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Science et technologie

Les thèmes

L'investigation scientifique
La conception technologique
Les phénomènes naturels
L'analyse technologique

1er et 2e cycle

Notions et compétences prioritaires
Le domaine de la science et de la technologie regroupe plusieurs disciplines : la biologie, la physique et la chimie, mais aussi l’astronomie, la géologie et la technologie. Comme pour les autres domaines d’apprentissage du Programme de formation de l’école québécoise, le domaine de la science et de la technologie vise l’acquisition de connaissances et le développement de compétences. Il repose essentiellement sur l’analyse de phénomènes scientifiques et d’objets techniques, ainsi que sur le développement par les élèves des habiletés liées à la démarche scientifique et à la démarche de conception technologique. Toutes ces démarches sont centrales au programme. Elles permettent d’accéder et d’acquérir des connaissances (notions, concepts, techniques, lois, etc.) à propos des quatre univers de la science et de la technologie présents dans les programmes : l’Univers vivant, l’Univers matériel, la Terre et l’espace et l’Univers technologique. Ce sont donc ces aspects sur lesquels il est nécessaire de porter une attention particulière. Vous pouvez les travailler avec vos enfants à partir de manuels, mais surtout grâce à différentes ressources en ligne que nous vous proposons en lien avec chaque point abordé ou en toute fin de section.

L'investigation scientifique

Lorsqu’il s’engage dans une démarche d’investigation scientifique (DIS), votre enfant doit d’abord cerner un problème. Il lui faut donc chercher des indices significatifs et identifier les éléments pertinents qui définissent le problème. Cette démarche de questionnement est essentielle pour délimiter un cadre d’expérimentation ou d’exploration permettant d’ensuite concevoir un scénario d’investigation. C’est par la collecte de données et le traitement rigoureux qu’il fait de telles données que votre enfant peut valider ses hypothèses et, si nécessaire, redéfinir le problème, réajuster sa démarche et formuler de nouvelles questions.

Qu’est-ce que l’investigation scientifique ?
L’investigation scientifique pas à pas (Allô prof)
Pour aller plus loin dans la compréhension des démarches d’investigation scientifique à l'école

Des expérimentations scientifiques pouvant être effectuée avec du matériel simple, disponible à la maison :
La guerre des papiers absorbants
Situation d'apprentissage CSDM (1er cycle) : Neige qui fond + chaleur = printemps
Situation d'apprentissage CSDM (5e secondaire) : Les variables de la force centripète

Lorsque votre enfant note les résultats de son expérience, il peut les mettre dans un tableau, un graphique ou un schéma scientifique, selon les besoins de l’expérience :
Comment faire un tableau ?
Comment faire un graphique ?
Comment faire un schéma scientifique ?

Assurez-vous que votre enfant utilise les bonnes unités de mesure.

La conception technologique

Une démarche de conception technologique débute par l’identification d’un besoin à satisfaire. Ce dernier permettra à votre enfant d’envisager différents scénarios de réalisation en tenant compte des contraintes d’un cahier des charges et des moyens dont il dispose. L’analyse de ces scénarios lui permet de planifier de façon efficace le travail à effectuer afin d’élaborer une solution ingénieuse. C’est par un examen approfondi du prototype qu’il a conçu et sa mise à l’essai que l’élève peut ensuite évaluer la solution qu’il préconise et vérifier si elle est conforme aux exigences du cahier des charges. Si cela est nécessaire, il effectue un retour sur sa démarche tout en proposant des améliorations.

Qu’est-ce que la démarche de conception technologique ?
La conception technologique (Allô prof)

Comment prendre en note la progression de la conception ?
La démarche de conception technologique implique l’utilisation d’un cahier des charges dans lequel seront écrites toutes les contraintes associées à la conception de l'objet technique. Un cahier de l'élève guide la démarche de conception de l'élève.
Le cahier des charges (Allô prof)
Le schéma de principes (Allô prof)
Le schéma de construction (Allô prof)

Des exemples et des exercices de conception technologique :

Situation d'apprentissage CSDM (1re à 5e secondaire) : Une machine de Rube Goldberg
Situation d'apprentissage CSDM (3e et 4e secondaire): Les automates de carton

 

Les phénomènes naturels

Comprendre un phénomène naturel, c’est pouvoir le définir et s’en donner une représentation qualitative permettant d’en appréhender les tenants, les aboutissants et le fonctionnement. Ces phénomènes s'inscrivent dans des contextes concrets qui permettent d’aborder les savoirs scientifiques de manière signifiante pour votre enfant. Au premier cycle du secondaire, la démarche est surtout orientée sur la description de phénomènes. En se posant des questions sur son environnement, et en s’interrogeant sur certains phénomènes, cette démarche amène l’enfant à les décrire de manière qualitative (sans formules mathématiques), et à en s’en donner une représentation schématique lorsque cela est utile. Au deuxième cycle, la démarche vise à amener votre enfant à formuler des explications à l’aide des théories, lois et des modèles appropriés.

Ainsi, les phénomènes peuvent constituer le point de départ d’éventuelles discussions ouvertes entre les jeunes et leurs parents. On peut alors tenter de répondre à toutes sortes de questions les concernant:

- Peut-on proposer une définition de tel ou tel phénomène?
- Peut-on dire quels problèmes courants ou quelles questions ces phénomènes permettent de mieux résoudre ou d’expliquer?
- Qu’est-ce que ça change de connaître ce phénomène-là?
- Y a-t-il des malentendus possibles ou fréquents quant à ce qu’ils signifient?
- Si j’avais à donner un cours à ce sujet-là, par quoi devrais-je commencer?
- Peut-on représenter ce phénomène par un dessin?

Exemples de phénomènes au premier cycle
L’évolution des êtres vivants
La photosynthèse
La fécondation chez les animaux
De la fécondation à l'accouchement
Les propriétés de la matière
Voir la SAÉ « La guerre des papiers absorbants »
La conservation de la matière
Orogenèse (formation des montagnes)
Les éclipses lunaires et solaires
Érosion
Les machines simples
Les matières premières

Exemples de phénomènes au deuxième cycle
Les chaînes alimentaires
La bioaccumulation
La douleur
Le cycle menstruel
La fabrication d’un vaccin
Procréation médicalement assistée
Les isolants électriques
L’électricité statique
La radiographie par rayons X
Les lunettes pour corriger la myopie
Le fonctionnement des boussoles
La formation des fossiles (fossilisation)
Le cycle du carbone
L’effet de serre et son lien avec le réchauffement climatique

L'analyse technologique

Analyser un objet technique, c’est être en mesure d’en reconnaître la fonction (à quoi il sert) et le fonctionnement (comment ça marche?), c’est-à-dire de reconnaître les principes scientifiques sollicités, d’en identifier les différentes parties (éléments) et de saisir les relations qui existent entre elles. Analyser un objet technique c’est donc s’interroger sur son fonctionnement et sa fabrication. Au besoin, les démonter, pour en identifier les matériaux, les pièces et les types de liaisons, de s’en donner une représentation schématique. Au deuxième cycle, l’analyse technologique est orientée vers des objets techniques plus complexes : les systèmes technologiques. Ainsi, elle amènera votre enfant à reconnaître les différents systèmes et sous-systèmes et à en expliquer le fonctionnement.

Comment faire une analyse technologique ?
L’analyse technologique implique la compréhension d’un objet ou d’un système technologique via ses différentes caractéristiques :
Les composantes des systèmes technologiques
Les forces et les mouvements impliqués
Les fonctions mécaniques
Les matériaux utilisés

Des exemples et des exercices d’analyse technologique
Analyse technologique d’une poinçonneuse (Centre de développement pédagogique)
Analyse technologique d’une sonnette de vélo (Centre de développement pédagogique)
Exercices d’analyse technologique (Centre de développement pédagogique)

Ce document a été rédigé par Marianne Bissonnette, Patrick Charland et Patrice Potvin de l'UQAM, ainsi que Renée April et Judith Manigat, conseillères pédagogiques à la CSDM.