l`evaluation sommative des capacites experimentales en classe de

IUFM DE BOURGOGNE
CONCOURS DE RECRUTEMENT : Professeur certifié
L’EVALUATION SOMMATIVE
DES CAPACITES EXPERIMENTALES
EN CLASSE DE SECONDE
Laure THOMAS
PHYSIQUE-CHIMIE
Année scolaire 2003-2004
Directeurs de mémoire
Monsieur Gérard GOUTHIERE
Monsieur Youssef ABID
03STA16282
SOMMAIRE
INTRODUCTION ..................................................... 2
I. L’évaluation sommative de la pratique expérimentale : choix ou
nécessité ? ..................................................................... 4
1°) Pourquoi évaluer les capacités expérimentales en classe de seconde ? . 4
2°) Pourquoi réaliser une évaluation sommative des travaux pratiques ? ...... 5
3°) Les enjeux pédagogiques d’une évaluation sommative de la pratique
expérimentale ................................................................................................. 6
II. Mise en place d’une épreuve d’évaluation des capacités expérimentales
en classe de seconde .......................................................... 8
1°) L’évaluation formative préalable ............................................................... 8
2°) La conception des sujets et l’organisation de l’épreuve : contraintes et
difficultés ...................................................................................................... 12
3°) Comment donner à cette évaluation un caractère formatif? .................. 16
III. Etude critique : une expérience à renouveler mais à modifier .......20
1°) Les aspects positifs d’une telle évaluation .............................................. 20
2°) Les défauts de cette évaluation des capacités expérimentales .............. 23
3°) Les améliorations et les remédiations à envisager................................. 26
CONCLUSION ....................................................... 30
BIBLIOGRAPHIE..................................................... 31
ANNEXES ............................................................ 32
1
INTRODUCTION
Description du cadre d’enseignement
J’effectue mon stage de responsabilité au lycée Notre Dame à Dijon en classe de
seconde. Le profil de cette classe est très varié : beaucoup d’élèves en début d’année étaient
plutôt indécis quant à leur orientation. Sur 31 élèves, la moitié a choisi une option à caractère
scientifique (M.P.I. : Mesures Physiques et Informatique ou P.C.L. : Physique-Chimie de
Laboratoire) et l’autre moitié a choisi l’option S.E.S. (Sciences Economiques et Sociales). Le
niveau global est moyen-faible à l’écrit en physique-chimie. En outre, l’absence de « tête de
classe » limite fortement l’émulation entre les élèves en ce qui concerne le travail personnel.
Avec dix redoublants, j’ai rapidement remarqué qu’il fallait leur redonner confiance en
leurs capacités dans cette discipline qu’ils considéraient comme difficile.
Choix du sujet
Face à l’hétérogénéité et à la nécessité de dynamiser cette classe de seconde, j’ai
compris que les séances de travaux pratiques sont un atout de la physique-chimie. En effet,
ces élèves sont quasiment tous intéressés par les expériences en physique comme en chimie.
De plus, ils se sont révélés plutôt doués en situation de manipulation. Plutôt passifs en classe,
ils sont beaucoup plus réactifs et autonomes en travaux pratiques. Il est donc devenu
essentiel pour moi de favoriser l’apprentissage lors de ces séances.
Comment valoriser les T.P. auprès des élèves et des parents si aucune évaluation
spécifique n’est mise en place ? J’ai ainsi décidé, pour redonner confiance aux élèves et les
faire progresser efficacement, de m’interroger sur l’évaluation sommative des capacités
expérimentales.
Problématique
Toute la difficulté d’une évaluation sommative des capacités expérimentales est de faire
en sorte qu’elle s’intègre parfaitement au processus d’apprentissage. Ainsi, à travers le
questionnement initial qui est naît de ce thème, j’ai pu dégager deux questions essentielles
auxquelles ce mémoire tente de répondre :
4 Pourquoi réaliser une évaluation sommative des capacités expérimentales en
physique-chimie en classe de seconde ?
4 Comment mettre en place une évaluation sommative utile à l’apprentissage ?
La première question est importante car il faut que cette évaluation réponde à des
motivations précises. Elle ne doit pas intervenir de façon incohérente et injustifiée.
Autrement dit, comment faire en sorte qu’elle ne soit pas perçue comme une obligation mais
comme une évidence pour les élèves et l’enseignant ?
Pour répondre à la seconde question, je tenterai d’expliciter les objectifs, les modalités
et les contraintes d’une évaluation sommative de la pratique expérimentale. Pour que l’épreuve
2
mise en place soit efficace d’un point de vue pédagogique, j’insisterai aussi sur toute
l’évaluation formative nécessaire en amont puis en aval.
Plan
Le plan de ce mémoire découle assez facilement de la problématique dégagée.
•
Dans une première partie, j’analyserai les justifications de l’évaluation sommative
de la pratique expérimentale en classe de seconde. Ce développement tentera de
montrer si ce contrôle sommatif des T.P. est un choix ou une nécessité.
•
Ensuite, je détaillerai l’épreuve sommative des capacités expérimentales mise en
place cette année. Cette partie débutera par l’évaluation formative préalable qui
expliquera certains choix réalisés dans le contrôle sommatif. Les contraintes et
les difficultés rencontrées dans la conception des sujets seront ensuite
détaillées. Enfin, avec la préoccupation de centrer cette évaluation sur
l’apprenant, j’essaierai de monter en quoi elle peut être formative.
•
Dans la dernière partie de ce travail, j’analyserai les résultats de cette épreuve
en distinguant aspects positifs et défauts. J’essaierai également de proposer des
améliorations et remédiations possibles pour une prochaine évaluation des T.P. Le
but de cette étude critique sera de montrer si l’évaluation mise en place a atteint
les objectifs fixés.
3
I. L’évaluation sommative de la pratique expérimentale : choix ou
nécessité ?
1°) Pourquoi évaluer les capacités expérimentales en classe de seconde ?
Depuis l’année scolaire 1999-2000, tous les lycées publics et privés sous contrat ont
l’obligation d’organiser une évaluation des capacités expérimentales en terminale S dont la
note est portée sur le livret scolaire (1). Au baccalauréat 2003, une évaluation des capacités
expérimentales dont la note sur 20 est ensuite rapportée sur 4 a été mise en place.
Désormais, la traditionnelle épreuve écrite en physique-chimie n’est donc plus notée que sur
16.
Cette évolution montre la volonté croissante du Ministère de l’Education nationale de
prendre en compte la dimension expérimentale de la discipline à l’examen du baccalauréat
série S (1).
Cette évaluation sommative des activités expérimentales en terminale S doit s’inscrire
dans un processus continu d’apprentissage dès la classe de seconde (2). Cette nécessité a
d’ailleurs été confirmée par M. Christel, I.A.-I.P.R. (Inspecteur d’Académie-Inspecteur
Pédagogique Régional), lors d’une réunion à l’I.U.F.M. en novembre 2003.
L’évaluation des travaux pratiques est essentielle en seconde. Elle permet d’évaluer des
capacités et des comportements non évaluables par écrit. En effet, toutes les publications
officielles (3) précisent que « l’évaluation papier-crayon ne permet pas de prendre en compte
certaines compétences expérimentales ; seule l’observation de l’élève en train d’agir permet
d’évaluer les savoir-faire ».
La nécessité d’évaluer les compétences expérimentales en classe de seconde s’est
rapidement transformée en un choix motivé par l’observation de mes élèves. La majorité des
élèves de la classe de seconde dans laquelle j’enseigne ne sont pas ou peu intéressés par les
sciences physiques. Seuls 5 élèves sur 31 souhaitent vivement s’orienter en première
scientifique. En outre, dès le début de l’année scolaire, le niveau de cette classe s’est avéré
relativement faible en physique-chimie lors des évaluations écrites. Dans ce contexte, j’ai
constaté le changement de comportement et de motivation des élèves en travaux pratiques.
J’ai vérifié avec satisfaction que les activités expérimentales valorisent la pratique de l’élève
et lui permettent d’acquérir un goût pour la manipulation (4).
Ainsi, dès le début de l’année, j’ai insisté auprès des élèves et de leurs parents sur
l’importance des travaux pratiques et sur leur évaluation. Les activités expérimentales
mettent l’élève en situation d’acteur de son apprentissage (3). Elles valorisent certains élèves
en difficulté qui ne sont que des « théoriciens moyens » (3) mais qui sont plus à l’aise en
situation de manipulation. L’ensemble de la classe a rapidement adhéré à cette vision
motivante des travaux pratiques.
Pour que les élèves ne voient pas que l’aspect récréatif des travaux pratiques, il est
nécessaire d’évaluer les compétences mises en jeu lors des activités expérimentales.
L’évaluation des savoir-faire et des savoir-être permet également d’intégrer l’élève dans
le processus d’apprentissage et de le situer par rapport à l’atteinte des objectifs définis.
Bien que difficile à mettre en place, une évaluation des compétences expérimentales est
essentielle au même titre que toute autre évaluation écrite. L’évaluation est, selon C. Hadji (5)
« un moment décisif ». En effet, parmi les trois opérations cognitives distinguées par L. Allal
(5)
, « à savoir l’anticipation, le contrôle et l’ajustement, l’opération centrale de contrôle
(comparaison entre un état-donné et un état-but à atteindre) est une condition sine qua non
4
de l’ajustement ». Il était donc indispensable pour moi d’essayer de mettre en place des
outils d’évaluation des activités expérimentales car je ne savais pas comment analyser avec
objectivité les progrès des élèves. Comment envisager des actions de remédiation quant à
l’enseignement des sciences si l’on est incapable d’évaluer clairement des compétences
expérimentales ?
L’évaluation de la pratique expérimentale est alors devenue pour moi, jeune enseignante,
un enjeu pédagogique important de cette année scolaire. D’abord, j’ai compris que je devais
essayer d’organiser une évaluation formative efficace, transparente et peu contraignante
pour les élèves. Ensuite, je me suis intéressée à l’épreuve sommative, étape incontournable du
processus d’apprentissage.
2°) Pourquoi réaliser une évaluation sommative des travaux pratiques ?
L’évaluation sommative est l’aboutissement de toute évaluation formative. Par conséquent,
je ne pouvais pas analyser la cohérence et l’efficacité de ma pratique d’enseignement des
activités expérimentales sans organiser une évaluation sommative.
En outre, M. Christel, I.A.-I.P.R., a indiqué aux stagiaires de l’I.U.F.M. qu’il est nécessaire
de mettre en place deux évaluations sommatives des capacités expérimentales durant l’année
scolaire en classe de seconde. Il est, en effet, essentiel « d’institutionnaliser plus tôt (avant le
baccalauréat) ce type d’exigence et d’habituer l’élève à l’évaluation individuelle de ses
compétences » (3).
Confronter les élèves dès la seconde à une épreuve de contrôle des activités expérimentales est
le seul moyen de les entraîner efficacement à l’épreuve du baccalauréat série S.
Comment insister sur l’importance du caractère expérimental des sciences physiques si
les compétences acquises en travaux pratiques ne sont pas évaluées ? L’évaluation sommative des
savoir-faire manipulatoires s’inscrit dans la logique de valorisation de l’aspect expérimental de la
discipline (4). Le discours que j’ai tenu depuis le début de l’année rendait une épreuve sommative
indispensable. Dès le début de l’année scolaire, la majorité des élèves a accueilli l’annonce d’une
épreuve sommative des travaux pratiques avec enthousiasme et sans surprise. Ce « contrôle »
leur a semblé évident après plusieurs séances d’apprentissage.
Dès l’instant où l’on considère que les aptitudes expérimentales sont aussi importantes
que les acquis théoriques, il est nécessaire de les évaluer à la fin d’une séquence pédagogique.
Cette évaluation terminale comme tout autre contrôle sommatif doit être notée et
compter pour la moyenne et le passage (6).
Une évaluation sommative des savoir-faire expérimentaux permet de montrer à chaque
élève les objectifs atteints et les compétences non acquises. De plus, je pense qu’il est
nécessaire que l’élève soit confronté à la gestion individuelle de l’ensemble d’une manipulation au
cours d’une épreuve sommative (3). Ainsi, avec la perspective d’une évaluation individuelle des
capacités expérimentales, il s’investit davantage dans le binôme au cours des séances de T.P. Il
est important que chaque élève dans chaque binôme utilise le matériel en physique et en chimie.
L’évaluation de la pratique expérimentale est aussi un moyen d’apprendre à l’élève à gérer
son anxiété face à un examinateur. Or, au cours de sa scolarité, il sera forcément amené à
présenter un travail à l’oral. L’évaluation sommative des capacités expérimentales permet en
même temps d’évaluer des attitudes qui ne se limitent pas aux sciences physiques : rangement et
organisation de l’espace de travail, respect de l’environnement et des consignes de sécurité,
respect du matériel… Cette épreuve rend l’élève autonome et responsable de ses gestes.
5
Je suis persuadée qu’elle conduit l’enseignant à mieux cerner les possibilités individuelles et avoir
une vision plus positive de chaque élève. Je me suis vite aperçue que les évaluations formatives en
séance de T.P. ne suffisent pas à appréhender tous ces aspects pédagogiques car les élèves sont
trop nombreux (16 ou 17 par groupe). Seule une évaluation sommative individuelle pouvait
m’éclairer sur les atouts et les difficultés de chacun et m’indiquer les améliorations à apporter
dans ma pratique des T.P.
Mon objectif, à travers une épreuve notée, est de faire de l’évaluation des capacités
expérimentales un « moment fort dans un processus de régulation » (5), c’est-à-dire de l’utiliser
pour analyser et ensuite réorienter ma pratique. La plupart des spécialistes s’accordent à dire
que l’évaluation sommative est « inévitable » mais qu’elle comporte « nombre d’effets pervers »
(7)
. Pourtant je pense qu’elle peut, au même titre que l’évaluation formative (7) :
• impliquer l’élève dans son apprentissage,
• faire partie de l’apprentissage même,
• s’intéresser aussi bien aux processus d’apprentissage qu’aux résultats,
• servir également à l’enseignant et orienter efficacement son enseignement…
Je vais donc tenter de montrer qu’il est possible d’organiser une épreuve d’évaluation des
compétences expérimentales utile à l’apprentissage, centrée sur l’apprenant et éclairante pour
l’enseignant. Mettre en place une évaluation aux objectifs aussi ambitieux est contraignant. Il
est donc nécessaire d’en expliciter tous les enjeux.
3°) Les enjeux pédagogiques d’une évaluation sommative de la pratique
expérimentale
Cette année, je souhaite réaliser une évaluation sommative des capacités expérimentales
dont les modalités d’organisation et les objectifs sont cohérents avec ceux de l’épreuve finale du
baccalauréat série S. Il est important d’intégrer les élèves dans une continuité d’apprentissage
des activités expérimentales. Les élèves doivent, en effet, connaître dès la classe de seconde,
les critères d’évaluation des savoir-faire expérimentaux.
Comme toute évaluation sommative, celle que je veux mettre en place vise les mêmes
objectifs (8) :
• « décrire une situation complexe,
• évaluer la valeur propre des méthodes et des connaissances acquises,
• situer leur ampleur et leur niveau par rapport aux objectifs poursuivis,
• établir un diagnostic. »
Comme l’a précisé R. Begarra, Inspecteur Général, « évaluer, c’est construire » (8). Il est donc
nécessaire, pour atteindre les objectifs de l’évaluation sommative, de mettre en place « un
certain nombre de normes (…) qui doivent être explicitées » (8).
Je ne peux donc envisager une évaluation sommative des capacités expérimentales sans
définir pour chaque sujet d’expérience :
• un ou plusieurs objectifs précis,
• les savoir-faire ou attitudes évalués,
• les critères de réussite.
Le respect de ces contraintes décrites par C. Hadji (5) comme une « ligne de
cohérence » : objectif (pédagogique) — objet (à évaluer) — observables (à prélever) permettra
de réaliser une évaluation sommative plus transparente pour les élèves et pour l’enseignant.
6
En outre, « spécifier son système d’attentes et ses critères » (5) est essentiel afin
d’inscrire l’évaluation « dans un processus général de communication/négociation » (5). Cette
préoccupation est, à mon avis, primordiale dans toute évaluation. C’est d’ailleurs souvent ce
défaut que l’on reproche aux contrôles sommatifs ; l’évaluation doit permettre à l’élève de se
situer dans son propre processus d’apprentissage et pour cela, il faut communiquer sur les
résultats.
Mon objectif essentiel dans la réalisation d’une évaluation sommative de la pratique
expérimentale est « d’éclairer les acteurs du processus d’apprentissage (l’élève, comme le
maître) » (5). C’est pourquoi, il est important de rendre transparents les dispositifs mis en place
et « ne pas se noyer dans un flot d’observables » (5) afin de donner à cette évaluation un
caractère formatif. Il est donc évident que les élèves devront, à l’issue de l’épreuve, connaître
les critères d’observation qui ont permis de juger leur pratique expérimentale.
Bien que cela ne soit pas aisé, je veux tenter de « donner une image aussi exacte que
possible, de la compétence sur un tout » en évaluant « une performance sur une partie » (6) :
Compétence
Performance sur
une partie
Tout
Ce schéma représente clairement la problématique de toute l’évaluation (6) et l’enjeu pédagogique
essentiel de l’épreuve que je veux mettre en place. Je dois donc choisir, pour chaque manipulation
proposée, les critères les plus représentatifs de la compétence que je souhaite évaluer.
De plus, l’explicitation des critères telle qu’elle est réalisée dans les sujets du
baccalauréat permettra sans doute de construire une évaluation plutôt fidèle, c’est-à-dire dont
la note dépendra peu du correcteur.
Enfin, et c’est peut-être là le point le plus important, je n’ai pu envisager une évaluation
sommative sans avoir essayé de mettre en place une évaluation formative suffisante auparavant.
Ainsi, afin de montrer aux élèves l’articulation entre l’apprentissage et l’évaluation (3), il a fallu
leur présenter clairement les compétences manipulatoires exigibles en classe de seconde ainsi
que les critères de réussite associés.
La difficulté principale de cette évaluation formative, détaillée plus loin, est que l’élève
risque de concevoir ces séances d’apprentissage comme un entraînement à réussir le contrôle
sommatif. Or, il est évident que « la séquence d’apprentissage (…) a des composantes beaucoup
plus larges, beaucoup plus riches qu’une séquence d’évaluation » (3). Il apparaît alors essentiel de
développer des outils d’évaluation formative efficaces afin de donner aux élèves les moyens
d’acquérir des compétences beaucoup plus étendues que celles évaluées en contrôle sommatif.
Pour conclure, j’ai l’ambition de montrer qu’une évaluation sommative des capacités
expérimentales peut devenir un « appui pédagogique permettant une adaptation de son
enseignement envers chaque enfant » (6). J’ai conscience qu’une évaluation bi-fonctionnelle, à la
fois formative et sommative, est difficile à mettre en place. Pourtant, si quelques élèves sortent
de cette évaluation de T.P. avec le sentiment qu’elle les a aidés dans l’acquisition de compétences
et qu’elle n’est pas seulement une sanction, alors j’aurai l’impression d’avoir progressé dans ma
pratique.
7
II. Mise en place d’une épreuve d’évaluation des capacités
expérimentales en classe de seconde
1°) L’évaluation formative préalable
Avant toute évaluation sommative, une évaluation formative suffisante est indispensable.
Ce principe est encore plus important pour une évaluation de la pratique expérimentale. Les
élèves étant confrontés à l’utilisation de matériel spécifique (ampoule à décanter, laser,
dispositif d’étude de la seconde loi de Descartes…), ils ne peuvent « s’entraîner » à ces savoirfaire que lors des séances de travaux pratiques.
En outre, est-il possible pour un élève de seconde qui a utilisé une fois (voire deux) un
dispositif (ou qui a réalisé deux chromatographies sur couche mince) de mémoriser tous les
gestes ou toutes les étapes lui permettant de mener à bien une manipulation lors d’une épreuve
sommative ? La réponse est, à mon avis, non pour la plupart des élèves de ma classe. C’est
pourquoi, il était primordial d’impliquer les élèves dans l’apprentissage des savoir-faire
expérimentaux sur lesquels je souhaitais les évaluer de façon sommative. En outre, il fallait
également qu’ils conservent une trace écrite des étapes–clés de la réalisation d’une manipulation.
C’est avec toutes ces exigences que j’ai décidé de construire des grilles d’évaluation
formative pour chaque séance de travaux pratiques qui mettait l’élève en situation de
manipulation devant du matériel.
a- L’utilisation de grilles d’évaluation des compétences expérimentales : l’autoévaluation
L’annexe 1 p 33 présente l’énoncé d’une séance de T.P. de chimie au cours de laquelle les
élèves ont été amenés à utiliser de nouveau l’ampoule à décanter et à réaliser une seconde
chromatographie sur couche mince. Au cours de cette activité expérimentale, les élèves ont du
reproduire des gestes et attitudes effectués lors des deux T.P. de chimie précédents. Pourtant,
lors de ces deux séances, je ne leur avais donné aucun critère de réussite relatif aux savoir-faire
expérimentaux exigibles en classe de seconde.
Pour cette manipulation intitulée « Synthèse et identification de l’acétate de linalyle », je
leur ai donc distribué une grille d’évaluation formative (annexe 2 p 34) sans leur indiquer son
utilité. J’ai ensuite laissé les élèves utiliser l’ampoule à décanter sans aucune consigne puisqu’ils
étaient censés savoir comment réaliser une extraction avec ce matériel. Je me suis rapidement
aperçue que la grande majorité d’entre eux utilisait mal cette ampoule à décanter : agitation
robinet vers le bas sans maintenir le bouchon, pas de dégazage, bouchon non retiré pour séparer
les phases… Il était alors évident que les élèves ne se souvenaient plus des gestes à reproduire
pour utiliser correctement ce dispositif.
Je leur ai ensuite proposé de lire attentivement les critères de réussite liés aux
compétences expérimentales évaluées lors de cette séquence. Je pense qu’ils ont alors compris
l’intérêt de cette fiche. Ensuite, un élève de chaque binôme a réalisé les étapes d’extraction et
d’identification par C.C.M. et j’ai choisi d’évaluer 4 élèves simultanément (sur chaque groupe de
16) selon les critères explicités dans la grille. J’ai alors demandé à tous les élèves ayant manipulé
avec l’aide de leur camarade de binôme de s’auto-évaluer.
J’ai ensuite relevé les grilles des élèves que j’avais moi-même évalués et j’ai comparé les
résultats de leur auto-évaluation et de ma propre évaluation (annexe 2 p 34). J’ai constaté que
sur les 8 élèves auxquels je m’étais intéressée aucun n’avait su s’auto-évaluer correctement. J’ai
8
donc essayé d’indiquer sur leur grille quelques commentaires pour les aider à mieux comprendre
pourquoi je n’étais pas d’accord avec eux pour certains critères.
Après cette séquence d’apprentissage, j’ai considéré que les compétences « utilisation
d’une ampoule à décanter et réalisation d’une C.C.M. » étaient acquises. Ainsi, même les élèves qui
avaient peu manipulé lors de cette séance de chimie (ou des deux précédentes) devaient être
capables de réaliser ces activités expérimentales (extraction par solvant et chromatographie sur
couche mince) lors d’une évaluation sommative. J’ai donc insisté sur l’importance de cette grille
d’évaluation pour l’épreuve sommative.
J’ai décidé pour les séances de travaux pratiques suivantes de maintenir ces grilles
d’évaluation afin de développer la « responsabilité des élèves dans l’auto-évaluation » (9). Pour
rendre ces grilles d’évaluation utiles à l’apprentissage de chaque élève, je me suis efforcée de
traduire ces critères dans un langage accessible. J’ai d’ailleurs rapidement constaté une plus
grande prise d’initiative des élèves dans le choix et l’utilisation du matériel, en particulier en
physique lors de l’étude de la seconde loi de Descartes (annexe 3 p 35). Ces grilles ont aidé les
élèves à « modifier leur travail et à le rendre plus efficace » (9). Cet outil d’évaluation formative
m’a permis de vérifier que « la capacité de jugement des élèves sur leur propre travail est d’une
importance capitale dans l’apprentissage » (9).
Afin de guider l’apprentissage des élèves, il est indispensable de formuler des objectifs
précis et des critères permettant de vérifier si ces objectifs sont atteints. Mettre en place une
évaluation formative efficace nécessite de définir clairement les objectifs d’apprentissage de
chaque séquence. Ainsi, chaque énoncé de T.P. comporte des objectifs. Pour que les élèves aient
conscience des compétences visées lors de la séance, ils doivent les faire apparaître sur leur
compte-rendu. En outre, à chaque début de séquence, un élève lit ces objectifs à voix haute. A
travers ces « rituels », les élèves ne s‘approprient pas réellement les critères d’évaluation.
Néanmoins, je pense que ces outils les aident à comprendre ce qu’on attend d’eux. Ils ont aussi le
mérite de rendre transparentes les priorités de chaque activité expérimentale.
b- Les difficultés de l’évaluation formative des compétences expérimentales
La difficulté principale de ces séquences d’apprentissage est de préparer les élèves à une
évaluation sommative tout en insistant et donc en évaluant les démarches et les raisonnements en
situation de manipulation. En effet, l’évaluation sommative ne pourra pas prendre en comte « à
elle seule, l’ensemble des objectifs visés lors d’une véritable séance de travaux pratiques. Ainsi,
la capacité à émettre des hypothèses, à concevoir un protocole, à analyser des résultats (…) sort
du cadre de cette épreuve » (3).
Certaines activités expérimentales telle que l’étude quantitative de la réfraction (annexe
3 p 35) visent des objectifs plus larges que l’acquisition de savoir-faire liés à l’utilisation du
matériel. Ainsi, la vérification de la seconde loi de Descartes nécessite un raisonnement de
l’élève sur la démarche expérimentale à adopter et cette séance doit être davantage centrée sur
les raisonnements que sur les résultats. Il est particulièrement difficile d’évaluer une démarche.
J’ai quand même tenté d’évaluer la capacité à proposer une méthode pour vérifier la
seconde loi de Descartes. Le critère permettant d’appréhender cette compétence est ainsi
formulé dans la grille : « J’ai trouvé quel graphe il faut tracer pour déterminer n » (annexe 4 p
36). Les élèves, peu habitués à ce type de critère, n’ont d’ailleurs pas su s’auto-évaluer. Ils
pensent qu’ils ont compris le raisonnement permettant de valider ce critère même si je leur ai
donné la réponse.
9
Une autre difficulté essentielle lors de l’évaluation formative de la pratique
expérimentale est qu’il est impossible d’observer les gestes de chaque élève. De plus, sur un
groupe de 16, seuls 8 élèves réalisent une manipulation. Dans ces conditions, comment prétendre
que les élèves sont suffisamment préparés à une évaluation sommative après une, voire deux
séances, axées sur la même capacité ? Dans ce cas, l’autonomisation de l’élève et son implication
dans l’apprentissage est le seul moyen de remédier à cette insuffisance. J’ai donc insisté auprès
de chaque élève sur l’importance des critères de réussite des grilles d’évaluation. Cependant, plus
de la moitié des élèves remplit la colonne d’auto-évaluation sans s’y intéresser réellement. Ils
considèrent cette étape comme une obligation et n’y répondent pas toujours sérieusement.
J’ai également conseillé, lorsque cela était possible (ex : utilisation de l’ampoule à
décanter, utilisation du dispositif d’étude de la réfraction) que chaque élève du binôme réalise la
manipulation. Cependant, reste le problème de l’observation des élèves en situation de
manipulation : seule la moitié des élèves peut être évaluée et corrigée. Cependant, j’essaie
toujours de corriger les erreurs que je constate devant l’ensemble du groupe. Le but est qu’aucun
des élèves susceptibles de commettre ces erreurs ne quitte la salle avec des savoir-faire
erronés. Il est évident qu’il est impossible de corriger toutes les imperfections de gestes
expérimentaux liés à l’utilisation de matériel. C’est pourquoi, il faut restreindre le nombre de
critères observables.
Les critères de réussite à privilégier doivent être :
• peu nombreux,
• facilement observables car il faut garder à l’esprit que ce sont ces mêmes
critères que l’on utilisera pour l’évaluation sommative,
• pertinents car ils doivent renseigner l’élève et le maître sur l’acquisition
ou non de la compétence.
Cependant, malgré ces précautions et ces outils, l’évaluation formative des capacités
expérimentales reste insatisfaisante car les séances d’apprentissage destinées à l’acquisition
d’une même compétence sont trop peu nombreuses.
c- L’exercice à caractère expérimental
Une des méthodes possibles pour tenter d’approfondir l’évaluation formative des
capacités expérimentales est de proposer des exercices construits sur une situation
expérimentale réelle.
En chimie, par exemple, les élèves n’ont pu utiliser l’ampoule à décanter que deux fois en
séance de T.P. Or, j’ai constaté que beaucoup d’entre eux oubliaient toujours de retirer le
bouchon pendant la décantation et pendant la séparation des phases. J’ai donc proposé un
exercice où il fallait représenter l’ampoule pendant la décantation. Certains élèves ont
schématisé l’ampoule avec un bouchon (voir schéma ci-dessous). La correction de cet exercice m’a
alors permis de préciser de nouveau que l’ampoule devait être ouverte pour récupérer les phases.
10
De même, lors de la séance de T.P. « Synthèse et identification de l’acétate de linalyle »,
les élèves ont été amenés à proposer une chromatographie sur couche mince pour identifier le
produit de la synthèse. Afin de poursuivre l’évaluation formative sur l’élaboration d’un protocole,
ils ont ensuite dû résoudre, à l’écrit, l’exercice suivant :
Exercice : A propos du citron
L’huile essentielle de citron est constituée essentiellement de citral et de limonène. Après
extraction de l’huile essentielle de citron, on réalise une C.C.M. (ci-dessous) de cette huile.
front du
solvant
H : huile essentielle de citron
1°) Comment doit-on placer la ligne de dépôt par rapport
à la surface de l’éluant ?
2°) Quels sont vraisemblablement les produits visibles sur
le chromatogramme ? Comment pourrait-on les identifier ?
Proposer un protocole pour réaliser cette analyse.
3°) Définir le rapport frontal Rf. Sachant que le Rf du citral
vaut 0,6 avec l’éluant utilisé, quelle tache représente le citral ?
H
ligne de
dépôt
Cet exercice a permis de revenir sur plusieurs critères d’évaluation de la C.C.M. (voir grille,
annexe 2 p 34) :
• Proposition d’une C.C.M. pour identifier les constituants d’une huile essentielle.
• Dépôts repérés par une croix et identifiés par une lettre.
• Ligne de dépôt au-dessus du niveau de l’éluant.
• Front de l’éluant repéré par une ligne au crayon.
En outre, c’est exactement le même type d’activité expérimentale que j’avais prévue de
proposer pour l’épreuve sommative.
11
En physique, une seule séance de T.P. a été consacrée à l’utilisation du phénomène de
diffraction pour déterminer une petite longueur. Comme j’avais préparé un sujet d’évaluation
sommative sur la diffraction, j’ai proposé un exercice à caractère expérimental (annexe 5 p 37,
exercice 1).
A travers cet exercice, les élèves ont pu vérifier s’ils étaient capables de :
• tracer une courbe d’étalonnage,
• utiliser la courbe d’étalonnage pour déterminer l’épaisseur d’un cheveu.
Il m’a également permis de leur rappeler :
• l’allure d’une figure de diffraction,
• comment mesurer la largeur de la tache centrale de diffraction,
• comment la largeur de la tache centrale évolue quand le diamètre du fil (ou de la
fente) diminue.
De même, afin de poursuivre l’évaluation formative sur l’étude de la seconde loi de
Descartes, un exercice (annexe 5 p 37, exercice 2) a été réalisé en classe. Il a conduit à la
vérification du critère « J’ai repéré correctement les angles ».
Ces quelques exemples de problèmes à caractère expérimental montrent qu’il est possible
de compléter l’évaluation formative des capacités expérimentales en classe. Cependant, ils sont
insuffisants car seuls quelques critères peuvent être vérifiés. En effet, les gestes et attitudes
purement manipulatoires par exemple le nettoyage de la verrerie, le rangement du poste de
travail, l’utilisation d’un laser pour obtenir une figure de diffraction, ne sont évaluables que
pendant les travaux pratiques devant du matériel.
Les difficultés de l’évaluation formative en situation de manipulation sont variées :
ü séquences d’apprentissage pas assez nombreuses,
ü impossibilité d’observer et d’évaluer tous les élèves sur une même
compétence,
ü manque d’appropriation des critères de réussite par les élèves,
ü manque d’implication des élèves malgré l’auto-évaluation,
ü nécessité de favoriser les démarches et raisonnements lors de séances,
ü éviter que les élèves ne perçoivent ces séquences comme de simples
entraînements pour le contrôle.
Pourtant, je pense que les grilles d’auto-évaluation distribuées pour chaque activité
expérimentale auront aidé chaque élève à progresser de façon plus autonome dans l’acquisition de
compétences.
J’ai conscience que l’évaluation formative que j’ai mise en place comporte de nombreuses
imperfections et qu’elle devra être améliorée. Néanmoins, je pense qu’elle a aidé les élèves à
maîtriser leurs savoir-faire de façon plus durable.
2°) La conception des sujets et l’organisation de l’épreuve : contraintes et
difficultés
L’épreuve mise en place a pour but essentiel d’évaluer les gestes et attitudes des élèves en
situation de manipulation. J’ai donc choisi de l’organiser selon les mêmes contraintes que l’épreuve
du baccalauréat série S.
Les contraintes essentielles que j’ai tentées de satisfaire dans cette évaluation
sommative sont les suivantes :
12
Ø « Le problème qui sert d’ossature à l’évaluation doit être suffisamment
connu des élèves » (3)
Cette condition incontournable de l’évaluation sommative a réduit considérablement le
choix parmi les sujets pouvant être proposés. En chimie, les élèves ont utilisé l’ampoule à
décanter et ont réalisé une chromatographie sur couche mince au cours de deux séances de
travaux pratiques. J’ai donc considéré qu’ils avaient eu un apprentissage suffisant pour être
évalués sur ces deux compétences d’où le choix des sujets 1 et 2.
• sujet 1 : Extraction de la vanilline du sucre vanillé. (annexe 6 p 38)
• sujet 2 : Chromatographie sur couche mince de l’huile essentielle du clou
de girofle. (annexe 7 p 39)
En outre, le problème posé dans le sujet 1 est très proche d’un exercice précédemment étudié en
classe portant sur l’extraction du limonène de l’huile essentielle d’orange.
De même, le sujet 2 propose d’identifier les constituants de l’huile essentielle du clou de girofle.
Or, en séance de travaux pratiques, les élèves ont appris à réaliser une analyse comparative par
C.C.M. sur l’huile essentielle de lavande.
En revanche, la condition « l’élève doit avoir eu une activité manipulatoire suffisante
avant l’évaluation sommative » a été très difficile à satisfaire en physique. En effet, en seconde,
les élèves utilisent peu de matériel en physique et, en général, ils ne travaillent sur un même
dispositif que lors d’une seule séance de travaux pratiques. C’est pourquoi les deux sujets de
physique proposés portent sur des activités que les élèves n’ont étudiées qu’une seule fois en
travaux pratiques :
• sujet 3 : Comment mesurer une petite longueur en utilisant le phénomène de
diffraction ? (annexe 8 p 40)
• sujet 4 : Etude expérimentale de la seconde loi de Descartes. (annexe 9 p 41)
Néanmoins, ces activités portent sur des problèmes déjà connus des élèves. Le principal intérêt
de ces sujets est qu’ils nécessitent l’utilisation de matériel ce qui permet d’évaluer des savoirfaire expérimentaux.
Ø La majorité des points doivent être attribués pendant l’observation de
l’élève
« Les sujets proposés sont donc centrés sur l’évaluation de la capacité à manipuler le matériel, la
plus grande partie des points étant attribuée au cours de l’observation de l’élève pendant qu’il
manipule… » (3).
Il est particulièrement difficile, en classe de seconde, de trouver des sujets de physique
adaptés à l’évaluation de savoir-faire exclusivement expérimentaux. Le choix des activités
pouvant être proposées en physique en évaluation sommative a été restreint à deux sujets déjà
abordés en travaux pratiques.
Ces deux activités ont permis l’explicitation de critères d’observation sur 12,5 points (sujet 3) et
12 points (sujet 4).
En chimie, les critères d’évaluation des savoir-faire expérimentaux sont beaucoup plus
nombreux et faciles à définir. 13 points ont été attribués à l’évaluation de gestes et attitudes en
situation de manipulation pour les sujets 1 et 2.
L’objectif principal étant d’évaluer des savoir-faire liés à l’utilisation de matériel, les
sujets ont été conçus de telle sorte que l’élève ne soit confronté à aucune difficulté théorique.
D’ailleurs, si un élève est « bloqué » à une étape de la manipulation, l’évaluateur intervient et
13
guide l’élève afin qu’il puisse poursuivre l’épreuve. Les points correspondant aux critères non
satisfaits sont alors retirés.
L’exploitation des résultats expérimentaux et le réinvestissement des connaissances ont
été évalués sur 7 à 8 points. Ces points ont été attribués après l’épreuve lors de la correction
des feuilles réponses (exemple : annexe 10 p 42).
Ø Evaluation de 4 élèves simultanément en une durée limitée
Grâce à la participation de mon Professeur Conseiller Pédagogique, M. Abid, seuls 4
élèves ont été évalués simultanément par un enseignant. En effet, pendant que j’examinais 4
élèves sur un sujet de chimie, mon « tuteur » évaluait 4 autres candidats sur un sujet de
physique. La durée de l’épreuve a été de 40 minutes au lieu de 45 au baccalauréat. Cependant,
quel que soit le sujet traité, les élèves ont eu le temps de manipuler et de répondre aux questions
posées pendant le temps imparti. Cette organisation a permis d’évaluer les 30 élèves (1 élève
absent) en 3 heures sans perturber l’emploi du temps de la classe.
Pour faciliter la vérification des gestes-clés de la manipulation, les feuilles d’énoncé
précisent les moments où l’élève doit appeler le professeur (annexes 6, 7, 8 et 9 p 38-41). Cette
précaution permet à l’évaluateur de gérer plus rapidement et plus efficacement l’observation de
4 postes de travail.
Ø Ergonomie des grilles d’observation (annexes 11, 12, 13 et 14 p 43-46)
Les critères des grilles d’observation ont été formulés de telle sorte que « le nombre de
points de chaque case puissent être attribués en “tout ou rien” » (1). Cette recommandation
précisée dans les textes officiels pour l’épreuve du baccalauréat S facilite l’attribution des
points pendant la manipulation. L’explicitation de ces critères vise aussi à améliorer l’objectivité
de cette évaluation. Ainsi, ces grilles ont été construites en collaboration avec M. Abid et ont été
l’occasion d’harmoniser nos exigences sur les capacités évaluées.
En physique et surtout en chimie, plusieurs critères ont été choisis parmi les grilles
d’évaluation des sujets du baccalauréat 2003. Certains de ces critères ont été formulés un peu
différemment pour être adaptés à la classe de seconde et au sujet proposé.
Quelques exemples (liste non exhaustive) :
Critères de l’évaluation en seconde
Remise en état du poste de travail :
récupération des déchets, rinçage de la
verrerie, propreté de la paillasse
Utilisation de l’éprouvette graduée de 10 mL
pour le cyclohexane
Bouchon retiré pendant la décantation et la
récupération des phases
Séparation des deux phases (récupération de
la phase organique dans un becher sec)
sujet 2
Critères de l’épreuve du
baccalauréat 2003
Zone de travail bien dégagée
Paillasse propre et rangée en fin
de manipulation
Choix pertinent de l’éprouvette
graduée à utiliser
Bouchon retiré quand on fait
couler
Récupération sélective des
phases
Positionnement correct de la
plaque, immobilité pendant
l’élution et couvercle sur la cuve
Front de solvant marqué
sujet 2
Révélation
Sujets
sujets 1 et
2
sujet 1
sujet 1
sujet 1
Plaque C.C.M. verticale dans la cuve
Cuve à élution fermée
sujet 2
Repérage du front de l’éluant.
Révélation : le côté de la plaque comportant
les taches est dirigé vers le fond de la cuve
14
Respect des consignes de
Respect des consignes de sécurité (lumière
sujet 3
sécurité/laser
laser)
Remise en état du poste de travail : laser
sujet 3
éteint, porte-diapositive retiré du support
Organisation de la paillasse :
montage défait et paillasse
Remise en état du poste de travail : source de
rangée
lumière éteinte, éléments ôtés du panneau
sujet 4
(posés sur la table)
L’avantage de définir des critères proches de ceux des grilles utilisées au baccalauréat
est d’assurer une certaine continuité d’apprentissage de la seconde à la terminale. En outre, ces
critères peuvent facilement être transposés d’une manipulation à une autre ce qui permet de les
utiliser pour plusieurs activités expérimentales. Les évaluateurs ne sont donc pas « noyés » dans
une multitude d’observables. Quant aux élèves, ils progresseront plus rapidement s’ils sont
évalués toujours sur les mêmes critères. Le choix de critères récurrents dans les grilles
d’observation facilitera leur auto-évaluation.
Ø Les compétences évaluées correspondent aux objectifs d’apprentissage
fixés par le programme officiel (BO n°2 du 30 août 2001) (10)
Comme pour toute autre évaluation sommative, cette épreuve doit porter sur des
compétences clairement définies dans le programme officiel. C’est avec le souci de respecter les
savoir-faire exigibles qu’ont été conçus les énoncés et les grilles d’observation de ce contrôle.
Ainsi, le sujet 1 de chimie permet d’évaluer en partie les compétences suivantes :
♦
reconnaître la verrerie de laboratoire,
♦
interpréter les informations de l’étiquette d’un flacon,
♦
mettre en œuvre une technique d’extraction,
♦
utiliser une ampoule à décanter,
♦
utiliser un dispositif de filtration.
Le sujet 2 évalue les compétences suivantes :
♦
réaliser une chromatographie sur couche mince,
♦
proposer une méthode expérimentale pour comparer deux espèces
chimiques,
♦
interpréter et présenter les résultats d’une analyse comparative.
En physique, le sujet 3 conduit à l’évaluation du savoir-faire expérimental suivant :
♦ mesurer une petite distance : mettre en œuvre une technique de
mesure utilisée en T.P. (ici : la diffraction).
Enfin, le sujet 4 permet de vérifier l’acquisition des compétences suivantes :
♦
utiliser un dispositif permettant d’étudier les lois de la
réfraction,
♦
repérer un angle entre un rayon lumineux et une référence,
♦
mesurer un angle.
Ces compétences sont regroupées sous l’intitulé suivant : « étudier expérimentalement la loi de
Descartes sur la réfraction ».
15
Ø Les sujets sont conçus « autour d’une question de physique ou de chimie
posant un véritable problème à résoudre » (3)
Dans la mesure du possible, les sujets ont été formulés de telle sorte que le but de
l’activité soit un problème à résoudre. Cette précaution vise à donner un sens pour l’élève aux
taches qu’il doit effectuer.
Ainsi, chaque énoncé présente en une brève introduction l’objectif de l’activité proposée.
Exemples :
Sujet 1 : La vanilline est une molécule responsable de l’odeur de vanille. Très utilisée en
pâtisserie, on souhaite extraire cette espèce chimique à partir du sucre vanillé vendu en grande
surface.
Sujet 3 : Le but de ce T.P. est de déterminer la largeur d’une fente en utilisant le
phénomène de diffraction.
Définir le but de la manipulation peut aider l’élève à établir un lien entre le sujet de
l’évaluation sommative et ce qu’il a étudié précédemment lors des séances d’apprentissage.
Cependant, du fait de la durée très limitée de l’épreuve, le problème abordé dans chaque sujet
est d’un intérêt scientifique relativement modeste et limité.
Ø Organisation d’une épreuve formelle
J’ai décidé de soumettre les élèves à une évaluation dont les conditions seraient aussi
proches que possible de celles de l’épreuve officielle du baccalauréat. Cette contrainte
supplémentaire a conduit à une organisation beaucoup plus lourde que pour une séance de T.P.
« classique ».
La classe étant divisée en 2 groupes de 15 ou 16 pour les séances de T.P., j’ai préparé un
sujet de physique et un sujet de chimie pour chaque groupe soit 4 sujets au total. Ensuite, pour
que l’attribution des sujets soit aléatoire, les élèves ont tiré au sort entre 2 sujets (un de
physique et un de chimie) une semaine avant l’épreuve. Ils ont émargé la liste avec leur numéro de
sujet et leur heure de convocation et n’ont pas eu connaissance de leur sujet avant leur passage.
8 élèves ont été convoqués à la même heure (4 en physique et 4 en chimie) ce qui a mobilisé deux
laboratoires simultanément. En outre, il a fallu installer les deux T.P. de chimie (idem pour la
physique) dans la même salle (8 postes de travail). Deux groupes d’élèves successifs (soit 8
élèves en tout) ont été évalués sur le même sujet ; chaque épreuve durant 40 minutes (5 minutes
prévues pour le changement). Après 1h30 d’évaluation, les sujets ont été changés.
En chimie, sur chaque poste de travail ont été disposés des flacons étiquetés contenant
les substances chimiques à utiliser et un flacon destiné à la récupération. Sur chaque flacon ont
été placés les pictogrammes relatifs à la substance présente. Ce travail de préparation, très
fastidieux, a été réalisé avec la collaboration de l’aide laboratoire de l’établissement.
Les feuilles d’énoncé destinées au candidat ont été placées dans des pochettes
plastifiées et déposées sur les paillasses avant l’entrée des élèves ainsi qu’une feuille réponse et
des feuilles de brouillon.
3°) Comment donner à cette évaluation un caractère formatif?
La difficulté, en tant qu’enseignant, est de répondre à deux exigences, souvent
contradictoires, soulignées par P. Black (9) : les besoins d’apprentissage des élèves qui doit être la
préoccupation essentielle et l’obligation d’obtenir de bons résultats aux examens nationaux. Ce
sont ces deux objectifs que j’ai tentés de concilier dans cette évaluation : former les élèves à
une évaluation des savoir-faire expérimentaux et les préparer à l’épreuve du baccalauréat
scientifique.
16
L’évaluation décrite précédemment, peut, par nombre de ses caractéristiques, être
qualifiée de sommative. Pourtant, j’ai voulu qu’elle ne se limite pas à une vérification des acquis, à
une sanction de la performance. « Evaluer, oui, mais tout d’abord, former ! » (11). Il était
indispensable de donner à cette expérience nouvelle un caractère formatif afin de la rendre plus
satisfaisante d’un point de vue pédagogique.
a- Réalisation de grilles utiles à l’apprentissage
Pour que cette évaluation fournisse des informations utiles à l’apprentissage, la définition
de critères précis et peu nombreux a été essentielle. Le but formatif de ces grilles m’a conduit à
choisir ces critères parmi les grilles d’évaluation formative préalablement utilisées lors des
séances d’apprentissage. L’explicitation de ces critères a permis de réduire le caractère
arbitraire de l’évaluation sommative. Ainsi, les élèves ont été évalués selon des observables
connus. La critique souvent formulée à propos de l’évaluation sommative est que l’élève ou même
l’enseignant ne sait pas toujours bien ce qui est mesuré. Or tout le travail effectué en amont,
lors des séances d’apprentissage, a donné une cohérence à cette évaluation sommative.
b- Communication des résultats aux élèves
R. Amigues (7) souligne qu’une évaluation formative « a pour but de transmettre à l’élève
des informations en retour qu’il peut utiliser pour optimiser ses stratégies d’apprentissage ».
Communiquer à l’élève ses résultats ne suffit pas pour qu’une évaluation devienne formative. Il
est important qu’elle rende « l’élève acteur de son apprentissage » (7). C’est pourquoi, lors de la
séance suivant cette épreuve, chaque élève a pris connaissance de la grille d’observation ayant
servi à l’évaluation de ses capacités expérimentales. Ainsi, grâce à ces grilles, les élèves ont pris
conscience que cette évaluation des savoir-faire expérimentaux a été menée selon des critères
relativement précis et objectifs. Aucun d’entre eux n’a contesté ces grilles ce qui m’a en partie
rassurée sur la validité des critères choisis. La méthode d’évaluation étant transparente, cette
épreuve a été plus formative pour les élèves.
c- Auto-évaluation des élèves
Ensuite, pour développer la formation liée à cette évaluation, j’ai demandé à chaque élève
de s’auto-évaluer en entourant les étoiles correspondant aux critères totalement ou
partiellement réussis. Ce travail n’a pas étonné les élèves, habitués à s’y soumettre lors des
séances de travaux pratiques. Cette auto-évaluation leur a permis de prendre conscience de leurs
acquis et des difficultés rencontrées. En outre, elle a été l’occasion d’expliciter certains critères
qu’ils ne comprenaient pas bien. Cet exercice a d’ailleurs révélé les progrès de chacun dans l’autoévaluation. A 3 points près maximum, les élèves se seraient attribués la note qu’ils ont obtenue en
utilisant la grille d’évaluation (annexes 12 p 44 et 14 p 46). Cette « activité d’appropriation des
critères » (12) a permis un « retour d’informations pris en charge par les élèves » (12). En effet,
l’auto-évaluation est un moyen efficace pour que l’utilisation des critères ne se limite pas à « la
validation d’un résultat » (12). Elle a aidé les élèves à avoir une meilleure représentation des
exigences de l’évaluation et à se situer par rapport aux objectifs visés. Cette étape a contribué à
rendre cette évaluation formatrice. Les élèves ont pris conscience de leurs erreurs ou de leurs
oublis et ont réfléchi, avec mes conseils, aux moyens d’y remédier.
Cette auto-évaluation n’a sans doute pas fait des miracles d’un point de vue pédagogique.
Pourtant, les élèves se sont prêtés à cet exercice avec sérieux et intérêt.
Je pense qu’elle a été un retour efficace sur l’épreuve sommative. Pour beaucoup, elle a conduit à
une « maîtrise plus durable de leurs savoir-faire » (6) puisqu’elle les a fait réfléchir sur leurs
gestes et attitudes.
17
d- Une évaluation centrée sur l’apprenant
Bien que la prestation des élèves soit notée, ce type d’évaluation individuelle est
formative puisqu’elle « confère à l’élève lui-même un regard sur ce qu’il fait, l’intègre, le
concerne » (7). L’élève étant seul face au matériel à utiliser, il prend conscience de ses capacités.
Au contraire, lors des séances d’apprentissage, l’élève n’est pas toujours acteur de son
apprentissage puisqu’il est aidé, guidé par son camarade de binôme ou par l’enseignant. En outre,
placer l’élève devant une expérience à réaliser permet « une mise en situation du savoir plus
poussée » (7). Cette méthode de formation aux activités expérimentales est beaucoup plus
efficace qu’un exercice à l’écrit. L’élève confronté à ses difficultés ou à ses lacunes lors d’une
telle épreuve progresse beaucoup plus vite que dans le cadre d’un devoir écrit. Il doit réagir
rapidement puisque ses gestes et ses attitudes sont observés. Une épreuve en situation de
manipulation est sans aucun doute formative car elle oblige l’élève à être actif.
On reproche souvent aux évaluations sommatives de s’intéresser uniquement aux
performances et non à l’élève lui-même. Or, l’évaluation des capacités expérimentales est
« centrée sur l’apprenant » puisqu’elle s’intéresse à des gestes et des attitudes individuelles. Elle
ne vise pas seulement un résultat mais des savoir-être et des comportements.
e- Le questionnaire : une information en retour pour l’enseignant
Selon G. Landsheere (7), « l’évaluation formative a pour but de (…) reconnaître où et en
quoi un élève éprouve une difficulté (…). Il s’agit d’une information en retour (feedback) pour
l’élève et pour le maître ». Les grilles d’évaluation ont fourni une information à l’élève.
Pour évaluer la validité de mon enseignement et envisager des améliorations à apporter,
j’ai décidé de distribuer un questionnaire aux élèves (annexe 15 p 47). Cet outil était un moyen de
donner à l’évaluation réalisée un caractère formatif pour l’enseignant. Ce questionnaire a permis
de dégager les aspects positifs et les aspects négatifs de cette évaluation. Il a également
montré à l’élève qu’une évaluation sommative pouvait s’intéresser aussi aux processus
d’apprentissage et pas uniquement aux résultats. Les élèves ont d’ailleurs été surpris qu’on leur
demande leur avis sur un contrôle. Ils ont apprécié de pouvoir s’exprimer sur cette évaluation. Ce
questionnaire a été l’occasion d’un échange intéressant avec eux sur leurs attentes et leurs
critiques par rapport aux séances de travaux pratiques.
Cet outil de communication a été indispensable pour établir des diagnostics relatifs à la
pratique de l’évaluation des capacités expérimentales qu’elle soit sommative ou formative, l’une
n’allant pas sans l’autre.
Certaines questions ont été particulièrement éclairantes pour évaluer la pertinence des
méthodes d’évaluation mises en place :
Question
Intérêt pédagogique de la question
Evaluer la cohérence entre l’évaluation
Les expériences étaient-elles suffisamment
formative et l’évaluation sommative réalisées.
L’évaluation sommative doit s’intégrer dans le
« proches » de celles déjà réalisées en T.P. ?
processus d’apprentissage pour être formative.
Avez-vous suffisamment manipulé en T.P. avant L’évaluation sommative ne peut aider l’élève
cette évaluation ? (Avez-vous été suffisamment dans son apprentissage que s’il a été
entraîné ?)
suffisamment préparé auparavant.
Les grilles d’auto-évaluation distribuées lors
Evaluer l’efficacité de l’évaluation formative
des T.P. (avec les critères de réussite) vous
mise en place avant l’épreuve sommative.
ont-elles aidé pour cette évaluation ?
18
Mesurer l’adéquation entre les critères de
l’évaluation formative (séances d’apprentissage)
Les critères sur lesquels vous avez été évalué
et ceux du contrôle sommatif. Les critères
doivent être bien connus pour avoir une valeur
sont-ils ceux auxquels vous aviez pensé ?
formative. L’élève doit s’en souvenir
spontanément pour réussir.
Pour que l’élève puisse s’auto-évaluer
efficacement, il doit s’approprier les critères
Les critères de réussite des manipulations vous comme s’il les avait lui-même définis. Ces
critères doivent lui paraître clairs et faciles à
semblent-ils faciles à satisfaire ?
satisfaire sinon ils ne seront pas utiles à
l’apprentissage.
C’est grâce à ce questionnaire qu’ont pu être formulées les améliorations et remédiations
à envisager pour une prochaine évaluation sommative (voir III.3).
Parce que cette évaluation a été suivie d’un travail d’analyse et d’adaptation de l’enseignement
dispensé, elle peut être qualifiée de formative.
19
III. Etude critique : une expérience à renouveler mais à modifier
1°) Les aspects positifs d’une telle évaluation
Les élèves se sont soumis à cette évaluation sommative avec beaucoup de sérieux et ont
été globalement satisfaits des résultats obtenus. Le questionnaire distribué à la suite de
l’épreuve a révélé que la plupart des élèves souhaite que cette expérience soit renouvelée au
cours de l’année. Malgré la rigueur d’organisation de l’épreuve (tirage au sort, observation de 4
élèves, évaluation de certains élèves par un autre enseignant, flacons étiquetés…), les élèves,
dans les questionnaires, ont souligné que ce contrôle leur avait « plu car il change des devoirs
écrits ». L’aspect «divertissant » des activités expérimentales a donc été conservé au cours de
cette épreuve.
Ø Apprendre à gérer son stress…
Quelques élèves ont souligné l’aspect angoissant de cette évaluation et se sont aperçus
dès la fin de l’épreuve des erreurs ou des oublis liés au stress. Après avoir discuté avec ces
élèves, ils m’ont confirmé que renouveler ce type d’expérience les aiderait à mieux gérer leur
anxiété. Ils ont également ajouté que, désormais, ils savent en quoi consiste une évaluation de
T.P., comment elle se déroule et ce qu’on attend d’eux. Cette expérience les a rassurés car je
pense qu’ils avaient surtout peur d’affronter une situation totalement inconnue. Ils en ont déduit
que cette évaluation constituait un entraînement enrichissant pour affronter d’autres épreuves
orales ou d’autres évaluations expérimentales.
Ø Une évaluation cohérente par rapport au processus d’apprentissage
A la question « Les expériences étaient-elles suffisamment proches de celles déjà
réalisées en T.P. ? », tous les élèves ont répondu oui ce qui prouve que cette évaluation
sommative est plutôt cohérente par rapport aux séances d’apprentissage qui l’ont précédée. Sur
30 questionnaires rendus, 20 élèves ont répondu que les critères sur lesquels ils ont été évalués
sont ceux auxquels ils avaient pensé et 3 sont sans opinion. Ce résultat montre assez bien l’effet
positif des évaluations formatives réalisées avant le contrôle sommatif. Ils n’ont pas eu le
sentiment que l’enseignant a cherché à les piéger au cours de l’épreuve. A mon avis, ce point est
essentiel à souligner. En effet, beaucoup d’élèves sont découragés par les contrôles sommatifs
car ils ont l’impression que les compétences sur lesquelles ils sont évalués ne correspondent pas
du tout à celles développées au cours des séquences d’apprentissage.
Ø Autonomisation des élèves
Cette évaluation a laissé une part d’autonomie importante aux élèves : ils ont été obligés
de choisir du matériel, de prendre des décisions et d’effectuer des gestes sans attendre la
confirmation du professeur. Bien que difficile à gérer pour eux, cette autonomisation a eu des
répercussions positives lors des séances de travaux pratiques qui ont suivi l’évaluation. La
majorité des élèves a ensuite pris davantage d’initiatives pour le choix et l’utilisation du matériel
en chimie.
Ø Un meilleur investissement personnel de chacun en travaux pratiques
Dans la perspective de cette évaluation individuelle, j’ai noté que la plupart des élèves
s’investissaient davantage dans le travail exigé en travaux pratiques. Cet effet positif a été
encore plus évident après l’épreuve. Les élèves ont mieux réparti le travail au sein du binôme lors
des séances suivantes. Alors que dans plusieurs groupes, un élève manipulait et l’autre notait les
observations ou les résultats, j’ai remarqué avec satisfaction que, désormais, ils essaient tous, à
20
tour de rôle, d’utiliser le matériel. Cette évaluation a aidé les élèves à prendre conscience de
l’importance de chacune des étapes d’une activité expérimentale : lecture de l’énoncé, réalisation
des gestes expérimentaux, observation et interprétation des résultats.
Ø Valorisation des capacités expérimentales de certains élèves
Cette évaluation en situation de manipulation a permis d’améliorer les acquis de presque
tous les élèves, surtout les « moyens-faibles » comme le montre la moyenne élevée (14,5 sur 20),
supérieure de 2 points à celle des épreuves écrites. Cette épreuve a valorisé nombre d’élèves de
cette classe au profil dit « non scientifique ». En effet, sur 30 élèves, 22 ont répondu qu’ils ont
été plus motivés par cette évaluation que par un devoir sur table. Certains d’entre eux (6 élèves)
ont même obtenu d’excellentes notes à ce contrôle de savoir-faire expérimentaux alors qu’à
l’écrit ils étaient en situation d’échec. Ces élèves m’ont confirmé que cette évaluation leur avait
permis de reprendre un peu confiance en leurs capacités en physique-chimie. Ils ont compris
qu’ils pouvaient réussir autrement dans cette discipline.
Cette évaluation a, sans aucun doute, permis de valoriser ces élèves peu motivés ou en difficulté
dans les situations d’apprentissage très scolaires.
Ø Une évaluation objective des savoir-faire et des comportements
individuels
En seconde, il n’existe aucune activité donnant lieu à une prestation orale notée devant un
jury (ex : pas de T.P.E.). Ainsi, cette évaluation sommative a eu le mérite de prendre en compte
des paramètres tels que des savoir-faire et des comportements individuels. Cette épreuve a
permis d’évaluer « le comportement des élèves devant l’expérience, au travers des actions
effectuées : maîtrise gestuelle, mais aussi cohérence des démarches et des attitudes » (1).
Ainsi, par exemple, le critère « cohérence des résultats (L diminue quand a augmente) » de la
grille d’évaluation de la diffraction (sujet 3) est un outil pour évaluer l’esprit critique des élèves
au sujet de leurs résultats.
De même, au cours de l’activité intitulée « Extraction de la vanilline du sucre vanillé », les
candidats ont été amenés à donner la signification des pictogrammes portés sur le flacon de
cyclohexane. Or, tous ont su interpréter que le solvant était dangereux pour l’environnement.
Pourtant, à la fin de l’épreuve, sur 8 candidats, 3 ont jeté la phase organique dans l’évier au lieu
de la récupérer dans le flacon. Cette erreur montre que ces élèves n’ont pas encore acquis le
réflexe lié à la récupération de substances chimiques. D’autres élèves, au contraire, ont bien
compris que la phase organique est à récupérer et que la phase aqueuse peut être jetée à l’évier.
Cette évaluation est donc très intéressante pour observer des savoir-être individuels impossibles
à étudier lors des séances de travaux pratiques.
De plus, les grilles d’observation avec des critères explicites sont des outils efficaces
pour évaluer des gestes et des attitudes de façon relativement objective. En effet, après
l’évaluation, chaque élève s’est auto-évalué. Or, aucun élève n’a contesté la note qu’il a obtenue
sur la partie manipulatoire (sur 12 ou 13 points). La comparaison entre l’auto-évaluation et
l’évaluation par l’enseignant a d’ailleurs montré une bonne adéquation entre les deux.
Pour mettre en évidence la relative objectivité de cette évaluation, il suffit de regarder
les réponses des élèves à la question : « Pensez-vous que votre note dépend du professeur qui
vous a évalué pendant les manipulations ? ». Sur 30 candidats, 23 ont répondu « non » ce qui
montre que pour la plupart des élèves l’évaluation avec les grilles d’observation a été juste et
équitable. En outre, les 7 réponses positives (la note dépend de l’évaluateur) sont plutôt liées à la
difficulté inégales des sujets (voir partie suivante). Ces 7 élèves ont surtout été déçus par le
sujet qu’ils ont tiré au sort.
21
Cette évaluation, qui a donné l’occasion à chaque élève de travailler seul, a permis à
chacun de prendre conscience de son niveau personnel. Ce travail autonome est indispensable
pour que chacun progresse et qu’il « s’apprécie à sa juste valeur » (11). Cette hypothèse a d’ailleurs
été vérifiée par le fait que l’auto-évaluation par les élèves a été plutôt très satisfaisante
(exemples : annexes 12 p 44 et 14 p 46).
Ø Une expérience très enrichissante pour l’enseignant
La préparation des sujets et l’organisation de l’épreuve ont été pour moi, jeune
enseignante, une expérience très enrichissante. Cette évaluation a conduit à des échanges très
enrichissants avec mes collègues de physique-chimie. Forts de l’expérience pour la mise en place
de l’évaluation des capacités expérimentales en terminale S, ils m’ont conseillée dans le choix des
sujets, des compétences et des critères. La réalisation de cette épreuve a contribué à réfléchir
ensemble sur les exigences en matière expérimentale et à les harmoniser partiellement. C’est
d’ailleurs un argument mis en avant dans les textes officiels sur l’évaluation de la pratique
expérimentale (4).
L’organisation de cette épreuve m’a également permis d’analyser ma pratique relative à
l’enseignement des travaux pratiques. Pour préparer ce contrôle, j’ai dû développer des outils
d’évaluation formative, observer activement les élèves en situation de manipulation et leur
progrès. La réalisation de cette évaluation sommative a renforcé la relation de confiance entre
les élèves et moi-même. Ce sentiment ressort très nettement des questionnaires auxquels ont
répondu librement les élèves. En effet, les élèves attendaient cette épreuve puisque j’avais
vivement insisté sur l’importance des travaux pratiques et sur les compétences acquises pendant
ces séances plutôt « ludiques ». Ils ont compris que cette évaluation avait été cohérente avec le
discours que je leur tenais depuis mi-septembre.
D’un point de vue de la relation, enseignant-élève, cette évaluation m’a aussi aidée à mieux
connaître les capacités et compétences de chacun. Il est très intéressant d’observer « ses »
élèves en situation de manipulation « notée » car les candidats stressés ne sont pas toujours
ceux que l’on croit. En outre, ce type d’évaluation m’a permis d’avoir une représentation plus juste
de la personnalité de certains élèves et ainsi de modifier mon comportement avec eux. Cette
évaluation pourrait être une évaluation diagnostique et aider à la mise en place d’un enseignement
différencié en travaux pratiques.
En outre, cette expérience, bien que contraignante dans son organisation, a été l’occasion
d’échanger avec d’autres acteurs du système scolaire : l’aide laboratoire, le conseiller principal
d’éducation, les surveillants, les collègues de S.V.T…
D’un point de vue professionnel, l’évaluation sommative ainsi réalisée m’a permis de créer
ou de consolider des relations très enrichissantes avec les personnels de l’établissement.
Ø Un bon entraînement pour l’épreuve du baccalauréat (séries S, S.T.L…)
Tous les aspects positifs de ce contrôle cités précédemment ne convaincront peut-être
pas les pédagogues farouchement opposés à l’évaluation sommative (ou même normative). Alors,
s’il ne me restait qu’un seul argument, je conclurais en insistant sur le fait que cette épreuve a
constitué aux yeux des élèves un bon exercice de préparation pour le baccalauréat (S, S.T.L…).
D’ailleurs, est-ce l’effet de cette évaluation réalisée début décembre qui explique que quelques
élèves ont changé d’avis sur leur orientation et souhaitent désormais poursuivre en première S ou
S.T.L. ? En toute honnêteté, cette épreuve expérimentale n’est pas la seule motivation de ces
élèves. Néanmoins, je pense qu’elle a pu contribuer à leur donner une meilleure « image » des
études scientifiques.
22
2°) Les défauts de cette évaluation des capacités expérimentales
Malgré le bilan très positif de cette évaluation sommative, plusieurs défauts, cités par
ordre d’importance, ont été mis en évidence :
Ø Evaluation individuelle et apprentissage collectif
Le fait que cette évaluation sommative soit individuelle est, bien sûr, un atout
indispensable. Pourtant, cela a été pour certains un réel problème. Sur 30 élèves évalués, 7 ont
répondu que le fait d’être seul à manipuler avait été une difficulté importante. En effet, lors des
séances d’apprentissage, les élèves réalisent les manipulations par deux. Seule la rédaction du
compte-rendu de T.P. est individuelle.
Il y a là une importante contradiction entre l’évaluation formative et l‘évaluation
sommative. Comment réussir seul des gestes et attitudes manipulatoires alors que la formation
se fait à deux ? Le seul moyen de résoudre en partie ce problème est que chaque élève puisse
réaliser les étapes-clés d’une manipulation liées à l’utilisation d’un matériel. Les élèves qui ont
souligné la difficulté d’être seuls sont d’ailleurs ceux qui sont plutôt passifs lors des phases de
manipulation en T.P.
Chaque élève apprend selon un processus qui lui est propre. Le fait que les élèves manipulent par
deux en T.P. n’est donc pas toujours un moyen efficace de les faire progresser. Ils doivent
réussir à s’affranchir de l’aide de quelqu’un pour le contrôle sommatif ce qui n’est pas aisé.
Ø Non prise en compte du stress
Certains élèves ont été particulièrement angoissés par cette épreuve car elle était notée.
Le stress, inhérent à tout test sommatif, est cité par les pédagogues tels que B. Petitjean comme
un élément qui rend une épreuve moins fiable : « L’anxiété provoquée chez certains (…) par les
épreuves d’évaluation est un facteur qui diminue la fiabilité des résultats » (7). Ainsi, lors d’une
évaluation des capacités expérimentales, ce facteur est très important car l’élève est observé
pendant toute l’épreuve. L’anxiété a été particulièrement gênante pour quatre élèves qui ont
commis des erreurs ou des oublis qu’ils n’auraient pas faits en séances de travaux pratiques. Leur
note ne reflète donc pas leurs capacités réelles ; elle n’est que le résultat d’une performance.
D’ailleurs, pour souligner le problème lié à l’angoisse, J-P. Astolfi (13) suggère qu’il n’est pas
possible d’apprendre si l’on est stressé. En effet, d’après le modèle de la pyramide de Maslow, qui
hiérarchise les besoins humains des plus basiques (besoins physiologiques ou de sécurité) aux plus
élevés (besoins de reconnaissance et d’accomplissement de soi), un besoin d’accomplissement ne
peut être satisfait que si les besoins plus primaires (ex : sécurité, besoins biologiques) ne sont
déjà satisfaits. Les élèves les plus stressés n’ont sans doute pas beaucoup appris au cours de
l’évaluation sommative. Pourtant, je pense qu’ils ont compris rapidement leurs erreurs, notamment
grâce à l’auto-évaluation qui a suivi le contrôle. Ainsi, une élève a répondu dans le questionnaire
que les critères d’évaluation lui semblaient faciles à satisfaire « lorsqu’on est pas tête en l’air ».
En fait, elle a pris conscience que son anxiété l’avait conduite à oublier des gestes dont elle était
tout à fait capable de se souvenir.
Ø Non évaluation de capacités liées à l’utilisation des T.I.C.
Les nouveaux programmes du secondaire insistent sur l’importance donnée à l’utilisation
des T.I.C. (Technologies de l’Information et de la Communication) dans l’apprentissage. Ainsi, il
apparaît indispensable de former les élèves aux T.I.C. lors des séances de travaux pratiques où
ils sont moins nombreux.
Cet apprentissage a déjà été mis en place au cours de deux séances :
23
4 utilisation d’un tableur-traceur (Excel) pour exploiter les résultats de la
vérification expérimentale de la seconde loi de Descartes,
4 utilisation d’une webcam et exploitation de l’enregistrement à l’aide d’un
logiciel (Synchronie) pour l’étude de la relativité du mouvement.
Comme les élèves doivent acquérir des compétences liées à l’utilisation des T.I.C., il est
nécessaire de les évaluer. D’ailleurs, de nombreux sujets proposés lors de l’épreuve du
baccalauréat série S nécessitent l’utilisation d’un ordinateur qui permet le traitement
informatisé des données.
Or, les T.I.C. n’ont pas été utilisées lors de cette évaluation sommative. Pourtant, le sujet
sur la réfraction (sujet 4) aurait pu être rédigé de sorte que les élèves utilisent Excel. Je ne l’ai
pas conçu ainsi car j’ai considéré que la préparation des élèves sur ce logiciel était insuffisante
pour une évaluation.
Le programme de seconde (10) précise, pour la partie I de physique (Exploration de
l’espace), que la compétence « être capable d’effectuer une recherche documentaire et critique
sur un cédérom ou sur internet » doit être en cours d’acquisition. Il n’est pas forcément
nécessaire d’évaluer cette compétence de façon sommative. Pourtant, il faudra mettre en place
une évaluation formative pour accompagner l’acquisition de ce savoir-faire.
Ce défaut de l’évaluation des capacités expérimentales est lié à un manque de formation
régulière et approfondie à l’utilisation des T.I.C. lors des T.P.
Ø Défaut de sensibilité de l’évaluation
Cette évaluation des capacités expérimentales a manqué de sensibilité car les critères
des grilles d’observation ne sont pas hiérarchisés. Tous ces critères ont des poids quasi
identiques dans la note finale puisqu’ils sont sur 1 ou 1,5 point. Pourtant, ils n’ont pas tous la même
importance d’un point de vue de la réussite d’une compétence. Ce problème de sensibilité de la
notation est particulièrement visible dans les sujets de physique pour lesquels il a été difficile de
trouver des critères.
Les quelques exemples suivants montrent qu’il serait nécessaire de pondérer certains
critères de réussite afin de les prioriser :
ü sujet 3 : La réussite du critère « positions des différents éléments (laser,
porte-diapo, écran) non modifiées pour toutes les mesures » est beaucoup
plus importante que celle du critère « totalité de la figure de diffraction
visible sur l’écran » pour la réalisation correcte de l’expérience.
ü sujet 4 : La vérification du critère « le faisceau lumineux passe par le milieu
de la surface de séparation » est indispensable à la réussite de l’expérience.
Cependant, ce critère a le même poids dans la notation (1 point) que le critère
« dispositif placé sur le panneau métallique (source, demi-cylindre…) ». La
non-réalisation de ce dernier critère n’a aucune incidence sur la suite de
l’expérience.
Des élèves ont donc eu des notes quasi identiques alors qu’ils n’avaient pas atteint le même niveau
de maîtrise des compétences expérimentales exigibles.
Ce défaut de sensibilité est atténué par le fait que lorsqu’un critère manipulatoire
essentiel (sur 1 point) n’est pas satisfait, il entraîne souvent des erreurs dans les résultats. Par
exemple, pour le sujet 3, si l’élève a modifié la position des éléments (laser, porte-diapositive,
écran) pendant les mesures, il perdra aussi des points au niveau des résultats sur le document
réponse (ex : la valeur de la largeur de la fente inconnue déterminée à l’aide de la courbe
d’étalonnage sera trop éloignée de la valeur réelle ou les valeurs de L seront incohérentes…). De
même, si le faisceau lumineux ne passe par le milieu de la surface de séparation (-1 point) dans
24
l’expérience 4, les valeurs des angles mesurés ne seront pas correctes. L’élève sera donc aussi
pénalisé sur la feuille réponse (tableau de valeurs sur 2,5 points).
Les relevés de mesures et l’exploitation des résultats sur la feuille réponse permettent de
rétablir un certain ordre d’importance dans les critères.
Ø Une épreuve qui n’évalue pas uniquement des capacités expérimentales
Les contrôles sommatifs des capacités expérimentales évaluent à la fois des gestes ou
des attitudes en situation de manipulation (sur 12 à 13 points) et des connaissances théoriques
(exploitation des résultats et réinvestissement des connaissances sur 7 à 8 points). Les
objectifs d’apprentissage visés dans les deux parties de ces évaluations sommatives sont donc
très différents. Ainsi, la note sur 20 obtenue ne reflète pas uniquement des compétences
expérimentales. Dans certains cas, le résultat de ce contrôle est totalement arbitraire.
Cet aspect négatif de l’évaluation sommative est mis en évidence par P. Black (9) :
« Dans les tests sommatifs, la recherche d’un résultat global unique implique qu’on doit
additionner d’une manière arbitraire des données tout à fait disparates (par exemple obtenues
sur la partie théorique et sur les travaux pratiques) »
L’évaluation des capacités expérimentales proposée ici pose ce problème de cohérence
des compétences évaluées. Cependant, la plupart des élèves qui ont une très bonne note sur la
partie manipulatoire réussissent aussi la partie exploitation des résultats. De même, les élèves
qui ont d’importantes difficultés de manipulation ont également une note relativement faible sur
la partie théorique. Ce contrôle sommatif additionne des données expérimentales et théoriques
qui sont tout de même fortement corrélées. Les résultats de cette épreuve (note sur 20)
reflètent plutôt fidèlement les compétences expérimentales de chaque candidat.
Ø Inégalité de la pertinence des critères
En chimie, trois critères d’évaluation de l’expérience « Extraction de la vanilline du sucre
vanillé » (sujet 1) se sont révélés peu pertinents car souvent mal connus des élèves.
4 Critère 1 : Utilisation de l’agitateur en verre
Les élèves n’ont utilisé un agitateur en verre qu’au cours d’une séance de T.P. Lors de
l’évaluation sommative, l’agitateur en verre était bien visible sur deux paillasses et caché
derrière le matériel sur deux autres. Or, les élèves qui ont utilisé l’agitateur sont ceux pour
lesquels il était bien visible sur le poste de travail. Les autres, qui ne l’ont certainement pas vu,
ont utilisé la spatule. La réussite de ce critère a été liée plus au hasard qu’à une réelle réflexion
de l’élève. Ce critère, inégalement vérifié par les candidats pour des raisons de disposition du
matériel sur la paillasse, n’aurait pas dû être choisi.
4 Critère 2 : Utilisation d’un becher pour prélever le cyclohexane
Pour l’épreuve sommative, sur chaque paillasse, avait été placé un petit flacon contenant
20 mL de cyclohexane. Or, c’était la première fois que les élèves utilisaient ce type de flacon.
Pour prélever une substance chimique à partir du flacon commercial (1 L), les élèves avaient pris
l’habitude d’utiliser un becher. Confronté à ce type de flacon, la plupart des candidats (6 sur 8), a
versé directement le cyclohexane du flacon dans l’éprouvette graduée, certains à l’aide d’un
entonnoir. Ce taux d’échec prouve que ce critère n’était pas du tout justifié. Etait-il réellement
indispensable, d’un point de vue de la maîtrise des capacités expérimentales, que les élèves
utilisent un becher dans cette manipulation ? La réponse est négative. Ce critère est donc à
proscrire pour les prochaines évaluations sommatives.
25
4 Critère
3 : Utilisation de l’éprouvette graduée de 10 mL pour le
cyclohexane
Ce critère aurait eu toute sa justification si la précision du volume de cyclohexane
mesuré avait été importante. Or, la majorité des candidats (7 sur 8) ont mesuré les 10 mL de
cyclohexane avec l’éprouvette graduée de 100 mL. Etait-il légitime de sanctionner ces élèves ?
Non, car le choix de l’éprouvette graduée de 10 mL n’était pas essentiel pour la réussite de la
manipulation. En outre, ce critère n’a pas été vérifié car, au cours des séances d’apprentissage, je
n’avais pas assez insisté sur le choix de la verrerie en fonction du volume à mesurer. Les élèves
n’étant pas sensibilisés à ce critère, comment peuvent-ils y penser ?
Pourtant, quand je leur ai distribué la grille d’observation, ils ont admis qu’ils auraient dû penser à
utiliser cette éprouvette de 10 mL puisqu’elle était présente sur leur paillasse.
A cause de ces critères peu pertinents, voire injustifiés, ce sujet 1 a été globalement
moins bien réussi que d’autres (moyenne du sujet 1 : 13,1 ; moyenne du sujet 2 : 15,9 ; moyenne du
sujet 3 : 16,1 ; moyenne du sujet 4 : 13,2). Ces choix erronés ont rendu ce sujet plus difficile du
point de vue des compétences expérimentales.
L’explicitation des critères est donc une étape essentielle pour qu’il n’y ait pas d’inégalité
entre les différents sujets. Il faut veiller à ce que tous les critères de toutes les expériences
soient également connus des élèves, justifiés d’un point de vue pédagogique et d’égale difficulté.
Ø Une évaluation informative plus que formative
Les critères, communiqués aux élèves après l’évaluation, ont été plutôt bien compris par
tous. Pourtant, cette évaluation n’a pas été suivie d’un réel retour sur les compétences évaluées
puisqu’elle intervenait en fin de séquence d’apprentissage. Ainsi, les élèves n’ayant pas réussi
certains gestes (ex : utilisation de l’ampoule à décanter, utilisation du dispositif d’étude de la
réfraction…) n’auront plus la possibilité d’acquérir ces savoir-faire lors des séances de T.P.
suivantes. La communication des grilles d’évaluation aux élèves a été plus informative que
formative. En outre, G. Meyer (14) souligne que « la communication faite par l’enseignant de la liste
des critères d’évaluation normative du produit qu’il a réalisé ou qu’il va réaliser, ne suffit pas à
assurer la réussite de chacun de ces critères. Car connaître les critères d’évaluation d’un produit
n’est pas apprendre ». Même si les critères étaient ceux auxquels les élèves avaient pensé (voir
questionnaire p 47), cela ne signifie pas qu’ils les satisferont dans une autre évaluation
expérimentale.
Néanmoins, l’auto-évaluation qui a suivi cette épreuve a aidé l’élève à s’approprier les critères
d’évaluation.
Certains des aspects négatifs qui ont été explicités sont liés à toute évaluation
sommative (stress, individualité, absence d’objectifs formatifs…). D’autres sont propres à cette
évaluation sommative. Pour ces derniers défauts, il est donc indispensable d’envisager des actions
de remédiation.
3°) Les améliorations et les remédiations à envisager
Pour une première évaluation sommative des capacités expérimentales en classe de
seconde, les points positifs sont encourageants. Cependant, plusieurs aspects négatifs sont à
corriger :
•
Formation à certaines compétences générales lors des T.P.
26
Suite à cette évaluation sommative, j’ai remarqué que certaines compétences n’étaient
pas acquises par la plupart des élèves faute d’un apprentissage suffisant. En particulier, les
compétences générales telles que «remise en état du poste de travail : récupération des déchets,
rinçage de la verrerie, propreté de la paillasse » ou « travail debout » en chimie n’ont pas été
suffisamment développées lors des séances formatives. Il est donc important d’insister
davantage sur ces capacités liées au savoir-être car elles sont évaluées dans la plupart des
épreuves sommatives quel que soit le sujet.
Il faut également prévoir lors des T.P. de chimie un flacon bouché étiqueté
« récupération » pour chaque poste de travail comme pour les épreuves sommatives. En outre, je
devrai, pour chaque séance, apprendre aux élèves à distinguer les déchets liquides qui peuvent
être jetés à l’évier de ceux qui doivent être récupérés. En effet, la plupart des élèves ne se pose
pas de question et jette tout dans les bidons de récupération même des phases aqueuses sans
aucun danger pour l’environnement. A mon avis, former ces citoyens au tri raisonné des déchets
chimiques est essentiel.
•
Restriction des objectifs des séances de travaux pratiques
Afin que l’acquisition des savoir-faire expérimentaux soit plus durable, il faut que je
restreigne les objectifs des séances d’apprentissage. Les compétences visées sont souvent trop
nombreuses et trop diverses. Alors, les élèves ne savent pas quels sont les objectifs prioritaires
de la séance. En général, les objectifs fixés ne sont que partiellement atteints à la fin d’une
séquence d’apprentissage. Quant aux compétences manipulatoires acquises, elles sont rapidement
« oubliées » des élèves car elles sont « noyées » parmi des compétences théoriques (ex :
interpréter un chromatogramme, énoncer une loi ou un principe, réaliser un graphique, réaliser
des calculs numériques, faire des conversions…).
Il est donc nécessaire que les objectifs d’une séance de T.P. soient plus limités et axés
sur l’acquisition de savoir-faire expérimentaux. Ils doivent être formulés de telle sorte que les
élèves les comprennent facilement pour les réinvestir. Dans ce but, il faudrait qu’à la fin de
chaque séance, un élève explicite les compétences visées par l’activité qu’il vient de réaliser. Ce
travail demande du temps mais peut aider à l’appropriation des savoir-faire par l’élève.
La restriction des objectifs des séances de T.P. peut également permettre à
chacun de réaliser certains gestes (ex : utilisation d’une ampoule à décanter, utilisation d’un
tableur-traceur…). Puisque les élèves sont évalués individuellement lors des contrôles sommatifs,
certaines manipulations liées au matériel doivent être effectuées par chacun d’eux. Cela n’est
possible que si les énoncés des T.P. sont plus courts et simplifiés. Dans leur questionnaire,
plusieurs élèves ont d’ailleurs souligné que les sujets étaient souvent trop compliqués à
comprendre. Cependant, il faut veiller à ne pas faire des T.P. des séances d’entraînement aux
épreuves sommatives. Les compétences mises en œuvre lors des T.P. doivent rester variées même
si elles n’ont pas toutes la même importance.
•
Evaluation de l’utilisation des T.I.C.
Le programme de seconde stipule qu’il faut former à l’utilisation des Technologies de
l’Information et de la Communication. Qui dit apprentissage dit évaluation. Afin d’évaluer la
compétence « « être capable d’effectuer une recherche documentaire et critique sur un cédérom
ou sur internet », une activité de recherche sur le temps et sa mesure va être mise en place en
mars. Les élèves devront choisir un sujet sur ce thème et préparer un exposé à partir
d’informations obtenues sur internet. Pendant une séance de 1h30, ils sélectionneront des
documents sur internet. Ensuite, au cours d’une autre séance, ils présenteront oralement, par
groupe de 4, les résultats de leur recherche.
27
Ce travail permettra d’évaluer la compétence liée à l’utilisation d’internet. Les critères de
notation pourront être les suivants :
ü choix pertinent des mots-clés utilisés dans le moteur de recherche,
ü pertinence des sites internet sélectionnés (les documents utilisés ne sortent pas
du cadre du sujet),
ü tri et sélection des informations selon leur importance,
ü documents sélectionnés clairs et faciles à comprendre pour un élève de seconde.
Les séances où les élèves travaillent avec internet sont peu nombreuses. Ainsi, je ne sais pas si
une évaluation sommative qui utilise cette technologie est justifiée.
•
Appropriation des critères de réussite
Pour que chaque élève réussisse les critères liés à une compétence expérimentale, il est
nécessaire qu’il se les approprie. Il serait donc utile, pour certains savoir-faire, que l’élève
construise sa propre grille d’évaluation. De ce fait, il comprendra mieux l’intérêt de chaque
critère en l’ayant vérifié lui-même en situation de manipulation. Cette activité d’appropriation des
critères est essentielle pour rendre l’élève acteur de ses progrès en T.P.
Ce travail sur les grilles d’évaluation pourra par exemple être mis en place pour les
compétences expérimentales suivantes (10) :
ü Réaliser la dissolution d’une espèce moléculaire,
ü Réaliser la dilution d’une solution.
Pour acquérir ces deux savoir-faire, les élèves auront à valider des capacités liées à l’utilisation
du matériel de chimie de base (balance, pipette graduée ou jaugée, burette graduée et fiole
jaugée).
Les élèves pourront formuler eux-mêmes les critères de réussite pour ces deux savoir-faire à la
suite d’une séance de T.P. Ensuite, une grille collective sera construite.
Les élèves pourront alors être évalués de façon sommative selon ces critères lors d’une autre
séance de travaux pratiques.
Je pense que la réalisation de grilles d’évaluation par les élèves est un moyen efficace
pour qu’ils se souviennent mieux des critères lors d’un contrôle sommatif. Cependant, cette
pratique nécessite beaucoup de temps. Elle ne peut être utilisée que ponctuellement ; lorsque les
gestes à enchaîner pour valider une même compétence sont nombreux (ex : utilisation d’une
pipette jaugée deux traits, utilisation d’une fiole jaugée…).
•
Construction d’une liste des savoir-faire expérimentaux
Les savoir-faire expérimentaux acquis en T.P. ont la même importance que les
connaissances et savoir-faire évaluées lors des devoirs écrits. Ainsi, il serait utile de construire
une liste hiérarchisée des capacités expérimentales qui doivent être acquises en classe de
seconde. Avant chaque devoir surveillé, je distribue aux élèves une fiche qui rassemble ce qu’ils
doivent savoir et savoir-faire pour réussir l’évaluation. J’aurai dû effectuer ce même travail
avant l’évaluation sommative des capacités expérimentales. Cette liste aurait certainement aidé
les élèves à se préparer à l’épreuve. En effet, ils ont souligné la difficulté de savoir « sur quoi ils
vont être évalués ». L’enseignant peut alors préparer les sujets à partir de cette liste où les
capacités sont définies explicitement. La construction de cette fiche aurait sans doute évité le
choix de critères peu pertinents.
28
Le bilan des évaluations formatives et du contrôle sommatif mis en place a été
globalement satisfaisant. Cependant, afin que les élèves s’investissent davantage dans leur
apprentissage en travaux pratiques, il est nécessaire que l’auto-évaluation soit poursuivie à long
terme. A mon avis, cet enseignement, fondé sur l’explicitation d’objectifs précis et de critères
de réussite, permet de rendre l’élève plus autonome dans l’acquisition de compétences
expérimentales. Pour que l’évaluation sommative des capacités expérimentales révèle de réels
progrès pour chaque apprenant, il faut qu’elle soit poursuivie en classe de première et de
terminale.
29
CONCLUSION
Pourquoi réaliser une évaluation sommative des capacités expérimentales ?
A travers ce mémoire professionnel, j’ai tenté de montrer qu’une évaluation
sommative des capacités expérimentales en classe de seconde n’est pas seulement une nécessité
mais aussi un atout. Celle que j’ai proposée a permis de valoriser certains élèves faibles à l’écrit
mais motivés par les travaux pratiques. D’ailleurs, 6 élèves souhaitent vraiment s’orienter vers
une première S.T.L. et quatre autres hésitent également à entrer dans ce type de section
fortement axée sur les travaux pratiques. Je ne sais pas si ces choix sont en rapport direct avec
l’importance donnée aux T.P. cette année. En tout cas, l’évaluation sommative a été globalement
positive pour tous comme l’ont révélé les résultats et les réponses aux questionnaires.
En tant que débutante dans l’enseignement, cette évaluation de la pratique expérimentale
m’a permis d’avoir un autre regard sur les élèves et de modifier ma pédagogie. Grâce à l’autoévaluation mise en place lors des séances de T.P., j’ai essayé de rendre l’élève acteur de son
apprentissage. Bien que les méthodes d’évaluation formative proposées doivent encore être
améliorées et diversifiées, elles ont aidé à l’autonomisation des élèves en situation de
manipulation.
Je pense que l’épreuve sommative réalisée en classe de seconde a atteint les objectifs
essentiels justifiant sa mise en place :
4 évaluer des savoir-faire et comportements non évaluables par écrit et exigibles
en classe de seconde,
4 entraîner les élèves à ce type d’épreuve individuelle (préparation aux
baccalauréats série S, S.T.L…),
4 valoriser les élèves motivés par les T.P. mais ayant des difficultés à l’écrit.
Comment mettre en place une évaluation sommative utile à l’apprentissage ?
Afin que l’évaluation sommative de la pratique expérimentale s’intègre dans le processus
d’apprentissage, il a fallu mettre en place une évaluation formative en amont. La définition
d’objectifs clairs pour chaque manipulation et de critères de réussite explicites (grilles d’autoévaluation) ont aidé les élèves à évaluer leurs compétences et à progresser.
Il est indispensable que les élèves soient suffisamment entraînés avant d’être évalués ce
qui n’a pas été respecté à cause du nombre limité de séances de T.P. sur une même compétence.
Cette épreuve intervenant à la fin d’une séquence d’apprentissage n’a pas été suivie d’un
réel travail de retour des élèves sur leurs capacités.
Afin de renforcer le caractère formatif des séances de T.P., il faudra envisager des
méthodes pour que les élèves s’approprient les critères d’évaluation (ex : construction des grilles
par les élèves eux-mêmes en cours de manipulation…).
En conclusion, cette épreuve sommative a été très enrichissante pour les élèves comme
pour moi. Cependant, son organisation a été très dévoreuse de temps. Je ne pourrai pas mettre
en place une telle évaluation dans toutes les classes lorsque j’aurai 18 heures de cours l’an
prochain. Il faut donc continuer à privilégier l’évaluation formative même si les savoir-faire
observés restent très limités par rapport à ceux d’un contrôle sommatif.
30
BIBLIOGRAPHIE
1. Ministère de l’Education nationale, de la Recherche et de la Technologie,
Direction des lycées et collèges, Inspection générale de l’Education nationale
(groupe physique-chimie). Evaluation des capacités expérimentales des élèves
de terminale S en physique-chimie, Partie I : Présentation, décembre 1999.
2. GERARD L. Evaluation des capacités expérimentales. Bilan des stages de
Landerneau et Rennes, avril-mai 2002.
rapport
disponible
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internet :
http://www.acrennes.fr/pedagogie/svt/bilan-stages/stag_eval_capa_expe.pdf
3. Ministère de l’Education nationale, de la Recherche et de la Technologie.
Activités expérimentales des élèves en physique-chimie : quels enjeux
d’apprentissage ? CRDP Basse Normandie, novembre 1998.
4. Les actes de la DESCO. La pluridisciplinarité dans les enseignements
scientifiques : 2e tome. Place de l’expérience, CRDP Basse Normandie, 2003.
5. HADJI C. L’évaluation démystifiée, ESF, Paris, 2ème édition, 1999.
6. ABERNOT Y. Les méthodes d’évaluation scolaire, Bordas, Paris, 1988.
7. ABRECHT R. L’évaluation formative : une analyse critique, De Boeck Université,
Bruxelles, 1991.
8. Ministère de l’Education nationale, de la Recherche et de la Technologie.
Recueil d’instruments et de processus d’évaluation formative, Tome I, juin 1980.
9. BLACK P. Les enseignants peuvent-ils utiliser l’évaluation pour améliorer
l’apprentissage ? Didaskalia n°6, août 1995, p. 99-114.
10. BO n°2, 30 août 2001 (hors-série).
11. PATRIGEON F., SIMON C. Les répercussions d’une évaluation des capacités
expérimentales dans les pratiques de l’enseignement des sciences physiques :
compte rendu d’innovation, Didaskalia n°11, décembre 1997, p. 163-176.
12. AUBEGNY J., ASTOLFI J-P., BALDY R. et al. L’évaluation, publication des
cahiers pédagogiques, 1991.
13. ASTOLFI J-P. Expérimenter, Les cahiers pédagogiques n°409, décembre 2002.
14. MEYER G. Profession enseignant. Evaluer : pourquoi ? comment ? Hachette
Education, Paris, 1995.
31
ANNEXES
Annexe 1
Enoncé du T.P. « Synthèse et identification de l’acétate de linalyle »
p 33
Annexe 2
Grille d’évaluation formative du T.P. « Synthèse et identification de
l’acétate de linalyle »
P 34
Annexe 3
Enoncé du T.P. « Etude quantitative de la réfraction »
p 35
Annexe 4
Grille d’évaluation formative du T.P. « Etude quantitative de la
réfraction »
p 36
Annexe 5
Exemples d’exercices à caractère expérimental
p 37
Annexe 6
Sujet 1 : Extraction de la vanilline du sucre vanillé
p 38
Annexe 7
Sujet 2 : Chromatographie sur couche mince de l’huile essentielle de clou
de girofle
p 39
Annexe 8
Sujet 3 : Comment mesurer une petite longueur en utilisant le phénomène
de diffraction ?
p 40
Annexe 9
Sujet 4 : Etude expérimentale de la seconde loi de Descartes
p 41
Annexe 10
Feuille réponse – Sujet 3
p 42
Annexe 11
Grille d’évaluation des capacités expérimentales – Sujet 1
p 43
Annexe 12
Grille d’évaluation des capacités expérimentales – Sujet 2
p 44
Annexe 13
Grille d’évaluation des capacités expérimentales – Sujet 3
p 45
Annexe 14
Grille d’évaluation des capacités expérimentales – Sujet 4
p 46
Annexe 15
Questionnaire sur l’évaluation des capacités expérimentales
p 47
32
ANNEXE 1 : Synthèse et identification de l’acétate de linalyle
(Deuxième partie de l’énoncé)
•
•
•
Extraction
Après refroidissement, verser le contenu du ballon dans une ampoule à décanter (utiliser un
entonnoir avec du papier filtre pour retenir la pierre ponce).
Agiter en dégazant régulièrement. Laisser décanter.
Eliminer la phase aqueuse. Utiliser le tableau de données.
La phase organique contient un peu de l’acide acétique formé. Pour éliminer cet acide, on lave
la phase organique avec une solution d’hydrogénocarbonate de sodium.
•
Ajouter 30 mL de solution aqueuse d’hydrogénocarbonate de sodium dans l’ampoule à
décanter. Agiter en dégazant souvent. Laisser décanter.
• Recueillir la phase organique dans un becher sec.
• Sécher la phase organique : ajouter un peu de sulfate de magnésium anhydre pour éliminer les
traces d’eau.
• Filtrer.
Tableau de données
Linalol
Anhydride
Acétate de linalyle
Acide acétique
éthanoïque
Densité
0,87
1,08
0,89
1,18
Température d'ébullition
199 °C
139,5 °C
220 °C
85 °C
(1 bar )
Solubilité dans l'eau
assez faible
soluble
très faible
soluble
Questions
1)
Lire et interpréter les pictogrammes des étiquettes des flacons de linalol et d’anhydride
acétique.
2)
Légender le schéma du montage à reflux.
3)
Quel est le rôle du chauffage ?
4)
Quel est le rôle du réfrigérant ?
5)
Pourquoi le réfrigérant n’est pas fermé à son extrémité supérieure ?
6)
Quels sont les réactifs de la synthèse ?
7)
Quels sont les produits de la synthèse ?
Identification de l’acétate de linalyle par CCM
Vous disposez de linalol et d’acétate de linalyle de référence (purs).
éluant : éther de pétrole + acétone + cyclohexane.
Appeler le professeur :
Proposer une CCM pour :
• identifier le produit de la synthèse.
• comparer le produit de la synthèse à l’huile essentielle de lavande obtenue par
hydrodistillation (TP 2)
Questions
1°) L’arôme de lavande synthétisé est-il bien de l’acétate de linalyle ?
2°) Le produit de la synthèse est-il pur ou est-ce un mélange d’espèces chimiques ? Justifier.
3°) Quelles espèces chimiques sont présentes dans l’huile essentielle de lavande et dans le produit de
la synthèse ?
33
ANNEXE 2
34
ANNEXE 3 : Etude quantitative de la réfraction : la seconde loi de
Descartes
I. Objectifs
• Vérifier expérimentalement la seconde loi de Descartes sur la réfraction.
• Repérer et mesurer un angle entre un rayon lumineux et une référence.
• Tracer et exploiter un graphique à l’aide d’un tableur-traceur (Excel).
II. Vérification expérimentale de la loi de Descartes
1°) Dispositif expérimental et mode opératoire
Positionner le demi-cylindre sur le disque gradué de telle façon que :
• la surface plane soit confondue avec la droite passant par 90°.
• la droite passant par 0° doit passer par le milieu de la surface plane du disque.
Placer le filtre devant la source de lumière.
Positionner la source de telle sorte que le faisceau lumineux passe par le milieu de la surface
plane du plexiglas.
Ne plus modifier la position du demi-cylindre sur le disque.
Faire varier l’angle d’incidence i1 en tournant le disque et mesurer l’angle de réfraction i2
correspondant.
2°) Résultats et exploitation
a) Représenter le schéma du dispositif expérimental :
• représenter un rayon incident et le rayon réfracté correspondant.
• représenter la normale à la surface de séparation entre les deux milieux (airplexiglas).
• repérer l’angle d’incidence i1 et l’angle de réfraction i2.
b) Que vaut l’angle de réfraction quand l’angle d’incidence est nul ?
c) Compléter le tableau ci-dessous :
i1
0°
10°
20°
30°
40°
50°
i2
sin i2
sin i1
60°
70°
d) Soit n l’indice de réfraction du plexiglas. L’indice de réfraction de l’air est égal à 1.
Ecrire la relation qui existe entre sin i1, sin i2 et n. Justifier la réponse.
e) L’indice de réfraction n du plexiglas est une constante que l’on veut déterminer.
Comment peut-on vérifier graphiquement la relation établie dans la question d) ? Tracer
ce graphe sur Excel. En déduire la valeur de n.
f) La deuxième loi de Descartes est-elle vérifiée ?
g) Pour un angle d’incidence important (proche de 90°), observer le rayon réfracté avec et
sans filtre coloré. Décrire les observations.
Comment expliquer le phénomène observé sans le filtre ?
35
ANNEXE 4
36
ANNEXE 5 : Exemples d’exercices à caractère expérimental
Exercice 1 : Diffraction
On réalise le montage de diffraction de la lumière par un fil. On a mesuré
la largeur des taches centrales de diffraction à l’aide de fils calibrés, tous situés
à la même distance d’un écran. Le tableau suivant comporte les largeurs L des
taches centrales en fonction des diamètres d des fils :
L (cm)
d (mm)
3,9
0,037
3,2
0,05
1,6
0,1
1,4
0,12
0,6
0,28
0,4
0,4
1. Construire la courbe d’étalonnage.
2. Comment évolue la largeur de la tache centrale de diffraction si le
diamètre du fil diminue ?
3. On place un cheveu à la place des fils. On observe alors une figure de
diffraction dont la largeur de la tache centrale est de 2,5 cm. Quelle
est l’épaisseur du cheveu ?
4. On place ensuite dans le faisceau laser un cheveu dont le diamètre,
mesuré par une autre méthode, et de 0,084 mm. Quelle est la largeur
de la tache centrale ?
Exercice 2 : Réfraction d’un faisceau lumineux
A partir de la photographie ci-dessous, déterminer l’indice n du plexiglas
dont est fait l’hémicylindre.
Le rayon lumineux pénètre dans le plexiglas par la surface cylindrique et non par
la surface plane.
37
ANNEXE 6
Sujet 1 : Extraction de la vanilline du sucre vanillé
La vanilline est une molécule responsable de l’odeur de vanille. Très utilisée en pâtisserie, on
souhaite extraire cette espèce chimique à partir du sucre vanillé vendu en grande surface.
I.
§
§
§
§
Protocole expérimental
Dans un becher de 50 mL, dissoudre le contenu d’un sachet de sucre vanillé dans
30 mL d’eau distillée.
Mélanger de façon à dissoudre le maximum de solide.
Verser la solution dans une ampoule à décanter.
Ajouter 10 mL de cyclohexane.
Appeler le professeur.
§
§
§
Agiter l’ampoule en dégazant de temps en temps.
Laisser décanter.
Situer la phase organique à l’aide du tableau de données.
Appeler le professeur.
§
§
§
Récupérer la phase organique dans un becher sec.
Ajouter une pointe de spatule de sulfate de magnésium anhydre.
Filtrer et récupérer le filtrat dans un autre becher bien sec.
II.
Réponses aux questions
Répondre aux questions sur la feuille jointe.
N’oubliez pas d’indiquer votre nom !
III.
Nettoyer le matériel et ranger la paillasse
Récupérer les déchets liquides dans le flacon étiqueté « récupération ».
solvant
densité
solubilité de la
vanilline
miscibilité avec
l’eau
eau
1
Tableau de données
cyclohexane
0,78
dichlorométhane
1,32
éthanol
0,81
peu soluble
soluble
soluble
soluble
non miscible
non miscible
miscible
38
ANNEXE 7
Sujet 2 : Chromatographie sur couche mince de l’huile essentielle du
clou de girofle
L’huile essentielle du clou de girofle, extraite par hydrodistillation, contient principalement deux
espèces chimiques : l’eugénol et l’acétyleugénol. Pour vérifier cette composition, vous allez réaliser
une chromatographie sur couche mince.
I.
Chromatographie
Réaliser une CCM permettant d’identifier la présence d’eugénol dans l’huile essentielle de clou de
girofle.
Appeler le professeur au moment de déposer les gouttes sur la plaque de CCM.
L’éluant que vous devez utiliser est déjà dans le becher qui sert de cuve à élution.
II.
Révélation
Vous disposez d’une cuve contenant une solution aqueuse de permanganate de potassium.
Appeler le professeur.
Tremper la plaque de CCM dans la solution révélatrice.
III.
Réponses aux questions
Répondre aux questions sur la feuille jointe.
N’oubliez pas d’indiquer votre nom !
IV.
Nettoyer le matériel et ranger la paillasse
Laisser l’éluant dans la cuve à élution (becher haut).
Récupérer les autres déchets liquides dans le flacon étiqueté « récupération ».
39
ANNEXE 8
Sujet 3 : Comment mesurer une petite longueur en utilisant le phénomène de
diffraction ?
Le but de ce TP est de déterminer la largeur d’une fente en utilisant le phénomène de diffraction.
I. Observation de la figure de diffraction
Attention : Il ne faut jamais regarder directement le faisceau de lumière d’un laser car il
peut endommager gravement la rétine.
1°) Montage
2°) Expérience
Vous disposez d’une diapositive munie de 7 fentes de largeur calibrée.
•
•
•
Allumer la source laser.
Placer une fente verticale perpendiculairement au faisceau laser.
Observer la figure de diffraction obtenue sur l’écran.
Appeler l’enseignant.
II. Réalisation des mesures
La diapositive comporte 7 fentes : 1 fente dont vous devrez déterminer la largeur (fente 1) et 6 fentes
de largeur connue.
Le tableau ci-dessous indique la largeur de ces fentes (classées dans l’ordre de la diapositive).
1
2
3
4
5
6
7
fente
largeur
?
40
50
100
120
280
400
en ì m
• Pour chaque fente de largeur connue (fentes 2 à 7), mesurer avec votre double décimètre
la largeur L de la tache centrale de diffraction (voir schéma ci-dessous).
Appeler l’enseignant.
•
•
Mesure de la largeur L de la tache centrale
Rassembler les résultats obtenus dans le tableau sur la feuille réponse.
Mesurer la largeur L de la tache centrale de diffraction obtenue avec la fente de largeur
inconnue (fente 1). Compléter le tableau par cette valeur.
Appeler l’enseignant.
III. Rangement
Eteindre le laser. Retirer le porte-diapositive de son support et le poser sur la table.
IV. Réponses aux questions
Répondre aux questions sur la feuille jointe. N’oubliez pas d’indiquer votre nom !
40
ANNEXE 9
Sujet 4 : Etude expérimentale de la seconde loi de Descartes
Le but de ce TP est de vérifier la seconde loi de Descartes relative à la réfraction et de déterminer
l’indice de réfraction du plexiglas.
I. Mode opératoire
Vous disposez d’une source de lumière blanche alimentée par une source de tension continue de 12V.
< Positionner le demi-cylindre en plexiglas sur le disque gradué de telle façon que :
−
la surface plane du demi-cylindre soit confondue avec la droite passant par 90°.
−
la droite passant par 0° passe par le milieu de la surface plane du demi-cylindre (voir
schéma ci-dessous).
< Placer les caches aimantés devant les fentes de la source lumineuse de façon à ne laisser passer
qu’un faisceau lumineux.
< Placer le filtre coloré devant la fente.
< Positionner la source lumineuse de telle sorte que le faisceau lumineux passe par le milieu de la
surface plane du plexiglas.
Ne plus modifier la position du demi-cylindre sur le disque !
Appeler l’enseignant et lui montrer le dispositif expérimental.
II.
Réalisation des mesures
On note i1 l’angle d’incidence. Pour 3 valeurs de i1 (50°, 60° et 70°), mesurer l’angle de réfraction i2
correspondant.
Appeler l’enseignant et réaliser une mesure devant lui.
Compléter la deuxième ligne du tableau sur la feuille réponse.
Appeler l’enseignant lorsque toutes les mesures ont été réalisées. Lui montrer la
deuxième ligne du tableau.
III.
Rangement
Eteindre la source lumineuse. Ne pas débrancher les fils.
Retirer le filtre et les caches.
Retirer la source lumineuse, le disque gradué et le demi-cylindre du panneau métallique. Les poser sur
la table.
IV.
Réponses aux questions
Répondre aux questions sur la feuille jointe.
N’oubliez pas d’indiquer votre nom !
41
ANNEXE 10
42
ANNEXE 11
43
ANNEXE 12
44
ANNEXE 13
45
ANNEXE 14
Physique
Sujet 4
46
ANNEXE 15
47
L’évaluation sommative des capacités expérimentales
en classe de seconde
RESUME
Les capacités expérimentales en classe de seconde doivent être évaluées
de façon sommative. Les savoir-faire acquis en situation de manipulation sont
ainsi valorisés. Avant de réaliser une évaluation sommative, il faut mettre en
place une évaluation formative efficace, centrée sur l’élève et utile à
l’apprentissage. La définition d’objectifs clairs et l’explicitation de critères de
réussite permettent l’auto-évaluation de chaque élève.
Mots-clés :
évaluation
sommative,
capacités
apprentissage, auto-évaluation, critères de réussite.
Cadre du stage en responsabilité :
Niveau de la classe prise en charge : seconde
Etablissement : Lycée Privé Notre Dame (DIJON)
48
expérimentales,