IV.Grille d’analyse des activités de modélisation des élèves

Dans cette étude, le problème a été posé aux élèves dans le monde reconstruit comme le montre l’analyse suivante :

La réaction chimique (é) du lithium (o) métallique (p) avec les ions hydrogène (o) est représentée par l’équation bilan (é) suivante : 2 Li + 2 H+ 2 Li+ + H2 (é). Au cours de cette réaction chimique (é), comment se constitue la liaison covalente (é) de la molécule H2 (o)? Justifier ou commenter votre réponse.

Afin de représenter ces objets et ces événements, différentes représentations sont possibles. Dans notre cas, ces représentations sont iconiques et symboliques.

Faisant recours à notre cadre théorique pour l’analyse des réponses des apprenants, nous nous proposons de voir les différents niveaux de connaissances qui vont être mobilisés.

Parmi les concepts fondamentaux qui peuvent être abordés , pour répondre à la question posée, nous citons : le transfert d’électrons et la mise en commun d’électrons

En fait, ces concepts fondamentaux s’articulent avec d’autres concepts de base, tels que le transfert d’électrons qui se passe entre les atomes, les ions et les molécules. Aussi, le transfert et la mise en commun d’électrons sont intimement liés aux couches électroniques des entités impliquées. De plus, la liaison chimique s’établit au cours d’une transformation chimique, donc le concept de transformation chimique est primordiale pour aborder la liaison chimique.

Tenant compte du fait que les recherches en didactique de la physique, menées dans le domaine des “ conceptions ” (Tiberghien, 1994 ; Nakhleh, 1992 ; Teichert & Stacy, 2002) montrent que les élèves ne prennent pas en compte les principes explicatifs et les concepts de base, mais ils traitent rarement des concepts fondant l'explication des phénomènes ou des procédures nous allons tenir compte des “ notions fondatrices (Rapport CNCRE-UMR-GRIC-COAST, CNRS & Université Lumière Lyon-2). Ces notions sont d'ordre théorique et constituent les éléments de base à partir desquels sont construites les explications des phénomènes ou les procédures de résolution de problèmes. Elles peuvent être celles d'un expert d'une discipline, ou celles d'un élève et correspondent alors à des conceptions qui ne sont pas correctes du point de vue de la discipline.

Pour rendre compte des notions fondatrices que peuvent avoir les apprenants, nous avons construit une grille des facettes des concepts susceptibles d’être exprimées par les élèves. Nous faisons l’hypothèse que seule l’analyse des réponses des experts et des élèves va nous permettre de connaître la totalité des facettes qu’on peut rencontrer.

D’après l’analyse à priori, nous avons estimé que pour la tâche demandée les trois sous-domaines des représentations symbolique et iconique, de l’événement et des propriétés pourraient suffire pour nous éclairer sur l’activité cognitive des apprenants quand ils abordent les différents concepts évoqués dans la tâche.

La grille se présente alors comme suit :

Tableau 1  : Grille d’analyse des réponses à la question 2
  niveaux
concepts
Fondamentaux
représentation symbolique et iconique évènement propriété

objet
atome, ion, molécule (ar) (aé) (ap)

évènement
transformation chimique (tr) (té) (tp)

modèle du produit
liaison chimique (lr) (lé) (lp)
modèle du réactif couche électronique (cr) (cé) (cp)

Nous noterons les différents concepts, niveaux et catégories comme suit :

exp. : la catégorie événement au niveau de la transformation chimique sera représentée par (té).

L’analyse des réponses des élèves se présente comme suit :

Exemple 1 : seconde B copie 3 :

‘« il y a une liaison covalente qui se forme (lé) pour la molécule H2 (ar), car elle a réagi avec le lithium (té) et aussi parce qu’il y avait deux atomes d’hydrogènes H dans les réactifs(ap). Les deux atomes se « sentent » mieux ensemble (ap), ils sont plus stables (ap) et vont alors former une molécule(aé) avec une liaison covalente (lp). Au départ, ils avaient des charges (p) et après ils s’équilibrent (aé). »’

Exemple 2 : seconde copie 2 : « dans la réaction, dans les réactifs, on a 2 atomes de lithium et deux ions d’hydrogène, et dans les produits on a 2 ions de lithium et un atome de dihydrogène (tr). Donc dans la réaction, les ions hydrogène ont donné leur charge aux atomes de lithium (té)»