1.2) Deuxième vague : 2004

A la suite de l’analyse des réponses aux questions posées en 2003, plusieurs changements ont été effectués.

Certains concernent la forme des énoncés, et se traduisent par une reformulation de la question. Dans le cas de l’énoncé où la constante d’équilibre était très grande, cette fois la constante est très petite pour étudier l’influence de cette valeur sur certains types de réponses.

Un changement plus important est apporté avec l’ajout d’énoncés dans lesquels la constante d’équilibre n’est pas fournie ; il est demandé de choisir entre trois réponses et d’apporter une justification. Il y a plusieurs raisons à cela :

ne pas suggérer l’appel au critère d’évolution pour décompter les élèves qui y pensent,

voir s’ils sont conscients du rôle de ce critère et savent l’utiliser à bon escient,
susciter des raisonnements qualitatifs mettant en jeu le quotient de réaction,
provoquer l’émergence de raisonnements autres que ceux faisant appel au

quotient de réaction.

Il s’agit dans les différentes situations proposées d’un système hétérogène, l’équation chimique met en jeu deux couples oxydant réducteur (cation-métal).

Les quatre cas proposés sont les suivants :

 les deux cations présents, les deux métaux absents  le métal « produit » absent

 toutes les espèces présentes

 le cation et le métal « réactifs » absents.

On demande si la composition du mélange peut changer et on propose trois choix :  Oui, comment ?

 Non, pourquoi ?

 On ne peut pas savoir, pourquoi ?

Le deuxième cas correspond à une question à la limite du programme.

La question demandant de caractériser une transformation ayant suscité trop de réponses portant sur la nature (acido-basique) de la transformation, la forme en a été complètement modifiée. Il est demandé aux élèves d’effectuer un choix parmi quatre propositions. Trois des phrases proposées sont proches de réponses d’élèves obtenues dans l’enquête 2003, la quatrième est une réponse jugée correcte.

Le tableau 4 regroupe les caractéristiques principales des quinze énoncés proposés en 2004. Le sigle Cr dans la dernière colonne indique que l’utilisation du critère d’évolution est attendue.

Chaque énoncé est repéré d’abord par une lettre grecque, entre parenthèses figure la lettre majuscule du questionnaire dans lequel il était placé. Certains énoncés appartenaient à deux questionnaires différents. Quatre questionnaires D, E, F, G ont été utilisés. Ils figurent en annexe 2 (p.258 à 265).

Tableau 4 : Énoncés présentés en 2004

question Caractéristiques du système Nature question 2004

α1a (D, E)

Homogène, toutes espèces présentes (états

initial et final donnés) Caractériser une transformation γ3c (F) Homogène, deux acides en présence Demande si changement composition β1a (E, G) Hétérogène deux oxydants en présence ; pas K Demande si changement composition

β1b (E, G) Hétérogène, 3 espèces sur 4 présentes, pas K Demande si changement composition Cr β1c (E, G) Hétérogène, 4 espèces sur 4 présentes, pas K Demande si changement composition Cr β1d (E, G) Hétérogène, 2 espèces (les « produits ») _{présentes, pas K} Demande si changement composition Cr α1b (D, E) Homogène, toutes espèces présentes (états _{initial et final donnés)} Expliquer une transformation Cr α1c (D, E) Homogène, toutes espèces présentes (états _{initial et final donnés)} Raison arrêt transformation (reformulée) Cr α2a (D, G) Hétérogène, produit soluté absent Demande si changement composition Cr α2b (D, G) Hétérogène, toutes espèces présentes Demande si changement composition Cr α2c (D, G) Hétérogène, produit solide absent Demande si changement composition Cr γ1 (F) Hétérogène, toutes espèces présentes, deux _{sens possibles décrits} sens évolution à déterminer parmi deux _décrits Cr γ2 (F) Hétérogène toutes espèces présentes, absence _{d’évolution annoncée} Expliquer absence évolution annoncée Cr γ3a (F) Homogène, toutes espèces présentes en _{quantités égales} Demande si changement composition Cr γ3b (F) Homogène, un produit absent Demande si changement composition Cr

La constante d’équilibre est donnée sauf dans les cas où figure la mention « pas K ».

III-1.3) Troisième vague : 2005

Dans les questionnaires 2005, l’énoncé demandant de caractériser une transformation a été supprimé. Pour celui demandant d’expliquer l’arrêt d’une transformation, la formulation adoptée en 2003 a été reprise, les résultats ayant été assez différents entre 2003 et 2004.

Dans les énoncés où la constante d’équilibre n’est pas fournie, le troisième choix de réponse devient : on ne peut pas prévoir, pourquoi ?

Les énoncés n’ont pas été regroupés pour constituer les questionnaires de la même façon qu’en 2004 parce qu’il nous avait semblé au vu du nombre d’absence de réponses à la dernière question que certains questionnaires s’avéraient un peu plus longs que d’autres. Cela nous a conduit à trois nouveaux questionnaires H, I, J, les quatorze énoncés sont alors repérés par leur appartenance à un questionnaire (annexe 2 p.266 à 271).

Tableau 5 : Énoncés présentés en 2005

question Caractéristiques du système Nature question 2005

I1c Homogène, deux acides en présence Demande si changement composition H1a Hétérogène deux oxydants en présence ; pas K Demande si changement composition

H1b Hétérogène, 3 espèces sur 4 présentes, pas K Demande si changement composition Cr

H1c Hétérogène, 4 espèces sur 4 présentes, pas K Demande si changement composition Cr

H1d Hétérogène, 2 espèces (les « produits ») _{présentes, pas K} Demande si changement composition Cr

H2a Homogène, toutes espèces présentes (états _{initial et final donnés)} Expliquer une transformation Cr

H2b Homogène, toutes espèces présentes (états _{initial et final donnés)} Raison arrêt transformation (reformulée) Cr

J1a Hétérogène, produit soluté absent Demande si changement composition Cr

J1b Hétérogène, toutes espèces présentes Demande si changement composition Cr

J1c Hétérogène, produit solide absent Demande si changement composition Cr

J2 Hétérogène, toutes espèces présentes, deux _{sens possibles décrits} sens évolution à déterminer parmi deux _décrits Cr

I2 Hétérogène toutes espèces présentes, absence _{d’évolution annoncée} Expliquer absence évolution annoncée Cr

I1a Homogène, toutes espèces présentes en _{quantités égales} Demande si changement composition Cr

I1b Homogène, un produit absent Demande si changement composition Cr

La constante d’équilibre est donnée sauf dans les cas où figure la mention « pas K ».

III-2) Passation des questionnaires

Les questionnaires ont été soumis à des élèves de terminale S de lycées situés dans différentes académies, après enseignement des parties B et C du programme de chimie, aux printemps 2003, 2004 et 2005. Dans chaque classe deux questionnaires ont été distribués : chaque élève était entouré de deux voisins immédiats ayant un questionnaire différent du sien. Le professeur a lu une feuille de consignes préalablement à la passation, en indiquant qu’il s’agissait d’une enquête dans laquelle on recherchait la façon de penser des élèves, qu’ils étaient conviés à s’expliquer en détail, que la calculatrice était autorisée, qu’ils disposaient de trente minutes.

En 2003 les élèves appartenaient à cinq classes situées dans quatre lycées appartenant à trois académies différentes. L’enseignement était assuré par quatre enseignants différents.

Tableau 6 : Répartition des élèves par questionnaire en 2003 Questionnaire 2003 A B C Académies 3 2 2 Départements 4 2 2 lycées 4 2 2 classes 4 3 2 élèves 55 47 32

En 2004, la population d’élèves testés était plus nombreuse. L’enseignement était assuré par neuf enseignants différents.

Tableau 7 : Répartition des élèves par questionnaire en 2004

Questionnaire 2004 α1 (D et E) α2 (D et G) F β1 (E et G) Académies 5 3 5 5 départements 5 4 5 6 lycées 6 4 6 6 classes 8 7 8 8 élèves 107 75 85 94

α1 désigne une série de trois questions figurant dans les questionnaires D et E, α2 désigne une série de trois questions figurant dans les questionnaires D et G, tandis que β1 désigne une série de quatre questions figurant dans les questionnaires E et G.

En 2005 une nouvelle population a été testée avec les mêmes consignes lues par les quatorze enseignants qui ont participé.

Tableau 8 : Répartition des élèves par questionnaire en 2005 Questionnaire 2005 H I J Académies 4 4 5 départements 5 6 5 lycées 8 8 7 classes 10 8 10 élèves 141 102 144

Comme nous le verrons par la suite, il semble que la population d’élèves interrogés en 2004 soit d’un niveau moyen un peu plus faible10 que celles testées les deux autres années.