I.1.Validation de la grille d’analyse des activités de modélisation des élèves

Nous avons envoyé à des experts : chimistes, enseignants et didacticiens, la deuxième question de la tâche papier-crayon en leur demandant leurs réponses. Nous leur avons aussi fourni sept exemples de réponses des élèves et nous leur avons posé la question suivante :

‘« Il a été posé la question ci-dessous à des élèves de 2de, 1S et math spé. Nous souhaiterions savoir si vous estimez que les réponses proposées sont complètes ou pas. Si elles ne le sont pas, veuillez nous dire quelle(s) connaissance(s) est (sont) manquante(s). »’

Nous avons recueilli des réponses diverses qui témoignent que cette question peut être abordée de différentes manières.

D’après les réponses des chimistes, des enseignants et des didacticiens à la question, nous avons constaté qu’il y a un consensus (9 réponses parmi 11) sur la nécessité de présence des concepts fondamentaux suivants :

• le transfert d’électrons : la cession de l’électron (périphérique) de Li (devenant Li+) à H+ (devenant H)
• la mise en commun des électrons des deux atomes H : chaque atome fournit un électron pour constituer la liaison
• la nature ou les propriétés de la liaison chimique

Deux réponses diffèrent des autres 9 réponses, car elles présentent seulement quelques indications.

Une première réponse insiste sur les notions principales de seconde en les mentionnant de la manière suivante :

• formation d’atomes et d’ions
• répartition électronique en différentes couches
• règle du duet et de l’octet
• représentation de Lewis

Une seconde réponse est très générale et indique que « cette réaction n’est qu’un modèle d’une transformation probablement plus complexe, modèle qui ne prend en compte que l’état initial et l’état final indépendamment des mécanismes divers et variés qui conduisent du premier au dernier. par conséquent seuls comptent ici le respect de la conservation des élément et de celle de la charge. on ne peut répondre à la question du mécanisme de construction de la liaison »

Tenant compte des réponses des spécialistes, nous avons validé les quatre catégories relatives aux concepts fondamentaux (rappelées ci-dessous) qui peuvent être mis en œuvre pour répondre à la question posée.

Nous rappelons que pour analyser les réponses des élèves, des étudiants, et aussi les réponses des experts, nous avons construit une grille en nous basant sur notre cadre théorique. Cette grille prévoit de quelle manière les apprenants peuvent se référer aux concepts fondamentaux et aux différentes notions qui peuvent être abordées pour répondre à la question posée. Pour rendre compte des notions fondatrices que peuvent avoir les apprenants, nous avons prévu, dans la construction de la grille, des facettes des concepts susceptibles d’être exprimées par les élèves.

Nous avons fait 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.

Les quatre catégories que nous avons validées sont les suivantes :

• la première catégorie est relative aux différents composants du système chimique (atome, ion, molécule) à l’échelle microscopique
• la seconde catégorie est relative à la transformation chimique du système à l’échelle macroscopique
• la troisième catégorie est relative à la liaison chimique
• la quatrième catégorie est relative à la couche électronique

Tenant compte des réponses des apprenants et des experts, la grille se présente comme suit :

Tableau 3 : Grille d’analyse des réponses à la tâche papier-crayon

	niveaux concepts Fondamentaux	représentation symbolique et iconique (r)	évènement (é)	Propriété (p)
objet	atome, ion, molécule (a)	Lewis Li H (ar)	gain, perte, transfert, échange, don d’électrons échange des charges participer par un électron capter, fixer, prendre, récupérer, gagner, arracher (aé)	possède un ou plusieurs électrons possède une ou plusieurs charges peut avoir une liaison covalente (ap)
évènement	transformation chimique (t)	équation demi-èquation (tr)	Réaction (té)	Oxydoréduction équilibrée (tp)
modèle du produit	liaison chimique (l)	nuage électronique (lr)	formation, constitution, création de doublet les atomes se soudent, se lient, s’attirent, se combinent, se rassemblent (lé)	covalente, liante, simple, double, dative (lp)
modèle du réactif	couche électronique (c)	K, L, M, N (cr)	saturer, remplir la couche modification (cé)	externe, périphérique valence complète saturée (cp)

D’après les diverses réponses des experts, nous avons aussi défini les concepts fondamentaux qui doivent figurer dans une réponse complète. Ces concepts fondamentaux sont :

• le transfert d’électrons : la cession de l’électron périphérique de Li (devenant Li+) à H+ (devenant H). Ce transfert d’électrons est catégorisé d’après notre grille comme étant (aés): événement spécial au niveau de l’atome
• la mise en commun des électrons des deux atomes H : chaque atome fournit un électron pour constituer la liaison. La mise en commun des électrons est catégorisée comme étant (lés) : événement spécial au niveau de la liaison
• la nature ou les propriétés de la liaison chimique, catégorisée comme étant (lps) : propriété spéciale de la liaison