1 Didactique de la Chimie, DIDACTIfen, Université de Liège Belgique
Cette communication se situe dans le cadre de plusieurs travaux eectués a n de mettre en lumière les eets de la didactique de la chimie sur le développement de compétences de modélisa- tion chez les élèves du secondaire. Partant d'une identi cation et d'une analyse des préconceptions des élèves, il s'agit de développer un enseignement centré sur la modélisation, capable de les faire progresser du stade de leurs capacités spontanées de raisonnement et de leurs préconceptions jus- qu'à un modèle-cible didactique établi par transposition didactique. Ces investigations mettent l'accent sur les raisonnements spontanés et sur l'importance de faire construire par l'élève ses connaissances de manière autonome en proposant des tâches plus ouvertes et des activités de plus haut niveau cognitif via des tâches de modélisation.
Il existe actuellement un consensus sur le fait que les scienti ques ne décrivent pas la réalité telle qu'elle est dans toute sa complexité mais qu'ils en construisent des représentations qui leur permettent de l'expliquer partiellement et de la maîtriser, partiellement également. De telles re- présentations sont généralement appelées des modèles et le processus de leur construction est la modélisation [1-7]. Les référentiels et programmes de sciences insistent de plus en plus, dans un souci d'authenticité épistémologique, sur la nécessité de confronter les élèves aux modèles établis et à leur processus d'élaboration, a n qu'ils se constituent une vision aussi dèle que possible de l'entreprise scienti que.
Le concept de modèle scienti que possède des composantes multiples et il n'est pas aisé d'en donner une dé nition compacte, complète et dé nitive. On pourrait tenter de dire, en bref, que modéliser, c'est simpli er délibérément pour pouvoir expliquer et agir e cacement. Cependant, l'élève a rarement conscience du caractère multidimensionnel des modèles qui lui sont enseignés car l'utilisation, même régulière, de ceux-ci ne l'amène pas nécessairement à s'interroger sur leur signi cation et leur champ de validité et, de manière plus générale encore, sur leur valeur intrinsèque. Cette situation contribue à rendre l'acquisition des concepts scienti ques di cile et à susciter chez l'élève une mé ance vis-à-vis de modèles toujours susceptibles d'évoluer. Certaines critiques souvent adressées à l'encontre des cours scienti ques (particulièrement la physique et la chimie) convergent en ce sens.
Ces questions sont particulièrement importantes en didactique de la chimie. D'une part, on y fait sans cesse appel à des modèles décrivant la réalité atomique et moléculaire (le domaine de l'invisible intelligible) pour rendre compte du comportement macroscopique, donc du monde des phénomènes observables. D'autre part, on y utilise un langage propre, basé sur des éléments empruntés à d'autres disciplines, principalement la physique. Cela constitue des dé s en vue de favoriser le développement de la pensée de l'élève par une pratique enseignante adéquate.
Les diérentes recherches poursuivies dans ce domaine permettent de reconsidérer l'élabo- ration des savoirs scolaires. En se focalisant sur la compréhension qu'ont les élèves des modèles scienti ques auxquels ils sont confrontés dans leur apprentissage, on dispose d'une voie originale d'identi cation des obstacles épistémologiques rencontrés, ce qui doit permettre une approche di- dactique plus e cace pour les surmonter. Ces recherches qui visent à mieux cerner les perceptions des élèves réunissent plusieurs domaines (didactique, épistémologique et sciences cognitives).
Nous présenterons une étude dans laquelle 162 élèves de l'enseignement secondaire belge francophone (4e, 5e et 6e secondaire, 15-18 ans), ont été invités à réaliser une modélisation gra-
phique schématique d'un phénomène scienti que de leur choix à partir de leurs connaissances antérieures. Le but poursuivi était d'évaluer l'évolution de leurs conceptions et compétences au cours du temps, en particulier leur capacité à représenter les molécules en perspective, de faire apparaître le maximum d'éléments pertinents et explicatifs, et d'établir le lien entre le niveau des particules (niveau sub-microscopique) et les phénomènes macroscopiques. A n d'éviter une trop grande divergence au niveau des productions, nous avons proposé aux élèves trois phénomènes : vaporisation de l'eau, dissolution d'un sel dans l'eau ou passage du courant électrique dans un conducteur métallique. Nous avons analysé quantitativement les diérentes modélisations pour les trois niveaux d'étudiants en établissant une liste de critères permettant de structurer l'éva- luation des productions en fonction du nombre de critères rencontrés : représentation adéquate (4 à 5 critères rencontrés), acceptable (3 critères) ou inadéquate (0 à 2 critères).
De manière générale, les productions proposées par les élèves se révèlent trop simpli ées et privilégient l'aspect statique (description) par rapport à l'aspect dynamique (< 50% propositions acceptables). Les diérentes propositions sont trop schématiques ou contiennent certains éléments (langage iconique, objets microscopiques, couleurs, analogie avec la cible de représentation, etc.) qui peuvent être identi és comme des entraves à la poursuite de l'apprentissage. Nous formulons des hypothèses relatives à l'identi cation des divers obstacles cognitifs et nous mettons l'accent sur l'évolution des modèles explicatifs [8].
Références bibliographiques
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[8] Johsua S. & Dupin J.-J. (1993), Introduction à la didactique des sciences et des mathé- matiques, Paris : Presses Universitaires de France.