Soutenance mémoire
Enseignement-apprentissage des sciences physiques en se basant sur l’expérience
Définition de l’expérience
Selon le dictionnaire Larousse (2008), une expérience est un essai, une épreuve dans le but de vérifier ou de démontrer quelque chose. Pour mieux éclaircir la définition d’une expérience, nous allons voir successivement les avis de quelques auteurs. Une expérience est un moment qui privilégie un test d’une théorie pour valider ou non cette dernière au cours d’une activité expérimentale (Fourez ,1992, cité dans Tachou, 2004) . Cela nous permet de dire que sans faire d’expérience pendant l’apprentissage des sciences, les élèves ne savent pas l’importance d’une théorie dans la vie quotidienne. Une expérience correspond toujours à une interrogation du type : si, dans telle situation, je fais ceci, que va-t-il se passer et pourquoi ? (Rita, 2008). Ainsi, l’une des spécificités de l’apprentissage des sciences est d’apprendre aux élèves à formuler de telles questions. Le paragraphe suivant nous présente les rôles de l’expérience dans l’enseignement et l’apprentissage des sciences physiques.
Rôles de l’expérience
Les sciences physiques sont des sciences expérimentales, donc elles doivent être enseignées comme telles. Ainsi, selon notre programme scolaire, l’enseignement des sciences physiques repose sur la conduite des expériences pour que les élèves puissent avoir des esprits à :
– la curiosité : elles (expériences) apprennent l’élève à observer et à se poser des questions ;
– l’honnêteté intellectuelle : elles (expériences) aident l’élève à s’approprier des méthodes, des techniques et des modes de pensée ;
– la critique : elles (expériences) développent le sens critique chez les élèves.
Il existe donc un développement de l’esprit des élèves lors de la réalisation d’une expérience dans laquelle les représentations des élèves sont confrontées avec la réalité. Le rôle de l’enseignant est celui d’un facilitateur, un médiateur du savoir en train d’être acquéri (Bruner, 1990, cité dans Cariou, 2002) tandis que les élèves font une investigation lors de l’expérience (Rita, 2008 ; Tinas, 2013). Alors, l’apprenant doit construire ses représentations pendant l’expérience. Il est là pour changer les représentations erronées. En outre, l’enseignant accompagne l’élève dans son apprentissage, médiatise le savoir. Toujours à l’écoute de l’élève, il est là aussi pour aider à l’appropriation de ce savoir.
La méthode expérimentale
Définition :
Selon le dictionnaire Larousse (2008), une méthode expérimentale est une démarche organisée et rationnelle de l’esprit pour arriver à un certain résultat. Giroud (2011) tente de définir les méthodes expérimentales. Pour lui, la méthode expérimentale est un procédé de découverte dont l’objectif est la réponse à un problème.
Les éléments caractéristiques d’une méthode expérimentale selon Develay (1989) :
Nous nous référons ici aux travaux en didactique des sciences expérimentales menés par Develay (1989). Pour lui, on peut caractériser en quatre phases différentes une méthode expérimentale :
– La phase de formulation du problème ;
– La phase d’émission des hypothèses ;
– La phase d’expérimentation ;
– La phase d’interprétation.
Ces différentes phases ne sont pas linéaires au cours d’une méthode expérimentale.
➤ La phase de formulation du problème :
Formuler un problème à résoudre en situation d’apprentissage est en lien avec la capacité de l’élève à se poser des questions, à comparer une situation nouvelle avec une situation connue.
➤ La phase d’émission des hypothèses :
Cette phase consiste à la proposition relative à l’explication d’une situation donnée qui pose de problèmes. Cette proposition admise provisoirement vraie avant d’être soumise au contrôle de l’expérience.
➤ La phase d’expérimentation :
Cette phase correspond à la construction d’un protocole pour l’expérience afin de vérifier l’hypothèse.
➤ La phase d’interprétation :
Cette phase consiste à l’explication des résultats obtenus de l’expérience. Elle conduit à la construction de concepts, de lois, de théories, de modèles. Parfois elle débouchera sur une nouvelle question.
Le concept de représentation
La représentation est un élément essentiel dans l’enseignement et l’apprentissage. Ainsi, nous allons essayer de connaitre l’origine du concept de représentation, puis quelques acceptions sur le concept de représentation. Enfin, nous finirons par la présentation des différents types de la représentation.
Origine de représentation
Selon Bachelard (1975), l’esprit des élèves n’est jamais vide de connaissances antérieures quel que soit leur âge. Ainsi, les élèves disposent d’un corps d’idées préalables qu’ils se sont construites de longues dates pour analyser et comprendre le réel autour d’eux (leur corps, leur environnement physique et technologique, etc.), ce sont ces prés savoirs dominants sur les esprits des élèves constituent ce qu’on appelle les représentations. Chacun possède ainsi un ensemble de représentations qu’il utilise pour expliquer son environnement. C’est pendant l’apprentissage que les élèves doivent faire interagir leurs représentations avec la réalité afin qu’ils puissent les modifier vers une nouvelle conception. Cet apprentissage doit être fondé essentiellement sur la réalisation des TP, car les sciences physiques sont des sciences expérimentales. De plus, Hrairi (2004) a précisé que les TP présentent un moment privilégié permettant aux élèves de critiquer et de confronter leurs représentations personnelles avec la réalité.
Les acceptions du concept de représentation
Dans le dictionnaire Larousse (2008), la représentation est une idée que nous nous faisons du monde ou d’un objet donné. Nous donnons ici quelques acceptions de la représentation selon quelques auteurs. Selon Meirieu (1987), la représentation, en terme d’apprentissage, désigne la conception que le sujet a, à un moment donné, d’un objet ou d’un phénomène. D’après Giordan (1994), c’est un moyen d’approcher un phénomène étudié et une tentative d’assimiler celui-ci dans l’ensemble de référence que possède l’individu. Selon Spaeth (2014), les représentations sont donc des outils méthodologiques directement associés au plan cognitif, elles se révèlent dans un contexte discursif précis (plan des interactions, des sujets). Chacune de ces acceptions ci-dessus relate l’idée des prés savoirs dominants chez un individu.
Nous allons décrire dans le paragraphe suivant les types des représentations.
Types de représentations
On distingue trois types de représentations : représentations individuelles, collectives et sociales.
➤ Représentations individuelles :
Selon Mannoni (1985), les représentations individuelles sont des entités de nature cognitive reflétant, dans le système mental d’un individu, une fraction du monde extérieur à ce système. Ainsi, elles sont des conceptions qu’un individu peut avoir sur un objet, sur une situation, et sur ce qui leur est associé. Elles servent donc à un individu pour organiser son action.
➤ Représentations collectives :
Selon Durkheim (1898), les représentations collectives sont les représentations spécifiques d’un groupe d’individu qui les élabore et les partage.
➤ Représentations sociales :
Selon Moscovici (1961), la représentation sociale est une forme de connaissance socialement élaborée qui vise à la construction d’une réalité commune à un ensemble social.
Electronégativité χ
L’électronégativité caractérise l’aptitude des atomes à capter ou à perdre des électrons lorsqu’ils sont engagés dans une liaison chimique avec un autre atome, elle est une grandeur physique sans dimension.
Quelques notions à savoir
Energie d’ionisation E.I :
L’énergie d’ionisation est l’énergie minimale qu’il faut fournir à un atome pour enlever un électron, elle est toujours positive.
Affinité électronique A.E :
Une affinité électronique est l’énergie libérée lors de la capture d’un électron par un atome à l’état gazeux dans son état fondamental, elle peut être positive ou négative.
N.B : Plus l’affinité d’un atome est élevée, plus l’atome a tendance à capter des électrons pour saturer sa couche externe et pour obéir la règle de l’octet.
Règles du duet et de l’octet :
D’après Berthelot et ses collaborateurs (2000) :
➤ Règle du duet :
Les éléments de numéro atomique proche de celui de l’hélium adoptent sa structure électronique : (K)2 . Ils ont alors deux électrons sur leur couche externe.
➤ Règle de l’octet :
Les autres éléments de numéro atomiques inférieurs à 18 adoptent la structure électronique du néon ou de l’argon. Ils portent donc 8 électrons (un octet) sur leur couche externe.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
I. Quelques notions sur les concepts didactiques
I.1. Enseignement-apprentissage des sciences physiques en se basant sur
l’expérience
I.1.1. Définition de l’expérience
I.1.2. Rôles de l’expérience
I.2. La méthode expérimentale
I.2.1. Définition
I.2.2. Les éléments caractéristiques d’une méthode expérimentale selon Develay (1989)
I.3. Le concept de représentation
I.3.1. Origine de représentation
I.3.2. Les acceptions du concept de représentation
I.3.3. Types de représentations
II. Electronégativité χ
II.1. Quelques notions à savoir
II.1.1. Energie d’ionisation E.I
II.1.2. Affinité électronique A.E
II.1.3. Règles du duet et de l’octet
II.2. Différents types des électronégativités des atomes
II.2.1. Electropositifs
II.2.2. Electronégatifs
II.3. Echelle de Pauling
III. Quelques notions sur les concepts d’acide et de base
III.1. Définition et différents types de solutions aqueuses
III.1.1. Définition
III.1.2. Différents types de solutions aqueuses
III.2. Définitions et exemples des solutions acides et basiques
III.2.1. Selon Arrhenius
III.2.2. Selon Bronsted
III.2.3. Selon Lewis
III.3. Le pH d’une solution aqueuse
III.3.1. Définition
III.3.2. Appareil de mesure du pH des solutions aqueuses
III.3.3. Quelques pH des solutions acides, basiques et neutre
IV. Quelques notions sur les concepts d’oxydoréduction
IV.1. Définitions et exemples sur les concepts d’oxydoréduction
IV.1.1. Le nombre d’oxydation
IV.1.2. L’oxydation et la réduction
IV.1.3. L’oxydant et le réducteur
IV.1.4. Le couple redox
IV.1.5. L’oxydoréduction proprement dite
IV.2. Le potentiel d’électrode ou potentiel redox
IV.2.1. Electrode ou demi-pile
IV.2.2. Le potentiel de référence d’électrode
IV.2.3. Potentiel de Nernst
IV.3. La prévision des réactions d’oxydoréduction dans les conditions de références
IV.3.1. L’échelle des potentiels de référence
IV.3.2. La règle de gamma
CONCLUSION GENERALE
