‘4.1.2. Description de la variation de vitesse et de la variation de direction’

Puisque dans les lois de la mécanique, les critères pertinents pour discriminer le mouvement sont la variation de vitesse et la variation de direction, nous avons choisi de poser des questions aux élèves sur ces deux composantes du mouvement.

Si l’on se contente de regarder les réponses aux questions posées dans l’exercice 3, on pourrait penser que ces composantes sont bien acquises :

Cependant, d’après le reste de l’analyse des réponses écrites, il semble qu’il y ait certaines difficultés.

Par exemple, pour la question 1.2 : « Une voiture démarre sur une ligne droite. Sa vitesse est constante », le but est de savoir si les élèves savent que lors d’un démarrage (situation du champ expérimentale), le mouvement est non uniforme (description en termes de modèle). On retrouve donc un peu le type de question posée dans le test 1 à propos des voitures qui font la course. Là encore, on a intégré un élément non pertinent dans l’énoncé : le fait que la voiture démarre en ligne droite. Le Tableau 11-21 présente les réponses et justifications des élèves à cette question.

On voit donc dans l’analyse des réponses des élèves que l’erreur décelée au moment du test 1 se retrouve dans les réponses des élèves au test 4. En effet, 52 élèves répondent « on ne peut pas savoir » et donnent ce que nous avons appelé une « justification incorrecte » en pensant que la situation ne permet pas de répondre à la question. On peut penser qu’ils ne considèrent pas le démarrage dans son ensemble. Il y a même un élève qui justifie en disant explicitement que la voiture peut démarrer avec une vitesse non nulle.

De même, dans la question 1.5 : « Un objet a un mouvement circulaire dans le référentiel terrestre. La direction de son mouvement ne varie pas », les performances des élèves ne sont pas très bonnes, puisque seuls 55,1% des élèves répondent FAUX. Ce décalage entre la performance des élèves à cette question et la performance des élèves à l’exercice 3 où 83% des élèves répondent que la direction varie dans le cas d’un mouvement circulaire uniforme illustre l’intérêt de poser plusieurs questions ayant le même objectif d’évaluation.

On peut regarder le contenu des entretiens pour voir si ces difficultés sont bien réelles chez les élèves qui donnent des mauvaises réponses à l’une ou l’autre de ces questions de l’exercice 1.

Voici : la réponse écrite de Julien à la question 1.2  ainsi que l’extrait de l’entretien où Julien commente sa réponse :

On ne peut pas savoir « On ne peut pas l’affirmer avec ces seules informations. »

Il semble bien d’après les commentaires oraux de Julien que lorsqu’il indique qu’on n’a pas assez d’informations dans l’énoncé, c’est qu’il considère que la voiture peut démarrer avec une vitesse non nulle. Il ne considère donc pas le démarrage dans sa totalité et ne prend pas en compte le moment où la voiture passe de l’immobilité à une vitesse non nulle.

Arthur n’a pas répondu à la question 1.5. Lorsqu’on lui demande pourquoi, il explique qu’il aurait voulu avoir un exemple comme dans les autres situations. En effet, cette question est la seule où l’information contenue dans la première proposition est énoncée dans les termes du modèle (« mouvement circulaire dans le référentiel terrestre »). Cependant, ce n’est pas là la seule difficulté d’Arthur qui dit ensuite :

Arthur ne sait donc pas ce qu’est la direction, ce qui ne l’empêche pas de répondre correctement à toutes les questions de l’exercice 3.

On remarque même que Georgia a répondu correctement à toutes les questions sur la variation de direction alors qu’elle avoue pendant l’entretien :

Il semble donc que cette élève ait répondu juste aux questions par écrit alors qu’elle ne maîtrise pas les notions de direction et de sens. Elle rajoute au moment du commentaire de l’exercice 3 :

Elle veut dire ici que si aujourd’hui elle pense que le sens correspond à la ligne sur laquelle on se déplace et la direction est l’endroit vers lequel on se dirige, elle pensait l’inverse au moment du devoir (ce qui était correct du point de vue de la physique enseignée). Ceci illustre bien le fait qu’une bonne réponse écrite correspond à un bon raisonnement mais que ce raisonnement n’est pas nécessairement stable dans le temps. Il est important d’être conscient d’évaluer l’élève à un instant t et de savoir que si on réalisait l’évaluation plus tard, on n’obtiendrait pas les mêmes résultats. Cela ne remet pas en cause la validité du test. Les connaissances de l’élève peuvent évoluer au cours de l’apprentissage. La vérification d’obtenir les mêmes résultats dans le temps n’est donc pas un bon critère pour valider un test. Il faut simplement être conscient des limites des conclusions qu’on peut tirer à partir d’une évaluation.