Analyse par niveaux de savoirs

Les phrases énoncées par les étudiants, lors de la lecture du mécanisme, sont classées selon les 7 catégories de la grille d’analyse par niveaux de savoir. La notion de phrase n’existe pas dans la production orale, les transcriptions ont donc été découpées selon les étapes du mécanisme.

Découpage des productions des étudiants par étape

Le mécanisme de la tâche T2 tel qu’il a été proposé aux étudiants est représenté par un bilan et par des équations montrant toutes les étapes de ce mécanisme (annexe F, p. 37). Dans leurs verbalisations, les étudiants commentent ce bilan et ces étapes.

L’analyse a permis de découper les transcriptions des productions de tous les étudiants, tâches (T2) et (T'2), en respectant le découpage des étapes du mécanisme (annexe H, p. 43). Ceci confirme la deuxième hypothèse (H2) et permet une comparaison des productions pour un étudiant donné.

Exemple de découpage par étapes des transcriptions des productions de E8

Les exemples ci-après concernent la production d’un étudiant représentatif. Les étapes du mécanisme proposé sont reliées aux commentaires de l’étudiant E8 (tableau 1).

Tableau 1 – Transcription de la verbalisation d’une partie du mécanisme T2 par E8 avec la représentation symbolique des étapes correspondantes

De (1) à (2) : l’extrait est considéré comme commentaire du bilan du mécanisme, parce que l’étudiant parle de «mécanisme de la protection d’une cétone par un diol», c’est le mécanisme proposé aux étudiants. Dans la figure a1, sont représentées une cétone, le premier réactif et un diol, le deuxième réactif. L’étudiant dit«avec une catalyse acide par le proton», dans cette même figure a1, le catalyseur est un proton H+,représenté sur la double flèche de réaction.

De (2) à (3) : l’extrait est le commentaire de la première étape du mécanisme. Dans ce passage l’étudiant évoque la cétone «il faut donc activer la cétone», et dans la figure a2 le réactif est une cétone. Ensuite il ajoute «un des doublets de l’oxygène va capter le proton H + » ce qui est conforme à la figure a2, la flèche part du doublet de l’oxygène vers le H+.

De (3) à (4) : l’extrait est le commentaire de la deuxième étape du mécanisme. L’étudiant site les fonctions alcools, diol et carbone «un doublet d’oxygène d’une des fonctions alcools du diol va attaquer sur le carbone» qui sont les constituants de la deuxième molécule représentée dans la figure a3 (deuxième étape) : ceci est représenté sur la figure a3 par une flèche courbe, deuxième flèche de cette étape, qui part du doublet de l’oxygène, l’oxygène de OH du deuxième réactif, et arrive entre cet atome d’oxygène et le carbone du carbonyle, le carbone lié à l’oxygène par une double liaison et appartenant au premier réactif. Ensuite il évoque la double liaison et l’atome d’oxygène qui sont les constituants du premier réactif : «un des doublets de la double liaison ici va se rabattre sur l’atome d’oxygène», ce ci pour commenter la flèche courbe qui part de la double liaison entre le carbone du carbonyle et arrive sur le O+ de la première molécule.

Catégorisation des productions par niveaux de savoir

Les productions des étudiants ont été catégorisées, en septembre et en mai, comme prévu dans la méthodologie d’analyse, en : Objet reconstruit, Propriété, Théorie, Concision, Précision, Doute et Vision globale (Annexe H, p. 43). Ensuite une comparaison par étape a été effectuée.

Exemple de catégorisation des productions de E8

L’exemple ci-après explicitera cette catégorisation.

Catégorie 1 : Objet reconstruit

Cette catégorie regroupe tous les objets énoncés par les étudiants lors de la verbalisation du mécanisme en septembre et en mai (tableau 2)

Tableau 2 - catégorie des objets reconstruits extraite des transcriptions de E8

Les expressions H+ et doublet sont considérés comme appartenant à la catégorie Objet reconstruit étant donné que H+ est un symbole d’objet, l’atome d’hydrogène, et le doublet est le nom d’un objet, le doublet d’électron. Dans les deux cas l’étudiant fait une lecture brute des symboles des objets fournis dans le mécanisme.

Catégorie 2 : Niveau des propriétés

Cette catégorie comprend les propriétés des objets (ou de leurs représentations symboliques) et des évènements évoqués par l’étudiant lors de la verbalisation du mécanisme (tableau 3).

Tableau 3 - catégorie des propriétés extraites des transcriptions de E8

Ces énoncés relèvent du niveau des propriétés, en effet «nucléophuge», signifiant un bon groupement partant, est une propriété du groupement H₂O+, de même les expressions «qui protège l’acétone», propriété du cycle, « équilibre acido-basique », « nucléophile », « prototropie », propriété d’une réaction, « stable », propriété du carbocation.

Catégorie 3 : Niveau des théories

Dans cette catégorie apparaissent les énoncés de niveau théorique utilisés par les étudiants pour expliquer certaines étapes du mécanisme (tableau 4).

Tableau 4 - catégorie des théories extraites des transcriptions de E8

La première phrase (étape 1, T2) est une justification théorique d’une étape. La deuxième (bilan, T’2) est une généralisation de la propriété de la « réaction d’acétalisation » comme « réaction de protection des cétones ». La dernière phrase (étape 4) est une argumentation d’une étape.

Catégorie 4 : Concision

Cette catégorie permet de comparer deux phrases d’une même étape du mécanisme, et de préciser laquelle est la plus concise (tableau 5).

Tableau 5 - catégories de concision extraites des transcriptions de E8

Pour décrire la même étape, l’étudiant emploie un seul mot « prototropie » (étape 3) en mai, alors qu’en septembre il utilise toute une phrase « il y a ensuite un la fonction alcool que nous avons formée à partir de la cétone va ensuite capter l’atome d’hydrogène qui était cet atome d’hydrogène » pour dire la même chose.

Catégorie 5 : Précision

Cette catégorie permet de comparer deux phrases d’une même étape du mécanisme, et d’indiquer laquelle est la plus précise (tableau 6).

Tableau 6 - catégorie des précisions extraites des transcriptions de E8

Dans la catégorie précision, l’étudiant fournit le nom de la réaction « réaction d’acétalisation » alors qu’en septembre il se limite de parler du type de mécanisme « mécanisme de la protection d’une cétone par un diol » (bilan du mécanisme). De même pour commenter la première étape, en mai l’étudiant précise le nom de la réaction « addition nucléophile » alors qu’en septembre il se contente d’employer le verbe « attaquer ». Dans l’étape 5, il caractérise l’attaque « attaque nucléophile », mais en septembre il ne le signale même pas.

Catégorie 6 : Indicateur de doute

Dans cette catégorie sont rassemblées les expressions indiquant que l’étudiant n’est pas sûr de ce qu’il dit, en se reprenant, par exemple, pour modifier son point de vue. Lorsqu’un doute est détecté en septembre, la phrase correspondante donnée en mai par le même étudiant est mise en opposition, ce qui met en valeur le doute du début de l’année (tableau 7).

Tableau 7 - catégories des indicateurs de doute extraites des transcriptions de E8

Le fait que l’étudiant dise non et qu’il reprenne la phrase autrement, montre qu’il n’est pas sûr de lui et doute. Dans la phrase énoncée en mai, le doute ne subsiste plus.

Catégorie 7 : Vision globale

L’étudiant globalise si, dans sa verbalisation, il évoque plus d’une étape du mécanisme (tableau 8).

Tableau 8 - catégories de vision globale extraites des transcriptions de E8

Ces extraits révèlent la vision globale, l’étudiant décrit le bilan du mécanisme, qui n’est pas une étape.

Les catégories utilisées par l’étudiant en septembre (T2) et en mai (T’2) ont été dénombrées et présentées dans le tableau 9.

Tableau 9 - évolution de l’apprentissage de l’étudiant E8
Catégories T2 T’2 Δ
Objets reconstruits 7 2 -5
Propriété 9 12 3
théorie 1 1 0
Précision 0 2 2
Concision 0 0 0
Doute 1 0 -1
Vision globale 0 1 1

La colonne  est la différence entre Sep (T2) et mai (T’2) ; elle traduit l’apprentissage des étudiants à travers la formation reçue.

L’histogramme 1 est déduit du tableau 9.

Histogramme 1- évolution de l’apprentissage de l’étudiant E8

A partir du tableau 9 il apparaît que le nombre d’objets reconstruits et le doute diminuent, les nombres de propriétés, de visions globales et de précisions augmentent, le nombre de théories et de concisions est le même.

Les valeurs de ∆, caractérisant l’évolution de l’apprentissage de l’étudiant E8, extraites du tableau 9, sont présentées dans l’histogramme 2.

Histogramme 2- Evolution des connaissances de l’étudiant E8.

Les valeurs de ∆ sont négatives, positives ou nulle. Pour les objets reconstruits et l’indicateur de doute, ces valeurs sont négatives ce qui traduit une diminution du nombre de ces deux catégories. Il y a augmentation des propriétés, de la précision, de la concision et de la vision globale. Le nombre de catégories théories et de concision est le même.

4. catégorisation pat niveaux de savoir des productions orales de tous les étudiants

Les production orales, des 12 étudiants lors de la verbalisation du mécanisme, ont été catégorisées, les différences (∆) entre mai et septembre sont représentées dans le tableau 10.

Tableau 10 - évolution des fréquences des catégories entre septembre et mai
Catégories ∆ (E₁) ∆ (E₂) ∆ (E₃) ∆ (E₄) ∆ (E₅) ∆ (E₆) ∆ (E₇) ∆ (E₈) ∆ (E₉) ∆ (E₁₀) ∆ (E₁₁) ∆ (E₁₂)
Objet reconstruit -1 -4 -7 -2 -2 -6 -2 -5 -4 -1 -3 -3
propriété 7 3 5 6 2 5 -2 3 -2 13 7 2
théorie 0 1 4 2 1 0 -1 0 3 5 1 3
Précision 1 0 2 2 0 0 4 2 2 2 1 2
Concision 1 2 3 0 3 2 1 0 2 0 1 1
Doute 0 -1 0 0 0 0 0 -1 -1 -3 -1 0
Vision globale 3 0 4 1 1 0 1 1 4 5 4 -2

E_i : symbolise l’étudiant i
 indique la différence des fréquences des catégories entre mai et septembre.

Histogramme 3 - évolution des fréquences des catégories entre septembre et mai

Les fréquences des catégories Objet reconstruit et Doute diminuent (∆ < 0),
Les fréquences des autres catégories augmentent (∆ > 0).

Ce résultat est valable pour tous les étudiants sauf E₇, E₉ et E₁₂. Pour E₇ le nombre de propriétés et de théories diminue entre les mois de mai et de septembre, par contre pour E₉ les propriétés diminuent, pour E₁₂ la vision globale diminue.

Les sommes de toutes les différences des catégories () entre les mois de mai et de septembre ont été regroupées (tableau 11).

Histogramme 4 – évolution de la fréquence des catégories ().

les nombres des objets reconstruits et de doute diminuent ( < 0)
Les nombres de visions globales, de précisions, de concisions, de théories et de propriétés augmentent ( >0)

Exploitation des données

En mai (histogramme 4), les étudiants :

impliquent plus d’arguments de nature théoriques et de propriétés,
utilisent moins d’objets reconstruits et de doute,
sont plus concis et plus précis.

Ces résultats seront analysés (paragraphe Analyse didactique, p. 143).