• Aucun résultat trouvé

Chapitre 9 : Résultats de la première expérimentation

2. Evolution des apprentissages

2.1. Résultats : scores globaux

2.1.1 Résultats : scores du pré test

La moyenne des scores pour l’ensemble des 56 élèves est de 9,16 sur 27 points

(écart type de 3,25).

Nous présentons dans le tableau 33 ci-dessous, les résultats par question. Pour

chaque question, nous avons ramené le barème sur 1 point afin de faciliter la

lecture et la comparaison des résultats.

Chapitre 9 : Résultats de la première expérimentation Questions 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Moyenne élève pré test (/1) 0,2 0,13 0,46 0,71 0,37 0,87 0,69 0,36 0,45 0,82 0,23 0,2

Tableau 33 : moyenne des scores du pré test par question

Figure 54 : moyenne des scores du pré test par question

Nous pouvons classer les scores en trois groupes :

Nous remarquons que les élèves ont des scores inférieurs ou égaux à 0,2

pour les questions 1 (définir le métabolisme), 2 (définir la fermentation

alcoolique) et 12 (anticiper le nombre de mesure à réaliser), avec des

moyennes respectivement à 0,2, 0,13 et 0,2 (/1). Cependant, pour les

questions 1 et 2, il s’agit de questions ouvertes qui ont été analysées dans le

paragraphe 1 de ce chapitre. Pour avoir le nombre de points maximal, ces

deux questions demandent six réponses, ce qui peut expliquer les scores

faibles à ces questions. Les autres questions du test n’excédent pas 3

réponses attendues.

Puis on note des scores plus importants, supérieurs à 0,5, pour les

questions 4 (fermentation alcoolique et organisme vivant), 6 et 7 (réaction

chimique) et 10 (équation de réaction) avec des scores compris entre 0,69

et 0,87.

Entre les deux, se trouvent des questions relatives au concept de

métabolisme fermentaire (questions 5, 8 et 11), ou à des techniques de

laboratoire (questions 3 et 9) pour lesquelles les scores sont compris entre

0,2 et 0,5.

Reprenons en détail les différentes questions concernées (annexe 4).

La question 4 porte sur la nécessité d’utiliser un organisme vivant pour réaliser la

fermentation alcoolique. Ces résultats sont à mettre en lien avec ceux obtenus dans

l’analyse des représentations des élèves sur la fermentation alcoolique

(paragraphe 1). En effet, l’analyse des représentations met en évidence que les

élèves associent la fermentation alcoolique à un processus de décomposition du

vivant plutôt que d’activité du vivant. Nous avions effectivement relevé cette

éventuelle difficulté dans l’analyse des conceptions des élèves (chapitre 3), dans

Evolution des apprentissages

laquelle nous avons repris les travaux de Songer & Mintzes (1994). Ces derniers

mettent en évidence l’association de concepts de décomposition, de putréfaction à

la fermentation alcoolique.

Or, la réussite à la question 4 nous indique le contraire car les élèves choisissent la

réponse correcte qui associe des organismes vivants à la réalisation de la

fermentation alcoolique. Ceci nous laisse envisager des scores équivalents, voir

encore meilleurs au post test 1, ce qui permettrait ainsi de confirmer la stabilité de

ce concept pour ces élèves.

Les questions 6 et 7 reprennent des concepts de chimie et notamment celui de

réaction chimique. Plus précisément elles reprennent l’idée de variation de vitesse

de réaction sous l’influence de la température, mais également d’initiation de la

réaction. Les scores des élèves à ces questions laissent supposer que ces concepts

sont acquis, et donc qu’ils ne sont et seront pas à l’origine de difficultés dans

l’élaboration du protocole. Nous avions en effet identifié des difficultés dans

l’analyse épistémologique à travers les travaux de Carretto & Viovy (1994) et

Barlet & Plouin (1994). Ces derniers mettent en évidence des difficultés liées à

l’initiation de la réaction chimique qui peut ou pas être spontanée, ainsi que celles

relatives aux concepts de réactions dynamiques et de vitesse de réaction.

Enfin, la question 10, qui est également un concept de chimie présente l’équation

de réaction. Les scores nous permettent de conclure sur le fait que le concept

d’équation est bien maîtrisé. Nous ne retrouvons pas les difficultés identifiées a

priori dans l’analyse épistémologique concernant, le cloisonnement des savoirs et

les difficultés de les contextualiser dans des disciplines différentes (Fortin, 1994),

et les difficultés relatives au concept d’équation de réaction mis en évidence par

Barlet & Plouin (1994). Ceci peut s’expliquer par l’apprentissage de ces notions en

chimie qui sont réinvesties jusqu’en classe de terminale scientifique.

Les concepts liés aux conditions nécessaires à la fermentation alcoolique repris

dans les questions 5, 8 et 11, sont à l’origine de difficultés. Il s’agit cependant de

concepts nouveaux, qui font partie des objectifs d’apprentissage. Il sera donc

intéressant de comparer ces résultats à ceux du post test 1.

Concernant l’analyse des réponses de la question 5, nous pouvons dès à présent

supposer des confusions entre les milieux anaérobie et aérobie, difficultés qui ont

été mises en évidence dans les travaux de Songer & Mintzes (1994) et de Flores &

al. (2003). En effet, une conception erronée relevée consiste à associer la

fermentation alcoolique à une respiration anaérobie réalisée par des organismes

unicellulaires. Cette confusion respiration/fermentation est également mise en

évidence dans l’analyse des représentations des questions 1 et 2 dans le

paragraphe 1 de ce chapitre.

En ce qui concerne l’analyse des réponses de la question 8, nous pouvons émettre

une hypothèse à partir de l’analyse des travaux de Jordan & al. (2011) sur

l’influence du matériel et de la verrerie. En effet, nous expliquons le choix incorrect

de la réponse d par les élèves, par une possible influence de la verrerie

couramment utilisée (tube à essai) et proposée dans la réponse. La réponse b, qui

est correcte, montre des levures en anaérobie stricte mais contenues dans un

ballon, verrerie peu utilisée mais disponible dans les classes testées. En effet la

nécessité de mettre les suspensions au bain marie, favorise l’utilisation de tube à

Chapitre 9 : Résultats de la première expérimentation

essai. Nous comparerons ces résultats avec ceux du post test 1 et 2 afin de

confirmer ou non cette hypothèse. Cela met également en évidence une autre

difficulté en lien avec la matérialité des gaz, car pour certains élèves les gaz se

dissolvent qu’à partir du moment où ils sont en action (Séré, 1986 ; Stavy, 1988).

En effet, dans la question 8 le tube à essai est fermé si bien que, l’air présent dans

le tube n’est ni visible ni en mouvement, ainsi certains élèves n’envisagent pas le

phénomène de dissolution des gaz présents dans la suspension de levures. Pour

eux, la suspension est en anaérobie à partir du moment où le tube est fermé, c’est à

dire qu’il n’y a pas d’apport d’air nouveau.

La question 11 reprend exactement les mêmes conditions nécessaires à la

fermentation sauf qu’elles sont présentées sous la forme d’un texte et fait appel

également au concept de volume. Cette représentation non visuelle, utilisant une

représentation d’une autre nature qui fait appel à des notions, certes maîtrisées à

ce niveau, semble être un obstacle. Nous verrons si la pré structuration proposée

fait évoluer le score des élèves sur cette question, puisque nous leur demandons de

choisir le volume de suspension, pour lequel nous avons mis en place un étayage

fixe (document ressource 1).

Les questions 3 et 9 demandent la maîtrise de techniques de laboratoires. La

question 3 implique des techniques connues (mise en évidence du CO

2

avec une

sonde à CO

2

ou l’eau de chaux), contrairement à la question 9 qui fait appel à une

nouvelle technique de mise en évidence de l’éthanol avec l’utilisation de l’alcootest

et/ou de la sonde à éthanol. Nous pensons que les élèves peuvent connaître cette

nouvelle technique car il s’agit d’une utilisation détournée d’un objet (l’alcootest)

habituellement utilisé dans un autre contexte. Cependant l’utilisation de ce test

dans une solution peut être à l’origine de difficultés, car il faut pour cela maîtriser

le concept de gaz dissous dans une solution. En effet, contrairement à l’usage

habituel de ce test, dans la situation proposée, nous testons la présence d’alcool

produit par les levures en suspension. Nous proposons dans le document

ressource 4 (annexe 3) un étayage pour cette technique de laboratoire, ainsi nous

nous attendons à voir une amélioration du score concernant cette question dans le

post test 1.