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Modèles et activité de modélisation : Un cadre

d’analyse des manuels scolaires et des points

de vue des professeurs stagiaires de l’IUFM.

Cas de l’atome.

Mohamed SOUDANI

Olfa SOUDANI

Bernard TRIBOLLET

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Deux axes :

I- Un état de réflexion sur les modèles et les activités

de modélisation : Cadre théorique

II- Analyse des points de vue des professeurs

stagiaires de physique-chimie sur l’atome : Etude

exploratoire

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I- Cadre théorique

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Question ? Problème ?

Chimie du professeur ?

Chimie du chimiste

Chimie de l’élève / l’étudiant ?

L’enseignant est le maillon central dans la formation des futurs scientifiques : son degré de maîtrise du savoir influe beaucoup sur :

- La motivation,

- La désaffection pour la science

La maîtrise du savoir est une condition nécessaire, mais insuffisante

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Lavoisier : "Ces inconvénients tiennent moins à la

nature des choses qu'à la forme de l'enseignement".

Ceci est valable tout le temps, à tous les niveaux.

Nos questions sont : Où se situe le modèle, où se situe l’activité de modélisation dans l’activité

scientifique ?

Thématique de ce congrès :

Mesure, Modèles/Modélisation, Simulation

= Piliers de l’activité du chimiste

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Les modèles que vous enseignez sont-ils explicites ?

Chaque modèle pris individuellement ?

Pour vous ?

Pour vos étudiants ?

La transition d’un modèle à un autre ?

Pour vous ?

Pour vos étudiants ?

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Que fait l’étudiant en TP ?

- A quel moment manipule-t-il ?

- A quel moment modélise-t-il ?

- A quel moment vérifie-t-il le modèle ?

- A quel moment applique-t-il le modèle ?

- Ces moments sont-ils vraiment indépendants ?

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Pour les Étudiants et les stagiaires, la modélisation est :

- l’écriture d’une équation de réaction,

-Le traçage d’une courbe de titrage,

-pH = -logC

- La commande « Bouton d’un oscillo »,

- La commande « Touche d’un ordinateur »…

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Activité de modélisation : Une synergie d’action comportant deux tâches, pratique et intellectuelle.

Manier un système de Signes

(Mots + Symboles, icônes individuels)

Calcium, eau, et, gaz, liquide, est… verbes, adjectifs…

Règles syntaxiques du langage naturel

Phrases

Monde du modèle : Structure théorique

Règles syntaxiques des langages symbolique et

graphique

H, O, C, NO2,

ξ, Δ, χ, ψ , , ±,

G

Cb

H2O, C16H10

G=f(Cb)

Registre du langage naturel

Registres des langages symbolique et graphique

Objets technologiques, de la situation physique (Produits chimiques +

verrerie…)

Prélèvements de substances, mesures, mélanges, agitation, filtration, décantation…

Actions pratiques de l’étudiant

Actions des produits les uns sur les autres, action du soleil sur les produits

Les objets initiaux se sont transformés : nouvel état

Structure praxéologique

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L’étudiant ne comprend pas toujours ces liens, ces

frontières, ni entre les deux structures, ni entre les

registres d’un même modèle :

Problème : quand l’évidence de la situation fait que le chimiste ne juge pas nécessaire d’expliciter tous ces aspects :

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"Les particules sont pour le professeur de

chimie des "objets" aussi familiers que les tubes

à essais. […] Là où le professeur voit des

molécules se casser et les objets ainsi

obtenus (les atomes …) se regrouper autrement,

l'élève ne peut voir que des dégagements

gazeux." (Genzling et Pierrard, 1994).

Déphasage au niveau des structures et des registres entre enseignant et apprenant :

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« L’enseignement scientifique doit montrer comment ces contenus sont élaborés, quels sont les protocoles expérimentaux et théoriques mis en place par la science au cours de son développement historique pour constituer des représentations du monde»… pour le prévoir et agir sur lui…

« La culture scientifique ne se définit pas seulement en terme de contenus, mais également en terme d’élaboration de ces contenus »

Les consignes du B.O. ( hors série n°6 du 12-08-2000)

Quand cet étudiant devient enseignant :

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II- Étude exploratoire

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Lors d’une session de formation à l’IUFM de Lyon sur les modèles et les activités de modélisation : questionnaire individuel suivi d’un débat collectif

Le « même » questionnaire a été soumis à des élèves de 2nde, des étudiants de Licence sciences physiques, des étudiants du CAPES physique chimie.

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Quelques résultats

Ils ont tous accepté de classer les différentes représentations, certaines représentations sont carrément rejetées :

Or, classer ou rejeter c’est comparer… par rapport à une référence, par rapport à projet d’étude

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Hatierp171

Il lui manque les e-A1

Héliosp14

Certains la choisissent en disant que c’est « le

plus adapté », d’autres la rejettent en disant

que « c’est faux », « les trajectoires sont

fixes » ! « Je déteste la représentation du mvt

des e- en terme d’orbite »

A2

Quelques réponses et interprétations

Ci-après des explications du rejet de certaines représentations

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Héliosp196

A3 Classée en dernière position ou rejetée « on

dirait un schéma pas fini »

Belinp64

A4

Rejetée « faux », « comment évoluent les électrons dans ce modèle ? », « on dirait que les électrons sont fixes »

Quelques réponses de stagiaires

Ci-après des explications du rejet de certaines représentations

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Nathanp12

A5 « je n’arrive pas à dire ce qui me gène »

« Parmi ces modèles aucun ne me convient : 1,

2, 3 ne sont pas très correctes, 4, 5 sont

brouillons et illisibles, 6 on ne voit rien (une

tâche noire) »,

Quelques réponses de stagiaires

Ci-après des explications du rejet de certaines représentations

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Quelques réponses de stagiaires

Aucun stagiaire n’a rejeté une représentation de la molécule d’eau

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Il s’agit moins d’incriminer les

enseignants stagiaires pour la

qualité de leurs réponses que

d’identifier des manques dans

leur formation afin d’essayer de

leur apporter les compléments

nécessaires.

Conclusion

Y = f(x)

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Quelle place accorder à l’épistémologie historique

dans la formation des enseignants scientifiques ?

Conclusion