C. Etude de systèmes en interaction : identification des systèmes et modes de transfert d’énergie. Q6 (avec les sept situations)

Résultats

La question Q6 fait référence à l’identification des systèmes et des modes transferts d’énergie ou aux formes d’énergie susceptibles d’être stockées. Les rubriques « formes d’énergie susceptibles d’être stockées » et « les systèmes qui sont en train de stocker de l’énergie » ne seront pas analysées à cause de leur formulation qui pourrait conduire les élèves à donner des réponses inadéquates.

1. Identifications des systèmes qui fournissent ou qui reçoivent de l’énergie. (Système qui fournit de l’énergie et Système qui reçoit de l’énergie).

Dans le tableau 66, la situation 5 ne sera pas analysée parce qu’elle est incohérente par rapport aux consignes données.

Tableau 66. Réponses des élèves suivant les systèmes qui fournissent ou qui reçoivent de l’énergie
Situation Système qui fournit de l’énergie Système qui reçoit de l’énergie
    Evolution pourcentages   Evolution pourcentages
    Classe 1 Classe 2   Classe 1 Classe 2
  Réponse attendue Av - apr Av - apr Réponse attendue Av - apr Av - apr
1 Une pile fait briller une lampe Pile 96-94 77-94 Lampe 30-81 47-65
2 Le soleil éclaire et réchauffe une salle Soleil 94-100 82-100 Salle 91-87 53-65
3 Dans le jardin le moteur d’une voiture immobile tourne Moteur 78-90 41-77 Jardin 44-77 29-65
4 Une bouilloire électrique est en train de chauffer de l’eau Bouilloire 72-100 35-65 Eau 66-84 29-71
5 Une voiture qui freine Voiture 38-61 29-53
Environnement 5 0-10 0-29
Manquant 44-29 82-47
6 Une lampe qui éclaire une chambre Lampe 78-100 41-71 Chambre 63-67 41-82
7 Une grue soulève un objet Grue 66-87 71-88 Objet 56-84 29-88

Dans les réponses aux systèmes qui fournissent ou qui reçoivent de l’énergie, nous remarquons que l’évolution (une augmentation) des pourcentages de réponses est dans le même sens dans les deux classes (tableau 66). La fonction des systèmes qui fournissent ou qui reçoivent de l’énergie semble être comprise dans les deux classes. Le pourcentage des réponses après enseignement est relativement plus important dans la classe 1.

Les pourcentages de réponses des élèves avant apprentissage étant assez élevé dans les deux classes, les évolutions sont faibles sauf pour les situations 3, 4 et 6 dans la classe 2. Dans ces trois situations l’évolution des réponses avant et après enseignement voisine les 30%. Dans la classe 1, l’évolution la plus significative se trouve dans les situations 6 et 7 où elle voisine les 22%.

2. Identification des systèmes susceptibles de stocker de l’énergie (Système qui est en train de stocker de l’énergie) et formes sous laquelle l’énergie est stockée.

Les parties (a) et (b) ne sont pas analysées.

a. Système qui est en train de stocker de l’énergie.

b. Forme d’énergie susceptible d’être stockée.

Les pourcentages étant plus élevés avant enseignement, dans certaines propositions des rubriques « système qui fournit de l’énergie » et « système qui reçoit de l’énergie » dans les deux classes, l’influence de l’enseignement devient faiblement perceptible. Les deux classes obtiennent des pourcentages de réponses de 100% après enseignement dans la situation 2 qui utilise le système « soleil » qui fournit de l’énergie. Les élèves de la classe 1 ont eu aussi 100% dans les situations 4 et 6, là où la classe 2 n’a que des réponses qui tournent autour de 65% et 71%.

L’évolution des réponses entre avant et après enseignement est plus nette dans la classe 1 que dans la classe 2.

3. Modes de transfert d’énergie entre systèmes (Mode(s) du transfert de l’énergie à partir de ce système (A) et Mode(s) du transfert de l’énergie à ce système (B)) (tableau 67).

La situation 1. Une pile fait briller une lampe.

Les élèves des deux classes utilisent les mêmes mots durant leur réponse : travail ou travail électrique ou travail de la force. Remarquons que certains élèves de la classe 1 utilisent dans leur réponse le mot « électrique ». Dans les deux formulations de la question, l’évolution des réponses avant et après enseignement est positive dans les deux classes. Si nous regroupons le pourcentage des réponses de tous les mots qu’ils utilisent nous remarquons que les pourcentages varient de 22% à 91% (A) ou 30 à 73% (B) pour la classe 1 et de 0 à 71% (A) ou 0 à 51% (B) pour la classe 2.

Dans les deux types de formulation, le pourcentage de réponses après enseignement des élèves dans la classe 1 est supérieur à 70%. Malgré une baisse dans la seconde formulation (B). Cette baisse dans les réponses après enseignement est aussi relevée dans la classe 2.

La situation 2. Le soleil éclaire et réchauffe une salle.

Le transfert par rayonnement entre le système « soleil » et le système « salle » est la réponse adéquate. Le pourcentage de réponse après enseignement dans les deux classes est faible, les réponses varient respectivement de 3% à 26% pour la classe 1 et de 0% à 24% pour la classe 2. Ce qui donne aussi une évolution faible mais positive dans les deux classes. Le pourcentage de réponses et l’évolution des réponses avant et après enseignement les plus significatifs dans les deux classes se trouvent dans la réponse «transfert thermique et rayonnement ». Les pourcentages de réponses varient de 9% à 36% pour la classe 1 et de 0% à 35% pour la classe 2. Le taux d’évolution et le sens d’évolution sont pratiquement les mêmes dans les deux classes, ces élèves continuent d’admettre un transfert thermique entre le soleil et les objets qui se trouvent sur la Terre.

Tableau 67. Réponses des élèves concernant les modes de transfert d’énergie entre systèmes
Situation Mode(s) de transfert à partir du système qui fournit de l’énergie Mode(s) de transfert au système qui reçoit de l’énergie
  Mode(s) de transfert
Classe 1 Classe 2
Av - apr Av - apr
Mode(s) de transfert
Classe 1 Classe 2
Av - apr Av - apr
1 Une pile fait briller une lampe
Travail électrique 0-29 0-53 Travail électrique 19-19 0-35
Travail 0-0 0-12 Travail/travail F 3-3 0-6
Electrique 22-62 0-6 Electrique 9-52 0-0
      Non réponses 66-32 77-41
2 Le soleil éclaire et réchauffe une salle
Transfert thermique 3-29 0-18 Transfert thermique 6-36 0-0
Rayonnement 3-26 0-24 Rayonnement 3-23 0-24
Transfert thermique et rayonnement 9-39 0-35 Transfert thermique et rayonnement 6-36 0-12
      Non réponses 63-3 88-47
3 Dans le jardin le moteur d’une voiture immobile tourne
Transfert thermique 3-42 18-24 Transfert thermique 31-68 0-53
Non réponses 69-16 82-47 Non réponse 63-3 88-47
4 Une bouilloire électrique est en train de chauffer de l’eau
Transfert thermique 6-42 0-29 Transfert thermique 19-68 6-59
Non réponse 63-3 71-29 Non réponse 72-13 71-29
6 Une lampe qui éclaire une chambre
Rayonnement 13-32 0-29 Rayonnement 6-32 0-35
Ray et trans therm 0-23 0-6 Ray et trans therm 0-19 0-18
Transf thermique 0-29 0-0 Transf thermique 6-29 0-12
Non réponse 50-0 82-24 Non réponse 72-10 82-18
7 Une grue soulève un objet
Trav et trav méca 0-36   Trav et trav méca 0-32 0-35
Mécanique 9-45   Mécanique 6-42 0-0
Trav de la force 0-0 0-12 Trav de la force 0-0 0-6
Non réponse 72-13 94-24 Non réponse 84-19 77-29

Situation 3. Dans le jardin le moteur d’une voiture immobile tourne.

La réponse adéquate est le transfert thermique du moteur au jardin. Dans la classe 2, 47% des élèves ne répondent pas à cette question après enseignement. Les pourcentages des réponses correctes varient de 3% à 42% (A) (ou 31% à 68% (B°) dans la classe 1. Dans la classe 2 ces mêmes pourcentages varient de 18% à 24% (A) (ou de 0% à 53%).

Situation 4. Une bouilloire électrique est en train de chauffer de l’eau.

La réponse adéquate est « transfert thermique. Dans la classe 1 les réponses varient de 3% à 42% (A) ou de 31% à 68% (B) et dans la classe 2 elles varient de 0% à 29% (A) ou de 5% à 59% (B). Le pourcentage de non réponse avoisine les 30% dans la classe 2. L’évolution des pourcentages de réponse avant et après enseignement tourne autour de 37% et 39% dans la classe 1 alors qu’elle est de 29% (A) et 53% (B) dans la classe 2. Elle est régulière et faible suivant les deux types de formulation dans la classe 1 et irrégulière dans la classe 2.

La situation 6. Une lampe qui éclaire une chambre.

La réponse adéquate est transfert thermique et rayonnement de la lampe à la chambre.

Le pourcentage des réponses adéquates et l’évolution des réponses avant et après enseignement sont faibles dans les deux classes ((A) 0%-23% et (B) 0%-19%) classe 1 et 0%-6% (A) et 0%-18% (B)). Le pourcentage de non réponse étant faible, les élèves ont répondu en donnant d’autres modes de transfert d’énergie.

La situation 7. Une grue soulève un objet.

La réponse adéquate est travail mécanique de la grue à l’objet. Les réponses que nous considérons comme correctes dans les deux classes sont : travail, travail mécanique, travail de la force et mécanique.

Dans la classe 1, les pourcentages des réponses passent de 9% à 81% (A) ou 6% à 74% (B) et dans la classe 2 ils passent de 0% à 12% (A) ou de 0% à 41% (B).

Notes
5.

N’est pas évoqué dans la situation.