Analyse didactique

L’analyse par niveaux de savoir montre qu’entre septembre et mai :

• les catégories Objet reconstruit et Doute diminuent
• les catégories Vision globale, Précision, Concision, Théorie et Propriété augmentent.

La diminution de l’utilisation des objets reconstruits prouve que les étudiants ne se limitent plus à la lecture brute des symboles. Nous déduisons qu’ils ont appris, au cours de leur année de préparation de l’agrégation, un langage leur permettant de décrire les objets différemment que par leurs représentations symboliques. En effet dans leurs transcriptions, ils remplacent la simple lecture des symboles (carbone, hydrogène, doublet, etc.) par les propriétés des objets et des évènements (attaque nucléophile, groupement protecteur, carbone électropositif, etc.). Ceci pourrait expliquer l’augmentation de la fréquence de la catégorie propriété.

Exemple : pour E₁₂ qui décrit une même étape de mécanisme :

• en septembre, « on va avoir attaque d’un doublet de la fonction OH généré sur le proton issu du diol qui est encore fixé pour obtenir donc une autre espèce chargée toujours »,
• • en mai, « ce proton va subir une migration et se retrouver sur la fonction hydroxyle qui va devenir donc un bon groupe partant  »

En mai, les étudiants sont capables de décrire les propriétés des systèmes chimiques (objets ou leurs représentations, évènements ou leurs représentations, …) et ceci pourrait être dû d’une part au remplacement de certains objets par leurs propriétés, comme illustré au paragraphe précédent, d’autre part à une utilisation plus abondante des propriétés. En effet dans certains extraits de productions des étudiants, se trouvent en mai des phrases qui n’ont pas d’équivalent en septembre. Ces expressions sont riches en propriétés (extrait 16) :

‘« on va étudier aujourd’hui le mécanisme d’acétalisation puisqu’on part d’une cétone ici la propanone … on obtient un composé qui s’appelle un acétal …un acétal est un composé de ce type avec un carbone relié à deux liaisons portant deux liaisons C O simple donc ici on a un acétal cyclique mais peut être non cyclique … c’est une réaction qui est équilibré ici en milieu basique … cet acétal qui est une entité qu’on utilise souvent en tant que groupement protecteur pour les composés carbonylés » (E ₁ ) Extrait 16’

Cet extrait, sur le bilan du mécanisme, est issu d’un commentaire fait en mai. Cet étudiant, en septembre, est passé directement à la description des étapes du mécanisme sans faire de commentaires sur le bilan.

Les étudiants emploient plus de théorie en mai qu’en septembre. Ce résultat est en accord avec l’hypothèse d’apprentissage reçu pendant cette année de préparation ; Ils ont acquit de nouvelles théories, appris à les utiliser pour l’argumentation des passages entre les étapes d’un mécanisme. Dans certains extraits, les phrases employées pour commenter une même étape sont riches en théorie et propriété en mai, alors que les phrases de références employées en septembre n’en contiennent pas ou contiennent des éléments appartenants à la catégorie des objets reconstruits, comme le montre l’exemple suivant :

• en septembre, « puis on a libération d’une molécule de H + pour retrouver l’électroneutralité de l’oxygène on obtient enfin une un acétal » (E₁)
• en mai, « suivie d’une réaction acido-basique puisque l’acétal protoné est relativement instable dans l’eau on peut avoir la formation de l’acétal » (E’₁)

La première phrase comprend des objets reconstruits (molécule de H + , oxygène et acétal) ; c’est une simple lecture des symboles de la réaction. Alors que la deuxième phrase contient des éléments du niveau des propriétés (réaction acido-basique, l’acétal protoné est relativement instable) et d’autres du niveau de la théorie (puisque l’acétal est relativement instable dans l’eau on peut avoir la formation de l’acétal). L’étudiant décrit les systèmes chimiques par leurs propriétés et argumente cette étape à l’aide d’une théorie.

Nous pouvons conclure que les trois niveaux de savoir (objets reconstruits, propriétés et théorie) sont liés, la diminution des objets reconstruits est accompagnée par une augmentation des propriétés et de la théorie. Dans les exemples précédents, la simple lecture des symboles de l’équation d’une ou plusieurs étapes du mécanisme est remplacée par une description des objets et des évènements ainsi qu’une argumentation, une justification théorique ou une explication de l’étape de ce mécanisme.

L’augmentation de la catégorie de la vision globale du problème prouve que les étudiants ne se limitent plus à l’étape en cours. En fin de leur année de préparation, lors de la description du mécanisme, les étudiants ont une vision du passé des molécules et font de la méta lecture. Ceci justifie l’hypothèse d’apprentissage (H1, p. 115).

A partir des transcriptions, il apparaît que les étudiants commentent le bilan du mécanisme, et font un commentaire spécial sur tout le mécanisme à la fin. Ces commentaires sont généralement du niveau de la vision globale, puisqu’il ne s’agit pas de la description d’une étape. Deux étudiants (E₁ et E₁₀) ne font pas de commentaire du bilan en septembre alors qu’en mai tous les étudiants le font. Certains commentaires du bilan donnés en septembre, ne sont pas du niveau de la globalisation, alors que les extraits équivalents fournis en mai montrent une globalisation.

• Exemple

• en septembre : « alors pour le premier mécanisme on a c’est en fait c’est une réaction qui est catalysée par les acides » (E₅)
• en mai : « Bain c’est le mécanisme … donc l’acétalisation … donc c’est une réaction équilibrée donc réversible donc catalysé par des acides et l’intérêt d’utiliser du du diéthylène glycol en fait que leur action elle va être favorisée entropiquement par rapport à l’utilisation de deux alcools par exemple / donc le mécanisme radi » (E’₅)

La première phrase est une lecture du bilan, l’étudiant a devant lui une équation avec un H+ sur la double flèche de l’équation. Cet étudiant n’évoque donc qu’une seule étape ; ce n’est pas de la vision globale.

Dans la deuxième phrase en plus de la description du bilan, cet étudiant donne l’intérêt de l’utilisation de l’un des réactifs dans ce mécanisme et le compare à l’utilisation d’un autre réactif qui n’existe pas dans cette équation ; c’est de la vision globale. Cette phrase est riche en propriété et en théories, par rapport à la phrase de référence donnée en septembre.

Les analyses précédentes montrent que les catégories Concision et Précision augmentent entre septembre et mai, cela signifie que les étudiants ont appris à commenter leurs mécanismes en moins de mots pour une étape donnée, mais avec plus de précision et de détails pour les mêmes éléments chimiques. Ceci peut être considéré comme un indicateur d’apprentissage.

Les étudiants sont plus sûrs de leurs connaissances en chimie à la fin de l’année, ceci se traduit dans les analyses par une diminution des indicateurs de doutes.