La communication pédagogique dans les exposés de chimie à l’université Mireille Houart, Nathalie Warzée, François Reniers, Johan Wouters et Marc Romainville Recherche financée par le Fond National de la Recherche Scientifique (FNRS)

Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB Plan Problématique Objectifs Méthodologie Résultats Perspectives Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB

Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB Problématique En 1re année universitaire, dans les sections scientifiques Constats Taux d’échec (60%) Cours magistraux (±70% du programme horaire)  mode de communication principal En chimie, difficulté majeure et transversale = passages, associations entre trois niveaux de savoir Hypothèse Qualité de la communication pédagogique = facteur déterminant pour l’apprentissage  facteur contrôlable Problématique Objectifs Méthodologie Résultats Perspectives Problématique Objectifs Méthodologie Résultats Perspectives Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB

Modèle des trois niveaux de savoir Problématique Objectifs Méthodologie Résultats Perspectives Difficulté transversale en chimie Domaine concret Expériences Expérience Film Photo Schéma Graphique Tableau Langage naturel Niveau Macroscopique Domaine abstrait modélisation Cl2 Niveau microscopique Niveau symbolique Symbolisme chimique mathématique Langage naturel Modèle Graphique Langage naturel

Objectifs (1) En première année universitaire, Problématique Objectifs Méthodologie Résultats Perspectives En première année universitaire, dans le cadre des cours magistraux, de chimie générale Analyser la difficulté du passage et des associations entre les trois niveaux de savoir Améliorer la communication pédagogique Mireille Houart - Université de Namur Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB

Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB Objectifs (2) Problématique Objectifs Méthodologie Résultats Perspectives Valider deux hypothèses (Gabel, 1993) Hypothèse1 Expliciter clairement et fréquemment le niveau du message, les passages et les rapports dialectiques qu’ils entretiennent entre eux devrait augmenter la compréhension profonde des étudiants des concepts de base en chimie Hypothèse 2 Mettre l’accent sur le niveau microscopique devrait augmenter la compréhension profonde des étudiants des concepts de base en chimie Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB

Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB Méthodologie (1) Problématique Objectifs Méthodologie Résultats Perspectives Recueil de données Enregistrement du message de 12 cours magistraux (2 universités - 3 matières) Distribution de questionnaires aux étudiants à l’issue de chaque cours magistral Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB

Méthodologie (2) Groupe témoin Hypothèse 1 Hypothèse 2 Problématique Objectifs Méthodologie Résultats Perspectives Groupe témoin Hypothèse 1 Hypothèse 2 Solutions aqueuses Thermo dynamique Cinétique FUNDP ULB 2006 - 2007 Message classique 2008 Message expliciter les niveaux expliciter les liens entre les niveaux Message  insister sur le niveau microscopique Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB

Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB Méthodologie (3) Problématique Objectifs Méthodologie Résultats Perspectives Analyse du message du point de vue de la difficulté transversale Analyse des questionnaires des étudiants primo inscrits Mesure de la compréhension en profondeur des concepts de base en chimie Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB

Caractéristiques du message (1) Problématique Objectifs Méthodologie Résultats Caractéristiq. du message Acquis des étudiants Actions pédagogiques Impacts sur les acquis des étudiants Perspectives macroscopique microscopique symbolique 100 % 50 % ULB FUNDP Solutions aqueuses Thermo- dynamique Cinétique Proportion du niveau de savoir 6 25 11 4 15 17 Le niveau microscopique est très peu mis en évidence dans les 6 cours analysés

Caractéristiques du message (2) Problématique Objectifs Méthodologie Résultats Caractéristiq. du message Acquis des étudiants Actions pédagogiques Impacts sur les acquis des étudiants Perspectives Groupe témoin Hypothèse 1 Hypothèse 2 FUNDP ULB Durée d’enregistrement 66 57 50 76 90 45 Changement de niveau (nombre/minute) 132 ± 2,0 ± 1,3 130 ± 2,6 80 ± 1,0 133 ± 1,5 48 Identification du niveau de savoir 1 9 2 5 Etablissement de liens entre 2 niveaux 23 20 38 21 32 13 Explicitation de liens entre 2 niveaux

Acquis des étudiants (1) Problématique Objectifs Méthodologie Résultats Caractéristiq. du message Acquis des étudiants Actions pédagogiques Impacts sur les acquis des étudiants Perspectives Niveau macroscopique symbolique microscopique (52  12) % (N=664) (21  6) % (N=300) 29 % (N=286) (24  2)% (N = 988) (38  15)% (N = 684) 2% (N = 83)

Actions pédagogiques menées la 2e année (1) Problématique Objectifs Méthodologie Résultats Caractéristiq. du message Acquis des étudiants Actions pédagogiques Impacts sur les acquis des étudiants Perspectives Cours magistraux de thermodynamique pour valider l’hypothèse 1 Décrire le modèle des 3 niveaux de savoir et de leurs modes de représentation Décrire le logo d’identification des niveaux SYMBOL MICRO H2O MACRO Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB

Actions pédagogiques menées la 2e année (2) Identifier le ou les niveau(x) sur certaines dias-clés Établir des liens entre les différents niveaux Problématique Objectifs Méthodologie Résultats Caractéristiq. du message Acquis des étudiants Actions pédagogiques Impacts sur les acquis des étudiants Perspectives H2O H2O H2O Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB

Exemples de processus spontanés Dissolution d’un soluté ionique Évaporation, sublimation Détente isotherme d’un gaz H2O H2O ex: NaCl, NH4NO3 DH > 0 DU = 0 (PV = cst) solide liquide gaz H2O

Actions pédagogiques menées la 2e année (3) Problématique Objectifs Méthodologie Résultats Caractéristiq. du message Acquis des étudiants Actions pédagogiques Impacts sur les acquis des étudiants Perspectives Cours magistraux de cinétique pour valider l’hypothèse 2 Illustrer le niveau microscopique par des modèles moléculaires sur certaines diapositives et fournir des explications Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB

Énergie des collisions A + B  2 C La réaction ne peut se produire que si deux molécules entrent en collision avec une énergie au moins égale à l’énergie d’activation de la réaction E  Ea E < Ea Sinon, elles rebondissent simplement l’une sur l’autre

Complexe activé Introduction Méthodologie Résultats Actions Impact

Mécanisme réactionnel – complexe activé - intermédiaire – étape déterminante O2 + O RAPIDE O + O3 O2 + O2 LENT Complexe activé Complexe activé Réactifs intermédiaire Produits

Impacts sur les acquis des étudiants (ULB) Problématique Objectifs Méthodologie Résultats Caractéristiq. du message Acquis des étudiants Actions pédagogiques Impacts sur les acquis des étudiants Perspectives Solutions Année 1 Année 2 p<0,01 20 14 10 5 Thermo- dynamique p<0,0001 Cinétique p<0,0001 Cette différence est significativement différente à 99% ou la probabilité de rejeter l’hypothèse nulle est inférieure à 1 centième Analyse des résultats en cours…

Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB Perspectives Problématique Objectifs Méthodologie Résultats Perspectives Déterminer les acquis des étudiants aux FUNDP Mettre en relation les acquis des étudiants et les caractéristiques du message de la 2e année Rechercher un lien entre les acquis à court terme et les performances académiques en chimie Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB