Afin de maximiser l'utilisation des quelques expériences ou démonstrations qui suivent, une brève revue des divers principes pédagogiques propres aux approches constructivistes, à la résolution de problèmes et au développement d'habiletés de pensée critique sera faite. Dans une démarche inductive, on amène les élèves à structurer leur représentation de notions théoriques par des activités ou des démonstrations qui stimulent l'intérêt, questionnent les présupposés ou les « allant de soi ». Cette étape de questionnement vise, dans un premier temps, à déclencher une démarche s'appuyant sur des éléments expérimentaux pour permettre, dans un deuxième temps, l'appropriation d'éléments théoriques. Dans une approche déductive, ce sont les notions théoriques qui sont d'abord présentées, puis elles sont illustrées généralement par des démonstrations suivies de travaux pratiques ou d'exercices.

Les situations problématiques de chimie et de physique présentées dans cette section visent à être un élément déclencheur afin de susciter chez les élèves une démarche de résolution de problèmes, une conceptualisation ou une re-conceptualisation tout en leur fournissant l'occasion de faire preuve d'autonomie, d'habiletés critiques, de créativité, d'écoute empathique du point de vue des autres, etc. L'enseignant a un rôle d'animateur, de guide, d'« avocat du diable », de catalyseur, de motivateur et non de dispensateur de vérités.

Dans une approche constructiviste, il est important que les élèves prennent conscience de leurs représentations ou croyances concernant certains concepts ou certaines situations en chimie. Ceci peut se faire par la mise en commun et la discussion des divers points de vue : travaux en dyade, en petits groupes, en plénière, débats. L'action principale de l'enseignante ou de l'enseignant est de susciter un questionnement chez les élèves, de favoriser l'émission d'hypothèses, de susciter une formalisation de leur point de vue. L'enseignante ou l'enseignant peut faire une synthèse au tableau des diverses idées afin de permettre à tous de prendre conscience de la diversité des points de vue, et ce, parfois à partir des mêmes observations.

• Faire participer le maximum d'élèves (regard, mains, déplacement dans la classe, etc.).
• Poser des questions centrées sur des points jugés importants et ramener la discussion sur le thème traité.
• Respecter les silences et donner un temps raisonnable pour réfléchir.
• Faire réaliser que les critiques ou remarques s'adressent à ce qui est dit et non à la personne : climat d'écoute et d'entraide.
  

Début de l'animation

• Annoncer les buts visés et les thèmes traités.
• Commencer par une question ouverte.
• Dans un premier temps, ne pas juger les réponses.
• Faire clarifier la pensée (par un autre élève ou le même) : exemples, arguments, source d'information, etc.
• Demander aux autres élèves ce qu'ils en pensent.
  

Milieu

• Apporter des contre-exemples pour faire avancer la discussion afin de permettre la mise en évidence de certaines lacunes concernant les conceptions initiales.
• Mettre en évidence certaines contradictions entre les positions ou les arguments.
• Permettre aux élèves de juger de la validité des réponses ou des arguments avancés en les questionnant.
• Apporter des mises en situation ou des informations supplémentaires.
• Faire régulièrement des synthèses pour faire avancer la discussion.
• Demander s'il y a d'autres façons de penser ou d'aborder le sujet : questions divergentes.
  

Fin

• Vers la fin de l'animation, se servir de ce qui a été dit comme point d'appui pour faire une synthèse et apporter des informations complémentaires.
• Terminer l'activité par des questions ouvertes afin de susciter l'intérêt à continuer à s'informer.
• Tout au long de ces expériences, il peut être utile de rappeler aux élèves qu'ils peuvent recourir à leurs expériences antérieures, à la logique, aux analogies, aux pairs pour tenter de trouver des solutions ou de conceptualiser de nouvelles informations. Ceci est particulièrement important, car les élèves sont souvent portés à ne se fier qu'à leur mémoire ou aux experts, souvent l'enseignante ou l'enseignant.
  

Pour développer les aspects réflexifs et critiques, il peut être utile, une fois qu'une solution est trouvée ou que l'énigme est résolue, que les élèves prennent conscience de leur cheminement intellectuel, des stratégies utilisées, des avenues non explorées, de l'impact de leurs croyances ou idées préconçues sur leur observations, des limites de leurs sens, de la non prise en considération des opinions des autres qui, souvent, s'avèrent sur le tard très fructueuses. Certaines anomalies peuvent leur faire prendre conscience des limites de toute observation (nombre, limites perceptives) ainsi que de l'importance des aspects théoriques sous-jacents. De plus, les élèves peuvent réaliser que, souvent, il n'y a pas qu'une seule solution et que pour juger, il faut parfois établir soi-même des critères afin de faire un choix éclairé.

En résumé, précisons que les expériences et les démonstrations suggérées devraient permettre aux élèves de structurer leur propre représentation de certains concepts complexes en chimie tout en développant des habiletés de résolution de problèmes, des habiletés de pensée critique et créative ainsi que des habiletés réflexives. Même si le rôle de l'enseignante ou de l'enseignant semble moins important que dans l'enseignement traditionnel, il n'en est rien. En effet, son action est primordiale : elle permet aux élèves de parcourir les diverses étapes de l'acquisition de nouvelles connaissances, tout en lui permettant de développer certaines habiletés ainsi qu'une attitude positive et plus réaliste vis-à-vis des sciences et du mode de construction des connaissances.