INSTABILITE DES CONCEPTIONS
ALTERNATIVES DES ELEVES DU PRIMAIRE
ET DU SECONDAIRE SUR LES GAZ
Caries FU RIO-MAS
Juan HERNANDEZ-PEREZ
Servel de Formaclo Permanent Université de
Valence Espagne
MOTS CLÊS: conceptions alternatives, secondaire, gaz, instabilité
Dans ce travail nous analysons les modèles de gaz utilisé par les élèves quand ils répondent séquentiellement
a
de diverses questions sur les proprietés physiques des gaz et quel est le degré de stabilité des conceptions employées.INTRODUCTION ET EXPOS~ DU PROBLEME
Le problème t:1es schèmas alternatifs et des err-eurs conceptuelles est. depuis plllS lFune dizaine d'ann~es, une ligne priarit.aire de l'~dttratiorl sClcldjfiqltP. Dans le domAine des conceptions ~ur la
Ilatllr-e des g;\z. J' Illvestigatioll t-écente montre qu"il y a unp diversit~
d'jtl~e; p~HWt les élpves; ain~,i chez quelques uns i l e>:iste l'id~e
d'une r",présentation continll" de la matièr .. (Pfundt. 1981). chez
rJ~alltr-p.s on t'--OtlvP. le r-efus ~ }'el'<istence du vide (Meheut, 1982). II y
~ a u s s i ] 'ic1ée d~L1np tendence IInaturelle" dp.s gaz ~ occupe,- la pa.rtie
hallte du rPc:i piP.f1t- qlli les contient pt .. en conséquence, on att:.ribue
ries caraLtéric:;tiqlte~ fluasi~immiitlt_é,--iel]e'S à ("es substances CFuriô et
ilJ, J985). Ffi rp QI" r.nnr-pr-ne Jps moriptes rie 927. sttr-~ (1985) indiquE? qlle dps ~]p.vps pntre 11 pt 1::') ans tendF?flt à les ronsi.d~r'"·E3r snit comme un moyen rC1l1tinu dnnt les com["1osants -particules gClzellses- sont
immobilps, soit comme un ensemhle discontinu des particules ~n
mOllvpmeflt.
t1;.:ds. 11 f""llt faire d~flS l~~turte dps conceptions alternatives une différ'"entiatior"l Plltreo celles qui r1ilrivent rte l~e}:périE"ncesensible et celles tr-~rlsmises A tr~vpr-s l~ langage. l_es pr-emières commp par
e"emplE' CE'llps qui rl"rivent la force en tant que la caLlse des mouv ..mE'nts. Sf'nt b-"s en,-acin"es et l'on a v"r-ifi" leur s t a b i l i t " et
leur- grande per-sistance malgr~ un enseignement. reit~ratif des conceptions sClE'ntifique~ arcppt~es. Par contre, il e>:i5te d"autr~s
conceptions, comme c?est le cas des id~~s sur 1~ nature des gaz
assimil"es I,-"s faiblement à la structure cognitive, vu qu"ll .. s
provi~nnent r:t"ulle t,.-anc;mission linguistiql1f? et!" en cnns~qLlence, ce
salit des irl"es he,,"cCl"p plus fJexibles et idiosyncratiques (Driver et Erickson. 198,).
Dans ces der"niers schf!.mas .=.lternatifs. i l faut s?attendre à ce que leur conslc.t.ance nu leur stabilit~ soit assez basse au niveilll individuel et rHpende, ..n general. des cont .."tes des Ulches auxquell .. s font face les "tudiant.s. Par contre, quand Ips "lèves ont int"rioris" Ips ic1~es acceflt~P.'s sr.ientifiqupmpnt, on rhrait qu?ils sont plus
consistants qUE' In,s'l,,'ils r"pondent avec des sch"mas alternatifs (C 1 ouy" et DriVP'-. 1986).
Dans CP sens--Ià. les questions all}:quelles on sOllhaitait r~pondre
dal1s CP travail r " l a t i f ~ la st .. b i l i t " - i n s t a b i l i t " des jd~es qUE'
poss~dE'nt 1PS {>I èves Sllr 1 es gaz sont les sui vantes:
al Dans 'luell .. mesure un mod~le de g .. z choisi initiellement par lE's "tlldiants SE' maintient apr"s de., activit"s d'inter-pr"tation dE's p.--opri"t"s physiques de r .. llIi-ci 7
bl Quand l'''I~'/E' part du mod~lE' du gaz scientifiquE'ment accept~,
s" s t a b i l i t " , e s t - e l l e plus grande que quand il le fait "vec un sch"ma altE'rnati f7
cl I.' .."pl ic"tioll divis"e par 1'''Ii>ve de ces propri"t"s lui pE'rmpt-il d'êt.re plus coh"rent dans ses r"pons .. s en c .. Qu'il
~onCE'rnE' le mod~le de gaz employ~7
La r~porlSp ~ r~s questions a une certaine importance pour met.tr-e
en dn"te l ' i d l p .,io1lrl", pt 9I'n"r,,11.,I .. d'aprE'S laqu",lle l",s conc ..ptions
des ~l~ves snllt .. toujollrs. universelles et persistante-:; tout au long de lplIr- vie scolaire.
7.EMISSIDN D'HYPOTHESES ET SA FONDAMENTATION
Une foi S posé 1 e probl~ml" à trai ter nous emet tOIlS la slOi vantp hypothése quI" nOliS e"s"yerons de vérifier:
"Les schémas cnncE'pb.els alt.E'rnatifs rll"S élf>ves qui ont ;<tudié le
sujet de la natu,.-e cor-pusf:tllair-e dp. la matièr"e ga2el.l5E" ~pront
asse? instables au moml"nt d"interpréter une séquence de propriét{>s physiques des gaz"
I l e s t 1 Dg i que de supposer que 1 es idée,; e>:istentes chez 1 es
él~ves ~,i commencent I"étude des gaz se trouveront lIées faiblement à
lellr'" str"ur:turp cognitive pt pour-ront changer C\vec aisance de mDd~lp
selon le contexte
a
expliquer. Ainsi, i l s se trouveront hésitants et inst"bles far", à la présentation d"une diversité de madéle,.; pnurqu~jls ciloisic;sF?nt celui qll?jls crnjrnt rprr~sE'ntpr- symholirl'.lement Je
mlell~~ lin gr';'~ f?t flui e>:pljque ses pr()p,.--i~t.(.s.. Quanrl on par] e de
5tabi 1 i té et cohérence de l ' él~ve on veut di rI" par
J'"
sa tendenre à ne pas changer ,lE' morl~1e par rapport Il lin spul préal abl ement choisi quand il ",st i nvi t.é i nrii vi duell ement à l ' i nt erp,·ét at i on dl" plusi eurs propriétés.DJ?lrl15 ] p ras d~~tlldiant.squi aient reçu rfes F?nseignpment.5 sur ce
sujet il est logiQue de trouver ries grarl"tions dans leur st .. b i l i t é
d~r-iv~ps du succ.~c:; pllls ou moins grand dans leur appr-entis15~ge.
Aprenti'5'5age '1";, du point de vue di dacti QUI", ne dev,~"it pas @tre
partir:uli~rf?ment d i f f i c i l e dans CP cas, vu qu'il n"e~:ist.epas, à notre avis, dE' gcands obstacles épistémologiques qui s"opposent Il
l'insE'rtion du mnd~le dans le"r structure cognitiv... Si cel~ pst ainsi il se prodltir.::J: drtns ce contexte que~
"1"'5 j riéE's des él~ves 'lui parI ent du mot1~1 E' de gaz acrepté srientifiQ"ement seront plus stahles Qlle relIes de ceux q.'; le
fac:;spnt. avec une conception alternat.ive
Nous croyons Que ni les idées assumées par les él~ves snr la nature des gaz ~er·ont trés fermes, ni l'enseignement reçu sera tnut :J fait inefficace. Nous partons des rE'sultats de notre études longitudinales 511'· les différenres dans la persistance des erTeurs conreptuels dans le dnmaine de la dynamiquE' (concept de force> et dans relui de la ct.imie (matérialité des gap et changements subst .. ntiels en réactions chimiques) (Gil et Carrascosa. 1986) (Carbnnell et Furia, 1987>.
rependan t, il e5t 1 og i que que des si tua t ions d" appr",n tissage
fondf!lec;; 51lr le t,..-an'5mission verbale des connai5sance15 ne favori!Sent
P""
l·"ssimil .. tion d" marléle et qUE' le rhangemr>nt didactique qllesuppose le fait de proposer à l"étudiant cies activités centrées dans
le choix d'un mod~le parmi plusieurs -ou, encore mieux, sa
c,.-eation-dans le but de j n s t i f i e r les propriétés macroscopiques des gaz, leur fairnnt poser des conflicts cognoscitifs, surtout chez ceux qui
poss~dent des schémas alternatifs assep instables et en essayant d'expliqllPr l'existence de creux et la mobilité du gaz, i l s seront à la fin enclins à des mod~les cinétiques. De tout celà on déduit une nOllvelle conséquence contrastahle:
"Ces étudiants avec des conceptions alternatives i n i t i e l l e s , Quand on. leur propose une série succesive d'activités pour qu'ils e>:pliQ"ent les car .. ctéristiques de.. gaz, changeront~
conceptuel 1 ement et tendront vers d'autres plus convaincants comme le mod~le cinéti~œ acrepté"
3.DESSINS EXP~RIMENTAUX
que celles dec;
d"entretiens
av~ient reçu
1 e secnnd ai,·e
I~a contrastation de l'hypothèse 'noncée ainsi
cOllséq'IE?llces d~r-j'#'ées se sont ri>dlisés à trë"vers st,"ct", ' e s ~ dp pf>tiles ép,ellVF>S de J('~~t5 étlldiants 'lui
lin E'IISPlQlh~rlIPltt Sllt Jes gaz d2HIS ] e rH-jmair-E? et dans
ât) é5 de J~ ~ J;' aIl~ •
les entrpliefls rfuralPfd environ 30 mil"Ultes et avaient pour-objectif f?sSF'lltipl r-eltl) de CElltr·er- ]~ë'ttention ~"r ]:"e:.:istence des
gaz cnmmp sllhst~ncps mat~rjE"lles et se terminaient avec l'~lectiDn pa.r l·él~ve d · l t f l modéle parmi cin~ présent~s p~r l'interviewer; on lui
lajsr;~it-, ë't1s~i l·nption à en dessiner un nouveau s ' i l n'etait pas
d'accord avec les préc'dants (figure II. les cinq
modèles qui étaient présentés comme
distracteurs avaient été indiqués en une
échelle plus ou moins petite par
quelques uns des auteurs cités dans
cptte introduction.Dans la deuxième
pllase, l'interviewer indiquait la possibi l i t é ou pas de comprimer de l ' a i r "... moyen d'une ser i ngue et il demandai t
à l'étudiant de pr.dire le résultat. Par
1 a sui te, l ' e>:pèri ence étai t r ' a l i sée et 1'etudi~nt l ' i n t e r p r f t a i t avec un
nOLlv~all choix de mod~le. Dans une
troisi~me et unE' quatrième phase on f a i s " i t la m~me chose avec la dilatation
the,-mi que et 1 a di ffusi on
resper:tivempnt; et dans la der-ni~re
phase l'on procfdait à l'eJection finale
d"un mod~]e qui rOllr ....~it justifier tŒJtes les p r o p i . t . s observfes,
4. RÉSULTATS ET ANALYSES
1 es ,esllltats r e l a t i f s à l'évollltion ùes décisions prises par le
groupe dl'? ~o "tllùiants (12::t3, 12>:14, 15>:15, tlxl6, 9::17 ~Ièves,':~ge)
qllant -311 m,,""le r1e gaz, ù"ns chacune des phases est d é t a i l l é dans le
tabl pail 1. 1 e pOllrcelltage d' fI~ves qui ont mai ntenu leur modèle
ini t i al dans tOlite les phases de l'entrevue eo;t prfsenté dans le
tab 1 eau II.
Dans ce dernier tableau nnt peut apprécier qu'il n'y a que 19
élèves rie la t n t a l i t é (";37.1 qui ont ét .. fidfles à la structure du gaz
q u ' i l s av"ient choisie <'u dfbut, ce llui confirme notre hypothèse
g'n"rale vu que del'" sur troi s étudiants sont instables. Mais ala, s,
si l"on c-nmpAre le nnmhre rl"~]~ves avec des conceptions alternatives
qui ont " t f stables en permèlnence (tahleau 11) avec ceu" qui ont
pmplnyé 1 .. mor1èl .. cin.Hique, on observe 'lu" seulement t r o i s Sur 27
<117.) nrd crJntinué tnut le temps avec l .. s modèles A, C et E. tandis
T ab lf?.=\U I. - EvalLIt-jon du POtIr-cent~ge d"é]èves Cl'li ont chnisi chrt'lUP mndèlp <tJ~ 59)
t10dH E> NombrE> et pourcentage r1'él~vE>s
choisi Initi,,) Compression Dilatation Diffusion Final
N (7. ) N CO N (7. ) N (%) N (7. ) A 13 (22) 4 (6.6) 9 (15.:': ) 0 - 2 <3. ,,) B :;:' (3.3) lB (30) 6 (10) 0
-
0 -C 7 (12 ) 4 «(-,.6) 3 (5.1) ()-
2 (3.3) D 26 (44) 25 (41. 6) 27 (45.7) 4n (67.7) 41 (69.5) E.,
( 8 . 4 ) 2 (3.3) 8 (13.2) 12 (20.3) h (10) Pl .. " d'lIr 6 (1n ) 2 (3.3) 3 (5.1) 1 (1.6) 7 <12) Atlcun ~ 4 (6.6) 3 (5.1) 6 ( If') 1 (1.6) AlJtre mDe.
~ --
-
-Tabl eau 1I. - PourcentagE' d' él~ves avec stabi 1 i té pE>rmanpnte à chaque mod!>le (N= 59)
Nombre et pourcentage d'élo'>ves Mod!>le I n i t i a l e Sans ch<>ngpment N C~) N (ï.) A 13 (72i 1 (1.7) B 2 (3.3)
-
-C 7 l i 2) 1 (1.7) D 26 (44) 16 (27) E d (8.4) 1 (1.7> AlItrl" morl. -- ~C'est-a clin., la s t a b i l i t é ri" re dernier groupe r1'él~ves a été pllls dE cinq fois sllp"riellr" à c e l l e de c:eu:·, qui ont employé dps concpptîonts l='lte-rn~tives~ et a ...pc ceci la premi~rp impJicë'tion ql1e
1'011 f a i s a i t de notre hypothèse est ré[1ondue affirmativement.
OOlant à cela, .. ne analyse plus apflrofondue du tableau nous
confirme la p.llIs grande s t a h i l i t é de cew' Qui ont employé le mod!>lE'
cinétique f~r:t? ~'I restant.. Et bien quPjl y ~it des r:nnte~:tes conrrF-"t.s,
comnle celui rie la compression OI~1 le mod~]e de particlIles statiques
l'evoluci6 dels d' Investigaci6
1986, Dife~~ncies en
Quimica, II Jornades
lelui de diffu~.;iu[l Oi, le morlèle de p e t i t s groupment de par"ticules avec
mouvement dirigP. (E) a aussi une valeur ma~·:imale, ce qui est bien vrai
est q l P Je mnd~Je cinétique semble quantitativement plus stable
jUSqll'"~ la fin. Il f~lIt souligne .... aussi que c"'est celui de
l··e~:p~riencp ete diffllsion celui qui f~it pencher major·itairement ] ~C1pirljurl des étlldiaflts envers]'acceptation des modèles D et E qui, sa'lS =-IIClln dCllltp. se carilcl~r-ispflt par ] p mouvement des particules.
EII ce 'JII' IOlllel~lle les changements globau" en passant du modèle
cllulsi ~ J3 firl. dl.le:; au gerue d'"interar::tinn que suppose l:"entretien, 1'011 (ollfirme III lE' Je mod~]e cinétiQlle a une variation positive, puisque d~lll' li., /. qlti ]'acceptaient ~n clébltt, l'"nn a passé au 69 % de cette éprell'.E'. taltdJs qHe Je morl~lp E a maintenll san bas pourcentage et JE' rp~·tal~t des modèles alt:~r'·nat:ifs a di spart. p ....ati q'lement dë\ns )'~prell....p fJllEde. C·°E'st ~ dire, la pr[lposition divis~e d~ ce~ activjt~~ a pruvoqlll! un c o n f l i r t c:ognoscitif continu chez ces él~ves avec des conceptions alte~natives et i l s les ont abandonnées sans b~aucoup de difficultl, ~n acceptant, ce modèle là dont les caractéristiques etaient plus rl'acco~d avec une interp~étation cohl.entp des faits ohs~~vés.
5.CONCLUSIONS ET IMPLICATIONS DIDACTIQUES
En résumé~ dans ce travail nOLIS ~ssayons de montrer que pas toutes les Etr .... et.lrS conceptuelles des ~lèves se doivent à l"'e~:istence de fortes conceptions alternativ~s et dans le cas concret des idles
flue les ~tudiants ont sur 1 a structurE" intE'r ne etes gaz, 1"on a vu
qu'elles sont assez instables et faciles à remplace~ pa~ les id.es scientifiqupment acceptées sans l'intervention de l'interviewer. Cependant, la facilité pour int~oduire cognitivement ces idées a hesoin de st,atlgips appropriées à l'enseignement qui incluent comme nécessité didactique l'exposé du p~oblèmepar l'~tudiant lui-m@me. RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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