Mohamed SOUDANI Olfa SOUDANI Bernard TRIBOLLET

1. Modèles et activité de modélisation : Un cadre d’analyse des manuels scolaires et des points de vue des professeurs stagiaires de l’IUFM. Cas de l’atome. Mohamed SOUDANI Olfa SOUDANI Bernard TRIBOLLET

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 l’atome : Etude exploratoire

3. I- Cadre théorique

4. Chimie du chimiste Chimie de l’élève / l’étudiant? Question ? Problème ? Chimie du professeur ? • L’enseignant 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. 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. Thématique de ce congrès : Mesure, Modèles/Modélisation, Simulation = Piliers de l’activité du chimiste Nos questions sont : Où se situe le modèle, où se situe l’activité de modélisation dans l’activité scientifique ?

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

7. Que fait l’étudiant 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. Pour les Étudiants et les stagiaires, la modélisation est : • - l’écriture d’une équation de réaction, • Le traçage d’une courbe de titrage, • pH = -logC • - La commande « Bouton d’un oscillo », • - La commande« Touche d’un ordinateur »…

9. Manier un système de Signes (Mots + Symboles, icônes individuels) Objets technologiques, de la situation physique (Produits chimiques + verrerie…) Registre du langage naturel Registres des langages symbolique et graphique Actions pratiques de l’étudiant H, O, C, NO2, Calcium, eau, et, gaz, liquide, est… verbes, adjectifs… Prélèvements de substances, mesures, mélanges, agitation, filtration, décantation… Règles syntaxiques des langages symbolique et graphique Règles syntaxiques du langage naturel Actions des produits les uns sur les autres, action du soleil sur les produits G H2O, C16H10 Phrases Cb Les objets initiaux se sont transformés : nouvel état G=f(Cb) Structure praxéologique Monde du modèle : Structure théorique Activité de modélisation : Une synergie d’action comportant deux tâches, pratique et intellectuelle.

10. Problème : quand l’évidence de la situation fait que le chimiste ne juge pas nécessaire d’expliciter tous ces aspects : L’étudiantne comprend pas toujours ces liens, ces frontières, ni entre les deux structures, ni entre les registres d’un même modèle :

11. Déphasage au niveau des structures et des registres entre enseignant et apprenant : "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).

12. Les consignes du B.O. ( hors série n°6 du 12-08-2000) « La culture scientifique ne se définit pas seulement en terme de contenus, mais également en terme d’élaboration de ces contenus » Quand cet étudiant devient enseignant : • « L’enseignement 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»… pourle prévoir et agir sur lui…

13. II- Étude exploratoire

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

15. Quelques résultats Ils ont tous accepté de classer les différentes représentations, certaines représentations sont carrément rejetées : Or, classer ou rejeter c’est comparer… par rapport à une référence, par rapport à projet d’étude

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

17. Classée en dernière position ou rejetée « on dirait un schéma pas fini » A3 Héliosp196 Rejetée « faux », « comment évoluent les électrons dans ce modèle ? », « on dirait que les électrons sont fixes » Belinp64 A4 Quelques réponses de stagiaires Ci-après des explications du rejet de certaines représentations

18. « je n’arrive pas à dire ce qui me gène » A5 Nathanp12 « 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. Aucun stagiaire n’a rejeté une représentation de la molécule d’eau Quelques réponses de stagiaires

20. Conclusion Il s’agit moins d’incriminer les enseignants stagiaires pour la qualité de leurs réponses que d’identifier des manques dans leur formation afin d’essayer de leur apporter les compléments nécessaires. Y = f(x)

21. Conclusion Quelle place accorder à l’épistémologie historique dans la formation des enseignants scientifiques ?