Présentation des questions de l’enquête étudiées dans ce manuscrit

Nous nous inscrivons dans la lignée de Closset (Blondin, 1992a), qui conseille de poser des questions ouvertes avec demande de justification plutôt que des questions fermées à choix multiples par exemple. Closset a procédé de la sorte pour étudier les concepts des élèves en

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électricité et en hydrodynamique. Nous avons agi de même pour les enseignants, en mécanique des fluides.

La partie A du questionnaire de l’enquête correspond aux questions 1 à 7, fournies dans le tableau 6.2.2.1. A.

Numéro de la question Intitulé de la question

Q1 Have you chosen to teach the course XX? Q2 Is your research field linked with fluid flow?

Q3 At what point in your experience did you study fluid flow?

Q4 Are you interested in this field? Currently, are you reading about it? Q5 Do you think that fluid flow should be part of the curriculum of all

students in undergraduate degrees? (Scientific, engineering) why? Q6 Have you already taught this course? How many years and for which

students?

Q7 Which textbook did you choose for this course? Refer to their syllabus? Why?

What type of resources do you use to prepare your course? Why? Which references are trust worthy? Why? Or how do you use these resources? Or the data that you find in these resources may not always mesh: which one do youselect?

Tableau 6.2.2.1. A

Détail des questions de la partie A de l’enquête auprès d’enseignants

Dans cette partie A, on aborde le vécu de l'enseignant interviewé : son choix (ou non) d'enseigner ce module, son propre parcours scolaire et professionnel, son goût personnel pour l'écoulement des fluides, son ancienneté en tant qu'enseignant du module considéré, la bibliographie retenue pour ce module et les raisons de ses choix.

104 Numéro

de la question

Intitulé de la question

Q8 8/ Would you describe the pace of the course XX that you teach please?

8i/ Does your course requisite other courses? What do you assume students already know?

8ii/ How would you describe these students to who you teach this course? Q9 What do you expect to furnish to students through this course?

Q10 What kind of reaction from the students do you expect? (Else, do you anticipate reactions? Which ones?)

Q11 When teaching quantum mechanics and relativity, instructors use several articles dealing with History of Science.

Do you use History of Science in your fluid flow course? Why? What historic milestones should be mentioned?

Q12 Do you use experiments or refer to phenomena through activities in your course? Which ones? How do you choose them? Why?

Under which form do you use or refer to them (You experiment? Students do? Through activities: motion pictures? Pictures? Exercise?) ? Why?

Where do you locate this experiment or phenomenon in your course? Why? What do you expect from quoting this experiment or phenomenon?

Could you describe how you use it or refer to it and explain why? How do you introduce it?

What do you say about it? Do you ask questions?

Do you draw students' attention to a particular point? How do you proceed the lesson? Q13 Which representation/schematizations do you use in your course? How do you

represent/schematize this experiment or phenomenon? The data obtained? Q14 How do you introduce Bernoulli equation?

Which pace is used towards the model? Where are experiments/phenomena inserted?

Tableau 6.2.2.1. B

Détail des questions de la partie B de l’enquête auprès d’enseignants

Dans cette partie B, on traite des choix de l'enseignant en termes de construction du cours.

Cette partie est composée de deux sous-parties : du récit du vécu personnel de l'enseignant dans la partie A, on passe ici à sa vision d'ensemble du module enseigné (questions Q8 à Q10). On évoque les grandes lignes directrices du module, sa vision des étudiants auxquels il enseigne et des interactions qu'il a avec eux, les objectifs pédagogiques qu'il vise dans ce module.

Dans un second temps (questions Q11 à Q14), on aborde la place que l'enseignant accorde aux phénomènes dans ses séances : les situations-types exploitées, un éventuel recours à l'histoire des sciences, la nature des activités expérimentales proposées et leur place au sein de la progression. Une justification est demandée. L'enseignant est également interrogé sur sa manière d'introduire la relation de Bernoulli. Signalons que pour les enseignants déclarant ne pas utiliser la relation de Bernoulli, la question leur est posée pour la loi de Poiseuille.

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Enfin, la partie C correspond aux questions Q15 à Q18, fournies dans le tableau 6.2.2.1. C.

Numéro de la question Intitulé de la question

Q15 Direct your attention to the following case, which is usually introduced in this course.

I show a picture and indicate: there is a flow from left to right in a

tube. We insert two thin glass tubes before and after bottleneck.

Have you used this situation in your course? How do you use it? Why? Q16 I show a picture and indicate: there is a flow from left to right in a

tube like the previous one. We insert a third thin glass tube before bottleneck.

Here again, have you used this situation in your course? How do you use it? Why

Q17 Some exercises deal with 'head loss': how does a student understand this statement? Then, I show pictures: 'these pictures are taken from different editions of the same book. Surprising, isn't it?'

Q18 I show pictures: Have you used this situation in your course?

In French books, they hardly ever draw what is before and what is after the canalization. What do you think of this type of representation? In French curriculum, they don't talk about the entrance of pipes and elbows. Is it the same in your course? What do you think of this type of representation?

Tableau 6.2.2.1. C

Détail des questions de la partie C de l’enquête auprès d’enseignants

Dans la partie C, il est demandé à l'enseignant de commenter des situations données (schémas, dessins, graphiques) qui lui sont présentées lors de l'entretien. Ces situations apparaissent à première vue comme prototypiques de cours de premier cycle universitaire de domaines scientifiques distincts (respectivement physique et physiologie). Cependant elles peuvent être couplées d’une manière inhabituelle (situation de la question Q16) ou associée à une question inhabituelle (situation de la question Q17). A la question Q18 sont présentées des situations issues de manuels de physiologie (cf Annexe E.4) que nous n’abordons pas ici.

Justification des questions posées :

En termes de gestion proprement dite de l'entretien, la partie A permet d'entamer le dialogue de manière assez neutre, d'effectuer une prise de contact apaisée avec l'enseignant interrogé, le but étant qu'il se sente à l'aise dès que possible durant l'entretien.

La partie A permet également de recueillir des données liées au vécu de l’enseignant, qui peuvent constituer des variables explicatives pour justifier leurs réponses aux autres questions. Rappelons que le parcours étudiant d'un enseignant-chercheur influencerait de manière notable ses choix pédagogiques en début de carrière mais également par la suite, qu'il s'agisse de perpétuer l'enseignement reçu ou d'en proposer un différent de celui reçu (Estrela, 2005).

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Les questions des parties B et C de la trame de l'enquête font notamment référence à la vision de l'enseignant des étudiants auxquels il enseigne, à ses attendus vis-à-vis de ceux-ci, à ses objectifs dans ce cours, à ses choix de contextualisation du problème avec recours éventuel à l'histoire des sciences et l'expérimental ainsi qu'à la structure du modèle retenu.

A travers les questions de cette enquête, nous retrouvons des éléments des questions posées dans un CoRe (cf tableau 1.1.5.1.) tel qu’indiqué dans le tableau 6.2.2.2. Nous constatons dans ce tableau que les questions des parties A et B peuvent être rapprochées de celles posées lors d’un CoRe.

Partie de la trame de l’enquête Partie A Partie B Partie C

Numéro de la question de la trame de

l’enquête 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 What do you intend the students to learn about

this idea? ● ● ● ●

Why is it important for the students to know

this? ● ●

What else do you know about this idea that

you do not intend students to know yet? ● ● What difficulties/limitations are connected

with teaching this idea? ● ● ● What do you know about student thinking

which influences teaching about this idea? ● ● ● ● ● Are there any other factors that influence your

teaching of this idea? ● ● ● ● ● What teaching procedures would you use, and

why, for this idea? ● ● ● ●

How would you ascertain student

understanding of, or confusion about, this idea?

Tableau 6.2.2.2

Rapprochement entre les questions de l’enquête et celles d’un CoRe

Par ailleurs, les entretiens préliminaires lors des pré-enquêtes ont révélé que sans une délimitation de la situation retenue lors de l'entretien, celui-ci devenait difficilement exploitable. Il a donc été décidé de se concentrer sur le cas particulier de l'étude d'une canalisation (de type 'tuyau'). Nous nous sommes limités à des situations en lien avec la relation de Bernoulli et la loi de Poiseuille pour les questions Q14 à Q18.

Dans la partie C, la question Q15 se réfère à une situation traditionnelle d'un cours de mécanique des fluides (cf figure 6.2.2.1).

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Figure 6.2.2.1

Situation évoquée à la question Q15

J'indique à l'interviewé : « there is a flow from left to right in a tube. We insert two thin glass

tubes before and after bottleneck. Have you used this situation in your course? How do you use it? Why? ».

Poser la question « Why ? » permet d’accéder au sens des savoirs de l’interviewé et de ne pas se limiter aux savoirs en eux-mêmes (Venturini, 2007).

On retrouve une telle situation tant dans des manuels de physique que de physiologie humaine. Tous les enseignants devraient y répondre. Elle garantit donc a priori des éléments de comparaison entre enseignants exerçant dans des cursus différents.

C'est par ailleurs l'occasion d'aborder le ou les modèles envisagés par l'enseignant.

Cette question permet également d'aborder de manière indirecte les difficultés éventuelles des étudiants qu'a perçues l'enseignant et ainsi d'observer un éventuel décalage avec les réponses qu'il a fournies aux questions de la partie B.

Pour évaluer le périmètre d’expertise des enseignants, nous cherchons à étudier leur réaction face à une situation non prototypique (Bishop, 2007a).

De plus, Cross signale que les épisodes qui permettent le plus facilement d'inférer des PCK sont des épisodes dans lesquels les acteurs rencontrent des difficultés (Cross, 2014) : ce point nous conforte dans l'idée de confronter les enseignants à des questions qui leur sont a priori inconnues ou qui peuvent les perturber, comme c’est le cas de la question Q16.

A partir de la question Q16 et dans la suite de la partie C, il s'agit donc de confronter l'enseignant à des situations qui contiennent au moins un élément qui est 'hors-cadre' usuel d'un cours de mécanique des fluides, afin de tester sa démarche de réflexion : comment réagit-il face à ces imprévus ? Les perçoit-il ? Si oui, applique-t-il à ces situations 'hors-cadre' le modèle qu'il a énoncé précédemment ?

L'imprévu peut être de deux types : soit la situation envisagée apparait traditionnelle mais des éléments sur le schéma fourni ne le sont pas (questions Q16 et Q17), soit la situation présentée est 'hors-cadre' habituel, du moins pour les physiciens (question Q18).

La question Q16 associe sur un même schéma la situation de la question Q15 à une autre situation, elle aussi traditionnelle, mais généralement présentée de manière disjointe dans un cours de mécanique des fluides (cf figure 6.2.2.2).

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Figure 6.2.2.2

Situation évoquée à la question Q16

J'indique à l'interviewé : « there is a flow from left to right in a tube like the previous one. We

insert a third thin glass tube before bottleneck. Here again, have you used this situation in your course how do you use it? Why? ».

Ce qui n'est pas usuel ici, c'est l'association proposée sur un même schéma : pour les deux tubes de mesure les plus en amont, il est question a priori des pertes de charge régulières, donc de la prise en compte de la viscosité (via par exemple la loi de Poiseuille), tandis que pour le tuyau du milieu et celui placé en aval du rétrécissement, l'analyse proposée dans les manuels s'appuie davantage sur la relation de Bernoulli pour laquelle justement les phénomènes de viscosité sont négligés. Réunir les deux situations sur un même schéma peut aboutir à un dilemme : en amont du rétrécissement, on tient compte des phénomènes de viscosité, pour les négliger juste après. L'enseignant interviewé vit-il cette situation comme étant un dilemme ? Quelle démarche propose-t-il ?

A la question Q17, on envisage une situation prototypique (cf figure 6.2.2.3) : l'écoulement de fluide d'un réservoir via un tuyau horizontal avec différentes prises de mesure de pression. Cette situation permet d'évoquer notamment la notion de pertes de charge. Deux schémas de cette situation sont proposés. Sur ces deux schémas est représentée une droite en pointillés qui relie les surfaces libres des tuyaux permettant la prise de mesure de pression. Cette droite est prolongée jusqu'aux extrémités du tuyau horizontal. Sur les deux schémas, cette droite atteint le côté ouvert du tuyau horizontal. Par contre, concernant l'amont du tuyau horizontal, autant sur le schéma de gauche cette droite atteint la surface libre du réservoir, autant sur le schéma de droite, cette droite atteint un point du réservoir plus bas que la surface libre. Il est alors demandé à l'interviewé de commenter ces deux schémas (« these pictures are taken from different editions of the same book.

Surprising, isn't it ? »).

Figure 6.2.2.3

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Représenter une droite sur ces schémas pour illustrer que, dans une zone du tuyau, la perte de charge y est linéaire, est usuel. Ce qui ne l'est pas, c'est de prolonger cette droite jusqu'aux extrémités du tuyau horizontal. Se pose la question de savoir quel schéma retenir et au-delà, ce que signifie cette droite et le fait de chercher à la prolonger jusqu'aux extrémités du tuyau. Peut surgir ici la question du domaine de validité d'un modèle donné.

Cette situation de la question Q17 est issue d'une note de lecture rédigée dans l'American Journal

of Physics en 1944 (Farwell, 1944). L'auteur de l'article s'y plaint des erreurs qui perdurent dans

l'enseignement à cause de coquilles d'impression dans les manuels scolaires. Il ne précise pas l'erreur qu'il évoque et ne commente pas davantage ces images issues de deux éditions différentes d'un même ouvrage.

Enfin, nous associons un nom aux situations des questions Q15 à Q17 afin de faciliter leur évocation dans la suite du manuscrit.

Nous les nommons respectivement ‘rétrécissement’, ‘couplage’ et ‘pertes de charge’, comme indiqué dans le tableau 6.2.2.4.

Numéro de la question Schéma associé Nom donné à la situation

étudiée

Q15 Rétrécissement

Q16 Couplage

Q17 Pertes de charge

Tableau 6.2.2.4

Dénomination des situations des questions Q15 à Q17

Présence éventuelle de difficultés de la part des interviewés lors de l’entretien :

A priori, peu de difficultés sont attendues dans la partie A.

Dans la partie B, l'enseignant y décrit ses choix. A priori, peu de difficultés sont attendues là encore, l'enseignant y évoquant sa pratique.

Dans la partie C, des éléments des situations évoquées aux questions Q15 à Q17 se retrouvent dans des manuels qualifiés tant de physique que de biologie : tous les enseignants devraient donc

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pouvoir proposer une réponse à ces questions. Elles garantissent donc a priori des éléments de comparaison entre enseignants exerçant dans des cursus différents. On s'attend à ce que confronter l'interviewé à des situations sortant du contexte traditionnel le perturbe lors de l'entretien et ce, de manière a priori positive (par exemple, à la question Q16, l’association de deux situations traditionnellement disjointes pourrait être source de difficultés chez l’interviewé). Etudier sa réaction éclairerait notre analyse sur ses pratiques déclarées et sur son utilisation du modèle retenu. Une telle démarche nous est donc apparue judicieuse pour cette étude.

6.2.3 Les thèmes et sous-thèmes du questionnaire étudiés