-t-il des variation du niveau d’ensoleillement d’une saison à l’autre?
• Quelle est la différence entre l’ensoleillement du pôle nord comparé à celui de l’équateur?

L’enseignant procède également à une démonstration utilisant un globe terrestre éclairé par un rétroprojecteur, suite à laquelle d’autres questions sont posées :

• Quelles régions de la Terre reçoivent le plus d’ensoleillement direct? À quoi ressemble la température de ces régions?
• Pourquoi les pôles sont-ils si froid?
• Que se produit-il si la Terre est de l’autre côté du Soleil?

Référence 

Wilcox, J., & Kruse, J. (2012). Springing into Inquiry: Using Student Ideas to Investigate Seasons. Science Scope, 35(6), 26–31.

Titre de l’article 

The Reasons for the Seasons

Study focuses on the following scientific concepts

Season

Grade Level/s (focus on Grades 6 – 9)

Secondary level

Activities/interventions used in the study to foster learning or conceptual change

Cette étude utilise une approche en sept étapes basée sur l’apprentissage inquisitif afin de contrecarrer les conceptions erronées des élèves sur les saisons.

(1)  Présenter un scénario avec un dénouement inconnu. Par exemple, quels sont les facteurs qui seraient susceptibles d’expliquer les changements saisonniers?

(2)  Les élèves émettent des hypothèses quant au dénouement attendu.

(3)  Les élèves développent un argumentaire pour supporter leurs prédictions.

(4)  Les élèves observent le dénouement et notent les données qui ne supportent pas leurs explications.

(5)  Les élèves modifient leurs explications.

(6)  Les élèves évaluent leurs explications et celles de leurs collègues.

(7)  Les élèves répètent les étapes précédentes en utilisant de nouvelles données. Par exemple, celles d’une autre ville ou d’une autre région du monde.

Jour 1: Prédire les températures saisonnières
Les élèves analysent les températures maximales quotidiennes de plusieurs villes à l’aide de données provenant du canal météo. À l’aide de tableurs et d’outils graphiques, les élèves font un sommaire de leurs découvertes et tirent des conclusions lors d’une discussion en groupe.

Les élèves valident ensuite leurs conclusions en consultant divers sites de climatologie et en les comparant aux données recueillies. Afin de les aider dans leur démarche, l’enseignant leur pose quelques questions :

• Classe les villes de la plus froide à la plus chaude. Que remarques-tu?
• Prédis les tendances mensuelles de chacune des villes. Pour quelles raisons as-tu fais ces prédictions?
• Dans tes prédictions, quelle sera la différence entre le mois le plus froid et le mois le plus chaud? Pour quelles raisons as-tu fais ces prédictions?
• Sur une échelle de 1 à 10, comment décrirais-tu la confiance que tu as en la précision de tes prédictions? Justifie ta réponse.

Jour 2: Récolter des données saisonnières et évaluer les prédictions effectuées
Les élèves recueillent et analysent les moyennes mensuelles pour les villes choisies à l’aide du web. Ils comparent ensuite leurs prédictions aux données réelles, et l’enseignant leur demande d’identifier deux ou trois facteurs pouvant expliquer les différences observées.

Jour 3: Émettre de nouvelles hypothèses et planifier les activités à venir
Les tendances saisonnières sont écrites au tableau. Les élèves inscrivent également les facteurs identifiés (distance du Soleil, angle du Soleil, proximité de l’équateur, durée de l’ensoleillement, inclinaison de la Terre). Les élèves choisissent un de ces facteurs en petit groupe et, ensemble, cherchent à expliquer son rôle. Afin de les aider dans leur démarche, l’enseignant leur pose de nouvelles questions :

• Quelles sont les données qui doivent être recueillies (ex. : angle, distance, etc.)?
• À quelle fréquence doit-on recueillir des données (ex. : chaque jour, semaine, mois, etc.)?
• De quelle façon l’heure de la collecte peut-elle affecter les données (ex. : midi, minuit, etc.)?
• Quel est le moment idéal pour récolter les données? Pourquoi?
• Quelles sont les unités de mesure utilisées?
• Quelle est la façon idéale pour présenter ces données (ex. : type de graphe, table des données, etc.)?
• Quelle est la façon idéale pour présenter les résultats (ex. : type de graphe, table des données, etc.)?

Par exemple, afin d’investiguer l’effet de l’angle du Soleil sur les températures saisonnières, les élèves décident de trouver sur le web les données correspondant au même moment de chaque mois de l’année afin d’observer s’il y a une corrélation avec la température. Les données sont récoltées au laboratoire informatique de l’école.

Jour 4: Organiser les données
Les élèves organisent les données recueillies en tables et graphes pertinents afin de pouvoir en tirer des conclusions étayées par des faits probants. Ils évaluent la justesse de leurs hypothèses et créent un poster qui servira à présenter leurs découvertes à la classe lors du prochain cours.

Jour 5: Partage des découvertes
Chacun des sous-groupes présente à la classe son poster afin que tous puissent profiter du travail accompli.

Référence 

Thomas, J. D. (2011). The Reasons for the Seasons. Science Teacher, 78(4), 52–57.