Cette recherche s’intéresse aux moyens mis en œuvre par les enseignants pour transformer les savoirs à enseigner, liés au modèle probabiliste de l’atome (un objet qui cause plusieurs difficultés aux étudiants), en savoirs appris.Voir aussi le rapport PAREA "La trajectoire des savoirs : étude des pratiques" disponible dans EDUQ.info

Marquis, Christine

ÉDUQ

Un petit questionnaire avant de commencer… Avec votre téléphone intelligent, votre tablette ou votre ordinateur,  rendez-vous à Socrative.com  Student login (en haut à droite) N’entrez pas votre nom  Salle (room) : 8EDCDD81 Des savoirs à enseigner aux savoirs appris : le cas du modèle probabiliste de l’atome  Christine Marquis Cégep de Saint-Jérôme!Recherche réalisée avec le soutien du Programme d’aide à la recherche sur l’enseignement et l’apprentissage (PAREA) et du Cégep de Saint-Jérôme  !!36e Colloque annuel de l’AQPC  Compétence, culture et citoyenneté  10 juin2016   ! Pourquoi s’intéresser aux pratiques enseignantes ? ! Pourquoi s’intéresser aux modèles atomiques ? Plan de la présentation La problématique Un aperçu du cadre conceptuel La méthodologie Des résultats préliminaires La problématique!Problématique Défis de l’enseignement dans le contexte de l’APC   Conceptions alternatives des étudiants  Une transposition didactique problématique Des défis de l’enseignement dans le contexte de l’APC ! Choisir des contenus pertinents (Lapierre, 2008; Bizier, 2008). ! Choisir des méthodes d’enseignement qui favorisent le développement de compétences. ! Rapport synthèse de la CEEC (2008) ! Rosenfield et al. (2005) ! Cormier (2016) … Les conceptions alternatives : un obstacle à l’apprentissage ! Conceptions très bien ancrées dans l’esprit des élèves et souvent en désaccord avec la théorie scientifique afin d’expliquer différents phénomènes scientifiques (Cormier, 2014; Driver et Easley, 1978; Duit, Treagust et Widodo, 2008; Duit, 1991; Gabel, 1999; Taber, 2001).  Les!modèles!atomiques!enseignés!Le modèle de Rutherford Les électrons gravitent autour du noyau. Le modèle de Bohr Les électrons tournent autour du noyau sur certaines orbites permises.   Le modèle probabiliste On parle de la probabilité que les électrons se trouvent dans une portion de l’espace occupé par un atome. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Stylised_Lithium_Atom.svg!!https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_subatomic_physics!!https://ro.wikipedia.org/wiki/Orbital_atomic!! Les modèles antérieurs appris agissent comme des conceptions alternatives (Stefani et Tsaparlis,2009) ! Conceptions alternatives et difficultés d’apprentissage documentées pour le modèle probabiliste  ! Les enseignants ne prendraient pas suffisamment en compte les conceptions alternatives des étudiants dans leurs stratégies pédagogiques (Astolfi et Peterfaivi, 1993; Johnstone, 1991; Duit, 1991). Lorsque la transposition didactique devient un obstacle à l’apprentissage ! Les choix pédagogiques et les découpages entre les dans les savoirs peuvent générer des obstacles concernant les enseignements ultérieurs  (Reuter et  coll., 2013).  ! Simplification excessive (Taber, 2005).  L’objectif général de la recherche  Mieux comprendre les pratiques enseignantes pour la transformation de savoirs scientifiques lors de la planification et pour leur enseignement en lien avec les savoirs appris par les étudiants.    Le cadre conceptuel Mieux comprendre les pratiques enseignantes pour la transformation de savoirs scientifiques lors de la planification et pour leur enseignement en lien avec les savoirs appris par les étudiants. Pratiques enseignantes Planification : Transposition didactique et transformation Enseignement: Pensée interactive Savoirs appris Des niveaux de formulation La méthodologie •    Avec un groupe d’étudiants des 6 profs: • Schémas expliqués (2) de la façon dont les étudiants conçoivent l’atome  •  Avec 3 étudiants    de chaque groupe: •  Entrevues semi-dirigées •  Avec 6 profs: •  Enregistrements vidéo de cours •  Entrevues de rappel stimulé •  Avec 6 profs: •  Entrevues semi-dirigées •  Cueillette matériel did. Pratiques transformation (planification) (Obj.1+3) Pratiques  interaction (Obj.2+3)  Savoirs appris  (Obj.3) Formes de représent. et strat. d’ens. favorisant le changement (Obj. 3+4) Enregistrement d’une entrevue de rappel stimulé avec la vidéo du cours en trame de fond Des résultats préliminaires (en lien avec les modèles théoriques choisis) !Les pratiques enseignantes ! Influencées par le contexte dans lequel elles s’inscrivent (Reuter, 2005). ! Concernent les actions des enseignants autant dans la classe que hors de la classe (Altet, 2002). ! Englobent aussi les processus cognitifs à l’origine de ces activités (Altet, 2003). Présentation des participants  Prof!A!(Yvan)! Prof!B!(Antoine)!Formation disciplinaire  Baccalauréat en chimie, maîtrise et doctorat en chimie organique   Baccalauréat en biochimie et maîtrise en biochimie Nombre d’années d’expérience en enseignement au collégial  Cinq ans (dans le même collège)   Un peu plus de six ans (dans plus d’un collège) Formation en pédagogie Non Microprogramme en enseignement post-secondaire (15 crédits obtenus) Nombre de fois que le cours « Chimie générale » a été donné Dix fois (2 ou 3e fois dans la classe active d’apprentissage)   Cinq fois Éléments du contexte Prof A (Yvan) Prof B (Antoine) Collecte en automne 2014 Collecte en hiver 2015  Collège anglophone de la région de Montréal Collège francophone de la région de Montréal  Étudiants inscrits dans une option « enrichissement » (sélectionnés d’après leurs résultats scolaires)  Cohorte « en dentelle ». Beaucoup d’étudiants font un retour aux études Classe active d’apprentissage Classe régulière  Les pratiques pour la transformation des savoirs (planification)!Deux modèles théoriques ! Un modèle européen : la transposition didactique ! Un modèle américain : la transformation  Transformation Savoirs savants,     Savoirs à enseigner Savoirs enseignés Savoirs appris par les élèves (Develay, 1992) savoirs d’expert et pratiques de référence (Martinand, 1986)  TD interne prof TD enterne Noosphère Un modèle européen : la transposition didactique (Chevallard, 1991)  et après-Chevallard!Transformation Enseignement Évaluation Réflexion Compréhension Un modèle américain : Le modèle de raisonnement et d’action pédagogique (Shulman, 1987)!La transformation (Shulman, 1987)!Préparation Choix des représentations Choix d’une stratégie d'enseignement Adaptation aux caractéristiques des étudiants  •  Examen du matériel d'enseignement (erreurs et omissions) •  Structuration et segmentation du contenu •  Choix des contenus essentiels Préparation •  Identification et choix des différentes manières de représenter le contenu (analogies, des exemples, des simulations, des illustrations, modèles, équations, graphiques, figures, etc... ). Représentations •  Choix de méthodes d'enseignement à partir de son répertoire (incluant les méthodes actives). Sélection d’une stratégie d'enseignement •  Adaptations des représentations aux capacités, au genre, au langage, à la culture ,aux motivations, aux connaissances antérieures des étudiants. •  Questionnement relativement aux conceptions alternatives ou aux difficultés des étudiants pouvant nuire à la compréhension.  Adaptation aux  caractéristiques des  étudiants Une première analyse : construction de tableaux de planification Propos des enseignants (prof A et B) Préparation Choix des savoirs à ens. Examen matériel d’ens A et B : Manuel, collègues, temps A : Application «mathématique», échafaudage des connaissances, évaluation B : Ajouts personnels (expériences scientifiques, exercices), B : Structuration des contenus Représentations Formes plus utilisées Justifications  A et B : Figures et analogies A : Représentations tirées film ou série B : Équations math. A et B : Attirer l’attention des étudiants, expliquer et illustrer Choix strat. ens. Activités plus utilisées Justifications  A et B : Exposé, exercices B : questionnement A et B : Faire des liens et vérifier la compréhension Adaptation caract. des étudiants !A et B : Connaissance des caractéristiques des étu, des difficultés et conceptions des étudiants (contexte) A: Part de zéro… Liens faits avec le modèle de Bohr B: Explication de l’évolution des modèles (éviter de dire qu’ils sont faux) Des exemples de transformation des savoirs!! Images tirées du matériel pédagogique des participants. Reproduites avec la permission des auteurs. Représentations tirées d’émission de télé, prof A Référence à une émission de télé, prof A Analogie pour l’enseignement des nombres quantiques, prof A Représentation visant à expliquer la nature ondulatoire des électrons, prof B Figure pour favoriser le changement des conceptions, prof B Pistes d’interprétation :  ! Des repères communs pour le choix des savoirs à enseigner, mais aussi des repères personnels ! Le choix des formes de représentations dans l’optique de susciter l’intérêt. ! Des façons de faire différentes pour favoriser le changement des conceptions alternatives. Les pratiques pour l’enseignement de ces savoirs!3) L’enseignement des savoirs !! Réflexion sur l’action    et ! Réflexion dans l’action (Schön, 1991; Perrenoud, 1998) (et pensée interactive) Décision!et!comportement!Jugement!(dilemmes)!Perception!d’indices!(facteurs!prof,!élèves!et!contextuels)!Planification (plan mental) Décision et comportement Jugement (dilemmes) Perception d’indices (facteurs prof, élèves et contextuels) Planification (plan mental) Un modèle intégré de la pensée interactive des enseignants  (Adapté de Wanlin et Crahay, 2012) Les pratiques pour l’enseignement de ces savoirs  Prof A et B Plan très souvent suivi dans les pratiques observées en classe Observation de réflexion dans l’action et de prises de décisions -  Perception d’indices (surtout des élèves) -  Jugement (dilemmes chez le prof A) -  Prise d’une décision (souvent poursuite du plan ou légères adaptations) Réflexion sur l’action -  Commentaires sur les formes de représentations et activités utilisées. Réflexion dans et sur l’action passée intégrée aux nouveaux plans (prof A et B) Les savoirs appris par les étudiants!Les savoirs appris et les niveaux de formulation Niveaux de formulation :  Différents énoncés (ou formulations) peuvent être produits pour un même concept (Astolfi et al. 2008, Reuter et al., 2013).  !!La consigne  ! Faites une représentation schématique de comment vous imaginez un atome d’azote (7 électrons). Veuillez noter que ce travail ne sera PAS évalué et que votre professeur aura accès à votre schéma seulement après que toutes les évaluations auront été complétées.  ! Expliquez votre schéma de façon détaillée à l’aide de phrases complètes (vous pouvez utiliser le verso au besoin).   Les savoirs appris : des niveaux de formulation !Niveaux de formulation des étudiants (Park, 2009) Prof A Prof B S1 S2 S1 S2 1 Atome = particule 2 Particules subatomiques 6,5 9,7 3 é autour du noyau 3,2 6,5 4 Orbites circulaires 3,2 5a é sur orbites circulaires (diff. niveaux) 90,3 9,7 74,2 6,5 5b é sur orbites de diff. formes 3,2 3,2 3,2 6 Modèle de Bohr (+ quant. énergie) 7 é dans régions 8 é probabilité de présence 3,2 6,5 9a é dans orbitales de diff. formes (non-superposées) 12,9 9b é dans orbitales de diff. formes (superposées) 74,2 16,1 10 Concepts (dualité, probabilité, ect) Autre (Lewis, cases quantiques seules, ect.) 9,7 9,7 51,6 Schéma 1 fait par Étudiant 5 (prof A) Schéma 2 fait par  Étudiant 5 (prof A) Schéma 1 fait par Étudiant 10 (prof B) Schéma 2 fait par Étudiant 10 (prof B)  Prof A Schéma 1 - Particules (surtout électrons, aussi protons et neutrons) - Modèle de Bohr, 2 couches, 2é sur la 1ère et 5é sur la 2e (représenté avec cercles ou arcs) (61% des étudiants)  Schéma 2 - Particules (surtout électrons, un peu protons et neutrons) - Modèle probabiliste, Représentation des orbitales s et p 2 orbitales s et distribution de 2é dans chacune (55% des étudiants) - Modèle probabiliste, Représentation des orbitales s et p 3 orbitales p et distribution de 1é dans chacune (39% des étudiants) - Modèle probabiliste, Représentation des orbitales s et p 3 orbitales p et distribution de plus de 1é dans chacune (19% des étudiants) - Représentation correcte des formes des orbitales (71% des étudiants) - Représentation des é sur les contours des orbitales (39% des étudiants) = des orbites ???  - Cases quantiques exactes (35% des étudiants) et configurations électroniques exactes (45% des étudiants) !Ce que l’on a retrouvé dans les schémas (prof A) Ce que l’on a retrouvé dans les schémas (prof B)! Prof B Schéma 1 - Particules (électrons, protons, neutrons) - Modèle de Bohr, 2 couches, 2é sur la 1ère et 5é sur la 2e (représenté avec cercles ou arcs) Schéma 2 - Particules (seulement électrons) - Modèle probabiliste, Représentation des orbitales s et p 2 orbitales s et distribution de 2é dans chacune (16% des étudiants) - Modèle probabiliste, Représentation des orbitales s et p 3 orbitales p et distribution de 1é dans chacune (13% des étudiants) - Représentation : nuage électronique (16% des étudiants) - Représentation de Lewis (avec tous les électrons) (39 % des étudiants)  - Cases quantiques exactes (23% des étudiants) et configurations électroniques (16% des étudiants) !Pistes d’interprétation : ! Le changement des conceptions est relié aux caractéristiques des élèves. ! Analyse + fine des codes utilisés lors du codage pour liens entre pratiques et apprentissages.  Conclusion ! Des questions ? ! Des commentaires ? Merci!  cmarquis@cstj.qc.ca Les!données!du!Socrative!

Des savoirs à enseigner aux savoirs appris : le cas du modèle probabiliste de l’atome

https://eduq.info/xmlui/bitstream/handle/11515/35497/808-marquis-colloque-aqpc-2016.pdf?sequence=2&isAllowed=y

Des savoirs à enseigner aux savoirs appris : le cas du modèle probabiliste de l’atome

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

ÉDUQ