A. Fonctionnement des sciences et processus de modélisation (Q1 à Q3)

Résultats

Les deux premières questions proviennent du mémoire de DEA mené au sein de l’équipe COAST par Toix (2004).

La première question a pour consigne : « Dans chacun des cas ci-dessous, donnez votre opinion en indiquant sur les échelles suivantes si vous vous situez plus proche de l’affirmation A ou de l’affirmation B. Cochez une seule case pour chaque échelle ». Le bloc de graphiques 52 visualise les réponses des deux classes.

Dans l’affirmation concernant la façon de construire un modèle en fonction des caractéristiques, les réponses dans les deux classes après enseignement ne sont pas les mêmes. Dans la classe 1 les élèves sont partagés entre les deux réponses (60% pour l’affirmation A (toutes les caractéristiques) et 40% pour l’affirmation B (certaines caractéristiques)). Les élèves de la classe 2 se positionnent pratiquement tous (plus de 80%) pour l’affirmation A.

En ce qui concerne le modèle abstrait ou concret, les réponses de la classe 1 sont partagées entre 60% (abstrait) et 40% (concret). Dans la classe 2, nous constatons l’inverse : 60% (concrets) et 40% (abstrait).

En ce qui concerne l’affirmation concernant la description d’un phénomène par un ou plusieurs modèles, les deux classes ont la même position après enseignement avec des pourcentages qui dépassent les 60% pour l’affirmation A.

Dans l’affirmation « les modèles qui sont figés (A) » ou « évoluent dans le temps (B) », nous remarquons aussi que les deux classes choisissent la position B après enseignement, avec un avantage pour la classe 1 (80% contre 60%)

L’affirmation « le modèle peut être utilisé pour faire la prédiction (A) ou non (B), les deux classes donnent des réponses dans la même affirmation, celle de (A). Les réponses après enseignement sont de 80% pour la classe 1 et de 60% pour la classe 2.

L’affirmation concernant la nécessité d’accord d’un ensemble d’individus (A) ou d’un seul individu (B) pour décider qu’un modèle soit valable donne des résultats différents dans les deux classes. Les élèves de la classe 1 donne dans leur majorité (plus de 80%) l’affirmation (A) alors que ceux de la classe 2 sont partagés dans leur réponse (53% (A) et 47% (B)).

Dans la classe 1 le point de vue des élèves change peu entre avant et après enseignement sauf pour l’affirmation « un modèle peut évoluer dans le temps ». Les points de vue des élèves passent du modèle figé au modèle qui peut évoluer dans le temps.

Dans la classe 2, les positions des élèves ont changé dans les affirmations suivantes : de l’affirmation « les modèle sont des concepts abstraits (A)» à « les modèles sont des concepts concrets (B) » et « d’un accord d’un ensemble d’individus pour valider un modèle (A)» à « accord d’un seul individu pour valider un modèle (B)». Dans les autres affirmations les points de vue restent pratiquement constants.

Graphique 52. Pourcentage de réponses et évolution après enseignement dans les affirmations faisant référence à des possibles caractéristiques du modèle.

La deuxième question fait référence aux fonctions qu’un modèle pourrait avoir, il s’agit des fonctions de copie, de description, d’interprétation et de prévision. Le bloc de graphique 53 regroupe les réponses des élèves dans les deux classes.

La fonction de copie : Les réponses des élèves semblent partagées entre les trois affirmations (tout à fait d’accord (35%), moyennement d’accord (35%) et pas du tout d’accord (30%)) dans la classe 1. Dans la classe 2, les réponses des élèves se partagent aussi entre les trois affirmations mais avec une prédominance pour « tout à fait d’accord (59%) » moyennement d’accord (24%) et pas du tout d’accord (18%).

La classe 2 semble opter pour un modèle qui copie, ce qui semble être en accord avec leur réponse sur la caractéristique du modèle concret. Ces élèves ont tendance à mettre en coexistence la caractéristique (concret) du modèle et la fonction de copie. Dans la classe 1, puisqu’ils étaient partagés dans leurs réponses concernant les caractéristiques « modèles abstraits ou concrets et toutes les caractéristiques ou certaines caractéristique », alors ils le sont aussi pour la fonction de copie.

Graphique 53. Visualisation des réponses concernant les fonctions possibles du modèle.

La fonction de description : les élèves semblent prendre comme position l’affirmation « tout à fait d’accord ». Les élèves de la classe 1 donnent des réponses après enseignement de 81%. Les élèves de la classe 2 semblent être partagés entre les affirmations « tout à fait d’accord (59%) et moyennement d’accord (35%). 

Globalement les deux classes sont d’accord pour la fonction de description du modèle avec un léger avantage pour la classe 1 en ce qui concerne l’affirmation tout à fait d’accord. Donc on peut dire que les élèves de cette classe sont plus sûrs de leur réponse pour cette fonction.

La fonction d’interprétation : elle est la plus nette dans les réponses données par les élèves des deux classes. Les deux classes ont donné des réponses après enseignement qui dépassent les 70% dans l’affirmation tout à fait d’accord (81% pour la classe 1 et 77% pour la classe 2).

L’évolution des réponses des élèves après enseignement est à peu près la même dans les deux classes, elle s’est faite dans les sens des affirmations « pas du tout d’accord » et « moyennement d’accord » vers l’affirmation « tout à fait d’accord ».

La fonction de prévision : les réponses sont partagées entre deux affirmations dans les deux classes. Dans la classe 1, on trouve des réponses dans les affirmations « tout à fait d’accord  (48%)» et « moyennement d’accord  (41%)» et dans la classe 2 dans les affirmations « tout à fait d’accord  (41%)» et «pas du tout d’accord (41%)».

Dans la classe 1 il n’y a pratiquement pas d’évolution dans ces affirmations alors que dans la classe 2 l’augmentation (faible) de l’affirmation « tout à fait d’accord » s’est faite au profit de celle de « pas du tout d’accord ».

Comparée aux résultats de la fonction d’interprétation (81% pour la classe 1 et 77% pour la classe 2), la fonction de prévision ne semble pas être très largement perçue par les élèves des deux classes.

Dans la troisième question où l’on fait référence à un circuit électrique comprenant une lampe montée en série avec un interrupteur et une pile, les résultats sont donnés dans le bloc de graphique 54 qui visualise les réponses des élèves.

Le commentaire (a) : « La lampe éclaire et réchauffe l’environnement ».

L’ensemble de graphiques 54 visualise les réponses des élèves en ce qui concerne les affirmations qu’ils proposent suivant les différents commentaires.

90% des élèves de la classe 1 disent que ce commentaire relève de la description. Les réponses des élèves de la classe 2 sont partagées entre 47% dan l’affirmation du commentaire (a) comme une description et 35% comme une interprétation.

Il y a une évolution des réponses au profit de cette affirmation dans les deux classes mais elle est plus nette dans la classe 1.

Le commentaire (b) : « Le mode de transfert de l’énergie vers le système « lampe » est le travail électrique et l’énergie est transférée par le système « lampe » sous les modes de chaleur et de rayonnement ».

Dans la classe 1, les élèves répondent à 77% que ce commentaire ressort de l’interprétation, les autres affirmations se répartissent entre la prévision (13%), la description (3%) et 7% d’élèves ont coché deux affirmations.

Dans la classe 2, les élèves répondent que ce commentaire relève de l’interprétation à 42%, de la description à 29% et de la prévision à 24%.

L’évolution de ces affirmations est quasiment nulle dans les deux classes.

Le commentaire (c) : « Au bout de quelques heures le système « pile » ne pourra plus fournir de l’énergie au système « lampe » car la quantité d’énergie stockée et transférable au système « lampe » sera insuffisante ».

Les élèves de la classe 1 associent ce commentaire à une affirmation qui relève de la prévision à 87%. 13% d’élèves l’associent à l’affirmation relevant de l’interprétation.

Dans la classe 2, 59% des élèves associent ce commentaire à une affirmation relevant de la prévision, 18% respectivement à l’interprétation et à la description. Les 5% d’élèves ont coché deux affirmations.

Le choix pour la prévision a évolué dans la classe 1 même si l’évolution est faible alors que dans la classe 2 il n’y a pas d’évolution.

Graphique 54. Visualisation des réponses concernant les affirmations dans les commentaires a, b et c de la situation : « un circuit électrique comprenant une lampe montée en série avec un interrupteur et pile »