La communication pédagogique dans les exposés de chimie à l’université

1. 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)

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

3. 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

4. Modèle des trois niveaux de savoir Difficulté transversale en chimie Problématique Objectifs Méthodologie Résultats Perspectives 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

5. Objectifs (1) 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 Problématique Objectifs Méthodologie Résultats Perspectives Mireille Houart - Université de Namur Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB

6. Objectifs (2) 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 Problématique Objectifs Méthodologie Résultats Perspectives Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB

7. 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

8. Méthodologie (2) Problématique Objectifs Méthodologie Résultats Perspectives Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB

9. 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

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

11. Caractéristiques du message (2) • Problématique • Objectifs • Méthodologie • Résultats • Caractéristiq. du message • Acquis des étudiants • Actions pédagogiques • Impacts sur les acquis des étudiants • Perspectives

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

13. MACRO H2O SYMBOL MICRO 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 Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB

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

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

16. 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

17. E < Ea E  Ea 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 Sinon, elles rebondissent simplement l’une sur l’autre

18. Complexe activé • Introduction • Méthodologie • Résultats • Actions • Impact

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

20. Impacts sur les acquis des étudiants (ULB) Année 1 Année 2 20 p<0,0001 p<0,01 p<0,0001 14 10 5 0 Solutions Thermo- dynamique Cinétique • Problématique • Objectifs • Méthodologie • Résultats • Caractéristiq. du message • Acquis des étudiants • Actions pédagogiques • Impacts sur les acquis des étudiants • Perspectives Analyse des résultats en cours…

21. 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