Els molts reptes d'un ensenyament de les Ciències basat en la indagació: ens aportaran múltiples beneficis en l'aprenentatge?

Traducció de la ponència presentada al Congrès de la GIREP - Groupe International de Recherche sur l'EnseignementAtès el que sabem per la recerca sobre l'ensenyament de la física, com podem maximitzar els beneficis en l'aprenentatge a partir d'un Ensenyament de les Ciències basat en la indagació (IBSE per les sigles en anglès)? Els beneficis s'entenen en termes de conceptes assolits tot mantenint la motivació entre els estudiants. Per tal de documentar aquesta qüestió es presenten i discuteixen una sèrie d'exemples que es troben en el marc d'experiments simples utilitzats normalment com a punt de partida en activitats d'IBSE sobre física. Els exemples escollits il·lustren alguns dels obstacles que es poden trobar a l'hora de fer un fructífer ensenyament basat en la indagació i, al mateix temps il·lustren algunes alternatives a les pràctiques rituals d'ensenyament. Es mostra que aquests rituals donen lloc a una tendència dels mestres a fer raonar els estudiants en sintonia entre ells de manera que s'ajudin els uns als altres, fent servir el que en el present estudi s'anomena "explicació en eco". Per tal de superar els corresponents inconvenients es propugna afavorir vincles conceptuals en els estudiants. Aquesta proposta està basada en la primera avaluació d'un projecte extens i recent sobre l'IBSE i està associada a diverses de les conclusions obtingudes. Especialment, està basada en les conclusions relacionades en com gestionar la necessàries transicions entre un ensenyament basat en l'IBSE i unes estratègies organitzades de forma més conceptua

How to choose which explanation to use with students? Discussing the tensiometer with beginning teachers

Among the many decisions to be made in their teaching practice, physics teachers must decide how to explain each particular phenomenon to students. This study explores student teachers' (STs) decision-making process when presented with several explanations of a physical phenomenon that might be used for teaching purposes. During individual interviews, seven STs were offered three different explanations of how a tensiometer works, all with an accurate conclusion. They were also supplied with a grid of criteria for critical analysis. Following in-depth critical analysis of the three explanations in close interaction with the interviewer, each ST was asked to specify the criteria for their choice of explanation, for themselves and for university students. Even after stressing that they valued consistency, some teachers opted for an explanation for students that they had just described as inconsistent and/or incomplete. More specifically, their comments revealed conflicting ideas about the need for consistency and the various forms of simplicity or incompleteness in a given explanation. The results invite more explicit consideration of the complex roles of simplicity or incompleteness in explanations and the importance of this type of interaction during teacher preparation.Comment: International Journal of Science Education, Taylor & Francis (Routledge), In pres

Critical attitude and conceptual development in physics : what connections?

In a changing world, several competences are universally advocated as educational objectives. One of the expected benefits of this choice is transferability across domains, as in the case of critical thinking. But developing various competences in this way may entail some limitations on other planes – for instance, in relation to disciplinary conceptual knowledge. The question arises of the possible links between development of a critical attitude and conceptual progress in a given domain. To document this question, I present a series of investigations involving future physics teachers at the end of their formation. Reporting their evolution during in-depth interviews on various topics in physics, I focus on the extent to which they critiqued incomplete or incoherent explanations. The findings are discussed in terms of ‘intellectual dynamics’ – that is, differences in the co-evolution of their conceptual understanding and critical attitude. In this context, the most frequently observed intellectual dynamics was ‘delayed critique’: waiting to reach a certain threshold of conceptual comprehension beyond mere logical necessity before expressing a critique of a given text. I will discuss the process by which the transition from critical passivity to the liberation of critical attitude is triggered in this population, discussing how we might help future teachers (and students more generally) to reduce the duration and effects of their critical passivity when they struggle to master the domain in question. I will argue that much more can be learned from students’ responses to an educational setting if analysis of their comments is not confined exclusively to conceptual aspects but attends more to the possible interconnections between conceptual and metacognitive-critical-affective awareness.peer-reviewe

Former en didactique, former sur le contenu ? : Principes d'élaboration et éléments d'évaluation d'une formation en didactique de la physique en deuxième année d'IUFM

La nécessaire imbrication entre réflexion didactique et réflexion sur le contenu disciplinaire, associée à l'idée de choix didactique, conduit à s'interroger sur le point de vue à ce sujet de professeurs en formation initiale, a priori et à la suite d'une formation dont les principes d'élaboration intègrent ces deux pôles de réflexion. Deux questionnaires en début et fin de formation amènent des résultats stables sur une période de quatre ans. Partis d'une vision où didactique et contenu disciplinaire sont très découplés, les stagiaires évoluent largement de ce point de vue. En revanche, l'idée de choix didactique se révèle plus difficile à promouvoir

La physique dans la culture scientifique : entre raisonnement, récit et rituels

Il ne va pas de soi, pour le moins, que se révèlent compatibles plusieurs attentes communément exprimées à propos de la culture scientifique : qu’elle s’étende au plus grand nombre, qui puisse donc y prendre plaisir, pour un exercice responsable de la citoyenneté, lequel suppose un esprit critique s’appuyant sur des éléments de raisonnement analogues à ceux de la science et sur une image raisonnablement fidèle de celle-ci, de ses modes de développement et de ses principaux acquis. Les ambitions des physiciens engagés dans des entreprises récentes de communication porteuses de telles ambitions seront évoquées puis mises en regard d’écueils susceptibles d’entraver l’accès des profanes au raisonnement, a fortiori à la pratique d’une analyse critique – au premier chef une mise en récit des phénomènes non éclairée par l’analyse de ses probables conséquences. La discussion des conditions d’optimisation – du point de vue du développement possible d’un raisonnement – de l’adaptation entre texte et public se centrera ensuite sur deux aspects : les grandes tendances du raisonnement commun, d’une part, la prégnance des conséquences de rituels d’enseignement en physique, d’autre part. Ces deux aspects sont en effet susceptibles d’influencer à leur insu auteurs et lecteurs. À titre d’indices expérimentaux, quelques résultats d’enquête auprès de publics peu spécialisés en physique viendront éclairer la question principale de ce texte : celle de la compatibilité entre démarche intellectuelle relativement exigeante et plaisir, alors même que ce terme semble davantage attaché à la mise en histoire de la science qu’à la pratique rigoureuse de ses acquis. L’intérêt de ne pas sous-estimer les capacités sur ce terrain de populations peu spécialisées est enfin discuté, et donc aussi celui de recherches ciblées sur la négociation qu’implique ce couple – raisonnement/plaisir – dans différents cadres de communication scientifique

Temps et causalité dans les raisonnements des étudiants en physique

Cet article concerne la manière dont les étudiants comprennent les relations entre grandeurs physiques du point de vue du temps, en particulier celles qui concernent des grandeurs considérées au même instant. Des résultats d'enquêtes montrent qu'il y a là des difficultés importantes liées à la recherche de causes. Les caractéristiques principales du "raisonnement linéaire causal" à propos de phénomènes relevant d'analyses quasi-statiques sont décrites et illustrées. Ce texte se termine par une discussion sur les objectifs de l'enseignement

Le raisonnement spontané en dynamique élémentaire.

no abstract in englishLe cadre général de cette étude est une investigation des modes de raisonnement des étudiants en physique. Ce terme de "raisonnement" désigne de façon très générale la procédure par laquelle, à partir d'une question portant sur une réalité physique donnée, la personne interrogée élabore une réponse. Il recouvre donc un fait extrêmement complexe qu'il n'est pas question, ici, d'épuiser ni même d'aborder dans ses multiples aspects. Nous nous limitons, dans cette recherche, au domaine de la mécanique élémentaire, et plus particulièrement aux relations entre force, énergie et mouvement, et ce pour des situations physiques susceptibles de faire intervenir une relation causale entre force et mouvement. À partir de l'analyse des réponses, nous nous efforçons de rechercher des concepts, des relations entre concepts, ainsi que les conditions qui suscitent leur intervention. Il s'agit bien, dans un premier temps, d'organiser les résultats obtenus plutôt que d'expliquer leur genèse.La première partie de cette étude comporte les expériences de base, les plus focalisées dans leur objet, les plus simples à interpréter. Ces expériences, auxquelles s'ajoutent des observations et des hypothèses personnelles, suggèrent un modèle du raisonnement spontané des étudiants, que nous exposons.Dans une seconde partie, nous confrontons les prédictions de ce modèle aux résultats obtenus, lors d'expériences plus complexes, tant par 1a situation proposée que par la diversité des hypothèses que l'on pourrait faire pour interpréter les réponses. À elles seules, ces expériences ne sauraient être constitutives d'un modèle, mais elles confirment, a posteriori, le caractère prédictif de celui que nous proposons. Il s'agit néanmoins d'expériences construites dans un but bien précis : l'enquêteur attire l'étudiant sur un terrain qu'il a choisi lui-même. La généralité des conclusions que l'on en tire reste encore, à cette étape, contestable.La troisième partie a pour but d'apporter des éléments de réponse sur ce point. Nous nous efforçons de montrer que les tendances du raisonnement spontané, dont nous avons fait le diagnostic par des expériences très spécifiques, se manifestent lorsque l'étudiant se trouve en situation scolaire usuelle et que l'on a accès à ses réponses à travers une copie de concours ou lors d'un exercice de travaux dirigés.La quatrième partie contient quelques remarques, quelques pistes de recherche, que cette étude suggère pour l'enseignement.Enfin, en cinquième partie, nous montrons que la généralité des raisonnements spontanés étudiés ici s'étend bien au-delà du contexte scolaire ou universitaire. Nous établissons d'abord des rapprochements entre les tendances du raisonnement mises en évidence chez les étudiants et les difficultés rencontrées par nos ancêtres. C'est ensuite chez les enfants que nous cherchons des éléments de comparaison à travers les travaux de J. Piaget et ses collaborateurs sur les comportements enfantins devant des situations physiques variées. Nous terminons par l'examen de quelques textes contemporains variés : article de journal, fascicule,... Nous voulons par-là indiquer à quel point les tendances spontanées qui font l'objet de cette étude sont en fait diffuses dans tout l'environnement culturel actuel, lequel reflète, pour une bonne part, la manière dont tout le monde raisonne

Raisonnement à plusieurs variables : tendances de la pensée commune

A partir de résultats d'enquêtes auprès d'étudiants en sciences, l'article spécifie quelques tendances fréquemment observées dans le traitement de problèmes à plusieurs variables ou dans l'interprétation d'énoncés qui s'y rapportent. On décrit deux modes de réduction de l'analyse des dépendances fonctionnelles en cause : considérer moins de variables que nécessaire, ou bien traiter le nombre convenable de variables mais d'une manière inappropriée qui donne aux explications fournies par les étudiants la structure d'une histoire. On montre que ces traits caractéristiques du "raisonnement linéaire causal" apparaissent sur des contenus variés, ce qui contribue à justifier que l'on aborde aussi l'étude des idées des apprenants par l'entrée des composantes générales de raisonnement, et non seulement par celle des contenus spécifiques

Charges and electric fields : difficulties and teaching strategies in «Mathématiques Spéciales Technologiques»

Cet article décrit une séquence d'enseignement visant à guider des étudiants de Mathématiques Spéciales Technologiques dans la construction des concepts de charge et de champ électriques. Il expose d'abord une analyse du contenu de la cible conceptuelle et un résumé des principaux résultats d'une enquête préliminaire sur les difficultés communes dans ce domaine. La description de la séquence, expérimentée cinq ans de suite en deux versions successives, est suivie d'un exposé de la méthode utilisée pour l'évaluation - des «profils conceptuels de groupe» - et des résultats ainsi obtenus. Une discussion sur les approches adoptées dans la séquence et dans l'évaluation termine l'article

Evaluating the effects of a new syllabus in electricity in grade 8

L'électricité élémentaire est un des domaines où des points de vue consensuels, rejoignant ceux de la recherche en didactique, ont marqué la rédaction des programmes français de 1993. La question est alors de savoir comment la prise en compte, dans les textes officiels, des difficultés rencontrées par les élèves, se traduit dans les acquis des élèves eux-mêmes. Cette étude, réalisée à l'aide de questionnaires papier-crayon, vise à explorer d'éventuels effets d'ensemble et à contribuer à l'élaboration d'un outil pertinent pour ce type d'enquête. Les résultats présentés concernent deux thèmes abordés en classe de quatrième : la conservation de l'intensité du courant dans un circuit série et le générateur, propulseur (en circuit fermé) et non réservoir de charges