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École d’hiver – "Graines de sciences Maternelles" ! 23-24 février 2015L'École d'hiver "Graines de sciences, Maternelles !" nous a offert deux jours pour explorer la matière et le monde du vivant avec des formateurs enseignants, familiers des enjeux de l’enseignement des sciences en classe maternelles et des chercheurs passionnés et accessibles. La main à la pâte et la Maison pour la science en Alsace ont permis la rencontre entre chercheurs et enseignants du premier degré. Animer des ateliers, liés aux thématiques des recherches de ces scientifiques, se poser des questions, et échanger sont les modalités clés de ces formations Graines de Sciences. [caption id="attachment_329" align="aligncenter" width="326"] Pensée de stagiaire : "Ça ébranle toutes mes convictions !"[/caption]Matière à questionnements.L’action a débuté par l’accueil chaleureux de l’équipe dans l’École Maternelle de la petite commune de Rixheim, à quelques kilomètres de Mulhouse. Cour de récréation, jeux, agrès et dessins d’enfants sont là pour permettre une véritable immersion dans le monde pédagogique des tout petits. Après une présentation du déroulement des deux journées et des objectifs fixés, Clarisse Huguenard-Devaux, enseignante-chercheuse à la Faculté de Chimie de Strasbourg et Marie-Anne Marrière, formatrice associée pour le premier degré, ont proposé des ateliers pratiques mais surtout de nombreux apports pédagogiques et scientifiques autour de la matière.[caption id="attachment_403" align="aligncenter" width="378"] De gauche à droite: Michèle Schillinger, Mélodie Faury et Marie-Anne Marrière[/caption]Nous avons eu l’occasion d’appréhender le sujet de manière sensorielle, à la façon des jeunes enfants, en touchant différents objets à l’aveugle. Est-ce mou ou dur ? Solide ou liquide ? Derrière chaque texture des objets qui nous entourent, se cache une véritable architecture chimique et un ballet moléculaire bien chorégraphié selon les différents états de la matière. Nos stagiaires ont pu aller encore un peu plus loin dans la pratique en fabriquant plusieurs diverses matières. Nous nous sommes donc émerveillés devant la facilité de fabrication d’une pâte à modeler faite maison, réalisable uniquement à base de produits alimentaires, ainsi que des craies pour marelles. Aussi, nous avons pu observer à la loupe les différentes structures cristallines cristaux qui forment les sucres et sels de table, preuve que des matières très familières peuvent être source d’étonnement et d’investigation scientifique. Le sucre permet d’illustrer facilement un changement d’état et deux formes extrêmes de l’état solide suivant qu’il est obtenu par une organisation lente ou très rapide de ses constituants : l’état cristallin ou l’état amorphe propre aux verres. En effet, fondu puis refroidi très rapidement, il se vitrifie. [caption id="attachment_327" align="aligncenter" width="238"] Echanges thermiques[/caption][caption id="attachment_322" align="aligncenter" width="239"] Réalisation d'une pâte à modeler[/caption]Ces expériences sont là pour montrer que des choses simples comme l’eau, le sucre, le sel, le plâtre, la farine, sont des viviers d’expériences à faire avec les enfants. Ils sont simples à trouver et peuvent produire de nombreux effets afin de capter leur curiosité. C’est une démonstration de l’importance de l’expérimentation sensorielle chez l’élève de maternelle, avec la matière il peut comprendre qu’au-delà de la découverte du monde qui l’entoure, il peut aussi la transformer et ainsi repérer les caractéristiques les plus simples des matières, comme l’existence de l’air ou le changement d’état de l’eau. Pour l’enseignant, c’est le moment idéal pour se pencher sur les différents mécanismes de transferts thermiques et d’énergies, mais aussi sur ses structures. Ces mises en situation expérimentales permettent en premier lieu à l’enseignant de s’interroger à titre personnel sur sa propre compréhension de ce qu’est la matière. Elles permettent aussi  de se poser des questions quant aux matières difficiles comme les gels ou les poudres.[caption id="attachment_323" align="aligncenter" width="279"] Formes cristallines du sucre[/caption][caption id="attachment_331" align="aligncenter" width="277"] Le slime, matière inclassable?[/caption]Marie-Anne Marrière souligne l’importance de la place de l’enseignant pour guider l’enfant vers une démarche d’investigation. En effet, lorsqu’il va à la rencontre de son environnement, et qu’il agit ou observe un phénomène, cela suscite plusieurs interrogations et des besoins, mais aussi toute une liaison essentielle au développement du langage, avec par exemple la création d’un lexique lié à l’observation d’un objet (l’eau coule, se renverse, givre…etc). De plus, la trace de l’expérience est première, par des albums, des dessins, ou même des photos, cette démarche d’investigation doit être valorisée et perdurer.[caption id="attachment_388" align="aligncenter" width="377"] Présentation de Clarisse Huguenard-Devaux, enseignante-chercheuse de l'Université de Strasbourg[/caption]Etre ou ne pas être vivant ?L'enfant, jusqu’à un certain stade est "animiste", ce qui bouge est vivant, et les objets ont une âme qui les habitent : le soleil et la lune avec un visage, les nuages qui marchent, l'avion dans le ciel, l'ombre qui le suit, etc. "L'animisme enfantin attribue une activité intentionnelle et consciente à tout, prête aux choses des intentions morales et les met au service de l'homme. L'animisme est donc un système provisoire de croyances qui commande une explication artificialiste et finaliste du monde" (Jean Piaget - La représentation du monde chez l'enfant).[caption id="attachment_335" align="aligncenter" width="300"] Objets collectés aux abords de l'école[/caption]C’est vers cette ambigüité entre vivant et inerte que l’atelier du deuxième jour va nous emmener. Tout d’abord l’enseignant formateur associé en science et technologie, Mathieu Kaercher a invité les stagiaires à ramasser une grande diversité de choses que l'on peut collecter aux abords de l’école. Vient ensuite la mutualisation, une grande table avec une nappe blanche attend l’inventaire des recherches de nos enseignants. Il est temps de classer, ce qui est vivant et ce qui ne l’est pas, et la question n’est pas toujours si simple. S’il parait évident qu’un ver de terre tout remuant dans sa motte de terre est bien vivant et un caillou bien inerte, que dire d’une branche d’arbre ou d’une coquille d’escargot abandonnée? Sur ce point les avis sont partagés dans l’assemblée, on propose même des sous catégories : « La coquille et la branche sont des « ex » vivants ! ». Ce tri constitue une étape fondamentale dans la construction d'une démarche d'investigation en sciences, car il permet de faire émerger des hypothèses.[caption id="attachment_333" align="aligncenter" width="240"] Mathieu Kaercher, formateur associé en science et technologie, fait la mise en commun des hypothèses[/caption]On se met alors à la place d’un enfant face à cette question. Celui-ci va tenter d'expliquer les phénomènes qu'il ne connaît pas, par une théorie qui lui semble logique, proche de lui, par exemple : " D'où vient l'eau de la rivière ? Du robinet ". C’est là tout l’intérêt de la démarche d’investigation, pousser l’enfant à se questionner sur sa propre logique et mettre le monde qui l’entoure directement à l’épreuve.« La notion du vivant est une notion dynamique, évoluant en fonction de nos connaissances. En conséquence, la frontière entre la matière inerte et le vivant est tout aussi instable » Ali Saïb, Les virus, inertes ou vivants ?  Pour la Science, décembre 2006.Mais le suspense prend fin avec l’intervention de François Bernier, enseignant chercheur à l’Institut de Biologie Moléculaire des Plantes de Strasbourg. Avec pédagogie, il va résumer les différents critères qui font qu’un être est vivant ou non. Nous allons évoquer certaines propriétés déterminantes comme la reproduction, la  présence de matières organiques et la capacité à gérer et équilibrer la production d'énergie dans un organisme (encore appelé "homéostasie"). Ces critères permettent de situer ce qui est vivant ou non d’un point de vue biochimique et physiologique. Ce regard du chercheur a permis d'apporter aux stagiaires une vision plus approfondie du vivant, un complément qui s'intègre au mieux avec la construction de l'expérimentation chez l'enfant.  Mais à chaque élément de réponse, l'intervention du chercheur apporte également son lot de nouvelles questions ![caption id="attachment_394" align="aligncenter" width="247"] François Bernier, enseignant-chercheur de l'Université de Strasbourg[/caption]Tout au long de cette école, les formateurs ont souhaité proposer une progression dans un esprit et une démarche d'investigation : formuler des hypothèses, expérimenter, reformulation de ces hypothèses au fur et à mesure de l'apport de connaissances, structurer individuellement et collectivement des idées pour affiner en retour son raisonnement et ses connaissances. En adaptant au groupe classe, on peut sur ce modèle aboutir à une démarche d'investigation complète et stimulante autour du vivant.  Matière et Vivant sont des sujets qui s'appuie sur le familier, le quotidien de l'élève : ce sont donc des sujets qui permettent aisément de concrétiser et  de matérialiser des notions abstraites. Les démarches d'investigation associées s'intègrent harmonieusement dans le chapitre "Découvrir le monde" du programme de maternelle établi par le Ministère de l'Education Nationale."Parce qu'une telle formation donne envie de faire des sciences" Une stagiaire-Crédits photos : Elena Iuliani pour la Maison pour la science en Alsace 