1. Objectif de cet article

L’objectif de cet article est de partager une synthèse de ma progression cette année avec mes quatre classes de 4è au collège Jean Macé à Châtellerault. C’est l’occasion aussi pour moi de faire le point sur mon approche didactique et pédagogique dans le but d’essayer d’avancer plus efficacement. N’hésitez pas à laisser des commentaires.

Le temps m’a souvent manqué pour faire ce que je souhaitais, aussi bien au niveau de la préparation que du temps pour mener à bien les activités prévues. J’ai tout de même pu faire évoluer profondément mes pratiques depuis 2 ans et demi. Il me reste encore beaucoup à faire, mais je constate que cela se passe mieux chaque année avec mes élèves, que se soit en terme de motivation ou de compétences acquises. Ce serait intéressant de voir ce qu’ils donneraient une fois en 1ère S SI (ce que je pourrai peut-être faire l’année prochaine, car un de mes anciens élèves de 4è veut aller en 1ère S SI au LP2I).

Je partage ci-dessous la plupart des documents que j’ai créée et utilisée cette année avec mes élèves. Mes documents sont accessibles à partir du lien Google Drive ci-dessous. Il y a plus de 250 fichiers (au 27/02/16) généralement disponibles en .doc (créés avec Libre Office 5) et en .pdf. Si vous l’ajoutez à votre Google Drive (bouton à droite) vous aurez automatiquement les dernières versions et les ajouts en cours d’année. Attention, suite à une modification importante de Blockly Arduino, je dois mettre à jour les programmes que je propose (pour la partie 2 notamment).

Lien vers mon dossier Google Drive avec l’essentiel des documents que j’ai créés et utilisés cette année avec mes quatre classes de 4è

Si vous souhaitez télécharger l’ensemble des fichiers au (ce que je trouve moins pratique), voici le lien vers l’archive compressée du 27/02/16 (72 Mo)

Cet article reprend aussi les ressources documentaires externes les plus importantes pour ce premier semestre. Un lien vers la ressource est généralement disponible en cliquant sur les images intégrées dans cet article.

 

2. Idées directrices pour ma progression cette année

Comme les années passées, j’ai construit mes activités à partir du programme de la Technologie et du socle commun au collège. Mais cette année j’ai essayé d’anticiper un peu la réforme du collège en essayant de construire des choses cohérentes à la fois avec les nouveaux programmes et les programmes actuels.

J’ai basé le début de ma progression sur l’analyse de l’évolution des conditions de vie de l’homme, depuis son apparition, grâce aux progrès dans la maîtrise de la matière, de l’énergie et de l’information. Le thème du “confort”, au sens large, était donc présent et le thème de la “domotique” était élargi aux systèmes automatiques en général. Un de mes objectifs était de replacer cette évolution de nos conditions de vie en perspective avec la COP21 qui se préparait cet automne 2015.

Les activités proposées étaient surtout basées sur une démarche d’investigation documentaire (textes, images, vidéos, …), avec des évaluations formatives et sommatives (voir le chapitre correspondant), portant sur différents objets techniques représentatifs de l’évolution des technologies utilisées pour améliorer nos conditions de vie.

L’idée était de permettre aux élèves de découvrir les connaissances de base permettant d’analyser l’architecture fonctionnelle et les solutions techniques d’un système pluritechnique, pour ensuite mener un projet de robotique. Je souhaitais que ce projet de robotique soit mené en parallèle avec les autres activités d’investigation, comme une sorte de fil rouge, mais en pratique cela m’a semblé très difficile à faire avec des séances d’1h30 et les trop nombreuses contraintes telles que les évaluations orales et écrites d’une centaine d’élèves (sans lesquelles aucune régulation de l’activité pédagogique n’est possible).

3. Evaluations formatives et sommatives

Je n’ai pas beaucoup laissé mes élèves faire des recherches documentaires. J’ai constaté les années passées que cela prend beaucoup de temps aux élèves qui n’apprennent pas grand chose au final car la tâche est trop complexe. J’ai donc proposé aux élèves la plupart du temps des ressources documentaires sélectionnées, synthétisées, mises en forme, avec un questionnement écrit (puis oral) adapté pour les exploiter (6 à 10 questions me semblent bien). J’ai choisi de faire travailler les élèves avec un seul document à la fois, pour simplifier la tâche. Les ressources et le questionnement sont regroupés dans une même évaluation formative où chaque élève doit répondre par écrit à des questions à partir des informations souvent données dans le texte de l’évaluation, mais avec une approche plutôt inductive (à laquelle les élèves ne sont pas suffisamment habitués). Chaque élève doit consacrer au moins 20 à 30 minutes à la maison pour faire chaque évaluation formative, avec en moyenne deux évaluations formatives par mois. J’ai testé ce genre de tâches en classe, individuellement ou par équipes. Les élèves eux-même constatent qu’à la maison ils se concentrent plus efficacement sur leur travail, qu’ils peuvent mieux avancer à leur rythme, voire approfondir avec des ressources complémentaires (voir plus loin),  … Je ramasse l’évaluation formative de chaque élève (avec le problème des travaux non-rendus difficile à gérer, et de l’énorme travail de correction que cela représente), je l’évalue avec une appréciation mais sans note, je la rends la semaine suivante où on consacre du temps pour la corriger en classe entière. Cette phase est essentielle, elle permet surtout d’essayer de faire travailler tous les élèves sur les documents proposés (projetés en couleur, avec des vidéos, …), de faire parler les élèves sur les notions abordées (en prenant garde à faire participer tout le monde), d’apporter des explications complémentaires sur les points délicats (vus du prof mais aussi vus des élèves à partir des travaux rendus), de prendre du temps pour répondre aux questions des élèves qui les motivent le plus, … En acceptant de perdre un peu de temps en suivant le questionnement des élèves, on parvient à maintenir leur motivation. Ces échanges sont très intéressants pour le professeur car ils permettent aussi d’évaluer oralement les élèves (ce qui aide à mettre une note de contrôle continu et une appréciation en fin de trimestre). Une correction écrite est ensuite distribuée et mise à disposition sous forme numérique dans le cahier de texte. Après deux évaluations formatives, je donne une évaluation sommative, c’est à dire un contrôle écrit individuel d’environ 30 à 40 min, noté. Le sujet d’une évaluation sommative porte sur les 4 évaluations formatives précédentes, avec des questions plus ou moins comparables.

 

4. Utilisation pédagogique du numérique à la maison

J’ai constaté qu’il est difficile de gérer l’hétérogénéité des élèves lorsque je crée une évaluation formative. Certains souhaitent quelque chose de court, certains sont déstabilisées par mon approche plutôt inductive et cherchent des éléments de cours (comme des définitions), d’autres souhaitent plus d’explications sur le système étudié, d’autres sont intéressés par plus d’images ou de vidéos, … Un document numérique permet plus facilement de concilier toutes ces demandes : on peut ajouter des liens cliquables, des ressources en annexe qu’on n’imprime pas, …

Avec mes élèves au lycée (le Lycée Pilote Innovant International de Jaunay Clan près de Poitiers, au LP2I) je ne travaille qu’avec des documents numériques, même pour le travail à la maison, mais pas pour les évaluations sommatives, car le bac est encore sous forme papier. Cela semble impossible aujourd’hui au collège, notamment parce que tous les élèves n’ont pas de terminal numérique connecté à Internet chez eux. Mais pourquoi ne pas permettre à ceux qui ont les moyens matériels de pouvoir les utiliser s’ils le souhaitent ?

Plus globalement je suis de plus en plus persuadé qu’à moyen terme, c’est surtout en dehors du collège que la grande majorité de nos élèves vont être confrontés à l’usage du numérique. Indépendamment de tout ça, je constate aussi que de plus en plus de professeurs dans le monde utilisent les méthodes dites de « la classe inversée » : au lieu de faire le cours en classe et les exercices d’application à la maison, on fait l’inverse (je simplifie). Pourquoi ne pas au moins permettre aux élèves qui en ont la possibilité et la volonté, d’utiliser des ressources numériques chez eux fournies par les professeurs ? Beaucoup de spécialistes pensent même qu’à l’avenir l’Éducation Nationale utilisera beaucoup de solutions de type BYOD (Bring You Own Device) : chaque élève pourra utiliser à l’école son smartphone, sa tablette, son ordinateur portable. Au collège Jean Macé on utilise aujourd’hui encore assez peu les outils numériques en classe et on ignore complètement les outils disponibles en dehors du collège, sous prétexte que quelques uns n’ont rien.

Dans les nouveaux programmes pour la rentrée 2016, de nombreuses compétences sont liées à l’usage du numérique. Dans le chapitre sur “l’éducation aux médias et à l’information”, on peut voir cette compétence à travailler au collège ou chez l’élève :

” Classer ses propres documents sur sa tablette, son espace personnel, au collège ou chez soi sur des applications mobiles ou dans le « nuage ».”

Au collège j’ai presque toujours distribué mes documents sous forme papier, avec la possibilité d’accéder à une version numérique sur le cahier de texte (sur Pronote, car l’ENT est encore assez peu utilisé au collège Jean Macé). Mais à partir du mois de novembre, j’ai choisi de créer des évaluations formatives dont la version numérique donne accès à des ressources supplémentaires, pour ceux qui le souhaitent. Pour simplifier l’accès à cette version numérique, chaque élève peut soit aller sur le cahier de texte, ce qui nécessite de trouver un lien, de s’identifier, … soit accéder directement au document, sans chercher un lien, sans s’identifier, simplement à partir d’un QR code, à partir de son smartphone ou de sa tablette. J’ai donc ajouté systématiquement un QR code en première page de chaque évaluation formative, correspondant à un lien direct vers le document en version pdf stocké dans mon dossier Google Drive. Je travaillais déjà avec Google Drive, donc la démarche est très simple : à partir de Libre Office j’exporte mon document en pdf, je récupère le lien correspondant dans Google Drive (sur le web) qui donne un accès en lecture seule sans identification, puis je colle ce lien dans un générateur de QR code (j’utilise unitag), je récupère le QR code que je colle sur la première page du document (en .doc, que j’exporte à nouveau en .pdf en prenant garde à accepter le remplacement du pdf existant qui correspond au QR code créé).

Quelques exemples de QR codes permettant aux élèves d’accéder aux corrections des évaluations 6 à 8 (respectivement) avec des ressources supplémentaires :

 

Un autre avantage de la version numérique c’est que je peux la modifier après avoir distribué la version papier, par exemple pour corriger une erreur, ajouter une explication suite à une question d’un élève, ajouter une ressource, … Si on respecte la procédure précédente, le QR code créé initialement pointera vers la dernière version du document. Je n’ai donc que quelques QR codes à créer chaque mois (2 par document si on considère le sujet et la correction). Difficile de faire plus simple.

Suivant les classes, entre un quart et un tiers des élèves utilisent la version numérique des évaluations formatives. Affaire à suivre donc.

 

5. Progression sur l’année

On a d’abord replacé l’évolution de nos conditions de vie dans le contexte de l’histoire de l’univers et de la vie notamment avec des extraits du film Home de Yann Arthus Bertrand.
J’ai mis l’accent en début d’année sur la matière et l’énergie, ainsi que sur l’impact de notre développement industriel avec le problème du dérèglement climatique. Un travail a été fait sur les enjeux de la conférence de Paris climat 2015, notamment à partir de vidéos (voir le chapitre correspondant).

Du temps a été consacré en début d’année pour travailler sur les outils informatiques de base : l’ENT, le réseau du collège, Pronote, la messagerie, Libre Office, le blog de la Technologie en 4e au collège Jean Macé, les ordinateurs de la salle de technologie, le cloud, les QR codes, …

De fin septembre à début février, l’essentiel du temps a été consacré à l’analyse et à la modélisation de systèmes techniques représentatifs de l’évolution des technologies utilisées pour améliorer nos conditions de vie.

D’un point de vue systémique, j’ai commencé par analyser d’abord les solutions pour la chaîne d’énergie : les lampes, le lave-linge, les moulins du châtelleraudais.

A partir du mois de novembre, j’ai introduit les solutions techniques permettant de contrôler un flux d’information grâce à des solutions mécaniques, puis électromécaniques, puis électroniques et informatiques : les premières machines programmables avec l’orgue de Barbarie et les métiers à tisser, le téléphone (et les télécommunications), l’ordinateur (et les technologies électroniques et informatiques), un robot aspirateur.

Les aspects historiques ont été abordés (trop souvent ?) pour montrer comment l’homme investit parfois des moyens extraordinaires pour développer de nouvelles connaissances scientifiques et de nouvelles solutions techniques : c’est le cas notamment avec les machines de Turing pendant la seconde guerre mondiale, mais aussi avec le programme spatial Apollo pendant les années 60 (avec l’équivalent de 130 milliards d’euros investis par les américains).

J’ai lancé le projet de robotique dès le mois de décembre. Un premier travail par équipe a été fait sur le cahier des charges notamment. Les élèves étaient impatients de fabriquer leur robot, mais ils ont compris que le travail en classe permettait d’acquérir des bases pour mener à bien ce projet. Je voulais intercaler des moments de travail par équipe sur ce projet pour commencer à chercher des solutions techniques, mais le temps a manqué en décembre et janvier. Dès le mois de février, les élèves ont commencé à prendre en main des moyens matériels et logiciels pour utiliser des solutions programmées. Le planning était tendu car, suite à mon travail au lycée, j’étais en train de changer de logiciel en passant d’Ardublock à Blockly Arduino (je n’ai eu que 3 semaines pour m’adapter : voir cet article). Les prochaines séances devraient permettre de continuer à consacrer du temps pour que les élèves apprennent à mettre en oeuvre une carte électronique programmable de type Arduino, des capteurs, des moteurs, des Leds, un module audio MP3 (avec des enregistrements sur Audacity), … L’objectif est d’aboutir à la fabrication de 6 robots capables de jouer des saynètes de théâtre.

Détaillons un peu plus les thèmes que j’ai déjà abordés cette année à travers des évaluations formatives, conçues un peu selon le principe de la classe inversée (voir le chapitre précédent, un article lié à cet aspect serait nécessaire cependant).

 

6. Sujets abordés à travers les évaluations formatives

6.1 Matière et énergie

Lien vers l’évaluation formative 1

On a donc d’abord replacé l’évolution de nos conditions de vie dans le contexte de l’histoire de l’univers et de la vie notamment avec des extraits du film Home de Yann Arthus Bertrand. La révolution industrielle y apparaît comme la fin d’un développement lent basé sur la tradition et l’exploitation d’énergie renouvelables, et comme le début de l’exploitation des énergies fossiles qui permet depuis environ 200 ans un développement très rapide, l’apparition du confort moderne (alimentation, habitat, transports, …), le début de l’épuisement des ressources et la rupture d’équilibres naturels.
J’ai mis l’accent en début d’année sur la matière et l’énergie, ainsi que sur l’impact de notre développement industriel avec le problème du dérèglement climatique. Un travail a été fait sur les enjeux de la conférence de Paris climat 2015, notamment à partir de vidéos (voir le chapitre correspondant).

On a rappelé la distinction entre matière et énergie, systèmes vivants et systèmes techniques. On a abordé les notions de sources d’énergie, de matière première, de transformation de la matière et de l’énergie (phénomènes physiques, chimiques, nucléaires) en fonction de nos besoins.
On a vu des cas d’utilisation de l’énergie musculaire (humaine et animale), de l’énergie solaire (y compris par le vivant), des énergies fossiles, de l’énergie thermique, de l’énergie lumineuse.

Des extraits du film Home de Yann Arthus Bertrand ont permis de rendre plus concret cet aspect des choses dans le mode de vie traditionnel de l’homme avant la révolution industrielle.

 

 

6.2. L’éclairage

Lien vers l’évaluation formative 2

On a vu comment l’homme a fait évoluer ses techniques pour concevoir, fabriquer et utiliser des objets permettant de s’éclairer : les lampes à huile antiques, le moulage de l’argile, les lampes à huile mécaniques, les lampes à pétrole, les contraintes liées à ces technologies, les aspects sociaux, l’impact environnemental (lié à la fabrication, l’utilisation et au recyclage), …

 

 

6.4. Le lave-linge

Lien vers l’évaluation formative 4

Cet exemple a permis de montrer comment un même besoin a conduit à une évolution des solutions techniques, qui conduisent à chaque fois à convertir et transmettre de l’énergie, mais aussi à choisir des matériaux adaptés aux différentes contraintes (acier inoxydable par exemple). Le lien avec l’enseignement de la physique (et de la chimie) apparaît clairement. L’évolution des solutions techniques permet d’apporter plus de confort à l’utilisateur. L’éco-conception de nouveaux lave-linge permet de réduire leur impact sur l’environnement sans en réduire leur efficacité.

 

6.5. Les moulins du châtelleraudais

Lien vers l’évaluation formative 5

Cet exemple a permis d’approfondir l’analyse d’une chaîne d’énergie avec différentes sources d’énergie (parfois renouvelables), de voir des solutions pour convertir et transmettre l’énergie, de voir l’impact social et économique d’une entreprise industrielle locale.

Conversion directe de l’énergie hydraulique en énergie mécanique, principe de la machine à vapeur, conversion de l’énergie hydraulique en énergie électrique puis en énergie mécanique par un moteur électrique, électricité d’origine nucléaire, …

Analyse des principales formes d’énergie et des conversions d’énergie utilisées dans les systèmes (techniques ou vivants). Identification des énergies renouvelables.

– Article de Claudine Pauly intitulé « De moulins en minoteries : les derniers meuniers du Châtelleraudais »

– Article sur Les Grands Moulins d’Ozon de J.S. Thomas dans la magazine « Le Chatelleraudais » de juin 2009

 

 

6.6. Les premières machines programmables : l’orgue de Barbarie et les métiers à tisser

Lien vers l’évaluation formative 6

Article en cours de rédaction !

– Analyse d’orgues de Barbarie

. Vidéo d’une musique moderne (Mickaël Jackson) jouée à l’orgue de Barbarie 

 

. Simulation de la lecture d’un carton perforé par un orgue de Barbarie

Cette simulation permet de mieux comprendre qu’à une ligne correspond une note (un tuyau) et que la longueur d’un trou correspond à la durée de la note.

. Schéma structurel animé d’un orgue de Barbarie

Explications détaillées

 

– Analyse de métiers à tisser

Principe du tissage (fils de chaîne et fils de trame), motorisation et automatisation (sources d’énergie au 19è siècle, cartes perforées du métiers Jacquard pour le tissage de motifs, conditions de travail, productivité, compétitivité, impact sur les emplois).

. Vidéo sur une entreprise de tissage industriel moderne

*
. Vidéo de présentation du métier de régleur de métier à tisser

 

 

6.7. Le téléphone (et les télécommunications)

Lien vers l’évaluation formative 7

Article en cours de rédaction !

 

L’application utilisée s’appelle Sound Oscilloscope (Androïd)
Chaque élève aura pu utiliser en classe cette application installée sur une tablette.

Pour les curieux souhaitant découvrir ce qu’est un oscilloscope et des signaux simples
comparables à ceux obtenus en sifflant prêt d’un microphone, l’évaluation formative 7 donne un lien vers une page internet permettant de simuler le fonctionnement d’un oscilloscope avec en entrée un signal issu d’un générateur de signaux. Il s’agit d’une page internet interactive qui nécessite Java.

 

 

6.8. Les ordinateurs (et les technologies électroniques et informatiques)

Lien vers l’évaluation formative 8

Article en cours de rédaction !

Les américains lanceront en 1961 leur ambitieux projet de mission spatiale vers la lune (le programme Appolo). Ils auront alors besoin de concevoir un ordinateur de bord moderne pour leur vaisseau spatial. Cet ordinateur devra être beaucoup plus petit et beaucoup plus fiable que les ordinateurs de l’époque. Ils vont investir des moyens extraordinaires (l’équivalent de 130 milliards d’euros actuels) pour développer de nouvelles technologies notamment au niveau du matériel électronique et des logiciels informatiques.

 

 

6.9. Un robot aspirateur

Lien vers l’évaluation formative 9

Lien vers l’évaluation formative 10

Article en cours de rédaction !

 

Structure du programme (algorithme) permettant de faire clignoter la LED verte

Répéter indéfiniment

Allumer la LED verte
Attendre 0,2s
Éteindre la LED verte
Attendre 0,8s

 

 

6.11. Projecteurs de scènes de spectacles

Lien vers l’Evaluation Formative 11

L’objectif est de travailler sur un support qui permette d’approfondir l’analyse fonctionnelle d’un objet de type robotique avec notamment l’analyse d’une solution technique simple permettant un mouvement selon deux axes de type Pan et Tilt. Cela nous sera utile pour notre projet de robotique (je n’en dis pas plus pour le moment 😉 )

Et puis un projecteur de scènes de spectacles, c’est un peu plus fun qu’une lampe à huile ou qu’un lave-linge. J’ai fait un montage de vidéos issues de YouTube, qui essaie de présenter les projecteurs de manière pas trop sérieuse, avec quand même l’objectif de permettre une analyse assez précise des mouvements de la tête de projection (dans le cas des lyres).

 

 

7. Outils informatiques au collège

Du temps a été consacré, notamment en début d’année, pour travailler sur les outils informatiques de base au collège : l’ENT, le réseau du collège, Pronote, la messagerie, Libre Office, le blog de la Technologie en 4e au collège Jean Macé, les ordinateurs de la salle de technologie, le cloud, les QR codes, …

Voir notamment les documents suivants :

L’évaluation formative 3 sur les outils informatiques au collège,

Activité pratique sur le partage de documents sur l’ENT et Libre-Office,

La synthèse faite sur les code QR et le cloud

Lien sur la blog de la technologie en 4è pour les élèves curieux

 

 

8. Activités sur la conférence de Paris climat 2015 (COP21)

A partir de la mi-octobre, la problématique liée au réchauffement climatique a été approfondie à partir de vidéos notamment, listées ci-dessous.

– Bienvenue dans l’Anthropocène

Video de Globaïa, mars 2012, 2min52
Présentée à l’ONU en juin 2012 (conférence Rio +20).
L’expansion des activités humaines depuis la révolution industrielle (force équivalente aux grands processus géologiques).

 

– L’effet de serre est-ce si mal ?

Vidéo BFMTV du 06/08/15, 1min48

Le changement climatique actuel est lié à l’effet de serre généré par le gaz carbonique que nous rejetons dans l’atmosphère.

 

– Pourquoi quelques degrés en plus ça change tout ?

Vidéo BFMTV du 27/07/15, 2min08

 

– Enjeux et objectifs de la Conférence de Paris

Vidéo de la Chaîne Météo du 27/03/15, 5min20

 

– Document de synthèse sur ces 4 vidéos

– Document de synthèse sur les énergies

 

Une activité pratique sur la mise en oeuvre de panneaux photovoltaïques a été reportée au printemps pour cause de mauvais temps et de retard sur le planning liés à des absences (pour formation notamment). Voir le matériel acheté dans cet article.

Des articles ont été rédigés par les élèves, à partir de recherches sur Internet, sur les solutions pour lutter contre le réchauffement climatique. Certains élèves ont publié leur article sur le blog de la Technologie en 4e au collège Jean Macé :

https://blogpeda.ac-poitiers.fr/techno4e-jean-mace/

 

 

9. Projet robots

Document utilisé avec les élèves pour le lancement du projet.

L’objectif est d’aboutir à la fabrication de 6 robots capables de jouer des saynètes de théâtre.

Deux articles en lien avec ce projet de robotique :

Article sur le matériel que je conseille pour enseigner la technologie

Article sur Blockly Arduino (programmation graphique)

Article sur BlocksCAD (CAO 3D)

 

A suivre : cet article est encore en cours de rédaction !

N’hésitez pas à laisser ci-dessous un commentaire sur cet article.