Université lumière-lyon II

Table des matières

Remerciements 6

Table des matières 8

Introduction générale 13

Chapitre 1. Cadre théorique 17

Introduction 17

1. Hypothèses sur l'apprentissage 17

Introduction 17

1.1 Hypothèses sur l'apprentissage bâties à partir de théories psychologiques. 18

1.2 Éléments sur le fonctionnement du savoir en physique et dans l'enseignement 24

1.3 Hypothèses sur les raisonnements des élèves 30

Conclusion 38

2. Les courants du changement conceptuel 38

Introduction 38

2.1 Présentation des courants du changement conceptuel 38

2.2 Les types de modélisation de la connaissance 47

3. Les idées 58

Introduction 58

3.1 Qu'est-ce qu'une idée ? 59

3.2 Comment les idées évoluent-elles ? 68

3.3. Les facteurs de l'évolution des idées 74

Conclusion sur le modèle des idées 77

Conclusion sur notre cadre théorique 78

Chapitre 2. Problématique 80

Introduction 80

Questions de recherche 80

1. Comment évoluent les idées des élèves de seconde au cours d'une séquence d'enseignement sur les gaz ? 80

2. Quels rôles jouent les connaissances préalables dans l'évolution des idées ? 80

3. Quels rôles jouent les situations d'enseignement dans l'évolution des idées ? 81

Conclusion 82

Chapitre 3. Méthodologie 83

Introduction 83

1. Justification de l'expérimentation retenue 83

1.1. Choix d'une étude à plusieurs niveaux 83

1.2. Nécessité d'une étude de cas en continue sur une longue durée 83

1.3. Une étude dans une classe réelle sans intervention de l'observateur 84

1.4. Nécessité de construire une séquence d'enseignement 84

1.5. Abandonner l'idée d'une étude comparative 85

2. Organisation du recueil des données 86

2.1. Type de données utilisées 86

2.2. Choix des échantillons 86

2.3. Condition de recueil des données 86

3. Analyse des données 91

3.1. Choix des données analysées 91

3.2. Traitement des données de l'étude "globale" 91

3.3. Traitement des données de l'étude "fine" 92

Conclusion 103

Chapitre 4. Analyse des connaissances préalables des élèves et de la séquence d'enseignement sur les gaz 105

Introduction 105

1. Analyse des connaissances préalables des élèves en fonction du programme de Seconde 105

1.1.Connaissance sur le sens de certains mots issus du programme de Seconde 105

1.2. Aspects particulaires des gaz 112

1.3. Présence des gaz 113

1.4. Répartition des gaz 113

1.5. Action des gaz 114

1.6. Lourdeur 114

1.7. Propriétés des gaz 115

2. Analyse de la séquence d'enseignement sur les gaz 115

Introduction 115

2.1. Présentation du groupe "outils" 115

2.2 Élaboration des textes des modèles à partir du programme 117

2.3. L'analyse de la séquence d'enseignement sur les gaz 118

Conclusion 126

Chapitre 5. Analyse de l'évolution des élèves sur plusieurs classes 127

Introduction 127

1. Mise au point du questionnaire 127

2. Recueil des données 130

3. Analyses et Résultats 132

Introduction 132

3.1 Aspect particulaire des gaz 132

3.2 Répartition des gaz 135

3.3 Action du gaz 146

3.4 Masse d'un gaz 160

Conclusion 165

Chapitre 6. Analyse des idées de deux élèves avant et après l'enseignement 168

Introduction 168

1. Analyse d'Anne 169

1.1 Quelles sont les idées d'Anne avant l'enseignement sur les gaz ? 170

2.2 Quelles sont les idées d'Anne après l'enseignement sur les gaz ? 195

2.3. Comment évoluent les idées d'Anne au cours du temps ? 204

2. Analyse d'Ellen 211

2.1 Quelles sont les idées d'Ellen avant l'enseignement sur les gaz ? 211

2.2 Quelles sont les idées d'Ellen après l'enseignement sur les gaz ? 222

2.3 Comment évoluent les idées d'Ellen à la suite de l'enseignement sur les gaz ? 227

Conclusion sur l'évolution des idées d'Anne et Ellen avant et après l'enseignement 232

Chapitre 7. Analyse des idées de deux élèves pendant l'enseignement en classe 236

Introduction 236

1. Sens des mots 236

1.1. Sens des mots gaz et air 237

1.2. Le(s) sens du mot pression. 240

1.3. Le(s) sens donné au mot macroscopique 246

2 Aspects particulaires 253

Introduction 253

2.1 Les idées d'Anne et Ellen pendant la première partie de la séquence d'enseignement 253

2.2 Les idées d'Anne et Ellen pendant la seconde partie de l'enseignement sur les gaz 260

Conclusion générale sur les idées d'Anne et Ellen sur les molécules 268

3. Présence d'un gaz dans une enceinte 268

3.1. L'évolution des idées d'Ellen et Anne sur la présence de l'air dans une enceinte 268

3.2. L'évolution des idées d'Anne et Ellen sur la notion de quantité 277

4. Répartition 288

4.1. Évolution de la répartition des molécules durant l'activité 2 289

4.2. Répartition des molécules durant le mélange de deux gaz 291

4.3. Pour Anne les molécules sont collées aux parois 292

5. Action du gaz 294

5.1. Les idées d'Anne et Ellen sur l'action de l'air 294

5.2. Lien entre l'action du gaz et la pression 295

5.3. Les idées d'Anne et Ellen sur les différents aspects de la pression 296

6. Lourdeur 301

Conclusion sur l'évolution des idées d'Anne et Ellen au cours de l'enseignement 302

Conclusion sur le rôle des éléments du milieu 315

1. Le rôle des échanges entre les individus 315

2. Le rôle de l'expérience 316

3. Le rôle des supports didactiques 318

Conclusion 321

Résultats de l'analyse des élèves sur plusieurs classes 323

Résultat de l'analyse de l'évolution des idées d'Anne et Ellen avant/après 324

Résultats de l'évolution des idées d'Anne et Ellen au cours de l'enseignement en classe 325

Comparaison des données avant/après avec les données pendant 330

Quelques perspectives 334

Référence bibliographique 337