Université lumière-lyon II
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- Conclusion sur lévolution des idées dAnne et Ellen au cours de lenseignement
- 2. Aspects particulaires
- Les idées sur les molécules
- Évolution des idées sur la présence dun gaz dans une enceinte
- Évolution des idées sur le lien entre la quantité et le volume
- Évolution des idées sur le lien entre la quantité et le nombre de molécules
- 4. Répartition dun gaz
6. LourdeurDurant toute la séquence d'enseignement, seulement deux questions traitent de la masse du gaz. En effet, la question P1A2Q2S demande de représenter des petites parties d'air ayant la même masse et la question P1A2Q3Q2S demande de corriger ces représentations à l'aide du modèle. Durant la question P1A2Q2S Anne puis Ellen relient la masse au nombre de molécules (idée masse = nbre de molécules). En effet, elles représentent des parties de même masse, par le même nombre de molécules (voir transcription TP1 de 33m 15s, 36m 40s). Ce nouveau lien est nécessaire pour répondre à la question. Cependant nous n'avons pas réussi à identifier parmi les éléments du milieu, celui (ou ceux) qui serai(en)t responsables de ce nouveau lien. Au début de cette question Anne s'interroge sur la masse (tableau 7.48)
Tableau 7.48 : Anne semble relier la masse au volume Au cours de cet extrait, Anne essaie d'associer la masse au volume. Cependant, Ellen ne semble pas d'accord avec cette association. Durant la correction de cette question à l'aide du modèle, Anne demande à Ellen "euh qu’est-ce que j'veux dire/ là le volume est plus petit/ t'es sûr que la masse sera la même (?)". Cette question sous-entend, que si le volume est plus petit alors la masse doit diminuer aussi (idée masse = V). Le reste de la séquence ne traite pas de la masse, c'est pourquoi, nous ne savons pas si cette idée évolue ou non. En résumé, Anne et Ellen relient la masse au nombre de molécules (idée masse = nbre de molécules) durant les questions P1A2Q2S et P1A2Q3Q2S, sans que nous ayons pu identifier le ou les éléments responsables de ce lien. Anne semble relier la masse au volume en considérant que la masse varie comme le volume. Conclusion sur l'évolution des idées d'Anne et Ellen au cours de l'enseignementEn guise de conclusion, nous proposons de rappeler l'évolution des idées d'Anne et Ellen au cours de la séquence d'enseignement sur les gaz. Pour chacune de nos catégories sur les gaz, nous donnons sous forme de tableau les idées d'Anne et Ellen, en précisant :
Avant de commencer cette présentation, nous tenons à rappeler que, le type d'évolution appelé "nouvelle idée" consiste soit à établir un lien entre une nouvelle idée et une situation, soit entre une nouvelle idée et une idée déjà acquise par l'élève (voir cadre théorique). Le terme "nouvelle idée" est utilisé pour désigner la première fois qu'une idée est reconstruite durant le déroulement de la séquence d'enseignement. Compte tenu des hypothèses que nous adoptons sur l'apprentissage, cette idée ne surgit pas de nulle part, mais elle est construite à partir des connaissances initiales de l'élève, ainsi que des différents éléments du milieu. Comme nous l'avons montré durant cette analyse, chaque idée est utilisée pour un type particulier de situations proposées par l'enseignement. Ceci montre que les questions conditionnent en grande partie l'utilisation des idées d'Anne et Ellen durant la séquence sur les gaz. 1. Le sens des motsIl apparaît que l'évolution des idées sur le sens des mots ne dépend pas toujours d'un élément du milieu en particulier et que la plupart du temps elle semble provenir de plusieurs éléments. Nous avons présenté dans des tableaux différents l'évolution des idées d'Anne et Ellen pour chacun des mots suivants : macroscopique, pression et gaz. Le mot macroscopiqueLe tableau 7.49 présente l'évolution des idées sur le mot macroscopique.
Tableau 7.49 : Évolution des idées sur le mot macroscopique Anne utilise le mot macroscopique, avec la signification de "ce que l'on voit" dans la question P1A1Q3 et sa correction. Lorsqu'elle utilise cette idée, il semble qu'Anne ne s'appuie sur aucun des éléments du milieu. C'est pourquoi, nous supposons que cette idée fait partie de ses connaissances antérieurs. En revanche, Ellen n'utilise cette idée qu'après l'explication d'Anne lui donnant la définition du mot macroscopique. Nous supposons donc que l'apparition de cette nouvelle idée chez Ellen est due à la définition que lui donne Anne. Au cours de la question P1A1Q3, le sens donné au mot macroscopique par Anne et Ellen évolue (idée macroscopique = ce que l'on perçoit avec les sens). Il semble que cette évolution provienne essentiellement de deux éléments du milieu. Le premier élément semble être la définition donnée par l'enseignante, définition qu'Anne et Ellen réutilisent par la suite. Le second élément semble venir de l'expérience, et particulièrement de la manipulation de la seringue, qui permet, en passant par le toucher, de sentir indirectement l'action de l'air. Nous pensons que ces deux éléments ont contribué à l'émergence de cette nouvelle idée chez Anne et Ellen. Le mot pressionLe tableau 7.50 présente l'évolution des idées sur le mot pression.
Tableau 7.50 : Évolution des idées sur le mot pression Anne et Ellen donnent au mot pression une signification proche de l'action de pousser pour décrire l'action de l'air comprimé dans une seringue. Il semble que la manipulation de la seringue joue un rôle dans la construction de cette idée et particulièrement le fait de pouvoir sentir l'action de l'air à travers le piston de la seringue. Cette idée sera réutilisée dans deux autres questions, augmentant ainsi son domaine d'application. Nous pensons que l'augmentation du domaine d'application provient du fait que ces situations ont des traits de surfaces très proches. En effet, elles utilisent les mêmes objets (air contenu dans une seringue) et les mêmes événements (on comprime de l'air en appuyant sur le piston de la seringue). Dans la question P2A2Ex1, Anne et Ellen donnent une autre signification au mot pression (idée pression = grandeur). Nous pensons que cette nouvelle idée est due essentiellement à deux éléments du milieu. Le premier est l'énoncé de cette question qui demande de mesurer la pression et le second est l'utilisation d'un pressiomètre permettant d'effectuer cette mesure. Anne et Ellen vont réutiliser cette idée dans plusieurs questions, augmentant ainsi son domaine d'application. Toutes les situations dans lesquelles cette idée est réutilisée utilisent un pressiomètre et l'énoncé demande de mesurer la pression. Nous pensons que ces deux éléments sont responsables en grande partie de l'augmentation du domaine d'application de cette idée. Il est intéressant de remarquer que les idées (1) pression = action de pousser et (2) pression = grandeur ne semblent pas être contradictoires pour Anne et Ellen. En effet, la première idée est utilisée pour décrire l'action de l'air et la seconde pour décrire la mesure de la pression. Ces deux idées sont d'ailleurs utilisées simultanément pour répondre à la question (P2A2Qb), qui demande de décrire la manière dont évolue l'action du gaz contenu dans une seringue lorsque la pression augmente. Le mot gazLe tableau 7.51 présente l'évolution des idées d'Anne sur le mot gaz.
Tableau 7.51 : idée sur le mot pression Dans la question P2A2Qb, Anne utilise les mots gaz et air avec le même sens. Cette nouvelle idée est d'abord utilisée par une autre élève (Marie) de son groupe. Nous pensons que l'apparition de cette nouvelle idée est due à l'explication donnée par Marie, ainsi qu'à l'énoncé de la question qui utilise les mots air et gaz. 2. Aspects particulairesCette partie présente, tout d'abord, le rôle que joue l'énoncé dans l'utilisation des molécules, puis les idées sur les molécules qu'Anne et Ellen ont établies lors de l'élaboration de leurs réponses à certaines questions. Le rôle des énoncés dans l'utilisation des molécules
Tableau 7.52 : Évolution des idées sur l'utilisation des molécules (les questions en gras ne demandant pas explicitement d'utiliser les molécules). Les premières questions de la séquence laissent le choix aux élèves de représenter l'air dans une seringue en se plaçant soit au niveau macroscopique, soit au niveau microscopique. La question suivante demande de représenter de décrire ce qui change pour l'air, en se plaçant au niveau macroscopique puis au niveau microscopique. Dans aucune de ces questions Anne et Ellen n'utilisent les molécules. Comme le montre le tableau 7.52, ce n'est qu'à partir de la question P1A2Q1, qu'elles utilisent pour la première fois l'idée l'air est composé de molécules. Nous pensons que l'apparition de cette nouvelle idée est due à l'énoncé de la question qui demande explicitement d'utiliser les molécules. Dans la suite de la séquence, Anne et Ellen réutilisent cette idée dans un nombre important de questions. Nous pensons que l'augmentation du domaine d'application de cette idée est due aux énoncés des questions, qui demandent explicitement de les utiliser. Il est intéressant de voir que seule Anne utilise les molécules dans deux questions (P2A2Qa et P2.2A1Qa) qui ne l'exigent pas. De plus, dans ces questions, elle va établir des liens avec des grandeurs macroscopiques. Cependant, nos données ne nous permettent pas de faire de suppositions sur les éléments du milieu responsables de ces liens.
Tableau 7.53 : Évolution des idées sur les molécules Anne et Ellen utilisent le lien entre la pression et les molécules uniquement dans les questions qui le demandent (P2A2Qd, P2.2A2Qc&d). Il semble qu'elles établissent ce lien à partir des discussions entre les élèves et l'enseignante au cours de la correction. C'est pourquoi, nous pensons que les éléments du milieu responsables de cette évolution sont les autres élèves et l'enseignante. De plus, Anne établit un lien entre la variation de la température et la vitesse des molécules dans la question P2.2A2Qd dont le but est de faire établir ce lien aux élèves. Durant la correction de la question P2A1Ex2Qc, Ellen établit que les molécules d'eau se touchent entre elles. Il semble qu'elle ne s'appuie sur aucun des éléments du milieu pour construire cette nouvelle idée. 3. Présence d'un gazDans cette partie, nous présentons l'évolution des idées d'Anne et Ellen sur la présence de l'air dans une enceinte, puis sur le lien entre la quantité et le volume. Nous finirons par la présentation des idées sur le lien entre la quantité et le nombre de molécules. Évolution des idées sur la présence d'un gaz dans une enceinte
Tableau 7.54 : Évolution des idées sur la présence de l'air dans une enceinte Dans la question P1A1Q1, Anne considère qu'il y a de l'air dans une seringue ouverte. Il semble qu'elle utilise cette nouvelle idée sans s'appuyer sur les éléments du milieu. C'est pourquoi, nous supposons que cette idée fait partie de ses connaissances préalables. Dans une nouvelle question (P2A1Ex2Qa) demandant de rajouter de l'air dans une bouteille pleine d'air, Ellen considère qu'il n'y a pas d'air dans la bouteille ouverte. Nous pensons que cette idée provient aussi de ses connaissances antérieures, puisqu'elle ne semble pas s'appuyer sur les éléments du milieu. À la suite de cette remarque, Anne va essayer de convaincre Ellen, qu'il y a de l'air dans la bouteille en s'appuyant sur certains éléments perceptibles de l'expérience (le piston de la seringue qui remonte (vue) et lorsque l'on enlève la seringue de la bouteille ça fait "pshhhh" (ouïe)). À la suite de cette explication, Ellen utilise l'idée qu'il y a de l'air dans la bouteille. Nous interprétons cette évolution par la sélection entre deux idées contradictoires pour une même situation (voir cadre théorique sur les idées). Nous pensons que les éléments responsables de cette évolution sont l'explication d'Anne et les éléments perceptibles de l'expérience. Dans la question suivante, Ellen réutilise cette idée, ce que nous interprétons par une augmentation du domaine d'application de cette idée. Évolution des idées sur le lien entre la quantité et le volume
Tableau 7.55 : Évolution des idées sur le lien entre la quantité et le volume Dans la question P1A1Q1, Anne utilise l'idée que la quantité varie comme le volume (VaugQaug). Elle va ensuite utiliser cette idée dans plusieurs situations de la séquence d'enseignement, ce que nous interprétons par une augmentation de son domaine d'application. Cependant, dans la question P1A1Q3micro, Anne va établir un nouveau lien entre la quantité et le volume (VdimQid). Nous supposons que cette évolution est due à deux éléments du milieu. Le premier est Ellen, qui lui signale que l'air à l'intérieur ne change pas lorsque l'on appuie sur le piston. Le second semble être l'expérience, puisqu'Anne est en train de comprimer de l'air dans une seringue. Toujours dans la question P1A1Q3micro, Ellen semble ne pas faire la différence entre le volume et la quantité. Au cours d'une discussion, Anne lui explique cette différence et il semble qu'à la suite de cette explication, Ellen fasse la distinction entre la quantité et le volume. Nous interprétons l'évolution d'Ellen par une distinction entre deux idées (voir cadre théorique) et nous pensons que cette évolution est due à l'explication d'Anne. Dans la suite de la séquence d'enseignement, Anne et Ellen utilisent l'idée Vdim Qid dans plusieurs situations, ce qui correspond à une augmentation de son domaine d'application. Cependant, nos données ne permettent pas d'identifier les éléments du milieu responsables de cette augmentation. Évolution des idées sur le lien entre la quantité et le nombre de molécules
Tableau 7.56 : Évolution des idées sur le lien entre la quantité et le nombre de molécules Au cours de la question P1A2Q1 Anne établit un lien entre la quantité et le nombre de molécules. Nous pensons que cette évolution provient de l'énoncé qui demande de représenter avec des molécules une petite partie d'air. Au cours de cette question, Ellen établit aussi ce lien et nous pensons que cela provient de l'explication donnée par Anne. Par la suite, seule Anne va réutiliser cette idée dans plusieurs situations. Nous pensons que l'augmentation du domaine d'application de cette idée est due au fait que les énoncés des différentes questions demandent tous de représenter de l'air à l'aide des molécules sur un schéma. Outre le fait de représenter l'air par des molécules, Anne va réussir à faire une "abstraction", qui consiste à isoler une petite partie d'air contenu dans une seringue et à évaluer le nombre de molécules présent dans cette partie lorsque l'on bouge la piston de la seringue. Cette "abstraction" a été effectuée durant la correction de la question P1A2Q1, et il semble que l'explication de l'enseignante soit responsable de cette évolution. Anne va réutiliser ce raisonnement dans plusieurs questions de la séquence d'enseignement, augmentant son domaine d'application. Nous pensons que cette augmentation provient de la "ressemblance" des situations proposées par ces questions. 4. Répartition d'un gaz
Tableau 7.57 : Évolution des idées sur la répartition des gaz Dans la question P1A2Q1, Anne et Ellen représentent de manière spontanée les molécules regroupées à un endroit. Nous supposons que cette idée fait partie de leurs connaissances préalables, car elles ne semblent pas utiliser les éléments du milieu. Cette idée va être réutilisée dans une situation ayant des traits de surface très proches (représenter un schéma au niveau microscopique de l'air contenu dans une seringue). Il semble que l'augmentation du domaine d'application de cette idée soit due à la ressemblance des énoncés. La question P1A2Q3 demande de corriger les représentations en utilisant le modèle microscopique des gaz. Dans cette question Anne et Ellen représentent les molécules réparties partout. Nous pensons que l'utilisation de cette nouvelle idée semble provenir du texte du modèle, particulièrement de la propriété G2, qui précise que "les molécules sont très éloignées les unes des autres et se répartissent dans tout le volume qui leur est offert". Cette idée est réutilisée dans une autre question, qui demande cette fois de représenter à l'aide des molécules le mélange de deux gaz. Il est intéressant de voir qu'à partir de la même propriété G2 du modèle, il semble qu'Anne élabore l'idée les molécules sont collées aux parois. En effet, il semble qu'elle s'appuie sur la phrase du modèle "les molécules sont très éloignées les unes des autres", pour en déduire qu'elles sont collées aux parois. Anne va réutiliser cette idée dans une autre question, ce qui correspond à une augmentation de son domaine d'application. Il semble qu'Anne réutilise l'idée qui vient d'être employée par un autre élève au cours de la correction qui s'est déroulée juste auparavant. Nous pensons que l'augmentation du domaine d'application est due à l'intervention de cet autre élève.
5. Action du gazCette partie présente, dans un premier temps, les idées d'Anne et Ellen sur le lien entre la pression et le volume et dans un second temps différentes idées sur la pression.
Tableau 7.58 : Évolution du lien entre la pression et le volume Au cours de la question P2A2Qa, qui demande la manière dont évolue la pression de l'air dans une seringue lorsque son volume augmente, Anne et Ellen établissent le lien entre l'augmentation du volume et la diminution de la pression (PdimVaug). Nous pensons que ce nouveau lien a été établi à partir de l'expérience mettant en jeu une seringue reliée à un pressiomètre. Dans la question P2A3Qb utilisant deux seringues de tailles différentes, Anne établit un nouveau lien entre la pression et le volume (PaugVaug). Ce nouveau lien sera proposé ensuite par Ellen au cours de la question P2.2A1Qa. Ce lien sera réutilisé par Anne, ce qui témoigne d'une augmentation de son domaine d'application. Nous pensons que cette augmentation provient essentiellement de la proposition d'Ellen. Au cours de la question P2.2A1Ex1, demandant de mesurer expérimentalement la pression de l'air contenu dans une seringue lorsque l'on fait varier son volume, Anne réalise que la pression diminue lorsque l'on augmente le volume d'une seringue. Nous interprétons cette évolution par une sélection entre deux idées contradictoires pour une même situation (voir l'évolution des idées dans notre cadre théorique). En effet, à la suite des mesures effectuées à l'aide du pressiomètre, Anne va choisir d'utiliser le lien PdimVaug à la place de PaugVaug utilisé précédemment. Nous pensons que cette évolution est due l'expérience et particulièrement à l'utilisation du pressiomètre et de la seringue.
Tableau 7.59 : Évolution des idées sur la pression Au cours de la séquence, Anne et Ellen vont utiliser un certain nombre de nouvelles idées sur la pression. Tout d'abord, elles semblent établir que l'air agit dans plusieurs situations faisant appel uniquement à la seringue. Nous pensons que le fait de sentir (en passant par le toucher) l'action du gaz à travers le piston de la seringue, favorise la construction de cette nouvelle idée. De plus, Anne et Ellen établissent un nouveau lien entre la pression et l'action du gaz. En nous fondant sur leurs discussions, nous pensons que ce lien est établi à partir du modèle macroscopique, particulièrement à partir de la phrase "la pression du gaz rend compte de l'action de ce gaz sur toutes les parois du récipient". À partir de leurs discussions durant la question P2A2Qa, nous pensons que la nouvelle idée sur "l'homogénéité" de la pression provient du modèle macroscopique, et particulièrement de la phrase "les grandeurs température et pression sont les mêmes partout dans le récipient fermé". Il semble que les idées qu'il y a une pression dans une seringue sans action dessus et que la pression est reliée aux chocs des molécules proviennent des remarques de l'enseignante. C'est pourquoi, nous supposons que l'élément du milieu responsable de ces nouvelles idées est l'enseignante. Pour terminer, il apparaît qu'Anne et Ellen établissent un lien entre la pression et la température à partir de l'expérience, notamment en chauffant avec un sèche cheveux une seringue reliée à un pressiomètre. Nous pensons que l'élément du milieu responsable de ce nouveau lien est cette expérience. Yüklə 1,49 Mb. Dostları ilə paylaş:
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