Travailler l’étape 1 de l’Evaluation des Compétences Expérimentales Avec l’enregistrement audio des réponses et la plateforme ELEA

L’étape 1 de l’ECE est un moment particulier, en grande partie parce que la réponse attendue est orale. Comment préparer les élèves à cette étape de l’examen ?

L’Evaluation des Compétences Expérimentales est présentée ainsi dans le document d’Aide à la préparation de l’évaluation des compétences expérimentales en sciences de la vie et de la Terre :

L’évaluation des compétences expérimentales, partie pratique de l’épreuve de SVT de la série S au baccalauréat, évalue la maîtrise de capacités et d’attitudes spécifiques travaillées en travaux pratiques. Les situations d’évaluation s’inscrivent dans le cadre d’un problème ou d’une question scientifique à résoudre mais sans chercher à évaluer la restitution de connaissances scientifiques, largement prise en compte à l’écrit. L’autonomie des élèves est davantage sollicitée. Elle s’exerce dans la conception de stratégies de résolution, la mise en œuvre d’un protocole de résolution et la communication des résultats, mais aussi dans l’organisation de sa pensée et de son travail.

Sur l’étape 1, étape de conception de stratégie de résolution, les précisions suivantes sont données sur ce qui est attendu.

La stratégie proposée par le candidat doit faire état de :
- ce qu’il fait en cohérence avec la problématique posée et l’hypothèse à tester. Il peut proposer un type d’activité d’observation, d’expérimentation ou de modélisation, de mesure. Il doit indiquer l’objet qui lui permet d’étudier le phénomène : une structure pour une observation ; un (ou des) paramètre(s) caractéristique(s) pour une expérimentation ou une modélisation ; une grandeur significative pour une mesure.
- comment il le fait : le plus souvent, pour tester l’hypothèse, il faut réaliser une comparaison soit entre deux structures observées dans des conditions différentes (observation ou mesure) soit entre deux déroulements du même phénomène obtenus en changeant un paramètre (expérimentation ou modélisation). Il faut donc
que le candidat précise le (ou les) témoin(s) qu’il envisage pour pouvoir comparer.
- ce qu’il attend : en se plaçant dans sa logique de résolution, il doit préciser le(s) résultat(s) attendu(s), ce qui revient à formuler une conséquence testable ou une implication vérifiable.

Dans le sujet, la consigne de l’étape 1 est présentée ainsi :

Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation problème (durée maximale : 10 minutes)
Proposer une stratégie de résolution réaliste permettant de .......

Appeler l’examinateur pour présenter oralement votre proposition et obtenir la suite du sujet.

Préparer à cette étape, c’est donc

  • faire connaître aux élèves les attendus nombreux ;
  • les préparer à concevoir et donner une réponse sur un temps très court ;
  • les préparer à donner cette réponse à l’oral.

Ce dernier point est particulièrement délicat à travailler en TP, du fait surtout du nombre d’élèves. Nous proposerons ici des outils pour entraîner les élèves à proposer une stratégie dans des conditions similaires à l’examen.

Une progressivité des apprentissages

Les élèves n’ont pas attendu le lycée pour découvrir la démarche expérimentale. La classe de Seconde permet de poursuivre le travail fait en collège en se rapprochant de la formalisation de l’ECE.
Il n’est pas nécessaire ni souhaitable de présenter un TP comme un sujet ECE mais la démarche Concevoir/Faire/Communiquer/Analyser est pertinente pour la construction d’une séance qui répond à une problématique.

Au fil des TP, on peut ainsi présenter et familiariser les élèves avec les attendus de l’étape 1.

Certains TP peuvent donner lieu à des évaluations, formatives ou sommatives, de l’étape 1 (mais aussi des autres étapes en fonction des TP d’ailleurs).

Mais ici l’étape 1 pourra être adaptée pour être rendue plus accessible aux élèves de Seconde :

  • elle pourra se faire à l’écrit, pour mieux formaliser.
  • la consigne pourra être donnée avec une trame sur une feuille réponse correspondant aux différents attendus, avec un vocabulaire adapté, pour ne pas ajouter une difficulté sémantique à la difficulté de conception de la stratégie.
  • le temps laissé pourra être plus long, par exemple 15 voire 20 minutes.

Exemple en Seconde

LIAISON AVEC LE PROGRAMME
Niveau concerné Seconde
Partie du programme : Thème 1 – La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant : une planète habitée - La nature du vivant
NOTIONS, COMPETENCES
Notions De nombreuses transformations chimiques se déroulent à l’intérieur de la cellule : elles constituent le métabolisme. Il est contrôlé par les conditions du milieu et par le patrimoine génétique.
Compétences Mettre en œuvre un raisonnement expérimental pour :
- repérer l’influence de l’environnement sur le fonctionnement d’une cellule ;
- comprendre les mécanismes d’une démonstration expérimentale : comparaisons, tests, témoins.
PLACE DANS LA PROGRESSION
Lors d’une première séance, la mesure du taux de dioxygène dans une suspension de Levures en présence de glucose avec les sondes ExAO a permis de définir le métabolisme avec l’exemple de la respiration tout en reprenant en main le matériel ExAO
PROBLEME A RESOUDRE
Quel est l’effet de la température sur la respiration des Levures ?
Sujet Effet de la température sur la respiration
Sujet Effet de la température sur la respiration _ feuille evaluation

Exemple en Première S

LIAISON AVEC LE PROGRAMME
Niveau concerné Première S
Partie du programme : Thème 1 - B : LA TECTONIQUE DES PLAQUES : L’HISTOIRE D’UN MODÈLE - Le concept de lithosphère et d’asthénosphère
NOTIONS, COMPETENCES
Notions Au voisinage des fosses océaniques, la distribution spatiale des foyers des séismes en fonction de leur profondeur s’établit selon un plan incliné.
Les différences de vitesse des ondes sismiques qui se propagent le long de ce plan, par rapport à celles qui s’en écartent, permettent de distinguer : la lithosphère de l’asthénosphère.
L’interprétation de ces données sismiques permet ainsi de montrer que la lithosphère s’enfonce dans le manteau au niveau des fosses dites de subduction.
La limite inférieure de la lithosphère correspond généralement à l’isotherme 1300° C
Compétences Saisir et exploiter des données sur des logiciels pour mettre en évidence la répartition des foyers des séismes au voisinage des fosses océaniques.
Comprendre comment l’interprétation de la distribution particulière des foyers des séismes permet :
- de définir la lithosphère par rapport à l’asthénosphère ;
- de confirmer, dans le cadre du modèle en construction, que la lithosphère océanique retourne dans le manteau.

Concevoir une modélisation analogique et réaliser des mesures à l’aide de dispositifs d’expérimentation assistée par ordinateur de propagation d’ondes à travers un même matériau mais à des températures différentes pour comprendre la différence entre lithosphère et asthénosphère.
PLACE DANS LA PROGRESSION
CE TP est le quatrième du thème. Lors du deuxième TP, les capteurs piézométriques associés à Audacity ont déjà été utilisés pour faire le lien entre vitesse des ondes sismiques et nature de la roche, et ainsi montrer le contraste entre domaine océanique et domaine continental.
PROBLEME A RESOUDRE
Comment expliquer le changement de vitesse des ondes sismiques dans les zones de fosses océaniques ?
Sujet Les fosses océaniques
Feuille d’évaluation Les fosses océaniques

Pour les détails de la manipulation, voir l’article Mettre en évidence la variation de la vitesse des ondes sismiques

Au fil du temps, en Seconde puis en Première S, on pourra faire disparaître la trame des feuilles réponses et réduire le temps de réponse.
On pourra enfin passer à des réponses non plus écrites mais orales. Certains outils vont nous y aider.

Utiliser des outils pour enregistrer les réponses

Le site vocaroo permet d’enregistrer sa voix sans faire appel à un autre logiciel. Le fichier peut ensuite être téléchargé ou directement envoyé par mail.
Une fiche technique est disponible sur le site des langues vivantes de l’académie de Toulouse : http://pedagogie.ac-toulouse.fr/langues-vivantes/IMG/pdf/vocaroo.pdf.

Contrairement aux exemples précédents, ceux proposés ci-dessous n’ont pas été donnés en classe dans le déroulement d’un TP mais sous la forme d’exercices, en Première S et en Terminale S Spécialité, en essayant de viser la fréquence d’un par trimestre.
Pour les élèves ne disposant pas d’un microphone, nous laissions une salle équipée à leur disposition à un horaire défini.

Exemple en Première S

LIAISON AVEC LE PROGRAMME
Niveau concerné Première S
Partie du programme : Thème 1 - B : LA TECTONIQUE DES PLAQUES : L’HISTOIRE D’UN MODÈLE - L’évolution du modèle : le renouvellement de la lithosphère océanique
NOTIONS, COMPETENCES
Notions La divergence des plaques de part et d’autre de la dorsale permet la mise en place d’une lithosphère
Compétences Réaliser des modélisations analogiques et numériques pour établir les liens entre amincissement de la lithosphère, remontée, dépressurisation et fusion partielle de l’asthénosphère sous-jacente et formation d’une nouvelle lithosphère.
PLACE DANS LA PROGRESSION
Cet exercice fait suite au TP sur la notion du fusion partielle. Il vient apporter un complément sur la mise en place de la lithosphère océanique avec l’explication de la formation de basaltes et de gabbros à partir du magma issu de la fusion partielle. La stratégie sera complétée par un exercice d’analyse des résultats de l’expérience de cristallisation de la vanilline.
PROBLEME A RESOUDRE
Comment expliquer la mise en place de deux roches différentes (basalte et gabbro) à partir d’un même magma ?
Sujet Texture des basaltes et des gabbros
Feuille d’évaluation Texture des basaltes et des gabbros
Exemples de réponses [1]
1 Eleve B
1 Eleve C
1 Eleve D

Exemples en Spécialité de TS

LIAISON AVEC LE PROGRAMME
Niveau concerné Terminale S Spécialité
Partie du programme : Thème 1 - La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution de la vie - Énergie et cellule vivante
Sujet Photosynthèse des orobanches
Feuille d’évaluation Photosynthèse des orobanches

(On notera que cette forme, non suivie de la mise en oeuvre d’un protocole, laisse beaucoup de liberté à l’imagination puisqu’on n’est pas contraint par l’accès au matériel biologique)

LIAISON AVEC LE PROGRAMME
Niveau concerné Terminale S Spécialité
Partie du programme : Thème 3 - Corps humain et santé - Glycémie et diabète
Sujet Effet de la concentration en substrat sur la vitesse de la catalyse enzymatique
Feuille d’évaluation Effet de la concentration en substrat sur la vitesse de la catalyse enzymatique

Nous n’avons pas fait ce travail uniquement sous la forme d’exercices supplémentaire, mais aussi comme une préparation du prochain TP.

LIAISON AVEC LE PROGRAMME
Niveau concerné Première S
Partie du programme : Thème 1. La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant - Thème 1 - A Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique - Variabilité génétique et mutation de l’ADN
NOTIONS, COMPETENCES
Notions Pendant la réplication de l’ADN surviennent des erreurs spontanées et rares, dont la fréquence est augmentée par l’action d’agents mutagènes.
Compétences Recenser, exploiter et interpréter des bases de données
et/ou concevoir et réaliser un protocole pour :
- mettre en évidence l’influence d’agents mutagènes sur des populations humaines (UV, benzène, etc.) ;
- analyser l’influence de l’irradiation d’une culture de levures par des UV (suivi du taux de mortalité).
PROBLEME A RESOUDRE
Comment expliquer l’augmentation du risque de cancer avec l’exposition aux UV ?
Sujet Mutations et UV
Feuille d’évaluation Mutations et UV
Exemples de réponses
2 Eleve A
2 Eleve B
2 Eleve C
2 Eleve D

Un inconvénient est que dans ce travail maison, il n’y a pas de limite de temps. Nous avons encouragé les élèves à faire le travail dans le temps imparti mais nous avons pu en voir passer plus de 30 minutes à préparer leur stratégie lorsque nous avons surveillé la salle laissée à leur disposition.

L’utilisation de la plate forme ELEA permet de pallier cet inconvénient.

La plate-forme conjugue ici deux atouts pour ce que nous voulions faire :

  • elle possède un mode de test dans lequel une réponse peut être enregistrée
  • on peut paramétrer un temps limité pour répondre au test.
    Temps limité

Nous avons utilisé ce test dans notre parcours sur le thème Féminin, Masculin, comme évoqué dans cet article, suivant deux modalités :

  • en classe, sous une forme évaluée : nous avons utilisé le laboratoire de langue du lycée pour cela, de façon à disposer d’un nombre suffisant d’ordinateurs équipés de casque et microphone. L’expérience n’a pas été très concluante, d’une part parce que le matériel s’est montré capricieux, ce qui est peu compatible avec une question en temps limité, d’autre part parce que certains élèves ont montré une certaine timidité à donner leur réponse sachant que leurs camarades pouvaient les entendre.
LIAISON AVEC LE PROGRAMME
Niveau concerné Première S
Partie du programme : Thème 3 - Corps humain et santé
Thème 3 - A Féminin, masculin - Sexualité et bases biologiques du plaisir
NOTIONS, COMPETENCES
Notions Le plaisir repose notamment sur des phénomènes biologiques, en particulier l’activation dans le cerveau des « systèmes de récompense »
Compétences Mettre en œuvre une méthode (démarche historique) et/ou une utilisation de logiciels et/ou une pratique documentaire pour mettre en évidence le système de récompense
PLACE DANS LA PROGRESSION
Ce TP est le quatrième du thème, qui vient juste après le thème sur la vision. Les notions d’aires cérébrales, ainsi que les méthodes d’étude et l’utilisation d’Eduanatomist sont déjà connues.
PROBLEME A RESOUDRE
Vérifier que l’activité sexuelle active des zones du système de récompense dans le cerveau humain
Circuit de la récompense 1
Exemples de réponses
3 Eleve A
PROBLEME A RESOUDRE
Vérifier que l’activité sexuelle active des zones spécifiques du système de récompense dans le cerveau humain
Circuit de la récompense
  • après la classe, sous forme d’exercice, comme nous avions pu le faire avec Vocaroo.
LIAISON AVEC LE PROGRAMME
Niveau concerné Première S
Partie du programme : Thème 3 - Corps humain et santé
Thème 3 - A Féminin, masculin - Sexualité et procréation
NOTIONS, COMPETENCES
Notions Chez l’homme et la femme, le fonctionnement de l’appareil reproducteur est contrôlé par un dispositif neuroendocrinien qui fait intervenir l’hypothalamus, l’hypophyse et les gonades.
Compétences Mettre en œuvre une méthode (démarche historique) et/ou une utilisation de logiciels et/ou une pratique documentaire pour expliquer le mode d’action de différentes pilules contraceptives.
PLACE DANS LA PROGRESSION
Ce TP est le troisième du thème. Le premier TP porte sur la mise en place des caractères sexuels : les hormones ont été définies ainsi que le principe des différents types d’expérience qui permettent de montrer leur rôle (ablations/injections...). Lors du deuxième TP, les phénotypes sexuels fonctionnels, en particulier les cycles sexuels, ont été définis. Voir Un TP d’observation dans le thème Féminin/Masculin en classe inversée
PROBLEME A RESOUDRE
Comment sont contrôlés les cycles sexuels chez la femme ?
Contrôle de l’hypophyse par l’hypothalamus

Cet exercice fait suite à des stratégies conçues lors du TP dans les mêmes conditions.

Contrôle de l’utérus par les ovaires

Bilan

Il n’est pas simple de mesurer une évolution des réponses au cours du temps, car les sujets et les conditions changent.
On retiendra néanmoins les éléments suivants :

  • Plus-values :
    Les réponses enregistrées ressemblent davantage à celles données le jour de l’examen : elles peuvent être incomplètes, comme elles peuvent l’être à l’écrit, mais elles sont aussi moins bien organisées qu’à l’écrit. On le perçoit notamment aux hésitations. C’est en particulier vrai avec le temps limité.
    Or pour reprendre une citation "Ce qui se conçoit bien s’énonce clairement - Et les mots pour le dire arrivent aisément. ".
    Les enregistrements sont donc une meilleure base pour travailler à mieux organiser et clarifier les réponses en vue de l’épreuve.
  • Inconvénients :
    Pour un travail sur les réponses données, l’idéal reste de comparer la réponse donnée avec la proposition de correction. Or ici les deux sont dans un format différent et contrairement à un devoir classique, on ne redonne pas la copie avec le corrigé, sauf à faire une transcription de chaque réponse, ce qui est difficilement réalisable. Il faut donc encourager les élèves à conserver les fichiers produits pour qu’ils puissent se réécouter.

La mise en œuvre de ces exercices peut aussi poser des problèmes techniques et matériel, qu’il faut réussir à gérer.

  • Perspectives

Une dernière modalité à laquelle nous avons pensé mais que nous n’avons pas expérimentée aurait été d’utiliser ces mêmes outils lors d’une séance d’AP, afin de poursuivre spécifiquement le travail de cette méthode. Nous l’aurions probablement fait si le laboratoire de langue avait été plus fonctionnel. Nous réfléchissons à la possibilité de nous équiper en casques et microphones directement pour nos salles, pour intégrer plus facilement ces outils à nos séances.
On pourrait imaginer ainsi une auto correction des élèves ou des corrections croisées.

Une séance en AP permettrait aussi un travail sur le brouillon, pour apprendre aux élèves à être plus synthétiques dans leur préparation.

Voir aussi : Une banque ouverte de sujets ECE pour familiariser les élèves de 1ère S

Notes

[1Toutes les réponses proposées ici à titre d’illustration sont données avec l’autorisation des élèves et/ou de leurs responsables légaux

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