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Notions et modèles fondateurs de la connaissance des élèves et des étudiants en oxydoréduction
par KERKENI épouse BOULABIAR Ahlem
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2004
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Université Lumière Lyon 2
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Table des matières
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Tableaux
Page de titre
Introduction
Contexte du travail de recherche
Démarche de la recherche
Organisation du document
Partie A : Cadre théorique de la Recherche
Introduction
Chapitre A1 : Analyse du savoir savant
I. Définitions des concepts d’oxydoréduction
I.1.Oxydation, Réduction
I.2.Le nombre d’oxydation
I.3.Notion d’oxydoréduction
I.4.couple oxydoréducteur
II. Potentiel de référence pour chaque couple
III. La formule de Nernst
IV. Prévision des réactions d’oxydoréduction dans les conditions de référence
V.Principe de construction d'une pile
VI. Expression générale de la f.e.m. d'une cellule
VII. Du savoir savant au savoir scolaire
VII.1.Concepts fondamentaux en atomistique relatifs au savoir savant
VII.2.Concepts fondamentaux d’atomistique retrouvés au niveau du savoir transposé
VII.2.1.Constatations
VII.3.Concepts fondamentaux en oxydoréduction relatifs au savoir savant
VII.4.Concepts fondamentaux d’oxydoréduction retrouvés au niveau du savoir transposé
VII.4.1.Constatation
Chapitre A2 : Cadre théorique didactique
I.Modèle et Modélisation
I.1.Introduction à la modélisation et au modèle en chimie
I.2.Typologie des modèles
I.2.1.Modèles Scientifiques
I.2.2.Modèles mentaux
I.2.3.Modèles multiples
I.2.4.Modèles d’enseignement
I.3.Modèles et modélisation : la perspective de l’apprenant
I.4.Modèles et modélisation : la perspective des enseignants
I.5.Modèles et modélisation dans l’enseignement de la chimie : le rôle des manuels scolaires de chimie
II.Modélisation de l’activité de l’apprenant : différents modèles en sciences de l’éducation
II.1.Modèle de la triple représentation de la matière
II.2.Modèle des trois niveaux de modélisation
II.2.1.Niveau du modèle
II.2.2.Niveau de la théorie
II.2.3.Niveau du champ expérimental de référence
II.3.Modèle des deux mondes
II.3.1.Le monde perceptible.
II.3.2.Le monde reconstruit
II.3.3.Théories et modèles
II.3.4.La structure des deux mondes
III.Représentation et systèmes sémiotiques
III.1.Registres de représentation sémiotique
III.1.1.Coordination des registres sémiotiques
III.1.2.Complémentarité des registres
III.1.3.Conceptualisation et coordination des registres
III.2.Apport de la sémiotique pour notre travail
III.2.1.Représentation des objets
III.2.2.Représentation des évènements
III.2.3.Représentation des propriétés :
III.2.4.Représentation des théories, des modèles et des grandeurs
IV.Théorie des situations de Brousseau
IV.1.Hypothèses de base de la théorie des situations
IV.1.1.Hypothèse psychologique (apprentissage par adaptation)
IV.1.2.Hypothèse didactique
IV.2.Situation didactique, situation adidactique
IV.3.Situation adidactique et importance du milieu
IV.4.Différents types de situations adidactiques
IV.4.1.Situations d’action
IV.4.2.Situations de formulation
IV.4.3.Situations de validation
V.Les conceptions
V.1.Conceptions et variétés d’appellation
V.2.Importance de la prise en compte des préconceptions ou des idées initiales des apprenants
V.3.Caractéristiques des conceptions
V.3.1.inconscience
V.3.2.Résistance
V.3.3.Cohérence
VI.Analyse bibliographique des conceptions des apprenants à propos des réactions chimiques et de l’oxydoréduction
VI.1.Réversibilité et irréversibilité d’une réaction chimique
VI.1.1.Travaux de Stavridou et Solomonidou (1989)
VI.1.2.Travaux de Van Driel et al. (1998)
VI.2.Difficultés et conceptions des apprenants à propos de l’usage des potentiels de référence pour la prédiction de l’évolution d’un système oxydoréducteur
VI.3.conceptions à propos de la prévision de l’évolution d’un système quand l’équilibre est perturbé : application de la loi de Le Chatelier
VI.4.Conceptions à propos de la notion de couple
VI.5.Les conceptions des étudiants sur les piles
VI.5.1.Conceptions liées à la séparation des deux demi-piles :
VI.5.2.Conceptions liées au pont salin :
VI.6.Apport de l’analyse bibliographique pour notre recherche
VII.Notions fondatrices
VIII.Les facettes des connaissances des étudiants
IX.Articulations des différents concepts du cadre théorique
X.Questions et hypothèses de recherche
X.1.Questions de recherche
X.2.Hypothèses de recherche
Partie B :Méthodologies de recueil, d’analyse des données et analyse a priori du questionnaire et des situations expérimentales
Introduction
Chapitre B1 : Usage des concepts d’atomistique autour du transfert d’électrons
I.Choix des niveaux scolaires
II.Tâche papier-crayon
III.Spécificité et objectifs de la tâche papier-crayon
IV.Grille d’analyse des activités de modélisation des élèves
V.Méthode de collecte des données
VI.Entretiens d’explicitation
VII.Principe du traitement des entretiens
Chapitre B2 : Situations et questionnaire portant sur l’usage des modèles de prédiction d’évolution d’un système oxydoréducteur
I.Idées Générales sur la stratégie adoptée pour la construction des situations
II.Questionnaire
II.1.Choix du niveau
II.2.Méthode d’analyse des connaissances et des modèles mobilisés par les étudiants
III.Situations Expérimentales
III.1.Choix des binômes
III.2.Présentation des situations expérimentales
III.3.Analyse des activités de modélisation des binômes
Chapitre B3 : Analyse a priori du questionnaire et des situations expérimentales
I.analyse a priori du questionnaire
I.1.Analyse de la question 1 :
I.1.1.Réponse possible à partir du savoir savant
I.2.Activités des étudiants
I.2.1.Réponses possibles selon l’étude des conceptions
I.3.Analyse de la question 2 :
I.3.1.Réponse possible à la première question à partir du savoir savant
I.4.Activités des étudiants
I.4.1.Réponses possibles des étudiants
I.4.2.Réponses possibles aux questions 2), 3), 4), 5) à partir du savoir savant
I.4.3.Réponses possibles selon l’étude des conceptions
II.Analyse a priori de la situation A1
II.1.0Analyse a priori de l’expérience 1
II.1.1.Réponse possible à partir du savoir savant
II.1.2.Activités des étudiants
II.1.3.Réponses possibles à partir de l’étude des conceptions :
II.1.4.Activités des étudiants
II.2.Analyse a priori de l’expérience 2
II.2.1.Réponse correcte à partir du savoir savant
II.2.2.Activités des étudiants
II.2.3.Réponse possible à partir de l’étude des conceptions
III.Analyse a priori de la situation A2
III.1.Réponse correcte à partir du savoir savant
III.2.Activités des étudiants
III.3.Réponses possibles à partir de l’étude des conceptions
IV.Analyse à priori de la situation B
IV.1.Mode opératoire
IV.2.Réponse correcte à partir du savoir savant
IV.3.Réponse possible à partir de l’étude des conceptions
PARTIE C : Analyse des données recueillies à propos des concepts fondamentaux et des notions fondatrices relatifs à la liaison chimique
Introduction
I.Tâche papier-crayon
I.1.Validation de la grille d’analyse des activités de modélisation des élèves
I.2.Résultats et interprétation de la tâche papier-crayon
I.2.1.Présence des différentes catégories selon les classes
I.2.1.1.Classes de seconde
I.2.1.2.Classes de première
Conclusion
I.2.1.3.Classes de SP & SM
I.2.1.4.Conclusion :
I.2.2.Etude comparative des fréquences des différentes catégories selon les niveaux scolaires
I.2.2.1.Présentation des tableaux
I.2.2.2.Interprétation des tableaux
I.2.3.Etude des Tableaux de corrélations entre les différentes catégories mises en jeu.
I.2.3.1.Etude des corrélations entre les différentes catégories mises en jeu pour les secondes
I.2.3.2.Etude des corrélations entre les différentes catégories mises en jeu pour les premières.
I.2.3.3.Etude des corrélations entre les différentes catégories mises en jeu pour les SP & SM
I.2.4.Conclusion sur les trois niveaux d’analyse :
II.Résultats et interprétation des entretiens d’explicitation
II.1.Tableau d’analyse des entretiens d’explicitation
II.2.Interprétation du tableaud’analyse des entretiens d’explicitation
III.Conclusion Générale et implications pour l’enseignement
Partie D : Analyse des données recueillies à propos de l’usage, par les étudiants, des modèles de prédiction de l’évolution d’un système oxydoréducteur
Introduction
Chapitre D1 : Résultats des Analyses des réponses au questionnaire
I.Analyse des réponses à la question 1
I.1.Enoncé de la question 1
I.2.Analyse des réponses à la question 1
II.Résultats de l’analyse des réponses à la question 1
III.Analyse des réponses à la question 2
III.1.Enoncé de la question 2
III.2.Réponses à la question 2
IV.Résultats de l’analyse des réponses à la question 2
V.Conclusion
Chapitre D 2 : Résultats des Analyses des transcriptions des binômes pour la situation A1
I.Analyse de la situation A1 Expérience 1
I.1.Résumé des dialogues des étudiants
I.2.Analyse des activités cognitives des étudiants :
I.2.1.Activité A : Evocation de l’irréversibilité d’une réaction chimique
I.2.2.Activité B : Argumentation de l’irréversibilité d’une réaction chimique
I.3.Conclusion de la situation A1 expérience1:
II.Analyse de la situation A1 Expérience 2
II.1.Résumé des dialogues des étudiants
II.2.Analyse des activités cognitives des étudiants
II.2.1.Activité A : repérage de l’inversion de la ddp
II.2.2.Activité B : argumentation de l’inversion de la ddp
II.3.Conclusion de l’expérience 2
III.Conclusion de la situation A1
Chapitre D3 : Résultats des Analyses des transcriptions des binômes pour la situation A2
I.Résumé des dialogues des étudiants
II.Analyse des activités cognitives des étudiants
II.1.Activité A : repérage de l’évolution du système chimique dans le sens inverse de celui prévu à l’aide du modèle des potentiels de référence
II.2.Activité B : argumentation de l’évolution du système chimique dans le sens inverse prévu à l’aide du modèle des potentiels de référence :
II.3.Analyse de l’usage de la règle du gamma (ou du modèle de potentiels de référence) par les différents binômes
III.Conclusion de la situation A2
Chapitre D 4 : Résultats des Analyses des transcriptions des binômes pour la situation B
IV.Analyse de la situation
V.Résumé des dialogues des étudiants
Synthèse des niveaux de connaissance mis en jeu dans l’activité B par le binôme J&C
Synthèse des niveaux de connaissance mis en jeu dans l’activité B par le binôme S&A
Synthèse des niveaux de connaissance mis en jeu dans l’activité B par le binôme Y&B
Synthèse des niveaux de connaissance mis en jeu dans l’activité B par le binôme K&F
VII.Conclusion de la situation B
Conclusion
Du constat vers les remédiations
Bibliographie
