II.1.Activité A : repérage de l’évolution du système chimique dans le sens inverse de celui prévu à l’aide du modèle des potentiels de référence

Dans ce paragraphe nous nous proposons de retracer, à travers les interventions les plus illustratives des démarches adoptées, le cheminement de chaque binôme lors du repérage de l’évolution du système chimique dans le sens inverse du sens prévu. Nous nous proposons alors de voir quels sont les modèles et les connaissances mis en jeu et aussi quels niveaux l’apprenant va t-il mettre en jeu et quels liens fera-t-il entre ces niveaux quand le milieu exerce sur lui une rétroaction négative ?

Binôme J&C

Pour le premier binôme J&C le repérage de l’évolution du système chimique dans le sens inverse du sens prévu s’est fait en plusieurs étapes.

1. Repérage à partir de l’observation

C 59 :  donc on va mélanger les deux solutions (E) // déjà on remarque que la couleur bleue disparaît progressivement (E) ce qui montre que les ions Cu2+ le nombre d’ions (G) Cu2+ (o) est entrain de diminuer dans la solution (é) décrire les observations y a t-il eu réaction ( ?) oui il y a eu réaction (é) et on peut se référer à la couleur (P) de la à la couleur de la solution comme on avait dit la solution a perdu son couleur bleue (E) ce qui prouve que il y a qu’une partie des électrons Cu des ions Cu2+ qui a été neutralisée donc il y a bien eu une réaction (é) 

Lors du repérage du sens réel de la réaction, les niveaux évoqués sont (E, E, G, o, é, é, P, E, é)

 Le repérage de l’inversion de la réaction s’est fait à partir de la mise en relation des trois principaux niveaux : perceptible (P et E), reconstruit (o et é) et théorique (G)

2. Repérage à partir de l’écriture de l’équation de la réaction qui s’est réellement passée

J 66 : donc on a une équation à préparer (é) incompatible avec l’excès qu’on avait prévu (Mch); on va voir peut être qu’on avait fait faute quelques part  lien ( é, Mch)

J 78 : le problème c’est que l’équation qu’on prévoit à cet instant là (é) est incompatible (p) avec celle qu’on avait prévu (é)  lien (é, p, é)

 Comme deuxième étape il y a eu l’écriture de l’équation qui confirme bien que la réaction s’est passée réellement dans le sens inverse de celui prévu, J&C refusent catégoriquement ce sens inverse. Malgré que J&C discutent du niveau des événements reconstruits (é), ceci ne les aide pas à rendre compte de l’événement qui s’est réellement passé et de changer de modèle prédictif. Mais ils signalent seulement que leur modèle de prédiction donne une équation inadéquate avec l’observation, ce qui les amènent à remettre en question l’équation plutôt que le modèle utilisé.

3. Réalisation d’une expérience témoin

J et C vont même réaliser une expérience témoin en mélangeant une solution de sulfate de cuivre avec une solution d’iodure de potassium pour prouver expérimentalement que la réaction inverse par rapport à la réaction prévue ne peut pas se produire.

C113 : cette seconde expérience qu’on peut appeler expérience témoin met en évidence que les ions Cu2+ en présence des ions I- (o) peuvent réagir (é) et le changement de couleur de la réaction (E) nous le prouve  lien (o, é, E)

L’impossibilité d’une réaction qui n’obéit pas au modèle des potentiels de référence est bien ancrée chez J. Sa réplique est la suivante :

J 118 : le jaune et le bleu sont deux couleurs primaires (P) on les mélange (E) on obtient le vert (E) c’est tout à fait remarquable d’obtenir ici le vert c’est tout à fait normal (E) lien (P, E, E, E) : L’argumentation est faite uniquement au niveau perceptible des événements et des propriétés

J essaie de traduire les observations de telle manière qu’elles ne contredisent pas le modèle prédictif des potentiels de référence.

4. Vérification de la composition et de la formule de l’iode iodé

J 176 : je crois que la formule d’iode iodé c’est I3- (o)

C 189 : donc dans la seconde réaction quand on a mis une solution de CuSO4 avec une solution d’iode iodée (E) qui normalement contient des ions I3- (o) et des ions I- (o) la réaction qui s’est passée s’est passée entre les ions Cu2+ et I- et on a eu deux Cu2+ plus deux électrons donne Cu2+ + I2 (é) lien (E, o, o, é)

C essaie de concilier la prévision et la réaction qui s’est passée en essayant d’impliquer des nouveaux objets et événements reconstruits

5. Constatation que la réaction qui s’est déroulée est l’inverse de celle prévue

C-J 193-194 : et on a bien une réaction, on a bien une réaction qui a été exclue par l’étude lien (é, p)

Tableau 31 : Niveaux de connaissances mis en jeu dans l’activité A par le binôme J&C

Niveaux de connaissance selon le savoir savant	Niveaux de connaissance mis en jeu par J&C
(E , é)	(E, E, G, o, é, é, P, E, é) ( é, Mch) (é, p, é) (o, é, E) (P, E, E, E) (E, o, o, é) (é, p)

D’après l’analyse des interventions les plus illustratives des démarches adoptées par J&C, nous remarquons qu’ils ont articulé beaucoup plus de niveaux de modélisation qui doivent être mobilisés pour fournir une réponse correcte. Cette activité cognitive montre que le modèle des potentiels de référence est résistant.

En effet, en première étape J&C ont constaté, d’après les observations expérimentales, qu’il y a eu une réaction dans le sens contraire prévu. Par la suite ils ont vérifié à l’aide de l’équation de la réaction que le système a évolué dans le sens contraire prévu. En troisième étape ils ont réalisé une expérience témoin pour essayer de traduire les observations de telle manière qu’elles ne contredisent pas le modèle prédictif des potentiels de référence. En dernier lieu ils ont mis en question la composition de l’iode iodé pour essayer de concilier la prévision et la réaction qui s’est passée.

Après avoir épuisé toutes les pistes qui peuvent mener à l’évolution du système chimique selon le modèle des potentiels de référence, C et J finissent par conclurent qu’il y a eu une réaction et qu’elle n’obéit pas à la prédiction.

Binôme S&A

Pour ce binôme la prévision théorique est erronée et par conséquent ils ont prévu que Cu2+ et I- vont réagir pour donner Cu+ et I₂ de ce fait la réaction chimique qui s’est réellement déroulée ne leur a pas posé de problèmes, car c’est la même réaction qu’ils ont prévu.

Binôme Y&B

Pour le binôme Y&B, le repérage de l’évolution du système chimique dans le sens inverse du sens prévu selon le modèle des potentiels de référence s’est fait assez rapidement en reliant les observations expérimentales aux objets et évènements reconstruits. Mais ceci n’a pas empêché le binôme Y et B d’exprimer son grand étonnement pour le sens inattendu de la réaction.

Y 35 : donc on a mélangé (E) du Cu2+ avec du I- (o) donc la réaction qu’on a faite(é) c’est l’inverse (p) de ce qu’on a prévu la règle de gamma (Mch) I2 + 2 Cu+ (é) c’est pas normal une autre fois coloration jaune brune (P) c’est la couleur caractéristique de I2 (o)

Les niveaux évoqués sont (E, o, é, p, Mch, é, P, o)

Tableau 32 : Niveaux de connaissances mis en jeu dans l’activité A par le binôme Y&B

Niveaux de connaissance selon le savoir savant	Niveaux de connaissance mis en jeu par Y&B
(E , é)	(E, o, é, p, Mch, é, P, o)

Pour convaincre qu’il y a bien eu une réaction inverse à celle prévue, Y fait recours à l’articulation des trois principaux niveaux perceptible, reconstruit et théorique.

Le niveau théorique Mch, qui représente la règle du gamma, est automatiquement évoqué pour interpréter la réaction chimique qui s’est déroulée.

Binôme K & F

Pour le binôme K & F le repérage de l’évolution du système chimique dans le sens inverse du sens prévu s’est fait en plusieurs étapes de la manière suivante :

1. Repérage par changement de couleur

F 43 : coloration varie graduellement (E) dès qu’on a ajouté (E) le KI (o) on a vu on a vu que le jaune puis ça devient de plus en plus foncé ça tend vers le brun je crois (E) décrire les observations y a t-il eu réaction bien sûre qu’il y a eu réaction (é) puisqu’il y a changement de coloration (E) normalement il y a eu changement de structure (t)

Les niveaux évoqués lors de cette constatation sont : (E, E, o, E, é, E, t) donc K & F font le lien entre les observations expérimentales, les objet, les évènements reconstruits et la théorie

2. Repérage par écriture de l’équation de la réaction

K 44 : oui mais on remarque que ce qui se fait (E) c’est l’inverse qu’on avait prévu théoriquement (Mch) par ce que on a dit que la réaction se fait entre I2 et Cu+ (é) alors que si on mélange (E) Cu2+ et I- (o) on remarque qu’il y a encore réaction donc (é)

Lors de la conclusion sur l’inversion de la réaction les niveaux évoqués sont :(E, Mch, é, E, o, é) il y a présence des trois principaux niveaux perceptible, reconstruit et théorique.

Tableau 33 : Niveaux de connaissances mis en jeu dans l’activité A par le binôme K&F

Niveaux de connaissance selon le savoir savant	Niveaux de connaissance mis en jeu par K&F
(E , é)	(E, E, o, E, é, E, t) (E, Mch, é, E, o, é)

Nous remarquons, d’après les niveaux mis en jeu , que les observations expérimentales sont bien détaillées et qu’elles sont mises en relation avec le niveau théorique. Pour interpréter la réaction qui s’est déroulée K&F font recours à l’équation de la réaction et au niveau théorique Mch. Cette même démarche a été observée pour le binôme Y&B.