DECALAGE ENTRE OBJECTIFS DU MAITRE ET SAVOIR DES ELEVES
( à
propos de la précipitation en chimie)C. DE CARLINI L.D.E.S.
Université de Genève
MOTS CLEFS
RESUME
OBJECTIFS DISSOCIATION ELECTROLYTIQUE MODELE ATOMIQUE - REPRESENTATIONS.
Un interview de 60 élèves permet de décrire la représentation que ceux-ci se font de la précipitation.
On abordera ici le modèle atomique; la liaison chimique; la dissociation electrolytique .
L'écriture symbolique de la réaction chimique mc:sque -elle la phénoménologie ';
Quels sont les objectifs de l'enseignant : que l'élève trouve un produit de réaction ou qu'il se représente cette réaction ?
1. INTRODUCTION
En interrogeant les élèves au laboratoire ou lors de séances d'exercice, il m'est apparu que les élèves ne "IŒÛtrisaient" certaines notions qu1à travers les équations des réactions chimiques. Or, le propos du naître, que j'ai été largerœnt arœné à entendre de parrra fonction de rréthodolo-gue visait plus une explication des phénorœnespar l'utilisation des modèles préalablerœnt définis, qu'une simple résolution d'(quation, par analyse combinatoire de symboles.
C'est pourquoi j'ai voulu interroger des élèves devant une réaction simple, afin de dresser une première liste des explications voire des représentations des élèves.
2. DESCRIPI'ION DE L' rnJDE
2.1. Population concernée par l'étude
60 élèves du Collège de Genève, répartis dans 3 classes : une 3ème scientifique, une 4ème scientifique (terminale), une 4ème classico-latine (terminale) .
2.2. Prograrrnes déjà parcourus
par les élèves, extraits de la brochure du Collège de Genève présen-tant les prograrrnes :
A. Structure de la rratière
1. La rratière - aspect de la natière (p. ex. les différents états de la natière)
- cOIIp)sition de la natière (rrélanges, solutions, précipités, corps purs)
2. L'atome utilisation d'un modèle permettant la description simple de la structure des élérrents des 3 premières périodes (système périodique des élérrents).
3. La nolécule - électronégativité (rrétaux, non rrétaux) - liaisons chimiques, valence, nombre
B. Transformation de la rratière
4. Les réactions chimiques - corrbustion, oxydo-réduction - forma-tion (acides, hydroxydes)
- échanges d'ions: neutralisation, dissociation électrolytique, préci-pitation.
2. 3. I-t§thodologie
Interviews de 15 minutes, enregistrés, précédés d'une dérrDnstration expérinentale courte
Trois solutions sont présentées aux élèves - solution diluée de chlorure de sodium - solution diluée de iodure de potassium - solution diluée de nitrate d'argent
Les solutions sont nélangées deux à deux en éprouvettes; (deux combi-naisons précipitent sur trois). Toutes les indications sont inscrites sur les flacons et données oralerrent. Puis les élèves sont appelés à décrire et expliquent ce qu'ils ont vu.
2.4. Traiterrent de l'inforrration
Les enregistrerrents ont été dactylographiés. L'étude ne peut se pré-tendre statistique et quantitative (60 élèves). Les principaux thèrres développés par les élèves sont exposés au chapitre suivant.
3. RESULTATS (principales explications des élèves)
3.1. LA MASSE - LE POIDS - LA DENSITE :"C'est une question de densité. C'est une question de consistance. C'est une question de rrasse rrolé-culaire : si la rrasse rrolérrolé-culaire d'une rrolécule est plus lourde que la nasse rroléculaire de l'eau. La rrasse rroléculaire duprécjpité est plus grande que celle des corrposés solubles.
ce
sont les nétaux lourds qui précipitent P:LC11B - CADMIUM."3 . 2. RECOURS AL' EQUATION : l'explication donnée est une lecture de l'équation. L'élève explique corment i l trouve la fonmle chimique des produits de la réaction (on croise les ions, etc). L'algorythne
se substitue à la phénoménologie.
3 .3. LA DISSŒIATION EIEI'ROLYTlQUE : la sinplif ication couramœnt em-ployée qui consiste à utiliser larrêne notation pour désigner la no-lécule, l'ensemble des 1ID1écules qui constitue la substance, et la solution faite avec cette substance est un obstacle pour l'élève. NaCl 1ID1écule de chlorure de sodium
NaCl le sel de cuisine
NaCl la solution de chlorure de sodium.
Le solvant est très souvent omis. Les ions n'apparaissent que lors-que le solvant agit :" ... parce qu'il y a de l'eau, alors ils se séparent en ions."
3.4. ROLE DE L'EAU: "On m'avait expliqué que l'eau s'intercale ... Maintenant elle s'intercale plus (AgCl) "
"Dans le sens que l'eau, elle brouille un petit peu ces liaisons, elle fait une interférence, quoi... Elle s' arruse. .. Elle bricole autour des ... Elle isole presque ... Elle entoure les électrons." "L'eau, c'est l'enzyme qui catalyse la réaction". "L'eau donne des électrons qui !Tanquent".
"ca
pourrait agir corme l'huile".3.5. LA LIAISON ELECTROVALENTE : C'est une liaison qui se casse faci-lement. Elle est reconnue en général ITDins "stable" que la cova-lence. On renarque la confusion répandue entre covalence et élec-trovalence.
3.6. LES TEFMBS "SAVANTS" : Ces termes ne sont jarrais accorrpagnés d'une ex~licationconvaincante. Electronégativité Nombre d'oxydation -Electrolyse - SClvant polaire.
LES "REGLES" : Elles sont souvent citées corme explication : les sels, formés avec des métaux de la colonne 1A, ne prée ipitent pas. Les nitrates sont solubles.
3.7. DIVERS : "C'est sûrer,ent dû à l'ox-ygène, parce qu'il y a du sel qui a de l'oxygène deJans".
VOLUME et DILUTION: "La nulécule résultante, elle a une autre tolérance, elle a besoin de plus d'espace".
4. CŒCLUSION Er CCNSEQUENCFS PEDAGXIQUES
L'accent mis de manière prép:mdérante sur l'écriture et la manipula-tion du symbole semble s':illp:>ser ccmrœ prioritaire à la réflexion sur
le phénomène que ces syniloles sont censés décrire.
Dès lors, ne prend-on pas la proie pour l'orrbre ? Nos objectifs sont-ils uniquement l'écriture syrrtJolique et la résolution abstraite d' équa-tion, la schématisation du phénomène, ou l'étude duphénomène pour lui-rrÊlœ ?
Il senble quii l y ait divergences entre les réponses que font les
élè-ves et les butsque poursuit le maitre. Une rreilleure adéquation des buts que l'enseignant se fixe et des objectifs pédagogiques devrait être atteinte au ooyen, par exemple :
- Utilisation de rrodèles appropriés et maniptàations de ces roodèles, pour illustrer: les états de la matière
ladissociation électrolytique les liaisons
en fonction des objectifs choisis.
- Connaissances des représentations des élèves
sont-elles des obstacles ?
