L'OXYDORÉDUCTION : QU'EN SA VENT LES ÉTUDIANTS
DE PREMIÈRE ANNÉE DE D.E.U.G. ?
Mohamed SOUDANI, Danièle CROS L.R.D.S., Université Montpellier II
MOTS-CLÉS: OXYDORÉDUCfION - APPRENTISSAGE - OBSTACLES
RÉSUMÉ : L'oxydoréduction, concept-clé de la chimie, est au cœur de la transition lycée-université.Àen croire les manuels scolaires, les élèves devmient entreràl'université en n'ignorant rien des mécanismes redox. Or l'expérience prouve qu'ils ont d'énormes difficultésàl'utiliser etàse repérer dans sa terminologie. Nous avons testé des étudiants de première année universitaire pour identifier les obstacles qu'ils rencontrent lors de l'apprentissage de ce concept.
SUMMARY : Oxidation-reduction is at the real core of the secondary school-university transition. Accordingta that, and believing the schoolbooks, pupils should come to university with a weil known oxidation-reduction background. Therefore, various investigations show they have huge difficulties to use this concept in different situations and getting their bearings in its terminoIogy. We have tesled First-year university students in ordertaidentify and analyse the obstacles they may meet during this concept learning.
A. GIORDAN,
J.-L.
MARTINAND et D. RAICflVARG, Actes JIES XIX, 1997I. INTRODUCTION
Les sciences font panie intégrante de l'histoire et de la culture humaine. La chimie est, semble-t-illa science fondamentale la plus directement liée à notre quotidien, elle devrait alors être présentée, enseignée et apprise comme telle. Cependant, le contenu de cette science, ses concepts et ses lois, sont difficiles d'accès. Plusieurs recherches en didactique de la chimie le confIrment. Les travaux sur les conceptions des élèves, sur les difficultés qu'ils rencontrent dans l'apprentissage des concepts de la chimie montrent généralement que les résultats escomptés ne sont pas atteints et conel uent, directement ou indirectement, à une défaillance des approches pour enseigner les concepts.
Nous nous sommes particulièrement intéressés à l'enseignement-apprentissage du concept oxydoréduction aussi bien au niveau lycée (17-18 ans) qu'à l'université. L'oxydoréduction est en fait un concept central de la chimie et un "outil" pertinent pour l'acquisition d'une culture scientifique (environnement, conservation des aliments, production de l'énergie, armes, développement des films photographiques, h')'Nous nous proposons de présenter quelques résultats sur la maîtrise de ce concept obtenus avec des étudiants du D.E.U.G. (première année). Ces résultats font partie d'une recherche en cours.
2. TYPE D'ENQUÊTE
Le but de notre recherche réside dans l'idemification des origines des difficultés de compréhension du conceptOxydoréductionchez les apprenants qui suivent des filières scientifiques. Dans cette partie de notre travail, nous avons élaboré un questionnaire constitué principalement de questions à choix multiples auxquelles 257 étudiants de première année universitaire (Université Montpellier Il) ont répondu par écrit.
L'hypothèse qui a guidé notre enquête est que le modèle par transfert d'électrons, introduit comme première approche de l'enseignement de ce concept, est à l'origine des difficultés de son apprentissage; s'ajoutentàcela les définitions utilisant des termes courants (gain-diminution, perte-augmentation, réduction, ... ) qui prêtent
à
confusion surtout quand les apprenants ne maîtrisent pas les autres concepts tels que l'électron, le courant électrique, l'ion, la liaison chimique, ...3, RÉSULTATS
Les données recueillies dans celle recherche montrent clairement que de nombreux étudiants ont des difficultés quantàla conceptualisation et la représentation du concept oxydoréduction. Nous en reportons ici quelques unes parmi les plus fréquentes.
3.1 Définitions
Les étudiants testés n'ont pratiquement pas de "repères" quant au sens du transfert des électrons entre l'oxydant et le réducteur. Leurs réponses semblent être dues au hasard:
*
Le réducteur est un accepteur d'électrons pour 45% des étudiants, alors que 42 % d'entre eux pensent qu'il s'agit d'un donneur d'électrons.*
L'oxydation est un gain d'électrons pour 43% des élLldiants ; il s'agit d'une perte d'électrons pour 45% d'entre eux.Par ailleurs, les définitions de l'oxydoréduction en terme de transfert d'oxygène n'ont pas retenu l'attention des étudiants. En effet, en moyenne seulement 10% d'entre eux ont coché les cases correspondantes, mais ils confondent aussi le sens de ce transfert.
3.2 Reconnaissance d'une réaction redox
La majorité des étudiants testés (95%) n'ont pas reconnu comme réaction redox la réaction
4Na + 02 2 Na20
Pour les trois réactions ci-dessous, nous avons remarqué que les étudiants se fientàl'apparence de l'équation présentée. En effet, n'ayant, comme modèle "fonctionnel ", que le celui de transfert d'électrons, ils identifient,àton, comme réaction redox une équation faisant apparaître des entités élecniquement chargées -des ions- :
NH3 + H20 NH4+ + OH- (66% de réponses "oui") Na+ + OH- + H+ + Cl-Na+ + Cl- + 2H20 (14% de réponses "oui")
Cette conclusion se trouve, par ailleurs, confortée par les réponses données àla question dans laquelle on demande d'identifier, parmi une longue liste de couples, ceux qui représentent des couples redox. Des couples ne contenant pas d'entités chargées ne sont pas reconnus comme couples redox alors qu'ils le sont:
02/Na20 seulement
3%
de réponses justes! Na20/Na seulement 9% de réponses justes!d'autres "couples" contenant des entités chargées sont reconnus comme couples redO)( alors qu'ils ne le sont pas: NH4+/NH3 76% de réponses "oui, c'est un couple redox"!
NH3/0H· Il % de réponses "oui, c'est un couple redox"!
4. CONCLUSION
Les résultats de celte panie de l'enquête, bien que préliminaire, paraissent confirmer notre hypothèse et montrent ainsi le "risque" que présente l'approche traditionnelle de l'oxydoréduction par le modèle électronique. Cette approche n'aide pas les apprenantsàdévelopper des représentations au niveau empirique et àles integrer au niveau symbolique et au niveau du modèle. Il faudrait veillerà rapprocher le contenu scientifique des cours d'une part, et les préoccupations quotidiennes des élèves d'autres pan pour rendre ce concept agréable et donner envie d'en savoir plus.
Nous pensons que l'histoire de ce concept peut fournir des éléments pour concevoir une meilleure approche de son enseignement. Panir des réactions avec l'oxygène peut être une pone d'entrée dans le cours. L'utilisation des phénomènes de la vie courante rend significative la situation d'apprentissage, elle a le mérite de motiver les élèves et de donner du sens aux concepts à acquérir. Les élèves peuvent par la suite être guidés vers une interprétation microscopique de ces phénomènes, l'enseignant les aidera alors àmodéliser les phénomènes d'oxydoréduction en terme de transfert d'électrons. Le modèle du nombre d'oxydation sera présenté comme la généralisation de ces phénomènes.
BIBLIOGRAPHIE
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