Analyse des savoirs de référence

L’analyse des programmes de seconde montre que l’élève doit apprendre la notion d’élément chimique alors qu’il ne dispose que de peu de connaissances en chimie. Il sait à peine ce qu’est une transformation chimique, n’a aucune notion d’atomistique, pas plus qu’il ne connaît la classification périodique. La principale caractéristique de l’élément chimique sur laquelle l’enseignant est supposé s’appuyer est celle de conservation au cours des transformations chimiques. La notion de conservation d’un élément chimique diffère largement de la conservation telle qu’elle est acquise chez l’enfant.

L’analyse du savoir en relation avec la notion d’élément chimique peut être faite à partir du curriculum et du savoir enseigné (tableau 1). Elle montre que lors de l’introduction expérimentale telle que le recommande le curriculum (Approche expérimentale de la conservation (par exemple du cuivre, du carbone ou du soufre, sous forme atomique ou ionique) au cours d’une succession de transformations chimiques.), la notion de conservation ne correspond pas aux conservations physique, spatiale ou numérique que connait l’élève. La notion de conservation repose sur peu de caractéristiques habituelles de la conservation, ce qui contribue certainement à sa difficulté. En effet :

• Il n’est pas question d’espace.
• Il est effectivement question de matière, mais celle-ci ne se conserve pas au sens habituel du terme. C’est là toute la difficulté de la transformation chimique qui change la matière, du moins tel que l’élève le perçoit.
• La conservation de la quantité de protons, qui caractérise l’élément chimique, ne fait pas partie du savoir à enseigner lors de l’introduction expérimentale de la notion.
• La conservation du poids (ce serait en l’occurrence celle de la masse) pourrait théoriquement être utilisée, mais dans la pratique expérimentale des lycées, il n’est pas envisageable de réaliser de telles mesures.
• Par ailleurs, la notion d’élément chimique n’est pas une quantité.

A partir de ces considérations, nous comprenons la difficulté de répondre aux attentes du programme tout en considérant ce que la notion de conservation est pour l’apprenant. De plus, cela montre que le programme officiel a choisi de ne pas aborder la notion d’élément chimique par sa définition de l’IUPAC mettant en jeu le nombre de protons contenus dans les noyaux des entités chimiques. Il s’agit donc d’impliquer l’élève dans une démarche expérimentale d’où il doit comprendre que « quelque chose » se conserve. Les différents travaux ayant montré la complexité de l’apprentissage sans proposer de solution convaincante, nous avons envisagé l’usage d’une analogie de la notion de transformation chimique (voir ci-dessous). Celle-ci fait nettement apparaître certaines caractéristiques usuelles de la notion de conservation. Des exemples vont être évoqués pour montrer comment les élèves peuvent l’utiliser avec profit lors de l’apprentissage, et comment les enseignants la prennent en charge dans leur pratique.

* « La masse d’un élément chimique est la valeur recommandée de la masse atomique relative, valeur revue tous les deux ans par la commission de l’IUPAC sur les masses atomiques et les abondances isotopiques, et applicable aux éléments dans tout échantillon normal [qui n’a pas subi de modification isotopique] avec un bon degré de confiance. ». http://www.iupac.org/goldbook/S05907.pdf , visité 01/08.