ÉTUDE DES CONCEPTIONS DES ÉLÈVES TUNISIENS
DE 9
eANNÉE À PROPOS DES ÉCHANGES GAZEUX
DANS L’ORGANISME HUMAIN
Dorsaf BEN ISMAIL ISEFC, le Bardo, Tunisie
MOTS CLÉS : CONCEPTIONS – OBSTACLES – RESPIRATION – ÉCHANGES GAZEUX
RÉSUMÉ : Nous analyserons les principales conceptions des élèves tunisiens âgés de (14 à 16 ans) concernant les échanges gazeux dans l’organisme humain. Les résultats obtenus avant enseignement montrent que ces conceptions constituent des obstacles à l’acquisition du savoir en question. Après apprentissage, certains obstacles sont dépassés mais il y a apparition d’autres nouveaux.
ABSTRACT : We will analyse the principals conceptions of Tunisians pupils aged ten (14 to 16) years about the gas exchanges in human organism. The results obtain before teaching show that this conceptions constitute some obstacles at the acquire of the know, at issue. After learning, some obstacles are overtaking but there are others new obstacles witch appear.
1. INTRODUCTION
Ce travail de recherche de type herméneutique (Astolfi, 1993) est réalisé selon le cadre conceptuel de Guyon (1987), Paccaud (1991), et Vuala (1991). D’après Giordan (1987) la respiration peut se décomposer en six questions : 1.la ventilation ; 2. les relations avec le système circulatoire ; 3. la diffusion, le transport et la transformation des gaz ; 4. l’énergie ; 5. la vie tissulaire et cellulaire ; 6. l’oxydo-réduction ou transport d’électrons. Dans une recherche qui consiste à faire évoluer les conceptions des élèves par rapport à la respiration, Guyon (1987) a constaté que les conceptions des élèves en début de travail concernent les niveaux de formulation 1 et 2 de Giordan (1987) et partiellement le niveau 3. Vuala (1991) a fait apparaître des obstacles à l’acquisition de la respiration, inégalement surmonté en fin du dispositif d’apprentissage réalisé autour d’un moyen de vulgarisation scientifique. Nous verrons dans cette étude si l’enseignement en vigueur en Tunisie permet l’évolution des conceptions des élèves ou non ?
2. PROBLÉMATIQUE
La lecture des programmes officiels tunisiens, des classes de l’enseignement de base jusqu’aux classes terminales de l’enseignement secondaire, nous montre que le concept de respiration est envisagé sous des approches différentes : Celles de l’organisme, de la cellule et de l’écosystème… Il est abordé par touches successives « en suivant un trajet en spirale » comme l’écrit Rosnay (1975) dans le macroscope (Paccaud, 1991). Notre étude a été motivée par un constat portant sur les conceptions et les difficultés des apprenants à la construction des connaissances scientifiques dans ce domaine.
Pour comprendre les raisons de ces difficultés nous avons choisi d’interpréter le problème par le biais de l’épistémologie en considérant les principales représentations historiques dans le domaine de la respiration humaine et la façon dont ce concept s’est construit au cours de l’histoire. C’est dans ce cadre théorique que nous allons essayer de vérifier les hypothèses suivantes. Les conceptions des élèves tunisiens de neuvième année de l’enseignement de base à propos du concept de la respiration feraient obstacles à la compréhension des échanges gazeux. L’enseignement en vigueur serait à l’origine de l’évolution de certaines conceptions des élèves.
3. ÉTUDE DES CONCEPTIONS
3.1. Méthodologie de travail
La méthodologie que nous avons adoptée pour étudier les conceptions des élèves et leur évolution en situation scolaire est la suivante :
Pré-test : il s’agit d’un test papier crayon (dessin et commentaire). Il est demandé aux élèves de compléter le dessin qu’on leur donne où est schématisée une silhouette humaine, suivant la consigne « En te servant du schéma représente le trajet de l’air dans ton corps en ajoutant les
organes qui sont impliqués dans le phénomène respiratoire. Inscris des légendes, les plus détaillées que possibles. Indique le sens de la circulation de l’air par des flèches ».
Pendant l’entretien, nous avons utilisé les représentations graphiques comme support et nous avons posé aux apprenants sept questions différentes. Lors du post-test, nous avons ajouté une 8e question à laquelle les élèves ne pouvaient pas y répondre avant enseignement.
3.2. Population
La population retenue pour notre étude est choisie au hasard à partir de la population mère. Cette population est homogène composée de 20 élèves appartenant à un même niveau scolaire, même région, même collège et recevant le même enseignement d’un même enseignant.
3.3. Résultats et discussions
Nous remarquons d’après les réponses iconiques des élèves au pré-test qu’ils s’intéressent prioritairement aux entrées et aux sorties de l’air respirable sans chercher à résoudre les mécanismes élémentaires du transport des gaz ou des réactions d’oxydation. L’entretien nous a permis de s’assurer que les apprenants ont de grosses difficultés à concevoir un fonctionnement théoriquement identique pour le nez et la bouche. Cette conception est en liaison avec le vécu corporel. Quand on est enrhumé et que le nez est bouché nous respirons uniquement par la bouche ; c’est ce qui fait dire à certains élèves comme (E3) que : « l’air entre par la bouche circule autour des poumons et sort
par la bouche »
La respiration est souvent perçue comme étant uniquement une affaire de ventilation mécanique au niveau des poumons. (Giordan & De Vecchi, 1987). Le mode de pensée des élèves se rapproche de celui de Lavoisier qui définit la respiration comme un mode d’échange gazeux par lequel un être
à l’origine du gonflement des poumons c’est notre commande musculaire volontaire ou involontaire, par le diaphragme qui est une lame musculaire. Il ressort que la notion de solidarité entre cage thoracique et poumons est totalement inconnue.
En réponse à la question « de quoi est composé l’air que tu inspires et celui que tu expires ? » L’explication la plus répondue dans les réponses de 65 % des élèves c’est que l’air respiré ou inspiré est composé d’O2 alors que l’air expiré est constitué de CO2. Ce type de conception nous
amène à supposer que les élèves font référence au vécu : « on aère la classe pendant la
récréation ».
À propos de l’origine du dioxyde de carbone, c’est de l’oxygène transformé par une fabrication du poumon. C’est ce que dit (E7) : « de l’air entre l’oxygène à travers le nez c’est-à-dire l’inspiration
puis il passe à travers la trachée-artère aux poumons qui le distribuent à tout le corps, puis il se transforme en dioxyde de carbone et sort par la bouche ».
La stratégie cognitive des élèves ressemble à celle d’Aristote pour qui
« la respiration est un phénomène physiologique qui se déroule au niveau des poumons ».
En réponse à la question « pourquoi
respire-t-on ? » les élèves lient
respiration et vie, ils associent respiration et fonctionnement cardiaque plus encore respiration et nutrition et même respiration et sentiments. Cette dernière conception se retrouve sur le schéma de (E19) (figure 1). Elle nous rappelle la pensée de Aristote qui identifie la fonction du cœur comme le support de nos sentiments et de nos pensées.
Les dessins recueillis au post-test sont révélateurs d’une légère évolution des conceptions des élèves. En effet, 17/20 des élèves ont dessiné des alvéoles pulmonaires et des sacs alvéolaires à l'intérieur des poumons. Nous avons décelé la présence du diaphragme dans 13/20 copies (annexe I et II).
Cependant, aucun apprenant n’a mentionné sur son schéma la présence d’artères ou de sang reliant les différents organes schématisés (cœur, poumons…). Ainsi, les élèves considèrent l’être vivant comme une a s s o c i a t i o n d ’ o r g a n e s à fonctionnement autonome et non une association d’organes dont les différentes parties dépendent les unes des autres. Ainsi figure 2 la position du cœur ne présente aucune relation sanguine avec les poumons.
D’après l’analyse des réponses des élèves au questionnaire nous assistons à une diminution du nombre des réponses des élèves qui attribuent au nez et à la bouche des rôles différents. Cependant, il y a augmentation du nombre de réponses qui considèrent qu’un même organe peut avoir deux rôles différents. Mais le nombre des élèves qui ont répondu correctement à la question – deux
organes ont le même rôle – n’a pas changé.
Nous pouvons dire dans cette perspective que les conceptions des élèves à ce niveau n’ont pas totalement évolué. Les difficultés des élèves à concevoir un fonctionnement identique pour le nez et la bouche pendant la respiration persistent même après enseignement.
3.4. Identification de quelques obstacles
Après enseignement nous avons constaté le dépassement de l’obstacle relatif à la pensée par catégories, où la fonction de l’oxygène est manifestement valorisée et transportée du plan rationnel à un plan quasi-moral, celui du sain et du malsain.
En contrepartie, d’autres obstacles sont apparus tels que l’obstacle langagier qui fait que certains élèves se trompent en donnant les formules chimiques de l’O2 et du CO2 puisqu’en 9e année de
l’enseignement de base les Sciences de la Vie et de la Terre sont enseignées en Arabe.
La formule chimique O2 est une abréviation du mot « Oxygène » qui correspond en Arabe à
« »,de même pour le CO 2 qui est le « dioxyde de carbone » correspond dans la langue
4. CONCLUSION
Avant enseignement, les élèves utilisaient des informations non scientifiques (air pur, air impur…). Après apprentissage, les réponses des élèves sont devenues riches en informations scientifiques (oxygène, dioxyde de carbone, oxydation…). En revanche, la conception qui associe la respiration à la vie persiste avec l’apparition de nouvelles conceptions erronées telles que formules chimiques de l’oxygène, du dioxyde de carbone et du bilan énergétique. Nous expliquons ces difficultés par le fait que les élèves ne disposent pas de connaissances relatives à la chimie, la physique, à la biochimie… qui leur permettent d’aller au fond des notions scientifiques apprises.
BIBLIOGRAPHIE
ASTOLFI J.-P. (1993). Trois paradigmes pour les recherches didactiques. Revue Française De
Pédagogie, 103, 5-18. Paris : INRP.
GIORDAN A. (1987). Histoire de la biologie. Tome I. Paris : Lavoisier.
GIORDAN A., DE VECCHI G. (1987). Les origines du savoir. Neuchâtel - Paris : Delachaux & Niestlé.
GUYON J. (1987). Travail autonome au lycée et élaboration du concept de respiration. Aster, 4, 155-179. Paris : INRP.
PACCAUD M. (1991). Les conceptions comme levier d’apprentissage du concept de respiration.
Aster, 13, 34-57. Paris : INRP.
VUALA J. (1991). Le rôle du dessin animé dans l’évolution des conceptions des élèves sur la respiration. Aster, 13, 6-33. Paris : INRP.
