1.2.2. Performances des élèves

Nous présentons dans les tableaux ci-dessous les résultats des réponses des élèves des trois classes et des deux groupes aux questions, donnant ainsi leurs performances. Ces résultats sont présentés en pourcentages. Si les termes « avant » et « après » n’apparaissent pas dans les tableaux cela veut dire que les questions sont présentes uniquement dans le questionnaire passé après enseignement. Les croisements sont faits uniquement pour le questionnaire passé après enseignement.

La classe 2 est celle qui met le plus cette force de contact exercée par la glace sur le palet après enseignement (97% contre 82% pour la classe 1 et 74% pour la classe 3), avec une évolution de 71% (contre 53% pour la classe 1 et 4% pour la classe 3). Finalement les classes 1 et 2 ont bien évolué et la classe 3 non mais elle avait réussi cette question même avant l’enseignement. Les trois classes ont donc de bons taux finaux.

Cette question peut être réussie par deux moyens : soit raisonner par les forces de contact, c’est-à-dire regarder que la glace est en contact avec le palet et constater qu’elle exerce sur lui une force de contact, soit raisonner par les effets des forces, c’est-à-dire dans ce cas, faire une expérience de pensée en imaginant la situation et percevoir que la glace retient le palet ou le porte (a un effet sur lui) et donc exerce une force sur lui.

Les classes 1 et 2 sont en dessous de leurs groupes avant l'enseignement et se comportent comme eux après enseignement, donc évoluent plus qu'eux. Cependant les deux groupes évoluent de la même manière (46% pour les 2) mais avec des taux plus élevés pour le groupe 2 avant et après enseignement.

Tous les élèves de la classe 3 représentent la force exercée par la glace après enseignement bien que seulement 74% d'eux la cochent, c'est la seule classe qui représente la force plus qu'elle ne la coche. Les classes 1 et 2 (ainsi que leurs groupes) représentent cette force moins qu'ils ne la cochent mais les taux finaux restent élevés (87% pour la classe 2 et 74% pour la classe 1) avec des évolutions de 74% pour la classe 2 et de 56% pour la classe 1. Finalement les trois classes ont beaucoup évolué et ont des taux finaux importants.

La réussite de cette question dépend un peu de celle qui la précède ; si les élèves ont reconnu la présence de cette force exercée par la glace ils auront tendance à la représenter. Elle peut venir aussi du fait que les représentations ont été enseignées dans les trois classes et qu’il devient plus facile aux élèves de les faire.

La classe 1 se comporte comme son groupe avant et après enseignement, alors que la classe 2 est en dessous de son groupe avant l'enseignement et se comporte comme lui après enseignement, donc évolue plus que lui (74% contre 50% pour le groupe). Cependant les deux groupes évoluent de la même manière (50%) mais avec des taux plus élevés pour le groupe 2 avant et après enseignement.

La classe 2 semble légèrement meilleure que la classe 1 avec des évolutions allant de 3% à 48% et des taux finaux de bonnes réponses allant de 42% à 100%, alors que pour la classe 3 les taux sont plus faibles et varient entre 13% et 96% et on observe souvent des régressions allant de -22% à 0%.

Les classes 1 et 2 sont proches de leurs groupes et le groupe 2 est meilleur que le groupe ordinaire.

Les taux sont les plus bas pour l'affirmation "le fil exerce une force sur la Terre".

Pour l’item « l'aimant exerce une force sur la main », la classe 2 est celle qui le réussit le mieux avec 97% de bonnes réponses au final ; elle est suivie de la classe 1 avec 64% de bonnes réponses au final (33% en moins par rapport à la classe 2) et finalement de la classe 3 qui n’évolue pas et garde un taux final de 30%. Cette question peut être réussie en pensant au contact pour interpréter le fait que l’aimant exerce une force sur la main. Par contre les effets de cette force sur la main ne sont pas remarquables du fait que la main ne fait pas un mouvement en tenant l’aimant, comme le soulever par exemple pour sentir l’effet de son poids et sentir qu’il résiste au déplacement.

Pour l’item « le fil exerce une force sur la Terre », les classes 1 et 2 évoluent presque de la même manière (environ 30%) et ont presque les mêmes taux finaux mais qui ne sont pas très élevés (environ 45%). La classe 3 n’évolue pas du tout et garde un taux final très bas (13%). Cette question est la seule qui met en jeu une force à distance et qui n’est pas repérable par ses effets puisque la Terre ne bouge pas même si le fil l’attire. Pour réussir cette question il faut mettre en jeu le principe des actions réciproques : la Terre exerçant toujours une force sur les objets (et dans ce cas le fil), la mise en œuvre du principe des actions réciproques permet de déduire que comme la Terre exerce une force sur le fil, le fil exerce aussi une force sur la Terre. Ce principe des actions réciproques a été enseigné dans les trois classes mais très peu traité dans les trois, ceci peut expliquer le fait que les taux finaux soient bas dans les trois classes.

Pour l’item « le fil exerce une force sur le support », les trois classes ont des résultats proches. Les taux sont élevés après l’enseignement mais l’étaient déjà avant l’enseignement, donc cet item était déjà bien connu avant l’enseignement. Les évolutions dans les trois classes ne sont pas remarquables et les classes 1 et 3 régressent légèrement au lieu de progresser. Il faut noter que l’effet de cette force exercée par le fil sur le support n’est pas du tout remarquable, les élèves doivent donc penser au contact pour repérer cette force.

Pour l’item « le fil exerce une force sur la bille », les trois classes ont des taux finaux importants (qui sont les meilleurs pour la classe 2) avec des évolutions importantes pour les classes 1 et 2. La classe 3 avait bien réussi cette question avant l’enseignement (74%) et ne progresse pas après l’enseignement mais garde le même taux. Cette force peut être repérable par le contact et par les effets puisque le fil retient la bille et l’empêche de tomber.

Pour l’item « la bille exerce une force sur le fil », les classes 1 et 2 le réussissent parfaitement (presque 100% de bonnes réponses au final) mais la réussissaient très bien aussi avant l’enseignement et la classe 3 régresse de 22% pour avoir un taux final de 61%. Cette force peut aussi être repérée par le contact ou les effets puisque la bille tend le fil.

Les résultats des classes 1 et 2 se rapprochent. La classe 2 est légèrement meilleure avec des taux finaux allant de 87% à 97% contre 75% à 96% pour la classe 1 et des évolutions allant de 3% à 48% contre 18% à 46% pour la classe 1. La classe 3 vient ensuite avec des taux finaux allant de 30% à 87% et avec tantôt des évolutions tantôt des régressions.

Les résultats des classes 1 et 2 sont meilleurs que ceux de leurs groupes et le groupe 2 est meilleur que le groupe ordinaire.

Pour l’item « le stylo exerce une force sur moi quand je le pousse », les trois classes ont d’importantes évolutions et qui sont très proches (entre 46% et 52%) avec des taux finaux importants et proches aussi (entre 75% et 87%). Cette force peut être repérée par le contact et par les effets puisque le stylo résiste un peu quand je le pousse surtout si la surface n’est pas très lisse, mais cet effet n’est pas très remarquable.

Pour l’item « le stylo exerce une force sur moi quand je le soulève », les trois classes progressent légèrement (presque 17%), avec la classe 2 qui a le taux final le plus important (90%) suivie de la classe 2 (79%) et enfin de la classe 3 (61%). Cette force peut aussi être repérée par le contact et par les effets puisque le stylo résiste quand je le soulève, je peux sentir son poids, mais cet effet n’est pas très remarquable.

Pour l’item « le caillou se trouvant sur le toit d'un camion exerce une force sur ce camion », les trois classes ont de très bons taux finaux (autour de 90%) mais la classe 1 est la seule qui progresse (28%) ; les deux autres classes étaient très bonnes avant l’enseignement et ne pouvaient donc pas beaucoup progresser (la classe 3 régresse même un peu). Cette force peut être repérée par le contact ; l’effet de cette force sur le camion n’est pas du tout remarquable.

Pour l’item « la valise exerce une force sur moi pendant que je la traîne », les classes 1 et 2 évoluent et atteignent des taux finaux très importants (presque 95%) alors que la classe 3 régresse énormément (44% de régression). Cette force peut être repérée par le contact et par les effets puisque la valise résiste quand je la pousse, je peux sentir son poids, son effet est très remarquable.

Le tableau 101 donne les croisements faits pour les items de la question 4, pour ceux de la question 7 et enfin pour les items de ces deux questions réunies. Les résultats montrent que les écarts entre les classes se creusent quand ces croisements sont faits. La classe 2 reste la plus cohérente dans ses réponses, suivie de la classe 1 et enfin de la classe 3 dont la réussite à toutes les questions est négligeable (9%).

En conclusion :

1- Au total, et si nous prenons en compte en plus de ces questions, celles qui mettent en jeu la force dans le sens du mouvement, la classe 2 est la meilleure (de même son groupe 2 est meilleur que le groupe ordinaire quant aux actions ou forces de contact et aux actions réciproques). Elle est suivie de la classe 1 avec de faibles écarts et finalement de la classe 3 avec des écarts plus importants. Cependant, les croisements montrent que bien que les résultats étaient proches entre les classes 1 et 2 pour les items séparés, la différence entre ces deux classes se creuse quand il s’agit de regarder la cohérence dans les réponses à tous les items.

2- Une difficulté apparaît à considérer qu'un objet peut agir sur la Terre (cas de la force du fil sur la Terre) et à considérer que, quand il n'y a plus de contact avec un objet, cet objet n'exerce plus une force (cas de la force du joueur sur le palet ; voir paragraphe suivant): là on rejoint la conception force- mouvement.