Université lumière-lyon II

Introduction générale

"Au commencement était le verbe. Puis le sujet

et le complément vinrent à la rescousse

et tout cela prit un sens."

Bernard Lherbier.

Au début des années 1970, la plupart des recherches en didactique des sciences se sont centrées sur les conceptions des élèves. Très vite, ces travaux ont identifié un certain nombre de conceptions d'élèves sur différents thèmes, notamment en France, à propos des circuits électriques (Tiberghien et Delacôte 1976, Closset 1983), de la mécanique (Viennot 1979), des gaz (Séré 1985 ; Chomat, Larcher & Méheut 1988) ou encore de la lumière (Kaminski 1989). Comme en témoigne l'importante bibliographie faite à l'IPN de Kiel par Duit (2002), ces nombreux travaux sur les conceptions ont produit un noyau de résultats extrêmement stables dans des domaines très variés de la physique. Les travaux didactiques sur les raisonnements des élèves se sont ensuite élargis en prenant en compte de nouveaux aspects, comme la motivation (Weinert & Kluwe 1987, Pintrich 1999, Osborne & al. 2003), la métacognition (Brown 1987, Gunstone 1992), les rôles de l'argumentation et de l'explication (Stinner 1993, Newton & al. 1999, Driver & al. 2000, Martin & al. 2001), ou encore le rôle de la représentation de la science des élèves et des professeurs (Solomon 1992, Désautels et Larochelle 1998). Ces différents travaux commencent à fournir un ensemble de résultats permettant de mieux cerner les multiples facteurs susceptibles de jouer un rôle dans l'apprentissage des élèves.

Cependant, l'ensemble des résultats accumulés sur les raisonnements des élèves soulève la question de savoir comment les utiliser dans le cadre de l'enseignement. Pour répondre à cette question Scott, Asoko & Driver (1992) présentent différentes stratégies utilisées dans l'enseignement afin de faire évoluer les conceptions des élèves. Ces stratégies sont regroupées selon deux pôles. Le premier se fonde sur le conflit socio-cognitif et le second sur le développement d'idées compatibles avec le point de vue scientifique. Pour illustrer ce deuxième point, on retiendra l'approche de Niedderer (1987), qui ne vise pas à remplacer les théories des élèves (basées sur la pensée quotidienne) par une théorie scientifique et qui permet en revanche aux élèves de prendre conscience de ces deux théories et d'apprendre des concepts scientifiques. L'ensemble des stratégies proposées par Scott, Asoko & Driver (1992) se base essentiellement sur les conceptions des élèves et ne tienne quasiment pas compte des autres éléments susceptibles de jouer un rôle dans l'apprentissage des élèves (comme la motivation, la métacognition, l'argumentation...). On trouve essentiellement en France un certain nombre de travaux, qui tout en utilisant les résultats sur les conceptions, se basent entre autres sur l'activité de modélisation pour développer des séquences d'enseignement (Chomat, Larcher & Méheut 1988, Martinand & al. 1992, Tiberghien 1994, Méheut 1996, Guillaud 1998, Buty 2000, Vince 2000).

La prise en compte des résultats de recherche, aussi bien pour l'élaboration d'un enseignement, que pour l'étude du rôle que joue cet enseignement sur l'apprentissage effectif des élèves, nous paraît essentielle. Notre recherche s'inscrit dans cette perspective et porte sur l'évolution des élèves de Seconde au cours d'une séquence d'enseignement sur les gaz. Cette séquence a été construite lors d'un travail de recherche et développement auquel nous avons participé, ce qui nous permet de pouvoir aborder, dans de bonnes conditions, l'étude des facteurs responsables de l'évolution des élèves. Ainsi, la problématique de notre recherche porte sur le rôle que joue la séquence d'enseignement sur les gaz dans l'apprentissage des élèves de seconde.

Cette problématique d'ordre général guide le plan que nous allons suivre. Dans un premier temps (chapitres 1), nous allons définir notre cadre théorique et préciser ce que nous reprenons des travaux provenant :

• 
  des courants psychologiques sur l'apprentissage,
  
• 
  des réflexions épistémiques sur l'apprentissage,
  
• 
  de la didactique des sciences sur les raisonnements des élèves et sur les différents types de modélisation de l'apprentissage issus des théories du changement conceptuel.
  

Cette première partie nous permettra, dans un second temps (chapitre 2), de formuler de façon plus précise nos questions de recherche, puis de spécifier la méthodologie adoptée pour les traiter (chapitre 3).

Nous présenterons les résultats de notre travail à propos de :

• 
  l'analyse des connaissances préalables des élèves et de la séquence d'enseignement sur les gaz élaborée au sein du groupe de recherche-développement (chapitre 4),
  
• 
  l'analyse de l'évolution des élèves sur plusieurs classes (chapitre 5),
  
• 
  l'analyse de l'évolution des idées de deux élèves avant et après l'enseignement (chapitre 6),
  
• 
  l'analyse de l'évolution des idées de deux élèves pendant l'enseignement (chapitre 7).
  

Chapitre 1. Cadre théorique

"Il y a ma vérité,

il y a ta vérité

et il y a la vérité."

(proverbe du Burkina Faso)

Introduction

La perspective de cette étude est de connaître le rôle d'un enseignement sur l'apprentissage des élèves. Pour rendre compte de ce rôle, cette recherche nécessite de prendre comme objet d'étude les relations entre les situations d'enseignement, le comportement des élèves et leurs acquisitions. Le cadre théorique que nous allons développer, va conditionner notre méthodologie pour analyser l'interaction de l'élève et de son environnement dans le cas d'un enseignement de physique sur les gaz. Nous proposons, dans un premier temps, de présenter les hypothèses sur l'apprentissage, que nous adoptons dans le cadre de cette étude. Dans un second temps, nous nous positionnerons par rapport aux principaux travaux sur les théories didactiques du changement conceptuel et nous étudierons les différents types de modélisations proposés afin de déterminer la plus adaptée pour mener à bien notre étude. Enfin, dans un troisième temps, nous présentons notre modèle des idées, en spécifiant notamment ce qu'est une idée, ainsi que comment elle évolue. Nous finissons en présentant comment l'utilisation de la notion de milieu issue de la théorique des situations didactiques de Brousseau (1998) permet d'étudier les facteurs responsables de l'évolution des idées.