La place de l'expérimental dans l'enseignement de la chimie au secondaire: cas du test d'identification des ions en solution en classe de seconde C au Lycée Chaminade de Brazzaville en RDC

Université Marien NGOUABI

Ecole Normale
Supérieure

Brazzaville Fax [phone]

Chaire UNESCO en Sciences de l'Education pour l'Afrique Centrale 41

Option : Didactique des Disciplines et Evaluation

	UNESCO
e-mail : [e-mail]

Titulaire : Professeur Louis MARMOZ

U EMoigi

Pour l'obtention du Diplôme d'Etudes Approfondies (D.E.A

En Sciences de l'Education

Option : Didactique des Disciplines et Evaluation
Spécialité : Didactique de Sciences Physiques

Présenté et soutenu publiquement par :

Monsieur Pacôme BABELA KOUELA
Le 11 Juillet 2012

LA PLACE DE L'EXPERIMENTAL DANS L'ENSEIGNEMENT

DE LA CHIMIE AU SECONDAIRE :
Cas du test d'identification des ions en solution
En Classe de seconde C

Directeur de recherche : Pr. Aubin Nestor LOUMOUAMOU

Jury

- Monsieur : Pr. Pascal Robin ONGOKA, Maître de Conférences

- Monsieur : Pr. Simon Charles KOBAWILA, Maître de Conférences

- Monsieur : Pr. Aubin Nestor LOUMOUAMOU, Maître de Conférences

Année académique 2011-2012

Dédicace

A mon père et ma mère,

Je vous dédie ce travail en témoignage de la profondeur de mes sentiments de reconnaissance que j'éprouve pour vous.

A mes fr~res et soeurs,

qu'ils trouvent dans ce travail l'expression de mon dévouement et mon attachement infini.

Remerciements

Je tiens à remercier monsieur le Pr. Pascal Robin ONGOKA,
président du jury pour l'honneur qu'il me fait de présider la soutenance
de mon mémoire, malgré ses multiples obligations, ainsi que monsieur le
Pr. Simon Charles KOBAWILA, pour l'honneur qu'il me fait
d'accepter la tâche d'examiner mon travail.

Ma gratitude va également au Pr. Aubin Nestor LOUMOUAMOU,
pour avoir bien voulu diriger ce mémoire, malgré ses multiples
obligations. Foisonnant d'idées, ses rendez-vous ont toujours été très
enrichissants et efficaces.

Je n'oublie pas de remercier l'ensemble des enseignants de la Chaire
UNESCO de l'Ecole Normale Supérieure (université Marien
NGOUABI) pour toutes les connaissances acquises auprès eux et qui
ont beaucoup contribué pour la réalisation de ce travail.

Je remercie les personnes qui m'ont aidé de pres ou de loin pour leur
précieuse aide dans la prise en charge des différentes analyses, ainsi
que toute la promotion en formation en DEA.

Je remercie les membres du laboratoire de CHIMIE de ENS, mes
collègues (enseignants ou non), les membres de ma famille et tous ceux
qui dans mon environnement professionnel ont su m'apporter leur aide et
leur soutien.

Table des matières

DEDICACE i

REMERCIEMENTS ii

TABLE DES MATIERES iii

INTRODUCTION 6

CHAPITRE 1: PROBLEMATIQUE ET CADRE THEORIQUE DE REFERENCE9

1) Problematique 10

2) Hypothèse de recherche 11

3) Cadre théorique de référence 12

3.1) L'enseignement de la chimie au secondaire 12

3.1.1) Quelques caractéristiques de la Chimie 12

3.1.2) Les difficultés de l'enseignement de la chimie 13

3.1.3) La notion des ions en classe de Seconde C 13

3.1.4) Les objectifs assignés à l'enseignement de la chimie 14

3.1.5 Volume horaire assigné à l'enseignement de la chimie au

secondaire 16

3.2) L?experience et la demarche experimentale en chimie 17

3.2.1) Définition de l'expérience 17

3.2.2) Définition de l'expérimentation. 17

3.3.3) Définition de la démarche expérimentale. 17

3.3) Les activités expérimentales 18

3.3.1) Les modes didactiques des activités expérimentales 18

3.3.2) Rôles des activités expérimentales 20

3.4) Quelques théories sur l'expérimentation 22

3.4.1) La théorie des situations, le milieu 22

3.4.2) La transposition didactique 22

3.4.3) Le socioconstructivisme 23

3.5) Évaluation 24

CHAPITRE 2 : METHODOLOGIE 28

1) Méthodologie générale 28

2) Champ d'investigation 28

3) La population 28

4) Échantillon 29

5) Les types d?activités expérimentales. 29

6) Instruments de collecte de données 30

CHAPITRE 3 : Résultats 32

3.1) Résultats de la classe témoin 33

3.1.1.Description du cours présenté 33

3.1.2. Evaluation diagnostique 34

3.1.3.Evaluation sommative. 37

3.1.4 Comparaison des réponses exactes entre l?évaluation

diagnostique et sommative 42

3.2) Résultats dans les classes expérimentales 42

3.2.1.Description du cours avec activités expérimentales 42

3.2.2.Evaluations diagnostiques 43

p

3.2.3.Evaluation sommative 52

1) Classe 1 52

2) Classe 2 55

3) Comparaison entre la classe 1 et la classe 2 58
3.3) Comparaison des résultats entre la classe témoin et les classes

expérimentales 59

3.4) Les activités réalisées 60

A) Présentation 60

B) Condition de réalisation 60

3.5) Analyse, interprétation et conclusion de tous les résultats 64

1) Analyse et interprétation des résultats 64

2) Conclusion des résultats 66

CONCLUSION ET PERSPECTIVE 69

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 72

ANNEXES

INTRODUCTION

INTRODUCTION

L'appui sur la conduite d'expériences et la manipulation de dispositifs par les élèves lors des travaux pratiques est une nécessité affirmée depuis longtemps pour l'enseignement des sciences physiques : « la physique et la chimie sont des sciences expérimentales, elles doivent être enseignées comme telles ». Cette référence à l'expérimental, voire au travail du scientifique a été également au coeur de l'introduction de l'ordinateur en France en tant qu'outil de laboratoire : « des ordinateurs pour faire de la physique d'abord » a été aussi un leitmotiv fédération (RICHOUX, 2000).

Notre recherche s?inscrit dans le champ de la didactique de la chimie. Elle se propose d?étudier les aspects portant l?enseignement expérimental. En effet, l'enseignement expérimental constitue un sujet d'actualité dans les recherches didactiques et la prolifération des projets de recherche à travers notamment les mémoires de DEA (MBOUKOU, 2011; etc.), des thèses (HRAIRI, 2004 ; LOUMOUAMOU, 1998), et des activités présentées aux colloques, à travers les publications (Revue d?Aster, Journées Internationales de Chamonix) en témoignent.

Les travaux pratiques dans l'enseignement de sciences physiques devraient occupés une place très importante dans la formation car la physique et la chimie sont des sciences exactes et expérimentales.

Par ailleurs, en plus de leur côté attractif pour les élèves, les activités expérimentales présentent des moments privilégiés permettant à l?apprenant de s?exercer à la démarche expérimentale, à la critique, à l'émission des hypothèses, à la conception des expériences, à l'interprétation des résultats (HRAIRI, 2004). Nous considérons que l?expérimentation aide à une bonne compréhension des notions en chimie ou engage une construction du savoir scolaire chez les élèves.

Le profil de l'apprenant défini par le programme exige que l'apprenant doit pouvoir procéder à des expériences scientifiques simples

susceptibles de mettre en évidence certains faits et de déceler les causes. L'apprenant doit donc manipuler, observer.

Cependant les premières observations montrent que dans le système éducatif congolais, notamment dans l'enseignement secondaire, l'enseignement de la chimie demeure théorique et traditionnel.

Notre étude sur les problèmes de l?enseignement expérimental en chimie s?appuie sur une thématique bien précise qui est celle de l?identification des ions en solution. Cette thématique est enseignée au collège comme au lycée, mais nous avons choisi d?étudier le problème au niveau du Lycée.

La présentation de notre étude est structurée selon le plan ci après.

> Chapitre 1 : problématique et cadre théorique de référence > Chapitre 2 : méthodologie

> Chapitre 3 : résultats

PROBLEMATIQUE ET CADRE

THEORIQUE DE REFERENCE

CHAPITRE 1 :

CHAPITRE I : PROBLEMATIQUE ET CADRE THEORIQUE DE REFERENCE

1-) Problématique

L'enseignement des sciences physiques, comme l'indiquent les principes généraux de l'enseignement de la physique et de la chimie au collège et au lycée (INRAP ,2002) repose sur la conduite d'expériences : « au travers de la démarche expérimentale, il [l'enseignement de la chimie] doit former les esprits à la rigueur, à la méthode scientifique, à la critique, à l'honnêteté intellectuelle » et, ainsi, « il doit montrer que cette représentation cohérente (de l'univers) est enracinée dans l'expérience : les activités expérimentales ont une place essentielle ».

Or, d'après les travaux menés par Ntsila, Massamba, Kama-Niamayoua et Silou (2000), le rapport d'inspection pédagogique et les conclusions des colloques, séminaires nationaux sur l'enseignement des sciences physiques depuis quelques années, au Congo, font état d'un enseignement "illustratif". Au Lycée, la plupart des activités proposées sont, si elles existent, des expériences de "monstration" ou de "démonstrations".

Ceci serait dû à la pérennisation d'un système éducatif traditionnel qui insiste plus sur l'acquisition des connaissances théoriques que sur le travail expérimental, développe plus la mémoire que les habiletés manipulatoires et la capacité constructive de l'apprenant. Il faut ajouter à cela la compétence des enseignants dans la construction des stratégies pédagogiques et le déversement des contenus pour le rendre le savoir compréhensible.

Les activités expérimentales dans l?enseignement de la chimie sont considérées comme essentielles, tant par les concepteurs de programmes que par les enseignants. Parmi les arguments régulièrement réaffirmés, figure celui de la référence à une science

expérimentale, renvoyant à une certaine idée de la science, ou du moins de l?activité scientifique, où se mêlent des points de vue épistémologiques et des arguments relatifs aux méthodes et à l?instrumentation (RICHOUX et BEAUFILS, 2005).

D'après les travaux menés par NGOUILOU (2006), il ressort que les enseignements de SVT sont plus théoriques parce que les enseignants accusent des faiblesses provenant de leur formation initiale. Ce constat fait sur l?enseignement des SVT l?est aussi pour d?autres disciplines. Nous avons donc cherché à étudier les problèmes relatifs à l?enseignement expérimental en chimie. Dans cette perspective, nous avons mené une étude sur la place de l?expérimental dans l?enseignement de la chimie au secondaire. Le problème que nous étudions ici concerne la réalisation d'une activité expérimentale, voir sa place, son intérêt dans l'enseignement/ apprentissage de la chimie. Nous avons choisi notamment le test d'identification des ions en solution en classe de seconde C.

Notre problématique est structurée autour de la question principale suivante :

> Les activités expérimentales ont-elles un impact réel dans la maitrise par les élèves des concepts chimiques ?

2-) Hypothèse de recherche

Nous supposons que les activités expérimentales (séances de TP) intégrées au cours peuvent aider l?élève à découvrir et à observer les phénomènes en jeu afin de construire les concepts et comprendre les lois étudiées. Bon nombre de difficultés de compréhension résulte du fait que les enseignants manipulent des concepts, sans pour autant chercher à les concrétiser à travers notamment des activités expérimentales. L?enseignement est purement théorique et que

l?élève manque souvent d?un référent empirique susceptible de l?aider à mieux conceptualiser les notions.

L?objectif du travail est donc de concevoir des activités expérimentales dans un domaine précis de la chimie et d?étudier leur impact sur l?apprentissage des notions y relative par les élèves afin de :

> former les apprenants à la rigueur scientifique, à l'esprit critique et à la démarche scientifique,

> susciter la curiosité chez l'apprenant, pour l'amélioration des

apprentissages des contenus de cette discipline par les élèves.

Par ces activités expérimentales il s?agit également de contribuer à la réalisation d?une « banque des activités expérimentales » au service de l?enseignant pour l?accompagner dans son travail.

3) Cadre théorique de référence

3.1) L'enseignement de la chimie au secondaire 3.1.1) Quelques caractéristiques de la Chimie

Alors que les contenus de la physique au lycée étaient finalement restés très stables dans leur structure profonde de 1903 à 1979, la chimie avait beaucoup évolué depuis la deuxième guerre mondiale, passant d'une science descriptive et classificatoire à une science des structures et des modèles en passant par une concentration sur quelques fonctions. D'autre part il faut noter que près du quart des chimistes universitaires ont pu être impliqués dans un réseau comme Recodic (Recherches coopératives en didactique de la chimie) ; cependant, pour l'enseignement secondaire, la chimie n'a pas bénéficié comme la physique de l'appui des Recherche sur l'Enseignement des Mathématiques (IREM), très intéressés par les "relations mathématiques-physique" (Aster, 1998).

Des journées sur l'enseignement de la chimie se tiennent régulièrement et les Olympiades ont apporté des innovations importantes. Et l'activité de renouvellement de l'enseignement de la chimie est permanente.

Pourtant, il n'est pas sûr que la recherche didactique ait vraiment "décollé" : peu d'"épistémologie appliquée", alors que le double caractère de science et d'industrie (ou de "techno-science") de la chimie appellerait des réflexions approfondies beaucoup plus nombreuses ; et une tendance, qu'on retrouve dans beaucoup d'autres pays, à concevoir la recherche sur l'enseignement de la chimie comme une coopération d'expertise chimique et de sciences de l'éducation, qui fait l'impasse sur des problématiques spécifiquement didactiques.

3.1.2) Les difficultés de l'enseignement de la chimie

L'article de R. Viovy et J. Carretto, cité par Dominique Rebaud dans les Aster(1994) montre que le concept n'est pas simple à définir. Il renvoie au concept d'espèce chimique "pivot central" de la réaction chimique. La reconnaissance s u r le plan macroscopique d'une espèce chimique suppose de prendre en considération u n grand nombre de paramètres qui font appel à d'autres notions et entre autres à celle de changement d'état et de mélange. Les auteurs soulignent qu'au niveau microscopique, l'individualité des entités est délicate à déterminer même pour le chimiste : quand on casse des liaisons hydrogène, crée-ton une nouvelle entité ? Si la dissolution du sucre dans l'eau se fait sans modification de structure, il n'en est pas de même de celle du sulfate de cuivre anhydre qui peut être envisagée comme une "véritable" réaction chimique.

3.1.3) La notion des ions en classe de Seconde C

L?enseignement de la chimie commence actuellement en seconde par

une partie substantielle visant à introduire le concept d'espèce chimique (EC) : mise en évidence, classement, extraction, caractérisation, séparation, identification et synthèse font partie des activités organisées pour comprendre ce concept. Si la réaction chimique est définie comme la disparition d'EC et/ou la possibilité de former de nouvelles EC, on comprend bien l'intérêt d'introduire le concept d'EC avant d'étudier la réaction chimique.

Par ailleurs l'étude menées par LE Maréchal, (2004) a montré que l'EC sont introduites en ne faisant appel ni aux symboles ni à leur structure microscopique. La vie de tous les jours et l'approche expérimentale doivent être privilégiées.

3.1.4) Les objectifs assignés à l'enseignement de la chimie

Dans l'enseignement secondaire, les sciences physiques sont constituées des sous disciplines d'enseignement qui sont la physique et la chimie dans lesquelles on a précisé les objectifs généraux et objectifs spécifiques. La chimie au secondaire (de la 6ème en Terminale) est subdivisée en deux (2) domaines ou modules qui sont :

'I la structure de la matière

'I la réaction chimique

Il faut noter à cela l'introduction en classe de Première de la chimie organique. Ainsi, chaque domaine est constitué par ces objectifs qui visent à installer en élève : le savoir, le savoir-faire et le savoir-être. Ils sont ainsi présentés de la manière suivante :

a-) Au niveau du collège d'enseignement général

Il existe dans le programme, dix sept (17) objectifs généraux et soixante seize (76) objectifs spécifiques repartis dans tous les niveaux et domaines confondus. Comme notre expérimentation (test de recherche d'ions en solution) est une réaction chimique, alors l'ensemble de ces objectifs est présenté dans le tableau I ci-après :

Tableau I : objectifs généraux et spécifiques par niveau au C.E.G.

Niveau	Objectifs Généraux	Nombre d'OS
6ème	OG1 : Connaître les transformations chimiques de la
	matière	05
	OG2 : Connaître l'utilité des combustions et leurs
	dangers	03
5ème	OG1 : Traduire une réaction chimique en équation
	chimique	05
	OG2 : Développer les compétences techniques
	acquises	04
4ème	OG1 : Caractériser les ions dans les solutions
	aqueuses	04
	OG2 : Acquérir des notions d?oxydoréduction	03
	OG3 : Comprendre le phénomène d'électrolyse	04
	OG4 : Développer les compétences techniques
	acquises	05
3ème	OG1 : Caractériser les composés organiques et les
	dérivés du pétrole	06
	OG2 : connaître les structures, les propriétés et les
	différents modes d'obtention des métaux	07
	OG3 : Réaliser l?étude des solutions aqueuses acides
	et basiques	05
	OG4 : développer les compétences techniques
	acquises	07

OG : objectif général OS : objectif spécifique

Au total : douze (12) OG et cinquante huit (58) OS pour ce qui est du domaine de la réaction chimique au collège.

b-) Au niveau des lycées d'enseignement général

Dans le programme destiné aux lycées, la Chimie comporte seize (16) objectifs généraux et soixante douze (72) objectifs spécifiques pour tous les domaines, les séries scientifiques et niveaux confondus.

Pour des raisons expérimentales les objectifs du domaine de la réaction chimique sont représentes dans le tableau II suivant.

Tableau II : objectifs généraux et spécifiques par niveau au lycée

Niveaux	Objectifs généraux	Nombres d'OS
Seconde <<C	OG1 : Réaction chimique	04
»	OG2 : Étudier les solutions aqueuses des acides, des bases et des sels	07
	OG3 : Interpréter des réactions d?oxydoréduction	02
Première	OG1 : Réaliser l'étude des métaux	02
<< C,D »	OG2 : Comprendre les réactions
	d?oxydoréduction	03
Terminale	OG1 : Comprendre l'étude cinétique d'une
<< C,D »	réaction	04
	OG2 : Caractériser les équilibres chimiques	04
	OG3 : Réaliser l'étude des solutions aqueuses
	des acides et des bases	06
	OG4 : caractériser les réactions d?estérification, de saponification et les produits obtenus	02
	OG5 : Comprendre les réactions
	d?oxydoréduction	06
	OG6 : Acquérir les habiletés techniques	04
Total	Onze (11) objectifs généraux	44 O.S.

Au regard de ces deux tableaux, nous remarquons qu'au collège la partie expérimentale (développer les compétences techniques acquises TP) est prévue, mais malheureusement elle est placée à la fin d'un domaine d'étude (réaction chimique,...) ; nous constatons qu'au lycée c'est juste en Terminale ou elle est prévue dans le programme.

3.1.5 Volume horaire assigné à l'enseignement de la chimie au secondaire

Le programme officiel ne prévoit pas un volume horaire particulier ou spécial à l'enseignement de la chimie. La chimie obéit au volume horaire hebdomadaire réservé aux sciences physiques qui se présente comme suit :

- Au collège : deux (02) heures en sixième et cinquième ; quatre (04) heures en quatrième et six (06) heures en troisième

- Au lycée : six (06) heures en seconde "C" et première "C, D" ; cinq

heures en terminale "C" ou "D".

3.2 L'expérience et la démarche expérimentation en chimie

Les discours à propos de l?expérience et la démarche expérimentale sont très variables et reflètent un vrai problème de définitions des concepts véhiculés par les orientations officielles dans le secondaire. Nous passerons brièvement en revue, à la lumière des théories récentes quelles-uns des concepts les plus importants dans notre domaine : l?expérience, l?expérimentation et la démarche expérimentale.

3.2.1) Définition de l'expérience

Dans le dictionnaire Grand Larousse (1961), expérience en latin veut dire : expérientia, de expérire, ce qui signifie en français éprouver. Il s'agit d'une "épreuve qui a pour objet d'étudier un phénomène et d'en rechercher les lois : l'expérience seule doit nous diriger ; elle est notre critérium unique.

G. Fourez cité par Tatchou (2004, p.42) « Une expérience est une occasion de tester ce qu'une théorie permet de réaliser, elle donne un pouvoir-faire, elle ouvre à l'action. C'est une sorte d'essai à la théorie ».

3.2.2) Définition de l'expérimentation.

D?après Develay cité par Tatchou (2004, p.43) : « L'expérimentation est un processus qui commence par l'émission d'une hypothèse et qui finit par la réalisation d'une expérience et l'analyse de ses résultats. L'expérimentation ne représente qu'une partie de la démarche expérimentale ».

3.3.3) Définition de la démarche expérimentale.

Selon le dictionnaire Grand Larousse (1961), il s'agit de «l?ensemble des moyens mis en oeuvre pour atteindre un but fondé sur l'expérimentation scientifique ».

Les spécialistes distinguent de manière générale deux types de démarches : la démarche expérimentale du chercheur (ou savante) et la démarche expérimentale scolaire. La première d'entre elles (celle savante) qui sous-tend l'élaboration des concepts physiques peut Être résumée en six étapes (Tatchou, 2004) :

v' Formulation d'un problème de recherche ;

v' Formulation des hypothèses ;

v' Élaboration d'un protocole expérimental ;

v' Réalisation pratique et résultats des mesures ;

v' Analyse et interprétation des résultats ;

v' Conclusion

Notons que cette démarche n'est pas séquentielle et linéaire.

3.3) Les activités expérimentales

Dans cette partie, nous passons en revue quelques points de vue sur l'articulation des savoirs et de l'expérience sensible, plus particulièrement en ce qu'ils influencent l'enseignement.

3.3.1) Les modes didactiques des activités expérimentales

Nous nous référons ici aux travaux en didactique des sciences expérimentales menés par Coquidé (1998). Elle a analysé les textes officiels français, des guides d'enseignants et a recueilli des opinions d'enseignants concernant l'intérêt et la mise en cuvre d'une pratique expérimentale. Les pratiques expérimentales, que ce soit dans l'enseignement de la biologie ou de la physique-chimie, contribuent à la constitution d'un référent empirique pour les élaborations conceptuelles ou modélisantes, et à l'apprentissage de (Kane, 2011) compétences à travers trois modes didactiques d'activités. Nous en résumons les principales caractéristiques ci-dessous.

· Mode d'expérience-action ou d'expérienciation

(familiarisation pratique)

Le mode d'expérience-action, ou d'expérienciation, permet aux élèves d'explorer et d'agir, à travers des situations variées et diversifiées, avec des finalités de familiarisation pratique à des objets, à des phénomènes, et à des instruments scientifiques et techniques. Il permet d'inciter l'élève à un questionnement et de constituer un référent empirique. Les pratiques expérimentales peuvent lui faire acquérir des savoir-faire préalables ou s'approprier des techniques d'investigation (instruments, procédures). L'élève expérimente pour «voir» ; il explore et contrôle peu à peu ses actions ; il apprend à maîtriser des pratiques. Les rôles de l'enseignant sont donc de penser les aménagements, les situations ou les interventions qui permettront une fécondité. Mais aussi de favoriser les comparaisons, de relancer le questionnement, d'introduire le doute, d'aider à reformuler et de favoriser les apprentissages d'ordre pratique.

· Mode d'expérience-objet ou d'expérimentation

(investigation empirique).

Dans ce mode, il s'agit de confronter les élèves à un réel peu aménagé, de les aider à problématiser ou à émettre un projet, de favoriser la mise en cuvre effective des investigations, de favoriser les dynamismes et les confrontations. En d'autres termes, la logique de ce mode d'investigation est de résoudre des problèmes avec une approche qui reste ouverte. Dans ce mode, correspondant à une transposition didactique des démarches d'un chercheur, les situations expérimentales ont pour but d'initier l'élève à des raisonnements scientifiques, de lui faire utiliser les instruments et les procédures d'une telle investigation, de lui faire approcher la résistance du réel. Pour l'enseignant il s'agit alors de distinguer un guidage pédagogique d'exploration et un guidage pédagogique de validation, et d'inciter les élèves à réfléchir sur les démarches et sur les raisonnements.

· Mode d'expérience-outil ou d'expérience-validation

(élaboration théorique).

L'expérience, dans ce mode, peut être considérée comme un outil mis au service de l'élaboration théorique, pour la construction de concepts ou de modèles. Les expériences sont envisagées dans un cadre d'apprentissage conceptuel systématique, et ce mode est plus développé dans les travaux pratiques. Il s'agit de mettre à l'épreuve les constructions intellectuelles, pour en éprouver la pertinence et le domaine de validité.

3.3.2) Rôles des activités expérimentales.

· La nature expérimentale de sciences-physiques. L'enseignement des sciences physiques constitue une activité essentiellement expérimentale. Un des rôles fondamentaux de l'expérience en sciences physiques est de valider la théorie. Ce rôle de validation implique la construction d'expériences, le plus souvent artificielles. L'évolution du rôle de l'expérience entre Aristote et Galilée montre bien le caractère construit de l'expérience et son articulation avec le modèle (Tatchou, 2004).

D'après les propos du groupe de physique-chimie de l'inspection générale, examinés par Tatchou (2004), les activités expérimentales de physique-chimie doivent avoir pour objet :

> d?abord, d?apprendre aux élèves à observer et donc à se poser des questions,

> ensuite de les aider à acquérir des connaissances, des savoir-faire et surtout une méthode d?analyse et de raisonnement leur permettant de formuler avec pertinence des jugements critiques.

Pour la plus grande partie de nos élèves, de tels apprentissages ne peuvent être conduits que par des méthodes actives, car sans elles, ils mobilisent difficilement leurs capacités d'abstraction et de concentration. De ce fait, un enseignement formel et abstrait de notre discipline conduirait de plus en plus à l'échec. C'est avant tout pour cela que notre enseignement doit comporter une large part d'activités expérimentales. D'ailleurs, le proverbe chinois qui affirme «ce que j'entends, je l'oublie ; ce que je vois, je le retiens ; ce que je fais, je le comprends », ne date pas d'hier ?

· Roles des travaux pratiques en sciences expérimentales. Les activités expérimentales des élèves dans leurs apprentissages en sciences physiques et chimiques sont primordiales.

Grâce aux travaux pratiques, les sciences expérimentales doivent en principe stimuler des qualités particulières chez les élèves :

> la curiosité : observer, se poser des questions

> esprit d'initiative et ténacité : concevoir et réaliser des expériences

> sens critique : construire sa connaissance

La démarche expérimentale, en effet, aide à :

> maîtriser les concepts qui gèrent le fonctionnement d'un dispositif

> articuler pratiques expérimentales et appropriation de connaissances plus théoriques.

> mémoriser (car on retient mieux lorsque l'on fait).

Dès lors, la réponse à la question "Des TP : Pourquoi ?" Devient évidente.

3.4) Quelques théories sur l'expérimentation

3.4.1) La théorie des situations, le milieu

La structure classique des travaux pratiques (dans laquelle se reconnaissent généralement les enseignants) repose sur la mise à disposition des élèves d'une fiche d'activité et des appareils adéquats pour étudier différents phénomènes et ce, généralement, d'une façon quantitative (mesures, traitements numériques, modélisation). Dans un grand nombre de cas également (Richoux, 2000), cette procédure repose sur l'hypothèse d'une certaine "autonomie" des élèves : pendant une heure et demie, l'élève est confronté à la réalité de l'expérience, devant tour à tour mettre en oeuvre les connaissances acquises en cours, et ainsi les consolider, ou en acquérir d'autres (savoirs et/ou savoir-faire de physicien ou de chimiste).

3.4.2) La transposition didactique

La transposition didactique est un cadre général introduit par Chevallard cité par Richoux, (2000, p.16) en didactique des mathématiques pour étudier la transformation d'un "savoir savant" en un "savoir enseigné". Ce concept est présenté par Chevallard comme "un outil qui permet de prendre du recul, d'interroger les évidences, d'éroder les idées simples, de se dépendre de la familiarité de son objet d'étude". Par là, il est utilisé pour analyser la prise en compte des concepts dans les choix du savoir à enseigner, pour en étudier les transformations et pour contrôler l'élaboration du savoir enseigné sur des "choix épistémologiques" affirmés.

La désignation d'un savoir à enseigner est, dans le modèle de la transposition didactique, le choix d'une "noosphère", et la transformation de ce savoir à enseigner ainsi désigné, en un "objet d'enseignement" résulte d'un travail de construction didactique.

Figure I : les savoirs

On retrouve, dans le schéma ci dessous, les deux étapes qui caractérisent la transposition d'un savoir savant en savoir enseigné. Différents travaux en didactique des sciences expérimentales ont montré la difficulté pour les sciences physiques du passage du savoir savant au savoir à enseigner. Ainsi outre le fait que le savoir en physique ou en chimie est en perpétuelle évolution (des changements théoriques parfois fondamentaux remettant en cause les connaissances antérieures), la physique et la chimie ne se réduisent évidemment pas à un texte du savoir, les démarches, méthodes, instruments et savoir-faire doivent être considérés de la même façon.

3.4.3) Le socioconstructivisme

C'est une approche complémentaire au constructivisme (l?apprentissage résulte des constructions mentales de l'apprenant et ces constructions répondent aux informations ou à la demande formulée par l'enseignant ou par l'environnement. Ainsi c'est l?élevé qui apprend et personne ne peut le faire à sa place). Comme l'apprenant peut difficilement trouver seul toutes les données nécessaires à tout changement de conceptions (Loumouamou,2012) ; l'approche socio-constructivisme complète que en situation de classe l'apprenant n'apprend pas seul, il le fait en interaction avec les autres élèves engagés dans la même tache que lui, le tout sur la médiation de l'enseignant.

3.5) Evaluation

Dans le domaine éducatif il existe de nombreuses définitions du mot « évaluer ». Mais nous retiendrons ici une vision beaucoup plus pragmatique en rapport avec une situation concrète de l'enseignement (LOUMOUAMOU, 2011). C'est ainsi nous définissons le concept évaluation comme un processus qui permet d'examiner le degré d'adéquation entre un ensemble d'information et un ensemble de critères adéquats à l'objectif fixé en vu de prendre une décision.

· Evaluation des acquis

Comme toute action conçue avec des objectifs affichés, l'information en retour sur son efficacité est nécessaire aussi bien pour l'enseignent qui a conçu la présentation des connaissances que pour les élevés qui ont pour tache d'apprendre.

On distingue trois types d'évaluations : l'évaluation diagnostique, l'évaluation formative et l'évaluation sommative.

· Evaluation diagnostique

Elle a lieu avant l'acte d'enseignement et a pour rôle de cerner les compétences et les faiblesses des élèves en repérant leurs acquits préalables. Dans une approche constructiviste (LOUMOUAMOU,2011) cette évaluation est d'avantage orientée vers les élèves dans le but de leur faire prendre conscience des conceptions dont ils sont porteurs sur le thème qui va être étudié.

Si les résultats de ce type d'évaluation ont pour conséquence de modifier l'enseignement initialement prévu en tenant compte des résultats, alors l'on peut dire qu'il s'agit d'une forme particulière d'évaluation formative ''la main à la pâte'' http://www.lamap.fr/?Page_Id=1868. Les informations recueillies sur les acquis des élèves permettent d'organiser les apprentissages, de prévoir des remédiassions. Si, en revanche, elle n'entraîne pas d'aménagement ou de modification, ce type d'évaluation n'est ni

formative ni sommative. Elle ne sert qu?à dresser un état des lieux et donner une information aux familles et à l?administration du système éducatif.

· Evaluation formative

L?évaluation formative fait partie intégrante de l?apprentissage. Elle doit s?effectuer de manière régulière lors d?étapes prévues tout au long d?une séquence d?enseignement. Elle peut s?appuyer sur divers supports : exercices d?application, productions présentées par les élèves, activités reprenant les contenus et compétences travaillés etc.... L?objectif de ce type d?évaluation n?est pas de donner une note, ni d?aboutir à un classement mais dinformer l?élève sur ses réussites et difficultés, de lui permettre de situer sa progression par rapport à un objectif donné. A l?enseignant, l?évaluation formative permet de mieux connaître ce qui a été bien ou mal compris, les obstacles et difficultés rencontrées afin de pouvoir réguler son enseignement et mettre en place des activités individuelles ou collectives de remédiassions. Son rôle dans ce type d?évaluation est d?aider l?élève à faire le point sur ce qu?il a acquis et sur ce qui lui reste à faire en analysant avec lui ses réussites et ses erreurs hors tout jugement de valeur.

Pour l?enseignant, comme le souligne J.M. Rolando (Mapmonde N°51, juin 2010), « Il ne faut pas s'intéresser uniquement aux résultats des élèves mais tenter de repérer ce qui crée le blocage, l'incompréhension, bref, s'intéresser au processus d'apprentissage et pas seulement aux résultats ». Dans cette forme d?évaluation, plus que dans d?autres, la qualité de l?interaction entre l?évaluateur et l?évalué joue un rôle primordial. Pour pouvoir communiquer et faire prendre conscience à l?évalué des raisons de ses réussites et de ses échecs, l?évaluateur doit s?efforcer de comprendre la situation toujours complexe et singulière de l?élève en train d?apprendre.

· Evaluation sommative

L'évaluation sommative intervient au terme d'un processus d'apprentissage ou de formation. Son objectif premier est de contrôler les acquis des élèves (connaissances et parfois compétences) soit à la fin d'un module, soit à la fin d'une année, soit pour un examen ou un concours. Elle se matérialise le plus souvent par une note par rapport à certains critères. Elle peut remplir plusieurs fonctions selon le cadre dans lequel elle est effectuée : dresser le bilan des acquisitions d'un groupe d'élèves, permettre un classement, autoriser le passage dans une classe supérieure, attribuer un certificat (on parle alors d'évaluation certificative), un diplôme. Selon aussi le cadre dans lequel se situe cette évaluation, les évaluateurs peuvent être soit les enseignants qui ont conçu ce contrôle, soit des correcteurs extérieurs. La caractéristique de ce type d'évaluation est de ne pas revenir sur le processus d'apprentissage et sur les difficultés que les élèves ont pu rencontrer mais de déboucher sur un jugement, même quand les élèves sont encore en cours d'apprentissage.

CHAPITRE 2

METHODOLOGIE

CHAPITRE 2 : METHODOLOGIE

1) Méthodologie générale

Pour étudier notre problème, et donc chercher à valider ou à invalider notre hypothèse, nous avons réalisé nos activités dans trois (3) classes, dont une classe témoin et deux classes expérimentales. Dans la classe témoin, nous avons réalisé une évaluation diagnostique pour connaitre le niveau de connaissance initial. Par la suite l?enseignant a présenté le cours théorique sans activité expérimentale, qui a été sanctionné par une évaluation sommative. Dans les deux classes expérimentales nous avons également effectué une évaluation diagnostique, suivi de l?élaboration du cours avec activités expérimentales. Enfin nous avons réalisé une évaluation sommative.

Le cours avec activités expérimentales met l?accent sur la place de la démarche expérimentale dans le processus d?apprentissage des concepts scientifiques. Ces activités expérimentales ont été conçues avec l?enseignant titulaire de la classe.

2) Champ d'investigation

Le champ d'investigation de notre étude concerne l'établissement d'enseignement général le Lycée Chaminade.

3) La population

La population se définit en statistique comme un ensemble d'individus de même nature faisant l'objet d'une étude statistique (cours 2011). C?est aussi un référentiel sur lequel va porter l?étude. En ce qui concerne notre étude la population concerne les élèves du secondaire.

4) Échantillon

En statistique, l?échantillon est un sous-ensemble de la population. Nous avons choisi pour notre étude travailler avec les élèves de la seconde.

5) Les types d'activités expérimentales.

Classiquement, les activités expérimentales ont lieu sous trois formes :

v' la première forme appelée « Travaux pratiques » (TP) est une séance consacrée exclusivement à des manipulations faites par les élèves en petits groupes en dehors du cours et sous la supervision du professeur en relation avec un thème du programme : vérification d?une loi, détermination d?une grandeur physique, préparations de solutions ou de substances chimiques...;

v' les deux autres sont constituées par des activités intégrées au cours :

A En « expériences de cours », les manipulations sont faites prioritairement par le professeur mais celui-ci offre parfois aux élèves la possibilité de manipuler ;

A En TP - cours les manipulations son faites prioritairement par les élèves.

Ces séances intégrées au cours sont destinées à aider l?élève à découvrir et observer les phénomènes en jeu afin de construire les concepts et comprendre les lois étudiées (Kane, 2011).

Pour notre travail (recherche) nous allons réaliser des activités expérimentales intégrées au cours.

6) Instruments de collecte de données

Les instruments qui nous ont permis d'effectuer ce présent travail pour collectionner les données sont :

> Un questionnaire d?évaluation adressé aux élèves ;

> L?entretien avec l?enseignant titulaire des classes ;

> Un caméscope ;

> Un appareil photo numérique ;

> Statistique.

CHAPITRE 3 :

RESULTATS

CHAPITRE 3 : Résultats

Ce chapitre présente les différents résultats obtenus lors des activités réalisées dans les trois classes, dont une classe témoin et deux classes expérimentales.

Le tableau III présente la fiche d?évaluation et les réponses attendues auprès des apprenants.

Tableau III : Présentation de la fiche d?évaluation et des réponses attendues.

Questions	Enoncé	Réponses attendues
1) cochez la bonne réponse	a) Un ion est un anion qui a gagné les électrons b) Un ion est cation qui a perdu les électrons c) Un ion est un atome ou une molécule qui a gagné ou perdu les électrons	c)
2) cochez la bonne réponse	La solution de nitrate d'argent contient les ions : a) Ag+,NO3 - b) Ag2+,2NO4 - c) Ag, NO3	a)
3) cochez la bonne réponse	La solution de sulfate de cuivre contient les ions : a) Cu^2+, SO4^2- b) Cu3+,3SO4 - c) Cu, SO4	a)
4) répondez par vrai (V) ou faux (F) les affirmations suivantes	L'addition de la solution de nitrate d'argent (Ag^+, NO3 -) à une solution contenant les ions chlorure (Ci) : a) donne un précipité blanc de chlorure d'argent AgCl b) Donne un précipité rose de chlorure d'argent AgCl c) Donne un précipité vert de chlorure d'argent AgCl	a)
5) répondez par vrai (V) ou faux (F) les affirmations suivantes	L'addition de la solution d'hydroxyde de sodium Na^+, OH^- à une solution contenant les ions cuivre II Cu^2+ : a) Donne un précipité Vert de d'hydroxyde de cuivre Cu(OH)2 b) donne un précipité Bleu de d'hydroxyde de cuivre Cu(OH)2 c) donne un précipité blanc de d'hydroxyde de cuivre Cu(OH)2	b)

NB : notre expérimentation porte sur l?identification des ions en solution, alors le critère d?évaluation qui se rapporte à cette activité c?est la question n°4 et 5

3.1) Résultats de la classe témoin

3.1.1. Description du cours présenté

Le cours réalisé dans la classe théorique a duré deux (2) heures et il s?est déroulé de la manière suivante :

> salutation des élèves en se levant à l?entrée du professeur dans la salle de classe ;

> Contrôle de présences ;

> Présentation et explication du professeur aux élèves de la tache qu?ils vont accomplir pour son évaluation ;

> Remise des questionnaires d?évaluation aux élèves c'est-à-dire l?évaluation avant l?enseignement (évaluation diagnostique). Cette phase n?a duré que (7) sept minutes, ceci pour délecter les conceptions des élèves ;

> Ramassage des questionnaires par le professeur ;

> Début de la leçon et contrôle des pré-requis : ici le professeur essaie d?identifier les conceptions des élèves ;

> Phase d?explications au cours de laquelle l?enseignant, en faisant le cours (réaction chimique), a expliqué la manière de mettre en évidence l?existence des ions dans un composé. Il a schématisé le dispositif permettant à identifier les ions (tube à essaie et la compte goutte) en solution ; il a aussi répondu aux préoccupations des élèves ;

> Consolidation des notions : ici le professeur dicte le cours ;

> Enfin, redistribution des mêmes questionnaires d?évaluation aux

élèves pour le contrôle des connaissances après l?enseignement

(l?évaluation sommative) pour voir si la notion est comprise.

3.1.2. Evaluation diagnostique

Question 1 : qu'est ce qu'un ion ?

Les résultats obtenus montrent que 22 élèves ont donné des réponses exactes à la question sur les 25, soit un taux de 88% et trois (3) élèves ont donné des réponses inexactes que nous présentons dans le tableau IV.

Tableau IV : Réponses inexactes de l?évaluation diagnostique classe

témoin pour la question n°1

Réponses inexactes	Nombre d'élèves
Un ion est un anion qui a gagné les électrons	2
Un ion est un cation qui a perdu les électrons	1

Question 2 : La solution de nitrate d'argent contient quels types d'ions ?

Les résultats obtenus montrent que 20 élèves ont donné des réponses exactes soit un taux de 80% dans la classe témoin ; dans le tableau V nous avons présenté les différentes réponses inexactes données par (5) cinq élèves.

Tableau V: Différentes réponses inexactes dans la classe témoin pour la question n°2.

Réponses inexactes	Nombre d'élèves
La solution de nitrate d?argent contient les ions Ag2+,2NO4 -	2
La solution de nitrate d?argent contient les ions Ag, NO3	3

Question 3 : La solution de sulfate de cuivre contient quels types d'ions ?

Les résultats obtenus montrent que 18 élèves ont donné des réponses
exactes soit un taux de 72% dans la classe témoin ; dans le tableau VI

nous avons présenté les différentes réponses inexactes données par (3) trois élèves. Il faut souligner que le taux de réponses neutres existe et a atteint 16%.

Tableau VI : Réponses inexactes présentées par les élèves pour la question n°3.

Réponses inexactes	Nombre d'élèves
La solution de sulfate de cuivre contient les ions Cu3+,3SO4 -	1
La solution de sulfate de cuivre contient les ions Cu,SO4	2

Question 4 : L'addition de la solution de nitrate d'argent (Ag⁺,NO3^-) à une solution contenant les ions chlorure (Cl^-) donne quel précipité ?

Les résultats obtenus montrent que 12 élèves ont donné une réponse exacte soit un taux de 48% ; les différentes réponses inexactes sont présentées dans le tableau VII et le taux de réponses neutres est de 4%.

Tableau VII: Différentes réponses inexactes présentées par les élèves dans les trois classes pour la question n°4.

Réponses inexactes	Nombre d'élèves
Donne un précipité rose de chlorure d?argent AgCl	4
Donne un précipité vert de chlorure d?argent AgCl	8

Question 5 : L'addition de la solution d'hydroxyde de sodium Na⁺, OFF^- à une solution contenant les ions cuivre II Cu²⁺ donne quel précipité ?

Les résultats obtenus montrent que 7 élèves ont donné une réponse
exacte soit un taux de 28% ; les différentes réponses inexactes sont
présentées dans le tableau VIII, ici le taux de réponses neutres

remonte à 16%.

Tableau VIII : Réponses inexactes de l?évaluation diagnostique dans les trois classes sur la question n°5.

Réponses inexactes	Nombre d'élèves
Donne un précipité vert de d?hydroxyde de cuivre Cu(OH)2	7
Donne un précipité blanc de d?hydroxyde de cuivre Cu(OH)2	9

Synthèse des résultats de l'évaluation diagnostique

Les résultats généraux de l?évaluation diagnostique avec les différentes catégories des réponses (exactes -inexactes -neutres) sont traduits dans la figure 1.

Figure 1 : résultats de l'évaluation diagnostique dans la classe témoin ou théorique

La figure 1 présente les résultats de l?évaluation diagnostique dans la classe témoin. Elle montre qu?au niveau de la question n°1 le taux de réponses exactes est élevé jusqu?à 88%. Mais, aux questions n°4 et 5 le taux de réponses inexactes domine.

On constate également que le taux des réponses neutres est légèrement croissant et atteint 16% aux questions n°3 et 5. Par contre, pour les questions n°1,2 et 4 ce taux est inexistant.

Le taux de réponses exactes au niveau de la question n°1 s?explique par le fait que les élèves connaissent la notion ion depuis le collège. En ce qui concerne le taux de réponses inexactes élevé au niveau des questions n°4 et 5, cela est dû au fait que ces notions ne sont pas enseignées au collège et pour les quelques élèves qui ont pu trouver la réponse, il peut s?agir de la culture générale ou une anticipation sur la notion (test d?identification des ions) en classe de 3^ème.

Les réponses neutres au niveau de la question n°3 sont dues aux différentes conceptions des élèves, valables aussi pour la question n°5. Mais, il faut ajouter que certains n?ont aucune conception car ils ne présentent aucune connaissance sur la notion et ont préféré ne pas se prononcer sur la question.

3.1.3. Evaluation sommative.

Question 1 : qu'est ce qu'un ion ?

Les résultats obtenus montrent que 25 élèves ont donné une réponse exactes à la question soit un taux de 100% et ici les taux de réponses inexactes et de réponses neutres sont de 0%.

Question 2 : La solution de nitrate d'argent contient quels types d'ions ?

Les résultats obtenus montrent que 24 élèves ont donné une réponse exacte soit un taux de 96% dans la classe témoin ; dans le tableau IX nous avons présenté la réponse inexacte donnée par un élève.

Tableau IX: Différentes réponses inexactes dans la classe témoin pour la question n°2.

Réponses inexactes	Nombre d'élèves
La solution de nitrate d?argent contient les ions Ag2+,2NO4 -	0
La solution de nitrate d?argent contient les ions Ag, NO3	1

Question 3 : La solution de sulfate de cuivre contient quels types d'ions ?

Les résultats obtenus montrent que 19 élèves ont donné une réponse exacte soit un taux de 76% dans la classe témoin. Dans le tableau X nous avons présenté les différentes réponses inexactes données par (4) quatre élèves. Il faut souligner que le taux de réponses neutres existe et a atteint 8%.

Tableau X : Réponses inexactes présentés par les élèves pour la question n°3.

Réponses inexactes	Nombre d'élèves
La solution de sulfate de cuivre contient les ions Cu3+,3SO4 -	2
La solution de sulfate de cuivre contient les ions Cu,SO4	2

Question 4 : L'addition de la solution de nitrate d'argent (Ag⁺,NO3^-) à une solution contenant les ions chlorure (Cl^-) donne quel précipité ?

Les résultats obtenus montrent que 14 élèves ont donné une réponse exacte soit un taux de 56% ; les différentes réponses inexactes dont le taux est de 32% sont présentées dans le tableau XI et le taux de réponses neutres est de 12%.

Tableau XI: Réponses inexactes, évaluation sommative dans la classe témoin pour la question n°4.

Réponses inexactes	Nombre d'élèves
Donne un précipité rose de chlorure d?argent AgCl	5
Donne un précipité vert de chlorure d?argent AgCl	3

Question 5 : L'addition de la solution d'hydroxyde de sodium Na⁺, OFF^- à une solution contenant les ions cuivre II Cu²⁺ donne quel précipité ?

Les résultats obtenus montrent que 17 élèves ont donné une réponse exacte soit un taux de 68%. Les différentes réponses inexactes sont présentées dans le tableau XII, ici le taux de réponses neutres est de 4%.

Tableau XII : Réponses inexactes de l?évaluation sommative sur la question n°5.

Réponses inexactes	Nombre d'élèves
Donne un précipité vert de d?hydroxyde de cuivre Cu(OH)2	3
Donne un précipité blanc de d?hydroxyde de cuivre Cu(OH)2	4

Synthèse des résultats de l'évaluation sommative dans la classe témoin

Les résultats généraux de l?évaluation sommative dans la classe théorique ou témoin, avec les différentes catégories des réponses, les réponses exactes, inexactes et neutres, sont présentés dans la figure 2.

Figure 2 : Résultats de l'évaluation sommative dans la classe témoin ou théorique.

La figure 2 présente les différences qui peuvent exister entre l?évaluation diagnostique et l?évaluation sommative.

Elle montre qu?au niveau de la question n°1 le taux de réponses exactes s?est amélioré et a atteint 100%. Mais aux questions n°4 et 5 l?écart entre les réponses exactes et inexactes n?est pas très important ou significatif par rapport à l?écart obtenu pour les questions n°1,2 et 3 de ces réponses.

Le taux de réponses neutres a légèrement augmenté au niveau de la question n°4, mais en général ce taux est toujours faible et n?atteint pas 15%.

Au regard de cette analyse, le taux de réponses exactes au niveau de la question n°1 s?explique toujours par le fait que les élèves ont connu cette notion ion depuis le collège et aussi grâce à la confirmation donnée par le professeur dans les explications de la notion.

Le taux de réponses inexactes devient faible au niveau de la question n°4 et 5 par rapport à l?évaluation diagnostique, ce qui justifie la compréhension de la notion. Mais, cette compréhension n?est pas significative car elle est d?environ 60% et nécessite un TP.

En ce qui concerne les réponses neutres au niveau de la question n°4, il faut souligner qu?en dehors des conceptions des élèves, il y a aussi le problème de transmission chez l?enseignant car, pendant son intervention, il a eu du mal à mettre en évidence les ions réagissant pour donner le précipité et sa couleur. Cela a suscité un embarras de choix chez les élèves. Ainsi, on n?écarte pas le problème de la formulation de la question lors d?une évaluation.

3.1.4 Comparaison des réponses exactes entre l'évaluation diagnostique et sommative

Figure 3 : Comparaison des réponses exactes avant et après

l'enseignement dans la classe témoin

La figure 3 montre que dans la classe théorique, le taux de réponses exactes est très élevé après l?enseignement. Par contre, ce taux est faible avant l?enseignement.

On peu dire que le cours théorique a permis aux élèves de comprendre les notions enseignées. Mais, il faut bien remarquer que cette compréhension au niveau des 4^ème et 5^ème questions est peu significative et n?a atteint qu?environ 60%.

3.2) Résultats dans les classes expérimentales

3.2.1) Description du cours avec activités expérimentales

Les activités sont réalisées au lycée Chaminade dans la seconde C12 et C10. Le test d?identification des ions fait partie du chapitre de la Réaction Chimique, et l?enseignant a développé le premier objectif général qui demande de caractériser les ions en solution aqueuse et le second de caractériser un ion pour son identification. Les activités se

sont déroulées au cours d?une séance de deux heures (2) dans les deux classes. L?effectif des élèves dans chacune des classes est de vingt cinq (25) élèves. Les différentes photos des expériences réalisées par les élèves sont présentées à l?annexe.

Le début de la séance a été précédé par un entretien préalable avec l?enseignant pour lui préciser nos attentes et lui suggérer une stratégie. Il faut souligner que dans les deux classes expérimentales nous avons travaillé avec le même enseignant. Nous avons ensemble avec l?enseignant monté le protocole expérimental et les différentes étapes de la leçon. Dans cet entretien nous avons donné des précisions à l?enseignant sur les stratégies de la manipulation à savoir :

v' l?évaluation écrite avant l?enseignement ;

v' le contrôle de pré-requis ;

v' la présentation de la situation problème ;

v' la phase des explications ;

v' la présentation des manipulations ;

v' la consolidation des notions ;

v' l?évaluation écrite après l?enseignement.

L?enseignant a respecté son cheminement habituel : salutation, contrôle des présences...à l?exception des éléments ou stratégies précités.

3.2.2) Evaluations diagnostiques

1) Classe 1

Question 1 : qu'est ce qu'un ion ?

Les résultats obtenus montrent que 19 élèves ont donné une réponse exacte à la question et cinq (5) élèves ont donné des réponses inexactes que nous présentons dans le tableau XIII.

Tableau XIII : Réponses inexactes de l?évaluation diagnostique pour la question n°1

Réponses inexactes	Nombre d'élèves
Un ion est un anion qui a gagné les électrons	2
Un ion est un cation qui a perdu les électrons	3

Question 2 : La solution de nitrate d'argent contient quels types d'ions ?

Les résultats obtenus montrent que 17 élèves ont donné une réponse exacte soit un taux de 68% ; dans le tableau XIV nous avons présenté les différentes réponses inexactes données par les élèves. Ici le taux de réponses neutres est de 8%.

Tableau XIV: Différentes réponses inexactes dans la classe exp.1 pour la question n°2.

Réponses inexactes	Nombre d'élèves
La solution de nitrate d?argent contient les ions Ag2+,2NO4 -	5
La solution de nitrate d?argent contient les ions Ag, NO3	1

Question 3 : La solution de sulfate de cuivre contient quels types d'ions ?

Le nombre des élèves donnant une réponse exactes est de 15, soit un taux de 60% dans cette classe, mais il est de 10 élèves des réponses inexactes, sort un taux de 40% et ces différentes réponses inexactes sont présentées dans le tableau XV.

Tableau XV : Réponses inexactes de l?évaluation diagnostique pour la question n°3.

Réponses inexactes	Nombre d'élèves
La solution de sulfate de cuivre contient les ions Cu3+,3SO4 -	6
La solution de sulfate de cuivre contient les ions Cu,SO4	4

Question 4 : L'addition de la solution de nitrate d'argent (Ag⁺,NO3^-) à une solution contenant les ions chlorure (Cl^-) donne quel précipité ?

Les résultats obtenus montrent que 10 élèves ont donné une réponse exacte soit un taux de 40%. Les différentes réponses inexactes dont le taux est de 48% sont présentées dans le tableau XVI et le taux de réponses neutres est de 12%.

Tableau XVI: réponses inexactes, évaluation diagnostique dans la classe expérimentale 1 pour la question n°4.

Réponses inexactes	Nombre d'élèves
Donne un précipité rose de chlorure d?argent AgCl	7
Donne un précipité vert de chlorure d?argent AgCl	5

Question 5 : L'addition de la solution d'hydroxyde de sodium Na⁺, OFF^- à une solution contenant les ions cuivre II Cu²⁺ donne quel précipité ?

Les résultats obtenus montrent que 10 élèves ont donné une réponse exacte soit un taux de 40%. Les différentes réponses inexactes sont présentées dans le tableau XVII et ont atteint 36%, ici le taux de réponses neutres est de 24%.

Tableau XVII : les réponses inexactes de l?évaluation sommative sur la question n°5.

Réponses inexactes	Nombre d'élèves
Donne un précipité vert de d?hydroxyde de cuivre Cu(OH)2	4
Donne un précipité blanc de d?hydroxyde de cuivre Cu(OH)2	5

Synthèse des résultats de l'évaluation diagnostique dans la classe expérimentale 1

Les résultats généraux de l?évaluation diagnostique avec les différentes catégories des réponses, sont traduits par figure 4 suivant.

Figure 4 : résultats de l'évaluation diagnostique dans la classe 1 (la première classe expérimentale).

NB : les réponses neutres expliquent le choix de deux réponses par les élèves pour une question ou bien le non choix à la question.

Les résultats obtenus et traduit par la figure 4, montrent qu?au niveau de la première question à savoir la définition d'un ion 19 élèves ont répondus exactes à la question sur les 25 soit un taux de 76%. Il y a eu juste 5 élèves qui ont donné de réponses inexactes et 1 neutre.

Au niveau de la deuxième question n°2 et de la troisième n°3 le nombre d?élèves donnant une réponse exacte à baisser jusqu?à 60% soit 15 élèves par rapport à la première question n°1. Par contre, le taux de réponse inexacte s?élève et croit jusqu?à atteindre 40% soit 10 élèves. A partir de la question n°4 le taux de réponses inexactes est en hausse et atteint environ 50% soit 12 élèves. Par contre le taux de réponses exactes atteint à peine 40% soit 10 élèves. A la question n°5 nous avons à peu près les mêmes remarques qu?à la 4^ème question, cependant qu?ici les taux de réponses exactes et inexacte sont moyennement égaux.

Il faut souligner que le taux de réponses neutres, qui était quasiment inexistant aux questions n°1, 2 et 3, connait une hausse exponentielle partir de la 4^ème question jusqu?à la 5^ème question où il a atteint environ 25%.

Au regard de cette analyse, le taux de réponses exactes élevé au niveau de la question n°1 s?explique par le fait que, les élèves ont des connaissances antérieures sur la définition d?un ion : la notion ion est enseigné depuis la classe de la cinquième dans le chapitre intitulé les éléments chimiques.

A partir des questions n°2 et 3, le taux de réponses exactes baisse tout simplement parce que les élèves pour donner la formule d?un ion ont eu des conceptions sur la notion.

Le taux de réponses inexactes est élevé à partir de la question n°4 parce que la plupart des élèves n?ont pas des connaissances y relatives. Cela est aussi valable pour la question n°5. Nous remarquons ici, pour la justification de la raison, qu?au niveau des questions n°4 et 5 (couleur du précipité) la courbe de réponses neutres est en forte croissance parce que les élèves, une fois de plus, n?ont pas des connaissances y relatives, et ils n?ont pas voulu se prononcer sur les questions.

2) Classe 2

Question 1 : qu'est ce qu'un ion ?

Les résultats obtenus montrent que 14 élèves sur les 25 ont donné une réponse exacte à la question, soit un taux de 56%. Dix (10) élèves ont donné des réponses inexactes que nous avons présentées dans le tableau XVIII et une réponse neutre.

Tableau XVIII : Réponses inexactes de l?évaluation diagnostique pour la question n°1

Réponses inexactes	Nombre d'élèves
Un ion est un anion qui a gagné les électrons	3
Un ion est un cation qui a perdu les électrons	7

Question 2 : La solution de nitrate d'argent contient quels types d'ions ?

Les résultats obtenus montrent que 12 élèves ont donné une réponse exacte soit un taux de 48% dans cette deuxième classe expérimentale. Dans le tableau XIX nous avons présenté les différentes réponses inexactes données par les élèves avec un taux est de 52%.

Tableau XIX: Différentes réponses inexactes dans la classe expérimentale 2 pour la question n°2.

Réponses inexactes	Nombre d'élèves
La solution de nitrate d?argent contient les ions Ag2+,2NO4 -	8
La solution de nitrate d?argent contient les ions Ag, NO3	5

Question 3 : La solution de sulfate de cuivre contient quels types d'ions ?

Le nombre des élèves donnant une réponse exacte est de 13, soit un

taux de 52% dans cette classe mais il est de 10 élèves des réponses inexactes soit 40% soit 10 élèves. Les différentes réponses inexactes sont présentées dans le tableau XIX. Enfin, nous avons obtenus 8% de réponses neutres

Tableau XIX : Réponses inexactes de l?évaluation diagnostique pour la question n°3.

Réponses inexactes		Nombre d'élèves
La solution de sulfate de contient les ions Cu3+,3SO4 -	cuivre	5
La solution de sulfate de contient les ions Cu,SO4	cuivre	5

Question 4 : L'addition de la solution de nitrate d'argent (Ag⁺,NO3^-) à une solution contenant les ions chlorure (Cl^-) donne quel précipité ?

Les résultats obtenus montrent que 9 élèves ont donné une réponse exacte soit un taux de 36%. Les différentes réponses inexactes, dont le taux est de 50%, sont présentées dans le tableau XX et le taux de réponses neutres est de 8%.

Tableau XX: Réponses inexactes, évaluation diagnostique dans la classe expérimental 2 pour la question n°4.

Réponses inexactes	Nombre d'élèves
Donne un précipité rose de chlorure d?argent AgCl	4
Donne un précipité vert de chlorure d?argent AgCl	10

Question 5 : L'addition de la solution d'hydroxyde de sodium Na⁺, OFF^- à une solution contenant les ions cuivre II Cu²⁺ donne quel précipité ?

Les résultats obtenus montrent que 8 élèves ont répondus exactes soit
un taux de 32%. Les différentes réponses inexactes sont présentées

dans le tableau XXI et ont atteint 52%, le taux de réponses neutres est de 16%.

Tableau XXI : les réponses inexactes de l?évaluation diagnostique sur la question n°5.

Réponses inexactes		Nombre d'élèves
Donne un précipité vert d?hydroxyde de cuivre Cu(OH)2	de	6
Donne un précipité blanc d?hydroxyde de cuivre Cu(OH)2	de	7

Synthèse des résultats de l'évaluation diagnostique dans la classe expérimentale 2

Les résultats généraux de l?évaluation diagnostique avec les différentes catégories des réponses sont traduits par la figure 5 suivant.

Figure 5 : résultats de l'évaluation diagnostique dans la classe 2 (la deuxième classe expérimentale).

Ces résultats montrent qu?à la question n°1 nous avons un taux élevéde plus de 56%, soit 14 élèves qui ont donné de réponses exactes. Par
contre les réponses inexactes sont au dessous de la moyenne, nous
observons une croissance au niveau de la question n°3,4, et 5 ; et une

décroissance du taux de réponses exactes à ces mêmes questions.

Les réponses neutres quasi inexistantes de 1^ère à la 3^ème question. Mais Au niveau du 4^ème et 5^ème questions nous avons le même comportement que dans la 1^ère classe expérimentale.

Au regard de ces résultats nous remarquons en général les résultats obtenus ici sont analogues à ceux de la classe 1, particulièrement aux 4ème _et 5^ème questions où la plupart des élèves n?ont pas des connaissances sur la notion. La croissance du taux des réponses neutres montre bien que les élèves n?ayant pas des connaissances sur la notion ont préféré se retenir.

3) Comparaison entre les classes expérimentales 1 et 2

Dans cette partie nous faisons la comparaison des réponses exactes avant le cours et TP dans les deux classes expérimentales. La figure 6 présente les résultats obtenus et nous donne l?écart entre les deux.

Figure 6 : Comparaison des réponses exactes avant le cours TP dans les classes 1 et 2.

La figure 6 montre que le taux de réponses exactes dans la première
classe (classe 1) est légèrement supérieur à celui de la classe 2. Cette
différence montre bien qu?on avait des élèves différents dans les deux

classes. Mais, en général, les deux histogrammes ont la même allure car ils décroissent et présentent en moyenne un taux supérieur à 50% au niveau des questions n°1,2et 3. Ces résultats s?expliquent par le fait que les trois questions font appels aux vérifications des pré-requis et les élèves, en majorité, ont des connaissances sur ces notions.

A la question n°4 et 5 ce taux devient de plus en plus faible jusqu?à atteindre environ 30% car les élèves n?ont pas des connaissances relatives à ces deux questions qui font intervenir la notion du test d?identification des ions en solution.

3.2.3) Evaluation sommative
1) Classe 1

Question 1 : qu'est ce qu'un ion ?

Les résultats obtenus montrent que 20 élèves ont répondus exactes sur les 25, soit un taux de 80% et cinq (5) élèves ont donné des réponses inexactes que nous présentons dans le tableau XXII.

Tableau XXII : les réponses inexactes de l?évaluation sommative pour la question n°1

Réponses inexactes	Nombre d'élèves
Un ion est un anion qui a gagné les électrons	2
Un ion est un cation qui a perdu les électrons	3

Question 2 : La solution de nitrate d'argent contient quels types d'ions ?

Les résultats obtenus montrent que 21 élèves ont répondus exactes soit un taux de 84%, dans le tableau XXIII nous avons présenté les différentes réponses inexactes données par les élèves.

Tableau XXIII: réponses inexactes de l?évaluation sommative dans la classe exp.1

Réponses inexactes	Nombres d'élèves
La solution de nitrate d?argent contient les ions Ag2+,2NO4 -	3
La solution de nitrate d?argent contient les ions Ag, NO3	1

Question 3 : La solution de sulfate de cuivre contient quels types d'ions ?

Le nombre des élèves répondant exactes est de 23, soit un taux de 92% dans cette classe, mais celui des réponses inexactes est 8% et sont présentées dans le tableau XXIV.

Tableau XXIV : réponses inexactes de l?évaluation sommative pour la question n°3.

Réponses inexactes								Nombres d'élèves
La solution Cu3+,3SO4 -	de	sulfate	de	cuivre	contient	les	ions	2
La solution Cu,SO4	de	sulfate	de	cuivre	contient	les	ions	0

Question 4 : L'addition de la solution de nitrate d'argent (Ag⁺,NO3^-) à une solution contenant les ions chlorure (Cl^-) donne quel précipité ?

Les résultats obtenus montrent que tous les élèves ont répondus exactes soit un taux de 100%, ici le taux de réponses inexactes et neutres n?existent pas.

Question 5 : L'addition de la solution d'hydroxyde de sodium Na⁺, OFF^- à une solution contenant les ions cuivre II Cu²⁺ donne

quel précipité ?

Les résultats obtenus montrent que 22 élèves ont répondus exactes soit un taux de 88%, les différentes réponses inexactes sont présentées dans le tableau XXV et ont atteint 12%.

Tableau XXV : les réponses inexactes de l?évaluation sommative sur la question n°5.

Réponses inexactes		Nombre d'élèves
Donne un précipité vert d?hydroxyde de cuivre Cu(OH)2	de	3
Donne un précipité blanc d?hydroxyde de cuivre Cu(OH)2	de	0

Synthèse des résultats de l'évaluation sommative dans la classe expérimentale 1

Les résultats généraux de l?évaluation sommative avec les différentes catégories des réponses, sont traduits dans la figure 7 suivant.

Figure 7 : résultats de l'évaluation sommative dans la classe 1 (la première classe expérimentale).

Ces résultats montrent que le taux de réponses exactes est plus élevé

dans toutes les questions. Par contre le taux de réponses inexactes est faible quasiment négligeable.

En ce qui concerne les réponses neutres aucun élève ne s?était prononcé ce qui nous donne un taux inexistant.

Au regard de ces résultats nous pouvons dire que pour les questions n°1,2 et 3 le cours a permis aux élèves :

· de confirmer leurs connaissances d?une part pour ceux qui ont trouvé les bonne réponses.

· d?améliorer leurs compétences d?autre part, pour ceux n?ayant pas trouvé à la bonne réponse.

Mais pour la question n°4 et 5 le TP a permis aux élèves d?expérimenter la notion étudiée en observant, en touchant à la réalité, en manipulant... Cette expérimentation a fait disparaitre les conceptions voila pourquoi nous avons obtenu un taux très élevé qui est 100%.

2) Classe 2

Question 1 : qu'est ce qu'un ion ?

Les résultats obtenus montrent que 21 élèves ont répondus exactes sur les 25, soit un taux de 84% et quatre élèves ont donné des réponses inexactes que nous présentons dans le tableau XXVI.

Tableau XXVI: les réponses inexactes de l?évaluation sommative pour la question n°1

Réponses inexactes		Nombre d'élèves	Un ion est un anion qui a gagné les électrons
1		Un ion est un cation qui a perdu les électrons
3

Question 2 : La solution de nitrate d'argent contient quels types d'ions ?

Les résultats obtenus montrent que 23 élèves ont répondus exactes soit un taux de 92%, dans le tableau XXVII nous avons présenté les réponses inexactes.

Tableau XXVII: réponses inexactes de l?évaluation sommative dans la classe exp.2

Réponses inexactes		Nombres d'élèves	La solution de nitrate d?argent contient les ions Ag2+,2NO4 -
1		La solution de nitrate d?argent contient les ions Ag, NO3
1

Question 3 : La solution de sulfate de cuivre contient quels types d'ions ?

Le nombre des élèves répondant exactes est de 10, soit un taux de 40% dans cette classe, mais celui des réponses inexactes est 48% et sont présentées dans le tableau XXVIII.

Tableau XXVIII : réponses inexactes de l?évaluation sommative pour la question n°3.

Réponses inexactes		Nombres d'élèves	La solution de sulfate de cuivre contient les ions Cu3+,3SO4 -
7		La solution de sulfate de cuivre contient les ions Cu,SO4
2

Question 4 : L'addition de la solution de nitrate d'argent (Ag⁺,NO3^-) à une solution contenant les ions chlorure (Cl^-) donne quel précipité ?

Les résultats obtenus montrent que tous les élèves ont répondus exactes soit un taux de 100%, ici le taux de réponses inexactes et neutres n?existent pas.

Question 5 : L'addition de la solution d'hydroxyde de sodium Na⁺, OFF^- à une solution contenant les ions cuivre II Cu²⁺ donne quel précipité ?

Les résultats obtenus montrent que 24 élèves ont répondus exactes soit un taux de 96%, les différentes réponses inexactes sont présentées dans le tableau XXIX et ont atteint juste 4%.

Tableau XXIXV : les réponses inexactes de l?évaluation sommative sur la question n°5.

Réponses inexactes					Nombre d'élèves	Donne un Cu(OH)2
précipité	vert de	d?hydroxyde de cuivre	0		Donne un Cu(OH)2
précipité	blanc de	d?hydroxyde de cuivre	1

Synthèse des résultats de l'évaluation sommative dans la classe expérimentale 2

Les résultats généraux de l?évaluation sommative avec les différentes catégories des réponses sont traduits par la figure 8.

Figure 8 : résultats de l'évaluation sommative dans la classe 2 (la deuxième classe expérimentale).

Nous remarquons une fois de plus des approximations au niveau des résultats par rapport à la première classe expérimentale. Le taux de réponses neutres est nul et inexistant, car le cours TP ou les activités réalisées ont fait disparaitre les doutes, certaines conceptions.

Le taux de réponses exactes est très élève à la question n°4 et 5 car les élèves en manipulant ont vu le précipité formé à la fin de la réaction ; c?est l?apport même des TP pour la consolidation des notions chez les élèves. Juste un apprenant qui n?a pas donné une bonne réponse à la 5ème question.

A la question n°3 le taux de réponses inexactes est légèrement supérieur au taux de réponses exactes, et a atteint 48%. La justification de ce taux est le fait que l?enseignant n?avait pas pris le soin d?expliquer la notion y relative.

3) Comparaison entre la classe 1 et la classe 2

Présentation des résultats des réponses exactes de la classe 1 et 2 après les enseignements (cours TP) la figure 9 suivant

Figure 9 : Comparaison des réponses exactes après le cours TP dans les classes 1 et 2.

Au regard de ces résultats nous remarquons que dans les deux classes, le taux de réponses exactes est supérieur à 80% et atteint les 100% à partir de la 4^ème question car les élèves ont manipulé en construisant le savoir et beaucoup des conceptions ont trouvé la solution chez les élèves.

Les deux courbes ont la même allure et présentent un écart presque négligeable, ce ci prouve la conformité des résultats obtenus dans ces deux classes expérimentales. C?est ainsi, la comparaison de ces deux classes expérimentales à la classe témoin ou théorique nous montrera l?apport de l?activité expérimentale dans une situation d?enseignement/ apprentissage.

3.3) Comparaison des résultats entre la classe témoin et les classes expérimentales

Comparaison des réponses exactes de la classe témoin à ceux des classes expérimentales après les enseignements et elles sont traduites dans la figure 10.

Figure 10 : Comparaison des réponses exactes de la classe témoin à ceux des classes expérimentales après les enseignements.

La figure 10 montre que le taux des réponses exactes est très élevé dans les deux classes expérimentales par rapport à la classe théorique ou témoin. Cette différence est très remarquable et importante pour les questions n°4 et 5 qui font appels à une manipulation ou activité expérimentale, elle traite la notion du test d?ion. Au niveau de la question n°4 on constate un écart de 40% ente les classes A et B et la classe théorique, cet écart est environ de 30% à la 5^ème question.

A partir de ces résultats, nous pouvons dire que le cours expérimental contribue mieux à la compréhension des notions par les élèves que le cours théorique.

3.4) Les activités réalisées

Cette partie présente le déroulement du cours théorique dans la classe témoin, et une synthèse du déroulement des cours TP dans les deux classes expérimentales 1 et 2.

A) Présentation

Nous avons choisi de tester une activité expérimentale portant sur la réaction chimique. Les objectifs visés à notre étude sont :

· L?objectif général : caractériser les ions en solution aqueuse ;

· L?objectif spécifique 1 : mettre en évidence l?existence des ions dans un composé ;

· L?objectif spécifique 2 : utiliser les caractéristiques d?un ion pour son identification.

B) Condition de réalisation

a. Présentation des classes expérimentales

Les activités sont réalisées au lycée Chaminade dans la seconde C12 et C10. Le test d?identification des ions fait partie du chapitre de la Réaction Chimique, et l?enseignant a développé le premier objectif général qui demande de caractériser les ions en solution aqueuse et le

second à caractériser un ion pour son identification. Les activités se sont déroulées au cours d?une séance de deux heures (2) dans les deux classes. L?effectif des élèves dans chacune des classes est de vingt cinq (25) élèves. Les photos 4, 5 et 6 (voir l?annexe) représentent la disposition des élèves dans les deux classes expérimentales.

Le début de la séance a été précédé par un entretien préalable avec l?enseignant pour lui préciser nos attentes et lui suggérer une stratégie. Il faut souligner que dans les deux classes expérimentales nous avons travaillé avec le même enseignant. Nous avons ensemble avec l?enseignant monté le protocole expérimental et les différentes étapes de la leçon. Dans cet entretien nous avons donné des précisions à l?enseignant sur les stratégies de la manipulation à savoir :

v' L?évaluation écrite avant l?enseignement ;

v' Le contrôle de pré-requis ;

v' La présentation de la situation problème ;

v' La phase des explications ;

v' La présentation des manipulations ;

v' La consolidation des notions ;

v' L?évaluation écrite après l?enseignement.

L?enseignant a respecté son cheminement habituel : salutation, contrôle des présences...à l?exception des éléments ou stratégies précités.

b. L'évaluation avant l'enseignement

Dans cette phase nous avons procédé à la remise des questionnaires d?évaluation aux élèves, elle est aussi appelée évaluation diagnostique : les élèves se sont mis au travail. Le but de cette séquence est de voir les difficultés des apprenants et elle a duré en moyenne dans les deux classes six (6) minutes.

c. Contre des prérequis Nous avons demandé dans cette phase à l?enseignant de poser des

questions sur la notion enseignée, afin de repérer les différentes conceptions des élèves qui permettront à l?enseignant de bien présenter la situation problème.

d. Présentation de la situation problème

Selon RAYNAL et REUNIEN (1997) la situation problème « c?est une pédagogie conçue par l?enseignant dans le but de créer pour des élèves, un espace d?analyse autour d?un problème à résoudre. De permettre également aux élèves de conceptualiser des nouvelles représentations sur un sujet précis à partir de cet espace problème »

Pour notre travail, on peut dire que son objectif est aussi d?identifier et de chercher les éléments pour l?explication et la résolution du problème.

Nous avons demandé à l?enseignant de prendre des exemples dans la vie quotidienne ou dans l?environnement des élèves afin de leur faire percevoir l?intérêt des activités expérimentales.

e. Les explications

Dans cette phase d?explication nous avons suggéré au professeur d?expliquer avec précision, comment mettre en évidence les ions dans un composé et le test qui sert à identifier un ion en solution aqueuse. Le professeur doit ainsi briser les conceptions des élèves sur les notions enseignées.

f. La manipulation

Nous avons présenté les différentes stratégies de la manipulation au professeur pour le bon suivi du protocole expérimental que nous avons monté de la manière suivante :

Protocole expérimental

· L'objet du TP est de savoir identifier les ions présents dans l?eau en faisant un test.

· Matériel et produit pour la classe

v' Solution Hydroxyde de sodium (pour les ions cuivre)

v' Solution aqueuse de nitrate d?argent (pour les ions chlorure) v' Solution d?eau minérale contenant des ions Cl^-

v' Les tubes à essais (5)

v' Compte gouttes

v' Béchers (3)

Voir à l?annexe les photos des matériels utilisés

+ Problématique :

Comment pourrai-t-on vérifier qu?une solution contient bien les ions indiqués.

+ Hypothèses :

L?eau minérale renferme les ions chlorure Cl^-, et la solution de sulfate de cuire contient les ions cuivre Cu²⁺.

+ Protocole

On va utiliser le fait que l?addition :

-de la solution de nitrate d?argent (AgNO3) à une solution contenant les ions chlorure Cl^- donne un précipité blanc de chlorure d?argent AgCl2 qui noirci à la présence de la lumière.

- de la solution Hydroxyde de sodium à une solution contenant les ions sulfate SO donne un précipité Bleu d?hydroxyde de cuivre Cu(OH)2. Verser dans deux tubes à essais quelques cm³ de (Cu²⁺, SO4^2-) dans A et d'eau minérale B ; ajouter quelques gouttes de la Soude dans A et de nitrate d'argent dans B.

+ Observation

Apparition immédiate d?un précipité blanc dans A de chlorure d?argent AgCl2 qui noirci à la présence de la lumière ;

Apparition immédiate d?un précipité blanc dans B.

+ Equations bilan

Dans le flacon A : Ag⁺ + Cl^- AgCl

Dans le flacon B : Cu²⁺ + 2OH^- Cu(OH)2

+ Conclusion

Les hypothèses sont vérifiées, l?eau minérale renferme bien des ions
chlorure (Cl^-) et le sulfate de cuivre renferme bien les ions cuivre II

Cu²⁺

3.5) Analyse, interprétation et conclusion de tous les résultats

Cette phase consiste à analyser, interpréter et à discuter tous les résultats. Elle est structurée en deux parties

> Analyse et interprétation des résultats ;

> Discussion des résultats.

1) Analyse et interprétation des résultats

1.1) Pour les résultats des évaluations

Au terme des évaluations sommative, nous avons remarqué au départ un aspect important c?est que : le cours théorique et les deux autres expérimentaux ont pratiquement donné les même résultats car lorsque l?on regarde le taux de réponses exactes est supérieur à 80% dans les trois classes au début du questionnaire : les élèves ont compris la notion.

Au regard de ces résultats nous pouvons estimer que le cours théorique et le cours expérimentale n?ont pas de différence pour des questions que ne relèvent pas de l?expérimentation car les deux contribuent d?une manière générale à la compréhension des notions le fait d?avoir une deux classe expérimentales prouve la validité de nos résultats. En tenant compte de cette observation, il n?est pas évident de dire le cours expérimental a plus d?influence due le cours théorique.

Mais quand on observe le graphe n°10 on remarque que la différence se fait ressentir au niveau de la question n°4 et 5 : ici les résultats obtenus dans les deux classes expérimentales sont supérieurs et ont un taux le plus élevé à 100%. Par contre dans la classe théorique ce taux le plus est 68% et le moins 56%. Ceci prouve que les élèves dans les classes expérimentales ont mieux compris la notion du test d?identification des ions en solution aqueuse.

Néanmoins, à partir de ces résultats nous pouvons dire que les activités expérimentales occupent une place très importante dans le processus enseignement/apprentissage des sciences physiques car elles permettent aux élèves de bien comprendre la notion enseignée grâce aux fixations des images et aussi les aux travaux pratiques, les sciences expérimentales ont stimulés des qualités particulières chez les élèves qui sont :

> curiosité : observer, se poser des questions

> esprit d'initiative et ténacité : concevoir et réaliser des expériences

> sens critique : construire sa connaissance

1.2) Pour les activités expérimentales

a) l'aspect qualitatif des activités expérimentales

Dans l?aspect qualitatif des activités expérimentales en sciences physiques et particulièrement en chimie il convient d?avoir tout le matériel nécessaire à la réalisation de la manipulation et au suivi du protocole expérimental ; ainsi donc, ces activités expérimentales nous ont permis de constater :

+ La motivation

Cette motivation s?est faite ressentir ou remarquée à deux niveaux à savoir : - au niveau du professeur et - au niveau des élèves.

Au niveau du professeur, la présentation du dispositif expérimental a suscité une grande motivation en lui. Ils ont permis à l?enseignant de développer de nouvelles stratégies d?enseignement ainsi que l?esprit de la créativité. C?est ainsi à partir de ces activités le professeur a lié la théorie à la pratique.

Au niveau des élèves, il y a une grande motivation qui s?est accompagné d?une grande curiosité. A la vue du matériel et des produits les élèves ont reconnu que c?était pour la première fois qu?ils voyaient, qu?ils manipulaient, qu?ils touchaient à la verrerie et aux produits chimiques (composé à l?état solide)

b) l'aspect quantitative des activités

Notre étude s?est focalisée sur l?observation du temps de manipulation par rapport au temps d?enseignement. La durée prévue pour le cours est de deux heures (2). Mais temps mis dans la première classe expérimentale est de deux heures huit (2h8min) minutes et deux heures treize minutes (2h13min) dans la deuxième classe expérimentale.

Le temps a été bien géré malgré le léger décalage d?une dizaine de minutes dans les deux classes expérimentales. Ce décalage du temps est du par le fait que, le temps prévu pour le TP a débordé parce que tous les élèves manifestaient un grand intérêt pour la manipulation. Nous avons ainsi formé les binômes pour que tout le monde participe à la manipulation.

2) Conclusion des résultats

Les résultats issus du questionnaire au niveau des élèves pour les évaluations sommatives dans les trois classes dont deux expérimentales et une théorique montrent que l'hypothèse principale de notre travail est affirmée. Nous avons constaté que la plupart des établissements scolaire du secondaire (collège et lycée) que nous avons visité, avec

une note permissionnaire de l?Institut National de Recherche et d?Action Pédagogique (INRAP), ne sont pas dotés en laboratoire équipés.

Nous aurons dans le chapitre suivant les conclusions et les perspectives de notre travail de recherche.

CONCLUSIONS GENERALE ET

PERSPECTIVES

CONCLUSION ET PERSPECTIVE

L?étude que nous avons menée en DEA a porté sur les aspects relatifs à l?enseignement expérimental en chimie. Il s?agissait d?évaluer l?impact des activités expérimentales dans ce domaine. Pour vérifier notre hypothèse, nous avons travaillé dans trois classes, chacune ayant un effectif de 25 élèves, au lycée Chaminade : une classe témoin dans laquelle on n?a pas réalisé une expérience, et deux classes expérimentales afin de bien valider ou invalider notre hypothèse. Nous voulons connaître le rôle, la place, voir même l?intérêt de l'expérimental dans l?enseignement de la chimie à travers quelques expériences du test d?identification des ions en solution.

C?est ainsi que notre travail vise à voir comment ces activités peuvent aider les apprenants de bien comprendre le cours et à l?enseignant de bien dispenser le cours de réaction chimique : lier la théorie à la pratique. Nous avons réalisé les évaluations et des activités expérimentales en situation d?enseignement/apprentissage et les résultats sont satisfaisants. Ces résultats montrent que :

> les activités expérimentales contribuent à la bonne compréhension des notions et phénomènes chimiques ;

> les manipulations ont donné une grande motivation et un esprit de curiosité chez les apprenants.

> L?écart entre la classe théorique et les classes expérimentales présentées dans le graphe 10 montre bien l?impact, l?intérêt de réaliser les activités expérimentales intégrées au cours car la Chimie est unes science expérimentale.

Enfin l?enseignant a pu dispenser le cours avec lucidité en contournant certaines difficultés chez les apprenants.

Ces résultats issus des évaluations confirment d'abord les constats faits dans la partie théorique concernant les objectifs visés par l'expérience en sciences-physiques et nous amènent à conclure que pendant une expérience de cours en réaction chimique (test d?ion), l'élève peut

construire non seulement les savoirs conceptuels, mais aussi les savoirs procéduraux. L?écart entre les résultats obtenus dans la classe témoin et les résultats obtenus dans les classes expérimentales confirme bien notre hypothèse.

Mais depuis des années, les activités expérimentales dans l?enseignement des sciences physiques n?existe presque plus dans le système éducatif congolais. Ceci par manque de matériel didactique et de laboratoire dans les établissements scolaires. Plusieurs recherches ont décrié ce problème de manque de matériel, de produit de laboratoire et de leur équipement ; notamment, l?article écrit par NTSILA, A., MASSAMBA, A., RAMA-NIAMAYOUA, R., & SILOU, T. dans la pratique expérimentale en sciences physiques à travers les conceptions des enseignants Congolais.

Au vu des résultats de cette recherche descriptive, trois implications semblent se dégager :

+ Pour les enseignants.

L'enseignant pourra aussi prendre en compte les obstacles sous-jacents et des possibilités de compréhension des élèves pendant la préparation de leurs activités expérimentales. Il prendra conscience du chemin qui reste à parcourir entre les conceptions des apprenants et les objectifs qu'il doit élaborer pour l'enseignement.

+ Pour les décideurs en éducation.

De l'analyse des résultats de la recherche pourraient sortir des suggestions sur la mise en place des laboratoires de chimie dans tous les établissements du secondaire car le manque de matériel didactique entrave les activités expérimentales et aider les enseignants à travers les séminaires ateliers à concevoir et à réaliser les activités expérimentales.

+ Pour la recherche en didactique expérimentale.

Cette étude peut servir d'appui aux différentes réflexions didactiques sur la pratique expérimentale et notamment l'impact, le rôle des travaux pratiques de chimie en tenant compte de conceptions des apprenants.

Ces quelques pistes de recherches que nous avons envisagées, sont autant de prolongements possibles pour ce travail.

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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· DUMON, A. Quelle(s) méthode(s) pour l'enseignement
expérimental de la chimie ? In: Revue française de pédagogie. Volume 84, 1988. pp. 29-38.

· HRAIRI, S. (2004). Forme et fonctions des expériences dans l?enseignement de la biologie : cas de la digestion dans le curriculum Tunisien. Thèse de doctorat de l?université de Tunis.

· INRAP (2002) : programme des enseignements et guide pédagogique en Sciences Physiques. Edition INRAP 76p.

· KANE, S. Les pratiques expérimentales au lycée- Regards croisés des enseignants et de leurs élèves. Radisma, l?Université Cheikh Anta Diop, Dakar- Sénégal, n°7, 2011, 26p.

· LE MARÉCHAL, J.F. Difficultés des élèves sur l?utilisation des ions dans le cadre des nouveaux programmes. Union des Professeurs de Physique et de Chimie, vol 98, 2004, 1398p-1410p.

· LOUMOUAMOU, A. (2011). Cours de didactique des sciences. Université Marien NGOUABI, ENS, CAPES PC5, 30p.

· MBOUKOU S. (2011). Place de l?expérimental dans
l?enseignement/apprentissage de la géologie : cas du profil pédologique en classe de seconde C. mémoire de DEA, université Marien Ngouabi, ENS, 96p.

· NGOULOU, M. (2006). L?enseignement des sciences de la vie et de la terre (S.V.T) au collège de l?enseignement général. UMNG mémoire de CAICEG, ENS, 77p.

· NTSILA, A., MASSAMBA, A., KAMA-NIAMAYOUA, R., & SILOU, T. La pratique expérimentale en sciences physiques à travers les conceptions des enseignants Congolais. Annales de l?université

Marien Ngouabi, vol 1, 2000, 91p-102p.

· REBAUD, D. Enseignement et réaction chimique : une délicate alchimie. Aster, n°18, 1994, 03p-09p.

· RICHOUX, H. (2000). Rôles des expériences quantitatives dans l'enseignement de la physique au lycée. Thèse de doctorat de l?Université Paris 7.

· RICHOUX, H. & BEAUFILS, D. « Conception de travaux pratiques par les enseignants : analyse de quelques exemples de physique en termes de transposition didactique ». Didaskalia, n°27, 2005, 11p-39p.

· ROLANDO, J. M. L?évaluation en sciences et technologie. MAP?MONDE : Bulletin de liaison de La main à la pâte, n°51, juin 2010.

· TATCHOU, G. (2004). Conceptions d?élèves du secondaire sur le rôle de l'expérience en sciences physiques : cas de quelques expériences de cours en Electrocinétique. Mémoire de DEA de l?Université Cheikh Anta Diop de Dakar (ENS).

ANNAXES

FICHE DE LA DEMARCHE EXPERIMENTALE

L'objet du TP est de savoir identifier les ions présents dans l?eau en faisant un test.

Matériel et produit pour la classe

v' Solution Hydroxyde de sodium (pour les ions cuivre)

v' Solution aqueuse de nitrate d?argent (pour les ions chlorure) v' Solution d?eau minérale contenant des ions Cl^-

v' Les tubes à essais (5)

v' Compte gouttes v' Béchers (3)

1. Problématique : Comment pourrai-t-on vérifier qu?une contient les ions indiqués ?

2. Hypothèses :

L?eau minérale renferme les ions chlorure Cl^-, et la solution de sulfate de cuire contient les ions cuivre Cu²⁺.

3. Protocole

On va utiliser le fait que l?addition :

-de la solution de nitrate d?argent (AgNO3) à une solution contenant les ions chlorure Cl^- donne un précipité blanc de chlorure d?argent AgCl2 qui noirci à la présence de la lumière.

- de la solution Hydroxyde de sodium à une solution contenant les ions sulfate SO donne un précipité Bleu d?hydroxyde de cuivre Cu(OH)2. Verser dans deux tubes à essais quelques cm³ de (Cu²⁺, SO4^2-) dans

A et d'eau minérale B ; ajouter quelques gouttes de la Soude dans A et de nitrate d'argent dans B.

4. Observation

Apparition immédiate d?un précipité blanc dans A de chlorure d?argent AgCl2 qui noirci à la présence de la lumière ;

Apparition immédiate d?un précipité blanc dans B

5. Equations bilan

Dans le flacon A : Ag⁺ + Cl^- AgCl

Dans le flacon B : Cu²⁺ + 2OH^- Cu(OH)2

6. Conclusion

Les hypothèses sont vérifiées, l?eau minérale renferme bien des ions chlorure (Cl^-) et le sulfate de cuivre renferme bien les ions cuivre II Cu2+.

LYCEE CHAMINADE
Fiche d'évaluation des apprenants

Nom : Prénom: Classe : Seconde C

Sexe :

Questionnaire

Question 1 : cochez la bonne réponse

a) Un ion est un anion qui a gagné les électrons

b) Un ion est un cation qui a perdu les électrons

c) Un ion est un atome ou une molécule qui a gagné ou perdu les

électrons

Question 2 : cochez la bonne réponse

La solution de nitrate d?argent contient les ions :

a)

Ag+,NO3 -

b) Ag2+,2NO4 -

c) Ag, NO3 Question 3 : cochez la bonne réponse

La solution de sulfate de cuivre contient les ions :

a)

Cu²⁺, SO4^2-

b) Cu3+,3SO4 -

c) Cu, SO4 Question 4 : répondez par vrai (V) ou faux (F) les affirmations suivantes

L?addition de la solution de nitrate d?argent (Ag⁺, NO3 -) à une solution contenant les ions chlorure (Cl^-) :

a)

Donne un précipité blanc de chlorure d?argent AgCl

b) Donne un précipité rose de chlorure d?argent AgCl

c) Donne un précipité vert de chlorure d?argent AgCl

Question 5 : répondez par vrai (V) ou faux (F) les affirmations suivantes

L?addition de la solution d?hydroxyde de sodium Na⁺, OH^- à une solution contenant les ions cuivre II Cu²⁺ :

a)

Donne un précipité Vert de d?hydroxyde de cuivre Cu(OH)2

b) Donne un précipité Bleu de d?hydroxyde de cuivre Cu

c) Donne un précipité blanc de d?hydroxyde de cuivre Cu(OH)2

LISTE DES FIGURES

Figure 1 : résultats de l?évaluation diagnostique dans la classe témoin ou théorique 36
Figure 2 : résultats de l?évaluation sommative dans la classe témoin ou

théorique 40
Figure 3 : comparaison des réponses exactes avant et après

l?enseignement dans la classe témoin 42

Figure 4 : résultats de l?évaluation diagnostique dans la classe 1 (la première classe expérimentale). 46
Figure 5 : résultats de l?évaluation diagnostique dans la classe 2 (la

deuxième classe expérimentale). 50
Figure 6 : Comparaison des réponses exactes avant le cours TP dans les

classes 1 et 2. 51
Figure 7 : résultats de l?évaluation sommative dans la classe 1 (la

première classe expérimentale). 54
Figure 8 : résultats de l?évaluation sommative dans la classe 2 (la

deuxième classe expérimentale). 57
Figure 9 : Comparaison des réponses exactes après le cours TP dans les

classes 1 et 2. 58
Figure 10 : Comparaison des réponses exactes de la classe témoin à

ceux des classes expérimentales après les enseignements. 59