Comparaison des scores moyens obtenus aux questionnaires en électricité et en

Pour avoir une vue globale des résultats des élèves, nous considérons dans un premier temps les scores finaux qu'ils ont obtenus aux questionnaires avant enseignement d'une part et après enseignement court terme d'autre part. Le score final pour le questionnaire électrique et le questionnaire mécanique est obtenu en prenant en compte seulement les questions qui ont une équivalence dans les deux domaines.

Un point est attribué pour une réponse correcte à une question, et dans les autres cas – pas de réponse ou réponse fausse – aucun point n'est attribué. Pour les questionnaires avant enseignement E0 et M0 il y a huit questions équivalentes en mécanique et en électricité (annexe 2.1 - questions

E01.1, E01.2, E01.4, E01.5, E01.6, E02.1, E02.2 et E02.4 et annexe 2.3 - toutes les questions du

questionnaire M0). Ainsi les élèves peuvent obtenir un score final compris entre 0 et 8. Les

questionnaires après enseignement court-terme E1A et M1 sont composés de six questions

équivalentes en mécanique et en électricité (annexe 2.4 - questions E1A2.1, E1A2.2, E1A2.3, E1A2.4,

E1A2.5 et E1A2.6 et annexe 2.6 - toutes les questions du questionnaire M1). Ainsi les élèves peuvent

obtenir un score final compris entre 0 et 6. Il ne s'agit pas de comparer les résultats aux tests avant enseignement à ceux après enseignement, comme habituellement, mais de comparer d'une part les résultats du questionnaire avant enseignement en mécanique à ceux en électricité avant enseignement et d'autre part de comparer les résultats du questionnaire après enseignement en mécanique à ceux obtenus à court-terme en électricité.

6.1.3.1. Comparaison des scores obtenus dans le domaine de la mécanique et dans celui de l'électricité par des élèves de terminale S avant enseignement

Dans cette analyse des résultats, nous avons dans un premier temps étudié la distribution des notes finales des élèves pour chaque questionnaire, questionnaire en électricité et questionnaire en mécanique avant enseignement.

Tableau 29 : Distribution des scores des élèves aux questionnaires avant enseignement

Score Electricité Mecanique

0 16 2 1 27 13 2 22 17 3 17 18 4 12 15 5 10 19 6 9 19 7 8 12 8 2 8

Figure 23 : Comparaison des distributions des scores des élèves aux questionnaires en mécanique et en électricité avant

enseignement 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 5 10 15 20 25 30 Electricité Mécanique

Score aux questionnaires avant enseignement

N om bre d' él ève s

Les distributions des scores finaux aux questionnaires d'électricité et de mécanique sont différentes. La figure 2 montre en effet que la fréquence du nombre d'élèves qui a obtenu un score élevé (4, 5, 6, 7, 8) est plus élevée en mécanique qu'en électricité. Inversement, la fréquence du nombre d'élèves qui a obtenu un score faible (0, 1, 2, 3, 4) est plus élevée en électricité qu'en mécanique. De plus, seulement 32 élèves ont obtenu un score entre 0 et 2 en mécanique pour 65 élèves en électricité. Pour savoir si la différence des scores est significative, nous utilisons un test de Wilcoxon (signed- rank) car les deux séries sont appariées et les distributions des scores ne suivent pas une distribution normale dans les deux cas.

Le test de Wilcoxon permet de conclure que les élèves réussissent mieux en mécanique qu'en électricité et ce de façon significative (p<0,0001). En effet, 1,4 point sur 8 sépare la moyenne des scores obtenus dans le domaine électrique des scores obtenus dans le domaine de la mécanique.

6.1.3.2. Comparaison des scores obtenus aux questionnaires après enseignement court-terme de mécanique (M1) et d'électricité (E1)

Nous avons procédé de même pour les questionnaires après enseignement court-terme pour comparer la fréquence des scores obtenus par les élèves en mécanique et en électricité.

L'étude de la figure 24 montre comme précédemment que les élèves ont des scores plus élevés en mécanique (2, 3, 4 sur 6 sont les scores majoritaires) qu'en électricité (1, 2, 3 sur 6 sont les scores

Table 30 : Moyenne et écart-type pour les questionnaires en électricité et mécanique avant enseignement

Electricité avant enseignement Mécanique avant enseignement _P-value Moyenne Ecart-type Moyenne Ecart-type

2.81 2.18 4.21 2.14 1539.5 <0.0001

Wilcoxon test Signed rank |S|

Figure 24 : Comparaison des distributions des scores des élèves aux questionnaires en mécanique et en électricité après

enseignement court terme

0 1 2 3 4 5 6 0 5 10 15 20 25 30 35 Electricité Mécanique

Score aux questionnaires après enseignement

N om br e d' él èv es

Tableau 31 : Distribution des scores des élèves aux questionnaires après enseignement

court terme

Score Electricité Mécanique

0 7 2 1 22 4 2 24 19 3 14 30 4 11 25 5 2 0 6 0 0

majoritaires) .

Après enseignement, les élèves réussissent mieux en mécanique qu'en électricité de façon significative (p<0,0001). En effet, il y a 0,8 point de différence dans la moyenne des scores entre le questionnaire d'électricité et celui de mécanique.

6.1.3.3. Discussion sur la comparaison des scores moyens obtenus aux questionnaires d'électricité et de mécanique

La comparaison des scores obtenus par les élèves en mécanique et en électricité montre que les élèves réussissent mieux en mécanique. La différence des scores avant enseignement est nette puisque la différence des moyennes est de 1,4 point sur 8 soit 17,5% et ce, bien que le domaine mécanique n'ait fait l'objet que d'une présentation descriptive d'environ un quart d'heure, alors que le domaine de l'électricité a été enseigné depuis l'école primaire. Pour les questionnaires après enseignement, la différence est moins marquée que pour les questionnaires avant enseignement. La différence entre les moyennes est de 0,8 points, ce qui n'est pas très important même si les résultats sont toujours meilleurs en mécanique qu'en électricité. Ces résultats indiquent que le domaine mécanique est plus facilement compréhensible que le domaine électrique, pour les élèves de notre échantillon. De plus, nous verrons également dans le chapitre 8 que les enseignants n'ont pas utilisé tous les éléments de l'artefact analogique (équivalent bobine, condensateur...). Rappelons que les élèves sont en terminale scientifique (et donc a priori de bons scientifiques), on peut s'attendre à des différences encore plus marquées pour des élèves d'un autre niveau ou d'une autre filière.

Pour être plus précis, nous allons, dans la suite, chercher à savoir si cette différence du score existe pour chaque question.