1.2.1. Résultats sur la compréhension des concepts enseignés

Nous avons dans un premier temps analysé le savoir à enseigner. Cette analyse nous a permis de repérer les différentes composantes de concepts que nous voulions évaluer. Les tableaux 5-1 à 5-4 présentent une synthèse des acquis et des difficultés des élèves d’après l’analyse des différents tests (tests 1 à 4) sur les concepts de mouvement et de force et sur les lois de la mécanique. Nous avons indiqué dans la première colonne (1) les composantes pour lesquelles le taux de réussite à une (ou deux) question(s) était supérieur à 90% ou pour lesquelles le taux de réussite sur l’ensemble des questions était supérieur à 75%. Nous avons distingué ces deux taux de réussite car la cohérence des réponses ne pouvait pas être évaluée sur toutes les composantes des concepts enseignés. Afin de remédier un peu à cela, nous avons considéré que la réussite sur une ou deux questions devait être plus élevée pour indiquer une bonne compréhension. Nous avons indiqué dans la troisième colonne (3) les composantes pour lesquelles le taux de réussite à une (ou deux) question(s) était inférieur à 60% ou pour lesquelles le taux de réussite sur l’ensemble des questions était inférieur à 50%. La deuxième colonne (2) présente les composantes pour lesquelles le taux de réussite est intermédiaire. Il ne s’agit pas d’une catégorisation stricte mais plutôt d’une indication relative des taux de réussite aux différentes questions ou ensembles de questions. Cela nous permet de repérer, pour cet échantillon d’élèves, le niveau de difficultés des différentes composantes.

Nous voyons donc que dans le cas du mouvement, la majorité des élèves semble avoir acquis les connaissances nécessaires à la comparaison de vitesses moyennes et à l’interprétation de chronophotographies. Cependant, lorsqu’on analyse la maîtrise des liens effectués entre les différentes composantes du concept de mouvement (principalement le lien entre mouvement d’une part et trajectoire et variation de vitesse d’autre part), on réalise que les élèves ont plus de difficultés à mettre en pratique de tels liens. De plus, on s’aperçoit que les élèves ont des difficultés à prendre en compte le référentiel pour décrire la trajectoire et la variation de vitesse (testé dans 5 situations).

Au moment du test 2, il semble donc qu’une majorité d’élèves identifie systématiquement l’interaction et la force exercée par la Terre. Les résultats montrent que le lien entre interaction et force est largement maîtrisé puisque 80% des élèves répondent systématiquement de manière cohérente sur 24 couples interaction/force analysés (97,8% des élèves le font sur plus de 21 couples). Les élèves ont quelques difficultés à identifier les forces de contact et l’absence de force dans le cas de systèmes qui ne sont pas en contact. Cependant, la grande difficulté des élèves, pour ce test, se situe dans l’application du principe des actions réciproques puisque seule une élève a indiqué des forces de même intensité quelle que soit la situation.

On voit qu’au moment du test 3, l’application du principe des actions réciproques pose moins de problèmes aux élèves (même s’il reste un élément du modèle faiblement maîtrisé) puisque 47,7% des élèves indiquent systématiquement des forces de même intensité, même dans le cas d’un mouvement rectiligne non uniforme ou circulaire uniforme (situations les moins bien réussies). On observe que le taux de réussite est assez élevé pour le passage du mouvement aux forces (conformément aux lois de la mécanique) puisque 75,5% des élèves ont réussi ce passage systématiquement sur les quatre questions posées.

Pour le test 4, il faut tout d’abord rappeler que l’échantillon d’élèves n’est plus le même que dans le cas des trois tests précédents et que nous avons observé des écarts parfois importants selon les classes. Cependant, sur l’ensemble des élèves, on note que les descriptions des mouvements les plus usitées (immobilité et mouvement rectiligne uniforme, qui sont présents dans les lois de la mécanique) ainsi que l’identification de la force exercée par la Terre semblent être acquises. On remarque la difficulté des élèves à représenter un schéma des forces, et particulièrement à représenter la compensation des forces. Les lois de la mécanique représentent aussi une difficulté pour un grand nombre d’élèves.