1 Modèles et activité de modélisation : Un cadre danalyse des manuels scolaires et des points de vue des professeurs stagiaires de lIUFM. Cas de latome.

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1 1 Modèles et activité de modélisation : Un cadre danalyse des manuels scolaires et des points de vue des professeurs stagiaires de lIUFM. Cas de latome. Mohamed SOUDANI Olfa SOUDANI Bernard TRIBOLLET

2 2 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 latome : Etude exploratoire

3 3 I- Cadre théorique

4 4 Question ? Problème ? Chimie du professeur ? Chimie du chimiste Chimie de lélève / létudiant ? Lenseignant 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

5 5 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 lactivité de modélisation dans lactivité scientifique ? Thématique de ce congrès : Mesure, Modèles/Modélisation, Simulation = Piliers de lactivité du chimiste

6 6 Les modèles que vous enseignez sont-ils explicites ? Chaque modèle pris individuellement ? Pour vous ? Pour vos étudiants ? La transition dun modèle à un autre ? Pour vous ? Pour vos étudiants ?

7 7 Que fait létudiant 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 ?

8 8 Pour les Étudiants et les stagiaires, la modélisation est : - lécriture dune équation de réaction, -Le traçage dune courbe de titrage, -pH = -logC - La commande « Bouton dun oscillo », - La commande « Touche dun ordinateur »…

9 9 Activité de modélisation : Une synergie daction 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, NO 2, G Cb H 2 O, C 16 H 10 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 létudiant Actions des produits les uns sur les autres, action du soleil sur les produits Les objets initiaux se sont transformés : nouvel état Structure praxéologique

10 10 Létudiant ne comprend pas toujours ces liens, ces frontières, ni entre les deux structures, ni entre les registres dun même modèle : Problème : quand lévidence de la situation fait que le chimiste ne juge pas nécessaire dexpliciter tous ces aspects :

11 11 "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 :

12 12 « Lenseignement 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 délaboration de ces contenus » Les consignes du B.O. ( hors série n°6 du 12-08-2000) Quand cet étudiant devient enseignant :

13 13 II- Étude exploratoire

14 14 Lors dune session de formation à lIUFM de Lyon sur les modèles et les activités de modélisation : questionnaire individuel suivi dun débat collectif Le « même » questionnaire a été soumis à des élèves de 2 nde, des étudiants de Licence sciences physiques, des étudiants du CAPES physique chimie.

15 15 Quelques résultats Ils ont tous accepté de classer les différentes représentations, certaines représentations sont carrément rejetées : Or, classer ou rejeter cest comparer… par rapport à une référence, par rapport à projet détude

16 16 Hatierp171 Il lui manque les e- A1 Héliosp14 Certains la choisissent en disant que cest « le plus adapté », dautres la rejettent en disant que « cest faux », « les trajectoires sont fixes » ! « Je déteste la représentation du mvt des e- en terme dorbite » A2 Quelques réponses et interprétations Ci-après des explications du rejet de certaines représentations

17 17 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

18 18 Nathanp12 A5 « je narrive 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

19 19 Quelques réponses de stagiaires Aucun stagiaire na rejeté une représentation de la molécule deau

20 20 Il sagit moins dincriminer les enseignants stagiaires pour la qualité de leurs réponses que didentifier des manques dans leur formation afin dessayer de leur apporter les compléments nécessaires. Conclusion Y = f(x)

21 21 Quelle place accorder à lépistémologie historique dans la formation des enseignants scientifiques ? Conclusion