4.1.1.1. Analyse en termes de complexité

A partir des définitions de chaque niveau de complexité d’Aufshnaiter & Aufshnaiter (2006), nous avons attribué un score à chaque question des énoncés analysés. Nous allons envisager ici quelques exemples caractéristiques par niveau de complexité en précisant à chaque fois pourquoi la définition du niveau (voir cadre théorique) permet d’attribuer ce niveau de complexité.

  • Le niveau propriété a été donné quand il était demandé aux élèves, par exemple, de donner la définition d’un acide selon Bronsted. En effet, il est demandé de fournir le critère (un acide de Bronsted est capable de céder un ion H+) qui permet de construire la classe d’objets acides.
  • Le niveau événement a été attribué à des questions demandant, par exemple, d’écrire une équation de réaction. En effet il est demandé aux élèves de faire le lien entre les propriétés de deux classes d’objets différents (c’est le cas des acides et des bases). Les acides ont la propriété de perdre un ion H+ et les bases celle de capter cet ion. En écrivant l’équation de la réaction entre un acide et une base les élèves doivent lier ces deux propriétés. Le niveau événement a aussi été attribué à un autre type de questions énoncées ainsi :
‘On considère deux solutions obtenues par dissolution du même acide dans l’eau. Cet acide réagit de façon limitée avec l’eau. La première solution a une concentration d’acide en soluté apporté C1, la deuxième une concentration d’acide en soluté apporté C2 (C1≠ C2). Grâce à des mesures, la constante d’équilibre (K) ainsi que le taux d’avancement final (τ) pour ces deux réactions sont déterminés. ’
Concentration d’acide en soluté apporté Constante d'équilibre Taux d'avancement final
C 1 = 2,7.10–3 mol.L–1 K = 1,6.10–5 τ1 = 7,40.10–2
C 2 = 1,0.10–1 mol.L–1 K = 1,6.10–5 τ2 = 1,25.10–2
‘- La constante d'équilibre K dépend-elle de la concentration initiale en acide éthanoïque ? Justifier la réponse à partir du tableau.
- Le taux d'avancement final d'une transformation chimique limitée dépend-il de l'état initial du système chimique ? Justifier la réponse à partir du tableau.’

Dans ces questions il est demandé aux élèves de faire le lien entre une propriété (la concentration) de la classe d’objet solution et une autre propriété (valeur numérique) de la classe d’objet constante d’équilibre (K) ou Taux d’avancement final (τ). C’est donc bien un événement dans l’échelle de la complexité.

  1. Le niveau programme a été attribué aux questions du type : Calculer la concentration, si, par exemple la quantité de matière et le volume sont connus. Ces deux propriétés (quantité de matière et volume) sont toujours les mêmes pour un système donné. Un tel calcul d’une concentration (qui est une propriété) revient donc bien à prendre en charge sa variation systématique (car c’est toujours le même calcul) en fonction de deux autres propriétés (volume et quantité de matière).
  2. Le niveau des principes a été attribué à des questions du type : exprimer la constante de réaction en fonction du taux d’avancement final. La constante d’équilibre est en effet une propriété d’un équilibre et le taux d’avancement final une propriété d’une réaction. En exprimant la constante d’équilibre en fonction du taux d’avancement final, il est bien demandé de mettre en évidence la variation d’une propriété en fonction d’une autre.
  3. Enfin le niveau des connexions est défini comme l’ensemble des liens entre différents principes mettant en jeu les mêmes propriétés différentes ou variables. La question suivante rentre donc dans cette catégorie :

Pour une réaction donnée entre de l’eau et une base, on donne le taux d’avancement final ainsi que l’espèce prédominante du couple acide base considéré. Il est demandé aux élèves si la valeur du taux d’avancement est cohérente avec l’espèce du couple qui prédomine.

Il y a ici deux principes :

  1. plus la valeur du taux d’avancement final est grande et moins la base est dissociée,
  2. dans un couple acide base, si la base prédomine alors la base est peu dissociée,

Il s’agit bien du niveau connexion de l’échelle de complexité.