Analyses par niveaux de savoirs

Comme pour l’analyse des réponses des étudiants préparant l’agrégation de chimie, les réponses des étudiants tunisiens ont été catégorisé : Objet reconstruit, Propriété et Théorie. Ont été également relevé les indices qui montrent que les étudiants doutent et ceux qui traduisent une vision globale du mécanisme.

Exemple : exercice 1, série 1, binôme 1

Résultat de la catégorisation d’un exercice représentatif.

Enoncé :
‘Comparer la stabilité des deux carbocations suivants :’

L’analyse a priori de cet exercice a montré qu’il faut représenter des formes mésomères à l’aide de représentations symboliques. Lors de la résolution de cet exercice, les étudiants se limitent à une lecture de ces symboles.

La catégorie la plus utilisée par les étudiants c’est la catégorie Objet reconstruit. Dans cette catégorie ont été regroupées : les objets reconstruits qui sont exprimés soit par leurs symboles, soit par leurs noms, soit par des formes compliquées (cadre théorique, p. 48). Or les étudiants emploient souvent la représentation symbolique des objets reconstruits (flèche, point, les symboles des atomes, …) (tableau 15).

Tableau 15 - Extrait de la transcription des productions orales, exercice 1, série 1, binôme 1
Intervenants Dialogue Catégorisation
53 A plusH+ Objet reconstruit
54 H chnia (quoi) (?)
55 A el - H illi tna hh at hadhia (ce H là qui a été enlevé) Objet reconstruit
56 H plus H + / deuxième étape double liaison hadhia bach temchi lkollha hna (deuxième étape cette double liaison là va arriver ici) Objet reconstruit
57 A eih (oui)
58 H twallilna CH double liaison CH (on aura CH double liaison CH) w - cycle yabqa huwa nafsu (et le cycle reste le même) wa hna CH ₃ (et iciCH₃) Objet reconstruit Objet reconstruit Objet reconstruit
59 A yoq c od le point hakka (le point reste comme ça) (?) Objet reconstruit
60 H eih (oui)
61 A ma ya c melch liaison m c a el - H le point hadhaya (ce point là ne fait pas de liaison avec le H) (?) Objet reconstruit Objet reconstruit

Le décompte des catégories sur l’ensemble de cet exercice (Tableau 16), montre que les étudiants utilisent beaucoup d’objets reconstruits (99 fois). Ce résultat montre que l’extrait précédent est caractéristique de l’ensemble de l’exercice.

Tableau 16 - fréquence des catégories de l’exercice 1
Catégories Fréquences
Objet reconstruit 99
Propriété 36
Théorie 5+7*
Doute 0
Vision globale 0
Sans * : énoncés qui relèvent de théories d’élèves
avec * : énoncés conformes avec le savoir enseigné

Histogramme 7 - fréquence des catégories de l’exercice 1, série 1, binôme 1

La fréquence des objets reconstruits est plus élevée que celles des propriétés et des théories. Les étudiants doutent assez peu lors de la résolution de cet exercice. Par ailleurs, l’histogramme montre qu’ils ont une vision locale du mécanisme, c’est-à-dire qu’ils n’en traitent les étapes que les unes après les autres. Le niveau débutant des étudiants est probablement responsable de cette vision. Ils n’ont pas de recul sur la façon d’aborder un tel exercice, ce qui se traduit par l’absence de vision globale.

L’abondance de la catégorie Objet reconstruit par rapport aux catégories Propriété et Théorie montre qu’en début d’apprentissage, ces étudiants utilisent leurs connaissances en se limitant à n’évoquer que les symboles chimiques et pas les entités qu’ils représentent, ici, les carbocations par exemple.

Analyse de tous les exercices (tableau 17 - histogramme 8)

Tableau 17 - fréquence des niveaux de savoir, binôme 1
Série 1 Série 2
Catégories Ex. 1 Ex. 2 Ex. 3 Ex. 4 Ex. 5 Ex. 1 Ex. 2 Ex. 3 Ex. 4 Ex. 5 Ex. 6 Ex. 7
Objet reconstruit 104 33 44 48 80 10 31 27 41 38 50 59
Propriété 14 28 74 17 11 10 13 12 11 6 30 21
Théorie 12 11 27 7 2 2 2 3 0 0 1 1
Doute 3 1 1 1 0 1 0 0 0 2 1 1
Vision globale 0 0 0 0 0 1 1 0 0 2 0 0

La fréquence de la catégorie Objet reconstruit est toujours la plus élevée, sauf pour l’exercice 3, série 1. le nombre de propriétés est supérieur au nombre de théorie ; la vision globale et le doute apparaissent rarement (histogramme 8)

Histogramme 8 - fréquence des niveaux de savoir, binôme 1

Tableau 18 - Extraits de la transcription des productions orales, exercice 3, série 1, binôme 1
Intervenants Dialogue Catégorisation
20 H hadhaya l’acide wa hadhia el- base conjugué mta c u [celui-là l’acide et celle-là sa base conjuguée] PropriétéPropriété
21 A l’acide capte un hydrogène (?) wala [ou] cède un hydrogène (?) l’acide takhu wel -base ta c ti [l’acide reçoit et la base donne] (?) Propriété Propriété Propriété
22 H l’acide ya c ti wel - base yakhu [l’acide donne et la base reçoit] Propriété Propriété
23 A eih ma c naha hadhaya acide [oui ça veut dire celui-là c’est l’acide] eih belhaq eih [oui c’est vrai] Propriété
24 H hadhia el- base conjuguée [celle-là c’est la base conjuguée] / petit b donner les formes mésomères de la forme basique du para-nitrophénol (il lit l’énoncé) Propriété
25 A Hammadi ezreb [fait vite] +
26 H bach na c mlu les formes limites mta c elli khrrajnaha [on va faire les formes limites de la forme qu’on a déterminée] Propriété
27 A hadhaya [celui la] donneur par effet mésomère (?) Propriété Théorie

La dominance de la catégorie des objets reconstruits est mise en défaut pour l’exercice 3 qu’il est intéressant d’analyser séparément.

Dans cet extrait les mots « acide » et « base » sont abondamment utilisés pour désigner les entités qui possèdent cette propriété. Au lieu de faire référence au symbole, les étudiants utilisent une propriété avec laquelle ils sont familiarisés. Ces notions s’étudient au lycée et en première année d’université.

Les étudiants n’évoquent pas les noms et les symboles des objets reconstruits qu’ils représentent mais emploient souvent les démonstratifs : ceci, cela, celle ci, celle là, ça,… (tableau 18) « hadhaya [celui-là], hadhia [celle-là] »

Dans l’exercice 1 (tableau 17), les objets reconstruits utilisés sont du type CH₃, H, etc. ; les étudiants auraient pu évoquer le groupement méthyle ou l’atome d’hydrogène, ce qu’ils n’ont pas fait : * Soit c’est une difficulté, * soit une habitude en chimie organique. Le risque pris à laisser les étudiants utiliser abondamment les objets reconstruits pour désigner les objets utilisés, chaque fois est une occasion perdue pour donner du sens aux écritures utilisées en chimie.

Performance des étudiants

L’analyse des productions orales montre que le nombre d’objets reconstruits dépend de la performance des étudiants. Si les étudiants sont en difficulté, n’ont pas fini l’exercice, l’ont fini mais ne l’ont pas réussi ou l’ont réussi à moitié,…, ils emploient beaucoup d’objets reconstruits symboliques et moins de propriétés et de théories. Pour tous les exercices, le pourcentage de chaque catégorie a été relié à la performance des étudiants (tableau 19, histogramme 9). Seuls les objets reconstruits, le niveau de propriété et le niveau de théorie, ont été considérés, les catégories Doute et Vision globale apparaissent très peu dans les productions des étudiants.

Pour le calcul de la performance, la valeur « 1 » est attribuée aux exercices faux, la valeur « 2 » aux exercices réussis à moitié et la valeur « 3 » aux exercices finis et réussis (tableau 19, histogramme 9).

Tableau 19 - Pourcentage des niveaux de savoir en fonction de la performance des étudiants par exercice
Exercices Performance % objets reconstruits % Propriété % Théorie
1 Faux (1) 78,2 10,53 9,0226
2 Réussi à moitié (2) 45,21 38,36 15,07
3 Réussi (3) 30,14 50,68 18,49
4 Réussi (3) 65,753 23,288 9,589
5 Faux (1) 86,022 11,828 2,1505
1 Réussi à moitié (2) 41,667 41,667 8,3333
2 Faux (1) 65,957 27,66 4,2553
3 Réussi à moitié (2) 64,29 28,57 7,1429
4 Faux (1) 78,85 21,15 0
5 Réussi à moitié (2) 79,167 12,5 0
6 Réussi (3) 60,976 36,585 1,2195
7 Réussi à moitié (2) 71,951 25,61 1,2195

Histogramme 9 - Pourcentage des niveaux de savoir en fonction des niveaux de savoir

Le pourcentage d’objets reconstruits est toujours plus élevé que celui des propriétés et des théories.
La fréquence des objets reconstruits augmente avec la difficulté de l’étudiant à résoudre les exercices. Les étudiants sont en difficultés quand ils ne savent pas résoudre le problème, donnent un résultat faux, ou bien quand ils réussissent à le résoudre à moitié, ils ne le finissent pas ou bien ils le finissent mais la moitié est fausse.
La fréquence des propriétés diminue en fonction de la difficulté l’étudiant à résoudre les exercices, plus il est en difficulté moins ils emploient des propriétés.
La fréquence des théories varie en fonction de la performance des étudiants, si les étudiants sont en difficultés ils utilisent moins de théorie.