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Grandeurs dimensionnées
C’est une grandeur avoir au moins un exposant non nul Exemples :
Energie cinétique : ?= 12 ? ?2 [?]=??2?−2.
Volume de sphère plein : ?= 43 ? ?3 [?]= ?3.
ANALYSE DIMENSIONNELLE
L’analyse dimensionnelle (AD) a été introduite par Reynolds en 1883 pour traiter des problèmes d’hydrodynamique. Les nombre de Reynolds sont des exemples classiques de paramètres physiques sans dimension. L’hydrodynamique et plus particulièrement l’étude des équations de Navier-Stokes reste d’ailleurs une des branches de la physique la plus consommatrice d’AD.
Définitions ([20], [24])
L’analyse dimensionnelle est l’étude de la forme générale des équations régissant un phénomène physique (Cazin et Kotcharian 1984). Elle s’intéresse aux dimensions des variables intervenant dans les équations scientifiques.
La propriété d’homogénéité des équations, c’est-à-dire leur indépendance par rapport au système d’unité, permet, à partir des relations entre les variables dimensionnelles de former un système équivalent de variables sans dimensions qui sont des produits des précédentes.
Cette opération permet de réduire le nombre de variables décrivant le problème physique en ne considérant que des paramètres adimensionnels.
« L’analyse dimensionnelle est une méthode permettant de déduire des enseignements concernant un phénomène à partir de la simple hypothèse que le phénomène puisse être décrit par une question correcte au niveau dimensionnelle reliant les diverses variables. La grande généralité de la méthode lui confère à la fois de la puissance et de la faiblesse ». (LANG HEAR).
L’analyse dimensionnelle est une méthode qualitative d’investigation qui consiste à :
– identifier l’ensemble des paramètres pertinents d’un phénomène physique.
– pour en déduire la dépendance d’une grandeur en fonction de ces paramètres.
Procédure à suivre dans un problème d’analyse dimensionnelle :
-identifier toutes les variables indépendantes intervenant dans le problème étudié, soit au nombre N.
-spécifier les dimensions de ces variables en utilisant les dimensions de base (L,T, M, ?, ?,?,?).
-choisir les grandeurs fondamentales convenables, disons au nombre r.
-utiliser une méthode appropriée pour identifier le nombre et la forme des paramètres sans dimensions (paramètres adimensionnels).
Il existe 2 méthodes d’analyse dimensionnelle :
i- le théorème des π, ou théorème de VaschyBuckingham.
ii- la méthode de Rayleigh.
Le théorème des ? , ou théorème de Vaschy Buckingham. ( [21], [24])
Le théorème de Buckingham (ou théorème PI) dit, soit un phénomène physique décrit par n variables liées par une relation k. Si les dimensions de ces n variables font intervenir exactement r grandeurs fondamentales (celles décrites ci-dessus), alors la relation k peut être exprimée à l’aide de n-r paramètres sans dimension.
Exemple : Théorème de Pythagore.
ABC représente un triangle rectangle direct en A. Ce triangle est en fait complétement défini par la donnée de ? et de ?.
CONCEPTS SUR L’ENSEIGNEMENT ET L’APPRENTISSAGE
Pour nous aider à l’interprétation de l’observation de classe et la proposition pédagogique sur l’apprentissage des sciences physiques, il nous parait nécessaire d’apporter quelques rappels concernant les concepts qui seront utilisés le long de ce travail. Ces concepts portent globalement sur l’enseignement/apprentissage.
THEORIES DE L’APPRENTISSAGE
Les modèles didactiques utilisés actuellement sont sous-tendus par quatre grandes théories : la transmissive, le béhaviorisme, le constructivisme et le socioconstructivisme.
Modèle transmissif ( [7] )
Durant de nombreuses années, cette théorie de l’apprentissage a été mise en pratique par les professeurs de l’école primaire. Néanmoins, il semble que ce courant ne soit soutenu par aucun chercheur en éducation ou en didactique et ce fut même le plus critiqué, notamment par PIAGET et BACHELARD qui ont fait apparaître ses limites.
Le modèle transmissif fait référence à la conception empirique de l’enseignement. Son origine est le modèle de communication de Shannon et Weaver de 1949. Ce dernier est linéaire et se rapporte uniquement à la transmission d’un message. De plus, le récepteur est considéré comme passif. Ce modèle de communication a fortement inspiré l’approche transmissive dans laquelle on retrouve la passivité de l’élève face à l’enseignement et l’objectif principal qui est de transmettre un savoir. Cette méthode d’enseignement est basée sur deux idées principales. D’une part, l’élève n’a pas de conceptions initiales concernant le savoir à transmettre, il ne sait rien. Il est alors identifié une « tête vide » qu’il faut remplir de connaissances. On parle ainsi de neutralité conceptuelle.
D’autre part, le second principe correspond à non déformation du savoir transmis.
La supposition est que si le savoir est clairement exposé par le professeur et si les élèves sont attentifs, le savoir sera assimilé tel qu’il a été transmis.
Modèle behavioriste ( [7] )
Le béhaviorisme (de l’anglais behavior : « comportement») recherche les lois du comportement humain à travers des phénomènes observables. Il tend réduire l’intelligence à l’habitude acquise. Le modèle behavioriste apparaît au début du XXème siècle aux Etats-Unis. Il se définit comme l’étude du comportement (behaviour en englais) caractérisé comme « l’ensemble des réactions objectivement observables qu’un organisme généralement pourvu d’un système nerveux oppose aux stimuli, eux aussi observables, dans le milieu dans lequel il vit » (WATSON ? 1878-1958). Par la suite, la recherche s’est élargie à l’étude des apprentissages humains et au domaine de l’éducation. Dans ce cadre, l’apprentissage à la capacité à donner la réponse adéquate à des stimuli donnés. Selon l’apprentissage par conditionnement, les comportements de celui qu’apprend sont influencés par de renforcements : si l’apprenant donne une « bonne » réponse, elle sera récompensée et devra être reproduite. Au contraire, si la réponse et « fausse », elle doit être sanctionnée et l’apprenant ne doit plus la réemployer.
Le psychologue SKINNER (1904-1990) est le premier à s’intéresser au conditionnement. Sa théorie est que l’apprenant reproduira un comportement, si ce dernier lui procure du plaisir. Dans le cas inverse, le comportement sera abandonné.
De ce fait, SKINNER pense que les individus sont capables d’analyser leurs actes en lien avec leurs conséquences et sont donc sujets à des renforcements. Il est à l’origine de l’enseignement programmé.
Le béhaviorisme repose sur plusieurs principes. Dans un premier temps, le savoir peut être décomposé en sous-savoirs. Par ailleurs, l’apprentissage se fait par empilement des connaissances. Dans ce modèle, l’élève est assimilé à une « boite noire ». Le professeur a pour objectif d’observer les comportements de cet enfant, et plus précisément, il s’agit d’examiner les réponses sonnées aux questions ou encore les démarches employées lors d’une résolution de problème.
Il doit mettre en place des situations dans lesquelles le savoir est découpé en sous-objectifs ayant un lien avec les comportements observables. Ces situations permettent de travailler par étapes successives et progressives en vue de mener l’élève à passer d’une connaissance initiale à une connaissance finale sous la conduite du maître.
Modèle constructivisme ([7], [12])
Les recherches en didactique, en psychologie cognitive et en psychologie sociale s’éloignent des conceptions transmissives et béhavioristes au profit du modèle constructiviste. Pour PIAGET, le savoir se construit en se basant sur un processus d’interaction entre le sujet et le milieu. Il met en évidence le fait qu’une connaissance nouvelle est toujours confrontée aux connaissances déjà existantes afin de pouvoir être apprise. La construction de la connaissance s’effectue par adaptation, plus particulièrement par assimilation ou par accommodation.
L’assimilation consiste en l’appropriation du savoir nouveau car il est comptable avec la structure cognitive existante. L’accommodation est une adaptation du système cognitif aux changements que l’apprenant n’arrive pas à intégrer. Ces deux processus sont indissociables pour l’apprentissage. Trois principes peuvent être mis en avant dans le constructivisme. Le premier insiste sur le fait que l’action est source d’apprentissage. La seconde hypothèse explique que l’enfant a toujours des conceptions initiales sur un sujet, on parle de « déjà-la ». D’ailleurs selon BACHELARD, « quel que soit son âge, l’esprit n’est jamais vierge, table rase ou cire sans empreinte ». (1971). La dernière supposition est que l’apprentissage n’est pas le produit d’un empilement de connaissances. Il s’agit de passer d’un équilibre à un autre en traversant une phase de déséquilibre lors de laquelle les connaissances sont remises en question.
L’enseignant a un rôle important à jouer dans la construction du savoir d’après le constructivisme. Il a pour responsabilité de mettre en place des situations menant à un conflit cognitif, c’est-à-dire que celles-ci font ressortir une contradiction entre les représentations initiales de l’élève et le réel observé. De cette façon, l’enfant prend conscience de l’insuffisance de ses conceptions, il entre alors dans une phase de déstabilisation. Cette rupture dans les connaissances peut provenir de la situation elle-même, d’où le nom de situation problème, ou alors être provoquée par la confrontation d’idées entre les élèves lors des travaux de groupe. Tout d’abord, l’élève doit s’approprier le problème proposé par le maître. Puis, il faut qu’il accepte le déséquilibre cognitif afin de faire évoluer ses représentations et donc pour progresser dans ses apprentissages. Avec l’aide du professeur, il met en oeuvre le procédé d’adaptation et d’équilibration. Ainsi, il transforme ses connaissances en vue d’atteindre un nouvel état d’équilibre.
A la fin du processus d’apprentissage, les conceptions de départ qui étaient inadéquats ou erronées par rapport à la situation ont soit été détruites, soit adaptées à cette nouvelle réalité rencontrée par l’enfant.
Modèle socioconstructivisme ( [7] , [8], [13])
La construction d’un savoir, bien que personnelle, s’effectue dans un cadre social. Les informations sont en lien avec le milieu social, le contexte, et proviennent à la fois de ce que l’on pense et de ce que les autres apportent comme interactions.
En comparaison avec le constructivisme, le modèle socioconstructiviste prend en compte les interactions entre les élèves et l’enseignant ainsi que celles entre les élèves eux-mêmes.
Il est admis que la confrontation d’actions ou d’idées avec des partenaires permet d’acquérir de nouvelles connaissances. La construction du savoir dépend donc en partie de la mise en interactivité des apprenants. D’après DOISE et MUGNY, les échanges avec d’autres produisent chez l’enfant un conflit sociocognitif à l’origine de progrès cognitifs. Selon BARNIER, VYGOTSKI « considère que les fonctions psychiques supérieurs […] ne se développent pas naturellement […] mais culturellement par le biais de médiateurs socio-culturel ». Par conséquent, pour VYGOTSKI, les interactions sont primordiales pour les développements intellectuels de l’apprenant. Il met également en évidence la présence d’une zone proximale de développement.
Que cela soit constructivisme ou socioconstructivisme, il est toujours question de provoquer un déséquilibre des savoirs déjà présents pour pouvoir évoluer vers un nouvel état d’équilibre où le nouveau savoir construit aura sa place.
PROCESSUS D’ENSEIGNEMENT/APPRENTISSAGE ( [7],[9] )
Bien qu’il soit admis actuellement que les deux actes sont liés, pour la clarté de l’exposé, nous allons développer ci-dessous les apports des différentes théories rapportées ci-dessus sur l’enseignement et apprentissage.
Grace aux apports des grandes théories, les méthodes d’enseignement sont très nombreuses. Alors, pour mieux les cerner dans le cadre de notre travail, nous allons les développer, en les classant en fonction de la manière selon laquelle elles guident les actions pédagogiques.
Méthode centrée sur l’action du professeur
C’est une méthode ancienne parmi la plus connue. Elle met l’accent sur le renforcement de l’automatisme chez les apprenants par la restitution et la mémorisation des modèles stéréotypés. La communication entre les acteurs (enseignant et apprenant) dans la classe est pratiquement à sens unique car l’enseignant détient le plus grand rôle. Elle consiste à valoriser l’enseignant (P) et minimise la relation que l’élève (A) pourrait entretenir directement avec le savoir. C’est le professeur qui a l’initiative et la responsabilité de la transmission du savoir. Il apparaît comme la médiation nécessaire entre l’élève et le savoir.
Méthode centrée sur l’activité des élèves
Ce n’est pas la rapidité de la réalisation qui permet d’évaluer la méthode, mais le bénéfice réel que les élèves sont susceptibles d’obtenir, « la règle la plus utile de toute l’éducation, ce n’est pas de gagner du temps, mais d’en perdre » (Rousseau, 1968).
Les apprenants ne sont plus seulement les destinataires (méthode centrée sur l‘action du professeur) mais aussi les acteurs.
Contrairement à la précédente, c’est une méthode qui a l’ambition de mettre les trois composantes en interaction dans une activité (figure 5).
C’est une méthode que l’on appelle : active car les élèves ne sont plus exclusivement tributaires de l’activité de l’enseignant ; ce qu’ils apprennent résulte pour une grande partie de l’activité qu’ils déploient eux-mêmes. On l’appelle aussi méthode nouvelle. On l’appelle enfin appropriative ou de redécouverte, dans la mesure où les connaissances et les savoir-faire acquis résultent pour l’essentiel d’une activité personnellement prise en charge par les élèves.
La caractéristique principale de cette méthode, c’est de créer un milieu éducatif (dont l’enseignant fait partie) qui permet aux élèves d’apprendre d’une manière plus directe et plus autonome, donc en même temps plus efficace et plus attrayante.
L’enseignant met les apprenants dans des conditions (psychologiques, relationnelles, matérielles…). Il est le conseiller.
Pendant l’activité pédagogique, il ne suffit plus pour le professeur de surveiller les horaires et de maintenir l’ordre. C’est à lui qu’il appartient le rôle d’animateur de l’activité. La régulation, elle aussi, devient plus complexe, car au lieu d’avoir seulement à gérer sa relation avec le groupe-classe, l’enseignant doit aussi gérer les relations des individus par rapport à une tâche, ainsi que les relations qu’ils entretiennent entre eux pour l’accomplir : problème d’affinités, de conflits, d’agressivité ou de retrait. L’enseignant devient alors le médiateur. On peut représenter cette méthode par la figure ci-dessous.
QUELQUES CONCEPTS DIDACTIQUES
Le terme « didactique » est apparu en 1554 et a son origine et a évolué depuis.
L’adjectif français « didactique» est d’un usage ancien, de sens connu : « visant à instruire, qui a rapport avec l’enseignement». Tout comme « Pédagogie», le terme « didactique » est d’origine grecque «didaktikos » signifiant « propre à instruire ». Les deux mots de la même famille de la didactique, d’origine latine, sont « didaskein » et « doceo », de sens respectif : « enseigner, instruire, apprendre» et « discipline et docile ». Dans l‘ouvrage Didactique magna (1932), Comenius définit la « didactique » comme étant une réflexion générale sur l’éducation et l‘organisation de l’école. La didactique oblige à repenser en des termes nouveaux les métiers d’enseignement dans ses formes méthodiques, ses conditions institutionnelles et ses finalités d’apprentissage.
Evolution du champ de la « didactique » ( [9] )
La « didactique » concerne essentiellement l’acquisition des connaissances et des capacités ; elle constitue, par conséquent, le noyau cognitif de recherches sur l’enseignement. La tâche théorique de la didactique est donc de penser les problèmes liés à l’acquisition du savoir afin de construire les outils pédagogiques conséquents.
Selon Marsais (1970), « Le grand point de la didactique, c’est de connaître les connaissances qui doivent précéder, et celles qui doivent suivre, et la manière dont on doit graver dans l’esprit les unes et les autres» ; la didactique s’interroge donc sur l’ordre et la manière d’un enseignement. Les didactiques, concernent, elles, l’art ou la manière d‘enseigner les notions propres à chaque discipline.
L’objectif de la didactique pour le professeur ou le formateur est de rendre accessible à l’apprentissage un savoir-savant ou technique à destination des élèves ou à toute personne qui cherche à apprendre ou développer ses compétences. Pour le professeur ou formateur celui-ci devra tenir compte du niveau de ses élèves ou apprenants pour organiser son cours.
A partir de la pratique de l’enseignement, le professeur ou formateur va cibler davantage auprès des élèves les obstacles ou difficultés rencontrés dans l’apprentissage ainsi que les erreurs les plus fréquentes. Il s’agira en conséquence d’adapter son cours ou ses explications (son discours).
Selon Martinand (1985), la didactique couvre ainsi un vaste domaine. Elle s’intéresse au couple enseignement/apprentissage et analyse les interactions entre les trois pôles : le savoir, le professeur et l’élève.
C’est pourquoi elle a recours à l’épistémologie et aux sciences de l’éducation.
En amont, elle réfléchit sur les contenus d’enseignement (ce qu’ils sont, ce qui leur donne sens,…), elle s’interroge sur les processus de création des savoirs enseignés et se penche sur les écarts entre savoir savant et savoir enseigné, puis savoir réellement enseigné, en aval, elle analyse la situation de classe (Comment l’enseignement intervient-il ? Comment l’élève s’approprie-t-il le savoir ?). Centrée sur le savoir et l’élève, elle n’est pas pour autant la panacée dernier cri qui servirait à faire la leçon modèle, elle est plutôt interrogation…
Représentation ([10]
Le concept de représentation se décline en plusieurs concepts dérivés. Quel que soit le niveau d’enseignement ou avant tout apprentissage la tête de l’élève n’est jamais vide. Des conceptions alternatives y sont installées car l’élève dispose d’un mode d’explication et de connaissances.
Notion de représentation
Les représentations individuelles constituent un tout cohérent et personnel et qui sert à un individu pour organiser son action (Clenet, 1999). Dans la plupart des cas, elles sont orientées par les préoccupations praxéologiques du sujet. Elles sont utilisées par celui-ci pour organiser et planifier son action, participent aux projets comme à leur exécution et se trouvent en permanence dirigées par une intention pragmatique (Mannoni, 1999) Elles sont propres à chaque individu, mais peuvent évoluer (Durkheim, 1893).
La notion de représentation collective est celle qui intéresse avant tout la sociologie.
Elle sous-entend des modes de pensée communs (autour de normes, de mythes, d’objectifs) qui règlent et légitiment les comportements au sein du groupe : c’est le noyau commun partagé par la plupart des esprits humains ayant la même culture et/ou le même groupe, selon Denis qui a vécu de 1870 à 1943. Les représentations collectives sont donc spécifiques pour le groupe qui les élabore et les partage. Ce concept, très utilisé en anthropologie a laissé la primauté aux représentations sociales dans les autres champs des sciences humaines.
La notion de représentation sociale est plus récente. Elle intègre des aspects collectifs et individuels des représentations, considérées à la fois comme produits et processus. Les représentations sociales reposent sur les travaux de Moscovici (1961) qui s’intéresse aux représentations comme interactions entre individus et/ou groupes et accorde plus d’importance à leur dynamique, leur élaboration, leur évolution qu’à leur contenu. Elles proviennent de la nécessité pour un ensemble social, de construire une réalité psychologiquement commune. Les représentations sociales orientent et organisent les conduites et les communications sociales, interviennent dans des processus aussi variés que la diffusion et l’assimilation des connaissances, le développement individuel et collectif, la définition des identités personnelles et sociales, l’expression des groupes et les transformations sociales (Jodelet, 1989). Elles peuvent être : interindividuelles, intergroupes et idéologiques (Clenet, 1999). Leur étude correspond mieux aux besoins de la société moderne, changeante et communicante.
Rôle des représentations dans l’enseignement et l’apprentissage
Bien que l’enseignant et l’élève aient deux statuts différents, ils doivent travailler en interaction dans le processus d’enseignement/apprentissage. Nous allons développer cependant dans le cadre de notre étude, comment fonctionne chez chacun d’eux le concept de représentation.
Représentation et enseignement:
Le professeur agit en fonction des représentations qu’il a acquises : de son métier, de sa discipline et de l’élève :
-Représentation de son métier:
Tout enseignant a des idées sur ce qu’est «enseigner » et « apprendre». Elles vont influencer son comportement éducatif et jouer un rôle déterminant dans les situations de formation qu’il doit mettre en place. La représentation qu’il se fait de son métier s’alimente à plusieurs sources : son choix personnel, son niveau dans la hiérarchie des diplômes, le poids de l’institution, de l’inspection, l’image dominante du groupe auquel il appartient, la tradition éducative de son établissement… On peut relever quelques constantes dans ces représentations. Pendant longtemps, on a pensé que pour enseigner il suffisait l’oral, et les qualités requises y sont attachées. C’est sur ce modèle que se faisait le recrutement et qu’était jugé le niveau de compétences.
Autre image prégnante, celle du don : un enseignant doit avoir un certain charisme pour intéresser ses élèves, pour rendre attrayant le monotone.
Cette idée qu’enseigner ne s’apprend pas, c’est innée, est encore partagée, y compris dans la corporation. Et cela, d’autant plus, qu’il y a souvent confusion entre les « qualités relationnelles» que chacun peut avoir et les qualités pédagogiques qui, elles, s’acquièrent.
-Représentation de sa discipline:
Par ailleurs, tout enseignant a une conception plus ou moins complexe de la matière qu’il a choisie d’enseigner et de ses finalités.
-Représentation de l’élève:
L’enseignant est souvent un ancien bon élève (au moins de la discipline qu’il a choisie d’enseigner). Il a, de lui, une image d’ «élève -idéal » qu’il présente comme modèle. Ces images (souvent conscientes) vont se heurter à la réalité des élèves actuels et peuvent amener le professeur à considérer et son image d’élève et l’image qu’il se fait de sa fonction.
TRANSPOSITION DIDACTIQUE ([9])
La notion de transposition didactique a été développée pour la première fois dans l’ouvrage du psychologue Chevallard (1985), qui porte sur les mathématiques, cibles, à la date de parution, du tir croisé des élèves, des enseignants et des parents. La transposition didactique consisterait alors pour l’enseignant à construire ses leçons en allant puiser dans les savoirs savants, en tenant compte des orientations fournies par les instructions et programmes (savoir à enseigner) pour les adapter à sa classe, au niveau des élèves, aux objectifs poursuivis. Il convient alors dans une transposition didactique d’extraire de son contexte un élément de savoir pour le recontextualiser dans le contexte toujours singulier de la classe.
Selon Chevallard (1985), la transposition didactique, c’est l’ensemble des transformations (déformations) que fait subir à un champ culturel la volonté de l’enseigner dans le cadre scolaire et l’apport didactique qui s’en suit. Cette notion s’est développée en dehors du champ même des mathématiques.
La transposition didactique s’intéresse aux processus permettant le passage d’un objet de savoir à un objet d’enseignement. C’est l’activité par laquelle un savoir scientifique ou « savoir savant» est transformé ou « apprêté» de manière à pouvoir être enseigné. La figure de la chaîne est présentée ci-dessous.
CONCEPTS PEDAGOGIQUES
La pédagogie s’appuie sur de nombreux concepts dont celui du curriculum, de l’objectif et de l’évaluation nous paraissent importants à développer ici ainsi que d’autres éléments dont les acceptions méritent d’être mises au point.
Curriculum ([6] , [14])
Dans son acception anglo-saxonne, le curriculum désigne la conception, l’organisation et la programmation des activités d’enseignement/apprentissage selon un parcours éducatif. Il regroupe l’énoncé des finalités, les contenus, les activités et les démarches d’apprentissage, ainsi que les modalités et moyens d’évaluation des acquis des élèves. Sa conception se fait l’écho d’un projet d’école reflétant un projet de société ; elle donne lieu à des comportements et pratiques ancrés dans une réalité éducative donnée, Miled (2005).
Le curriculum ne se réduit pas à l’énoncé des contenus, comme le programme, mais se centre sur les processus et les besoins en précisant les méthodes pédagogiques, les modalités de l’évaluation et la gestion des apprentissages. Produit culturel, il dépend d’un cadre de référence constitué des valeurs de la société, de ses lois, du besoin des acteurs, du cadre normatif du système d’éducation et des pratiques sociales de référence.
L’élaboration des curriculums et les démarches correspondantes varient selon les cas et selon les traditions en vigueur dans tel ou tel pays. Dans « l’établissement de ces textes programmatiques », on se réfère soit à un profil abstrait de l’élève, soit à « un profil nostalgique », à la manière dont l’élaborateur et le groupe d’élaborateurs ont été eux-mêmes formés), soit encore à la logique interne et à l’épistémologie de la science correspondant à la discipline en question. D’autres voies, plus focalisées sur l’élève, prennent en compte ses besoins, ceux de son environnement, ses expériences ainsi que ses représentations.
Au niveau de la démarche d’écriture des programmes, Roegiers (2010) distingue :
-une logique de l’expertise, qu’elle travaille selon les contenus ou selon la démarche de l’intégration ; l’élaboration du curriculum est confiée à un groupe restreint d’experts .
-une logique de projet et de participation de partenaires ayant des profils complémentaires :des enseignants, des inspecteurs, des experts, des directeurs d’écoles, des représentants d’instances éducatives sont représentés dans ce processus.
Ce partenariat garantit en amont la concrétisation des principes d’adhésion (la consultation est une garantie de l’adhésion et une ressource et d’efficacité avoir un curriculum fiable permettant des changements réels dans les pratiques et les comportements pédagogiques.
Parmi ces comportements suscités chez les enseignants, on peut citer dans, le cas de l’approche par les compétences, le fait d’intégrer les apprentissages, de partir des préoccupations et des représentations de l’élève et d’apporter les remédiations appropriées suite aux évaluations effectuées.
Objectif pédagogique ([6] , [14])
Un objectif pédagogique est une étape dans l’analyse, le repérage, la clarification, l’évaluation des intentions pédagogiques. Ceci décrit un changement de l’apprenant de l’état initial(avant l’apprentissage) à l’état final. Ce changement constitue donc l’acquisition de nouvelles capacitées aux dévéloppements d’une capacité partiellement maîtrisée.
Un but est un enoncé définissant de manière générale les intentions poursuivies soit par une institution, soit par une organisation, soit par un groupe, soit par un individu, à travers un programme ou une action déterminés de formation. Pour réaliser un but on révient à repondre à la question «en l’occurrence qu’est –ce que l’on veut ? ».
on peut écrire que le but est à un programme déterminé ce que la finalité est à un système d’ensemble : il exprime l’orientation générale.
Un objectif général est un enoncé d’intention pédagogique décrivant en terme de capacité de l’apprenant l’un des résultats escomptés d’une séquence d’apprentissage.
Un objectif général revient à répondre à la question « ce à quoi va aboutir, des condition déterminées, l’activité de l’apprenant ? »
Un objectis spécifique ou opérationnel est issu de la démultiplication d’un objectif général en autant d’énoncés rendus nécessaire pour que quatre exigences « opérationnelles » soient satisfaites .
Décrire de façon univoque le contenu de l’intention pédagogique.
Décrir une activité de l’ apprenant identifiable par un comportement observable.
Mentionner les conditions dans lesquelles le comportement souhaité doit se manifester.
Indiquer à quel niveau doit se situer l’activité terminale de l’apprenant et quels critères à évaluer le résultat.
TATONNEMENT ET ERREUR DANS L’APPRENTISSAGE DES SCIENCES
DEFINITION DE L’ERREUR [16]
Concernant le terme « erreur », l’Encyclopédie Universalis reprend la définition classique de la Vérité opposition à l’erreur d’Aristote : ‘’ Dire de ce qui est qu’il est, ou de ce qui n’est pas qu’il n’est pas, c’est dire vrai ; dire de ce qui n’est pas qu’il est ou de ce qui est qu’il n’est pas, c’est dire faux’’.
Nous avons donc ici une définition simultanée et symétrique de la vérité et de l’erreur. L’erreur surgit lorsque la fausseté est prise pour la vérité. L’étymologie du mot permet de mieux le comprendre. L’erreur est un acte de l’esprit qui tient pour vrai ce qui est faux et inversement. Dans la Langue Française, Robert propose cette définition-ci : « Erreur : chose fausse, erronée par rapport à une norme (différence par rapport au modèle ou au réel). Faute, inexactitude ».
Il est toutefois important de noter que, concernant l’apprentissage de la science physique, on emploie jusqu’ici le terme d’ « erreur » et non celui de « faute » qui est cependant couramment utilisé dans l’enseignement. Ne parle-t-on pas en effet de «fautes » lors de la correction d’une production écrite ? Ce choix est tout à fait délibéré. En effet, Yvonne Cossu (1995) a écrit : « Le terme de faute est encore parfois utilisé pour décrire une non-conformité à la norme. Il y a dans « faute » une connotation morale qui est culpabilisatrice.
DIFFERENTS STATUTS DE L’ERREUR.
Dans les anciennes méthodes d’enseignement des sciences, l’erreur était perçue négativement et pouvait être considérée comme une faute, un échec ou encore un dysfonctionnement.
Sous l’impulsion de travaux et de recherches en éducation à propos de l’erreur, les didacticiens ont considérablement fait évoluer son statut et la place qu’elle occupe dans les apprentissages : celle-ci apparaît désormais comme une étape du processus d’apprentissage mais aussi comme un indicateur des difficultés des élèves.
Dans ce que nous avons vu, il existe trois modèles liés aux processus d’apprentissage, soit transmissif, béhavioriste, constructiviste et socioconstructiviste. La différence entre ces processus d’apprentissages a modifié le statut de l’erreur. Il s’agira don de mettre en évidence les différentes représentations de l’erreur en fonction des modèles d’apprentissage.
Erreur dans le modèle transmissif ([17], [19], [28])
Dans le modèle transmissif, l’erreur peut être évitée et doit être bannie car le faux pourrait s’inscrire dans la tête de l’élève au même titre que le vrai, et ainsi provoquer de mauvais réflexes. Dans ce cas, l’erreur est un barrage à l’apprentissage.
De plus, seul l’enfant est fautif car il s’est trompé à cause d’un manque d’attention ou encore d’un manque de motivation et d’intérêt qui mettent en jeu sa responsabilité. L’unique remédiation consiste à expliquer de nouveau et à écouter plus attentivement.
Erreur dans le modèle behavioriste ([17], [19], [28])
Les béhavioristes envisagent l’erreur comme un accident à éviter dans le but de gagner du temps et pour ne pas laisser de traces fausses dans l’esprit des apprenants. L’erreur est d’autant plus prohibée que l’apprentissage est renforcé par des constats de réussite. Les erreurs révèlent un manque de décomposition des sous-objectifs ou alors un mauvais découpage du savoir. Par conséquent, la progression doit être modifiée par le professeur pour que les « marches » (les étapes intermédiaires) soient adaptées aux capacités des élèves.
Erreur dans le modèle constructiviste et socioconstructiviste ([17], [19], [28])
Dans le modèle constructiviste, li n’est plus question de proscrire l’erreur ou de la dévaloriser car elle fait partie du processus d’apprentissage. Les erreurs sont révélatrices des conceptions initiales des élèves. En effet, elles se manifestent lorsque ces dernières font obstacle à l’acquisition et à la maîtrise de nouvelles connaissances. D’après BROUSSEAU, « l’erreur est l’effet d’une connaissance antérieure qui avait son intérêt, ses succès, mais qui maintenant, se révèle fausse ou simplement inadaptée […] Aussi bien dans le fonctionnement du maître que dans celui de l’élève, l’erreur est constructive du sens de la connaissance acquise ».
Ainsi, ce modèle tente de donner un statut positif à l’erreur puisqu’elle est constitutive de l’apprentissage. L’erreur indique au professeur l’état initial des conceptions de l’élève.
De ce fait, il peut adapter son enseignement et mettre en place une remédiation et une différenciation pédagogique. L’erreur est perçue comme une étape obligatoire dans l’acquisition des connaissances car c’est en franchissant des obstacles et donc en faisant des erreurs qu’il est possible de restructurer son savoir. Pour appuyer cette idée, BACHELARD souligne que « la compréhension s’acquiert contre une connaissance antérieure en détruisant des connaissances mal faites ».
Nous avons vu, le modèle socioconstructiviste prend en compte les interactions entre les élèves et l’enseignant ainsi que celles entre les élèves eux-mêmes.
Ce tous qui sont différencié avec le modèle constructiviste. Toutefois, cette distinction entre les courants constructivistes et socioconstructivistes ne modifie pas le statut de l’erreur qui est le même dans les deux cas.
LES DIFFERENTS TYPES D’ERREURS DES ELEVES
De nos jours, les méthodes d’enseignement mises en application en classe sont généralement liées au constructivisme et au socioconstructivisme. Dans cette optique, le statut de l’erreur est que lorsqu’on apprend, il est normal de se tromper. Le rôle de l’instituteur face aux erreurs de ses élèves est en premier lieu de les comprendre. Or pour cela, il faut qu’il puisse les repérer. Ainsi, connaître en général les grands types d’erreur à l’aide dans son repérage.
L’analyse des erreurs des élèves a révélé le lien existant entre celles-ci et quatre domaines. Ainsi, elles sont liées soit à la situation, à la consigne, à l’opération intellectuelle ou encore à l’acquis antérieur.
Dans son oeuvre, Jean-Pierre ASTOLFI parle de l’ « erreur plurielle » du fait de sa diversité. Il propose alors un tableau synoptique qui présente 8 types d’erreurs pouvant apparaître à l’école. Ces diagnostics sont accompagnés des activités possibles pour remédier à ceux-ci.
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Table des matières
Première partie : REPERES THEORIQUES
CHAPITRE I : ANALYSE DIMENSIONNELLE
I. GRANDEURS, UNITES ET DIMENSIONS.
I.1. Le système d’Unités International (S.I.)
I.1.1. Définitions
I.1.2.Règles d’écriture des symboles d’unités
I.1.3.Quelques unités accessoires
I.1.4. Préfixes SI
I.1.5.Quelques unités britanniques (ou américaines)
I.2. DIMENSIONS ET CHANGEMENT D’UNITES
I.2.1. Définition
I.2.1. Détermination de la dimension d’une grandeur physique
I.2.3. Changement de système d’unités
I.3. HOMOGENEITE D’UN RESULTAT LITTERAL
I.3.1. Principe d’homogénéité
I.3.2. Règles d’homogénéité
I.4- EQUATIONS AUX DIMENSIONS
I.4.1. Définition
I.4.2- Grandeurs dimensionnées – grandeurs adimensionnées
I.4.2.1. Grandeurs adimensionnelle
I.4.2.2. Grandeurs dimensionnées
II. ANALYSE DIMANSIONNELLE
II.1. Définitions
II.2.Le théorème des ? , ou théorème de Vaschy Buckingham.
II.3.Methode de Rayleigh-ham
CHAPITRE II. CONCEPTS SUR L’ENSEIGNEMENT ET L’APPRENTISSAGE
I. THEORIES DE L’APPRENTISSAGE
I.1. Modèle transmissif
I.2. Modèle behavioriste
I.3. Modèle constructiviste
I.4. Modèle socioconstructiviste
II. PROCESSUS D’ENSEIGNEMENT/APPRENTISSAGE
II.1.Méthode centrée sur l’action du professeur
II.2. Méthode centrée sur l’activité des élèves
II.3. Méthode interrogative
III. QUELQUES CONCEPTS DIDACTIQUES
III.1. Evolution du champ de la « didactique »
III.2.Représentation
III.2.1. Notion de la représentation
III.2.2. Rôle des représentations dans l’enseignement et l’apprentissage
III.3. Transposition didactique
IV. CONCEPTS PEDAGOGIQUES
IV.1. Curriculum
IV.2. Objectif pédagogique
CHAPITRE III- TATONNEMENT ET ERREUR DANS L’APPRENTISSAGE DES SCIENCES
I-DEFINITION DE L’ERREUR
II-DIFFERENTS STATUTS DE L’ERREUR.
II-1.Erreur dans le modèle transmissif
II.2-Erreur dans le modèle behavioriste
II.3-Erreur dans le modèle constructiviste et socioconstructiviste.
II.4-Récapitulatif : l’erreur selon Jean-Pierre ASTOLFI
III-LES DIFFERENTS TYPES D’ERREURS DES ELEVES
III.1-Erreurs relatives aux consignes
III.2-Erreurs relatives à la situation : habitudes scolaires et mauvais décodage des attentes
III.3- Erreurs relatives aux conceptions alternatives des élèves
III.4- Erreurs relatives aux opérations intellectuelles impliqués
III-5-Erreurs portant sur les démarches adoptées
III-6-Erreurs dues à une surcharge cognitive au cours de l’activité
III-7-Erreurs ayant leur origine dans une autre discipline
III-8-Erreurs causées par la complexité propre du contenu
Deuxième partie : EXPLOITATION PEDAGOGIQUE
CHAPITRE I. PRESENTATION GENERALE DU RESULTAT D’ENQUETE ET D’OBSERVATION
I-ENQUETES AUPRES DES ELEVES CIBLES
I.1. Populations cibles
II. OBSERVATION DES FEUILLES DE COPIES ET DE CLASSE
II.1-Méthodologie
II.2-Observation des feuilles de copies
II.2.1- Présentation des résultats des observations.
II.2.2.Interprétation des résultats des observations.
II.2.2.1.Classification des erreurs
II.2.2.2.Interprétation des erreurs par catégorie
II.3. Observations de classes
III.3.1.Présentation des résultats des observations de classes
III.3.1.1.Cours
III.3.1.2. Exercices
III.3.2.Interprétation du résultat
CHAPITRE II : PRESENTATION DES QUELQUES OBSTACLES SUR L’APPRENTISSAGE DES SCIENCES PHYSIQUES
I . LES OBSTACLES DUS A LA TRANSPOSITION DIDACTIQUE : axe maitre-savoir
II. LES OBSTACLES LIES A L’INSUFFISANTE MAITRISE DES OUTILS METHODOLOGIQUES DE L’ELEVE ET AUX CONNAISSANCES INITIALES
III. OBSTACLE SUR LA FORMULATION D’UNE FORMULE PHYSIQUE
IV. OBSTACLE SUR LE SYMBOLISME DES GRANDEURS PHYSIQUES
IV.1- Conventions des symboles sur les grandeurs mécaniques
IV.2. Conventions des symboles sur les grandeurs optiques
IV.3. Conventions des symboles sur les grandeurs électromagnétiques
IV.4. Conventions des symboles sur les grandeurs chimiques.
CHAPITRE III : PROPOSITION PEDAGOGIQUE.
I-PROPOSITION DE PROGRAMME
I.1- Programme
I.2. Contenu du cours
II. PROPOSITION D’APPRENTISSAGE EN SCIENCES PHYSIQUE
II.1. Modèle d’apprentissage
II.2. Fiche pedagogique N°1
CONCLUSION GENERALE
ANNEXES
BIBLIOGRAPHIES
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