Chapitre 9 : Résultats de la première expérimentation
2. Evolution des apprentissages
2.1. Résultats : scores globaux
2.1.4 Résultats : Evolution des scores entre le pré test et les deux post
Malgré un nombre restreint de post tests 2 recueilli (14), nous allons présenter les
résultats de l’évolution des scores entre les trois tests qui ont été réalisé par une
même classe. Nous avons fait l’hypothèse d’une stabilité des apprentissages entre
les deux post tests.
Figure 58 : moyenne globale des scores entre le pré test, le post test 1 et le post test2 pour les 14 élèves concernés
Nous avions montré une évolution des apprentissages entre pré test et le post test
1 avec une augmentation du score suite à l’activité de conception expérimentale
proposée par la plateforme. Les résultats sont similaires avec la sélection de 14
élèves : la moyenne du pré test est à 10,8, le post test 1 à 15,78.
Nous voulons savoir s’il y a une stabilité des apprentissages sur plusieurs semaines
(entre le post test 1 et le post test 2), et surtout une amélioration des
apprentissages du fait des rétroactions de l’expérience et du professeur (Girault &
al., 2012).
Nous remarquons une très légère diminution entre le post test 1 et le post test 2
(-0,35 points) : la moyenne du post test 1 est à 15,78 et le post test 2 à 15,42. Nous
pouvons l’interpréter par une stabilisation des apprentissages.
Regardons à présent en détail (par question) l’évolution des apprentissages entre
ces trois tests (les barèmes sont ramenés à 1).
Ainsi, nous observons une augmentation des scores (sauf pour une question)
entre le pré test et le post test 1, ce qui laisse supposer que la situation de
conception expérimentale incluant la conception de protocole sur la plateforme
LabBook favorise les apprentissages.
Les concepts de chimie semblent maitrisés, à l’inverse, ceux relatifs aux
conditions nécessaires à la réalisation par les levures de fermentation
alcoolique semblent à l’origine de difficultés.
Chapitre 9 : Résultats de la première expérimentation
Figure 59 : moyenne des scores par question, entre le pré test, le post test 1 et le post test 2 (14 élèves concernés)
Les évolutions qui se dégagent sont les suivantes :
On remarque une augmentation des scores entre le pré test et le post test 1 pour la
plupart des questions, avec un profil similaire à l’ensemble des classes. Cependant
nous observons une diminution entre le pré test et le post test 1 pour les questions
4 et 5, en plus de la question 8 qui était déjà concernée pour l’ensemble des élèves.
Les scores entre le post test 1 et 2 ont tendance à diminuer légèrement ou être
stables pour la plupart des questions sauf pour les questions 4, 5 et 11 qui ont un
score supérieur au post test 2. Nous pouvons supposer que le temps de réflexion,
et la manipulation ont eu un effet positif. Alors que pour les questions 8 et 12 qui
ont des scores qui diminuent entre les post tests 1 et 2, on pourrait supposer que
les concepts associés reposent sur la mémoire à court terme. L’analyse détaillée de
la question 8 dans le paragraphe 2.2 nous permettra d’affiner ces remarques.
Enfin, notons que le score de la question 11 (technique de mise en anaérobie) se
remarque par une augmentation à la fois entre le pré test et le post test 1 (+ 0,22)
et le post test 1 et le post test 2 (+ 0,21). Nous analyserons en détail cette question
dans le paragraphe 2.2, car pour la question 8 qui aborde le même concept, nous
avons un score qui diminue de -0,06 entre le pré test et le post test 1 et – 0,15
entre les deux post tests.
2.2. Résultats : scores pour le concept de mise en anaérobie
Dans cette partie, nous souhaitons détailler les réponses aux questions 8 et 11 et
en faire une analyse conjointe suite à l’évolution inattendue et particulière de leurs
scores dans le paragraphe 2.1. Nous utilisons les données des 56 tests recueillis.
Ces deux questions mettent en avant le concept de mise en anaérobie qui nécessite
deux actions : « fermer le contenant », et « prélever un volume de suspension de
levure » adéquat afin de limiter les apports en dioxygène.
Les scores du post test 2 différé ont tendance à se stabiliser voir même à
augmenter pour certaines questions, ce qui laissent supposer un effet bénéfique
des rétroactions apportées par la manipulation sur certains concepts que la
situation dans LabBook ne semble pas avoir suffisamment pris en charge.
Evolution des apprentissages
Les graphiques ci-dessous représentent le nombre de réponses pour chaque type
de réponse identifié pour les questions 8 et 11, entre le pré test et le post test 1
(annexe 4) pour tous les élèves. En effet, la mise en anaérobie se traduit par la pose
d’un bouchon sur le contenant et le choix d’un volume maximal de solution à
déposer dans le contenant. Le type de réponse « expert » correspond à l’ensemble
de ces deux actions. Les « erreurs » représentent les autres choix non valides
(réponses b et d).
Figure 60 : répartition des réponses des 56 élèves selon les choix possibles pour le pré test et le post test 1 (question 8)
On constate, pour la question 8, qui présente différents contenants, une diminution
du nombre de réponses expertes (réponse b) entre le pré test et le post test 1 (-
11), et une diminution du nombre de réponses « je ne sais pas » (-15), qui se
reportent sur les autres réponses possibles. En effet, on remarque une nette
augmentation du nombre de réponses « bouchon seul » (+18), c’est à dire que la
mise en anaérobie dans ce cas se réalise exclusivement par la pose d’un bouchon,
les élèves ne prennent ainsi pas en compte le volume d’air présent dans le
contenant qui est, rappelons-le, un tube à essai.
Le nombre de réponses « volume seul », c’est à dire qui correspond à un volume de
suspension de levure maximal dans le contenant qui n’est pas fermé, augmente
légèrement (+2).
Nous pouvons ainsi supposer que la situation proposée dans la plateforme
informatique aide les élèves à choisir un des éléments de la technique de mise en
anaérobie en plaçant un bouchon sur le contenant. Mais elle ne semble pas les
aider à considérer un autre élément de la technique nécessaire à une mise en
anaérobie stricte qui est de choisir un volume de suspension adéquat pour limiter
les apports en dioxygène. Ainsi, nous nous demandons si notre choix du contenant
(tube à essai) de la réponse d également utilisé dans la situation, induit les élèves
en erreur sur le choix de la réponse correcte. Pour cela nous devons comparer ces
réponses avec celles de la question 11, qui présente la technique de mise en
anaérobie sous la forme d’un texte et de propositions d’actions à accomplir.
Chapitre 9 : Résultats de la première expérimentation
Figure 61 : répartition des réponses des 56 élèves selon les choix possibles pour le pré test et le post test 1 (question 11)
On remarque pour la question 11, une évolution similaire à la question 8 en ce qui
concerne l’évolution du nombre de réponses en faveur de la pose du bouchon
uniquement (+12). On constate également une diminution des réponses « je ne sais
pas » et des « erreurs » ce qui laisse supposer un report de ces réponses vers la
catégorie précédemment citée et les réponses « expertes » (+9). Notons enfin, la
diminution (-2) du nombre de réponses impliquant uniquement l’ajout de
suspension de volume nécessaire à la mise en route de la fermentation alcoolique
dans ce cas.
Cependant nous avions constaté dans les résultats du post test 2, une évolution
disjointe des scores entre les questions 8 et 11.
Ainsi, dans les graphiques ci-dessous nous proposons de regarder en détail la
répartition des réponses aux questions 8 et 11pour les 14 élèves qui ont aussi fait
le post test 2.
Figure 62 : répartition des réponses des élèves selon les choix possibles pour le pré test, le post test 1 et le post test 2 (effectif réduit de 14 élèves) (Question 8)
Nous remarquons pour cette question, la même tendance que pour les scores
communs aux cinq classes, à savoir une diminution des scores pour la question 8
entre les pré test et post test 1. On constate une quasi absence du nombre de
réponses « expert » (1 réponse) en post test 2. Cependant, le nombre de réponse
« bouchon seul » augmente entre le pré test et le post test 1 mais également, et de
Evolution des apprentissages
façon plus prononcée, entre les deux post tests, pour arriver à un nombre de 11
élèves sur les 14 ayant validés cette réponse.
Cela laisse donc supposer qu’effectivement le choix des contenants dans la
question 8 influence les élèves vers un matériel habituellement utilisé au
détriment de la réflexion sur le volume et le bouchon. Egalement, le choix du
matériel dans la liste à disposition des élèves dans la situation proposée dans
LabBook, conforte cette erreur. Nous mettons ici en évidence l’effet de contrat avec
les enseignants quant à la gestion du matériel. En effet, les élèves ne la considèrent
pas à leur charge, et ne sont pas formés à choisir le matériel, en sciences de la vie et
de la terre. Cela ne fait pas partie des objectifs d’apprentissage. Les rétroactions de
l’enseignant et la manipulation, qui dans notre situation mettait à disposition des
élèves des tubes à essai afin de les positionner dans le bain marie, n’ont pas corrigé
les erreurs pour la question 8.
L’analyse comparative des actions choisies dans l’étape 1 ainsi que la valeur de
certains paramètres d’action en fonction des niveaux de pré structuration,
permettra éventuellement d’affiner cette remarque.
Voyons à présent comment se répartissent les réponses des élèves pour la
question 11 lors du post test 2.
Figure 63 : question 11 : répartition des réponses des élèves selon les choix possibles pour le pré test, le post test 1 et le post test 2 (14 élèves) (question 11)
Les résultats diffèrent de ceux de la question 8, avec notamment, une absence de
réponse « expert » pour les pré test et post test 1, mais une augmentation
significative au post test 2 (+6). Ceci, nous permet de faire l’hypothèse que la
situation proposée dans LabBook ne permet pas de faire évoluer les scores de cette
question, alors que l’exécution de l’expérience en classe favorise la bonne réponse
au test. En effet, si on regarde en détail les types de réponses donnés par les élèves,
on constate que la technique utilisée pour mettre un bouchon sur le contenant est
très largement choisie au post test 1 (+7/14), mais diminue au post test 2 (-6), au
profit de la réponse « expert » qui inclut à la fois la fermeture du contenant, mais
aussi de mettre un volume suffisant de suspension de levures.
Cela s’explique par le fait qu’entre le post test 1 et 2, il y a eu un étayage
supplémentaire qui a permis de prendre en compte cette difficulté liée au choix
d’un volume de suspension adéquat pour une mise en anaérobie stricte.
Chapitre 9 : Résultats de la première expérimentation
Nous faisons l’hypothèse que la manipulation et les rétroactions de l’enseignant
sont à l’origine de cette évolution. Nous pouvons conforter cette hypothèse avec
l’observation de la séance pour cette classe (classe b, mai 2016). En effet, les élèves
qui ont réalisés le montage présenté ci-dessous (figure 64), n’ont pas mis
suffisamment de suspension de levures dans le tube à essai. Seules les rétroactions
de l’enseignant, ont permis de corriger cette erreur.
Cette difficulté a été relevée dans les deux classes
de l’expérimentation de 2016 qui ont effectuées
la manipulation (les trois classes de Chambéry
n’ayant pu réaliser à temps la manipulation),
mais également lors de l’observation d’une classe
en mars 2015.
Il s’agit effectivement d’une difficulté récurrente
dont il faudrait améliorer les étayages mis en
place dans la plateforme informatique qui
s’avèrent actuellement peu efficaces.
Notons cependant, que la réaction de
fermentation alcoolique se réalise malgré un
volume de suspension inférieur au volume du
contenant fermé par un bouchon hermétique. En
effet, les levures sont capables de réaliser les
deux types de métabolismes selon les conditions
environnementales. Le temps imparti à la
manipulation en classe (contrainte
institutionnelle) ne permet pas aux levures
disposant d’un volume important de dioxygène de démarrer à temps la
fermentation alcoolique après avoir consommé le dioxygène initialement présent.
Ainsi, la manipulation permet de retour sur le choix du volume initial de
suspension de levure dans le contenant. Il ne s’agit pas pour autant d’une erreur
conceptuelle sur le métabolisme de la levure, mais un obstacle dû à la contrainte
institutionnelle de temps d’une séance de terminale scientifique de spécialité. Il
sera donc intéressant de regarder la réussite à la tâche dans les protocoles selon le
niveau de pré structuration proposé.
Voyons à présent comment évoluent les scores selon le type de pré structuration
du protocole (N1, N2, N3) afin de voir si l’étayage mis en place à travers la pré
structuration des actions favorise davantage les apprentissages.
Nous pouvons ainsi supposer que les étayages proposés dans la situation avec
labBook ne sont pas efficaces pour aider les élèves à prendre en compte la
dissolution des gaz présents dans un contenant alors que la réalisation du
métabolisme de la fermentation alcoolique nécessite un milieu strictement
anaérobique, qui se traduit par le prélèvement de volumes de suspension
adéquats par rapport au volume du contenant receveur fermé.
Figure 64 : photo d’un montage d’un groupe d’élèves de la classe b, lors de la
Evolution des apprentissages