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LACES EA4140 ACTES des 7 e rencontres scientifiques de l’ARDiSTBordeaux, les 14, 15 et 16 mars 2012 Septièmes journées scientifiques de l’ARDiST - Bordeaux, 14-16 mars 2012 p. 315-322 PCK des enseignants relatif au concept avancement chimique : Casdes enseignants de sciences physiques tunisiens de la classequatrième année scientifique &Chiraz Ben Kilani, Institut supérieur de l’Education et de la Formation Continuede Tunis, Laboratoire EDIPS ;
[email protected] Mots clés : PCK –avancement chimique – difficultés d’apprentissage Résumé : Ce travail s’inscrit dans le cadre des recherches essayant d'explorer lesconnaissances des enseignants sur l’avancement chimique et sur les difficultés desélèves lors de l’apprentissage de ce concept. Nous utilisons le cadre théorique desPCK (Pedagogical Content Knowledge) pour l’identification de ces connaissances.L’approche méthodologique à base des entretiens avec dix enseignants de sciences physiques tunisiens de la classe quatrième année scientifique, montrent que lesdifficultés des élèves sont quasiment méconnues par les enseignants et que lesconnaissances de ces derniers sur l’avancement se résume à lui donner un sensmathématique. Ils affirment que la corrélation de ce concept avec son tableau lui attribut un caractère technique et procédural. Quelques implications au niveau de laformation des enseignants, de la conception du programme et du manuel scolaireseront envisagées. 1. Introduction Les recherches sur les connaissances des enseignants se sont beaucoup intéressées au problème de rendre efficace l'enseignement des sciences expérimentales (Roletto, 1998). Eneffet, si tenir compte des représentations est indispensable pour « bien » enseigner, lesrecherches ont montrés que, pour bien former, il est essentiel de tenir compte des pensées etdes connaissances des enseignants (Tochon, 1992). La spécificité des taches d’enseignementest qu’elle couvre deux champs de pratiques différentes mais interdépendantes, la didactiqueet la pédagogie (Altet, 1996). Enseigner un concept en chimie comme l’avancement chimiqueest beaucoup plus que la connaissance scientifique sur ce sujet. Il s’agit d'avoir uneconnaissance suffisante pour combiner les contenus et la pédagogie afin d'améliorer la qualitéde l’enseignement (Budak et Köseoglu, 2008). Ali Nouiri, Institut supérieur de l’Education et de la Formation Continue deTunis, Laboratoire EDIPS ; ali .
[email protected] Nouiri A. & Ben Kilani C. 316 2. Contexte éducatif L’avancement chimique est introduit en 2007 dans le programme de chimie de la classequatrième année secondaire scientifique (classe terminale) en Tunisie, pour montrer auxélèves comment suivre l’évolution des quantités de matière des entités chimiques présentent àchaque instant dans un système. L’analyse du programme officiel et du manuel scolaire 78 desclasses terminales nous a permis de constater que la définition de l’avancement chimique proposée peut poser une ambigüité « L’avancement d’une réaction, noté x, est le nombre de fois que la réaction a marché depuis l’état initial ». C’est une notion importante en chimiequantitatif. En effet, quelle que soit la difficulté de l’exercice quantitatif mettant en jeu uneréaction chimique, l’outil avancement de la réaction et son tableau sont majoritairementutilisés (Ducamp, Rabier, 2005). Les études ont montré que les enseignants utilisent lemanuel scolaire et le programme comme deux sources essentielles pour l'enseignement del’avancement chimique (Ducamp, 2003). De plus plusieurs aspects de l'avancement chimiqueassociés à son tableau semblent poser des difficultés d'apprentissage et de compréhension auxélèves comme l'indique un bon nombre de recherches, (Hackling & Garnett, 1985; Banerjee,1991 ; Le Maréchal et al, 2004 ; Ducamp & Rabier, 2007). On pense alors en droite ligneavec l’étude réalisée par Ducamp, (2003), que les enseignants auront à enseigner une notionabstraite, mal définie et mal maîtrisée. Nous essayons d'explorer les connaissances professionnelles des enseignants de sciences physiques tunisiens de la classe quatrième année scientifique sur le concept avancementchimique. En particuliers les questions suivantes seront explorées : Que « signifie »l’avancement chimique chez ces enseignants ? Quelles sont leurs connaissances à proposde ce concept ? Est-ce qu’ils connaissent les difficultés des élèves à propos del’avancement chimique ? 3. Cadre théorique Nous choisissons dans notre recherche le cadre théorique des PCK (Pedagogical ContentKnowledge). En effet, le PCK a été proposé comme un modèle fiable pour la réflexion sur lesconnaissances que les enseignants en sciences occupent ou devraient élaborer, pour que leur enseignement soit efficace (Abell, Smith, Schmidt, & Magnusson, 1996; Smith, 2000).Shulman présente le PCK comme un domaine particulier de la connaissance "qui va au-delàde la connaissance de la matière en soi à la dimension de connaissance de la matière pour l'enseignement"(Shulman, 1986). Le fondement de PCK est considéré comme étant " that special amalgam of content and pedagogy that is uniquely the province of teachers, their own special form of professional understanding " i.e c'est l'amalgame extraordinaire de contenu etla pédagogie, unique chez les enseignants, c'est leur forme propre de la compréhension professionnelle (Shulman, 1987). Cette notion est interprétée de différentes manières depuisla définition donnée par Shulman. Veal et al, (1999) décrivant le PCK comme étant lasynthèse de trois connaissances : connaissance du sujet (Subject Matter knowledge SMK),connaissance pédagogique (Pedagogical knowledge PK), et la connaissance du contexte(Knowledge of context KofC). Grossman (1990) et plus tard Magnusson, et al (1999)décrivent outre le PCK, les différents domaines de connaissance d'un enseignant de science etla relation des différentes composantes que forment les PCK. Ils ont mentionné que le PCK se 78 En Tunisie, il s’agit d’un seul manuel scolaire adopté dans toutes les circonscriptions et publié par le ministèrede l’éducation. Septièmes journées scientifiques de l’ARDiST - Bordeaux, 14-16 mars 2012 317 compose de cinq éléments: (a) les orientations vers l'enseignement des sciences, (b) laconnaissance des programmes, (c) la connaissance de l'évaluation, (d) les stratégiesd'enseignement des sciences, et (e) la connaissance des difficultés d'apprentissage des élèves.Rollnick et al, (2008), presentent une nouvelle description du PCK en tant que: “ In simpleterms, PCK can be described as how teachers teach their subject by accessing what theyknow about the subject, the learners they are teaching, the curriculum with which they areworking, and what they believe counts as good teaching in their context ”. Ces auteurs proposent ainsi un modèle constitué par les domaines de la connaissance des enseignants etleurs manifestations dans la salle de classe. Les domaines de la connaissance des enseignantsregroupent quatre domaines fondamentaux de connaissances à savoir la connaissance du sujet(SMK), les connaissances des élèves (Knowledge of students KofS), les connaissances pédagogiques générales (General pedagogical knowledge GPK) et les connaissances ducontexte (KofC). Les observables ou les manifestations comprennent les représentations, lesstratégies d'enseignement d'un sujet précis, l'évaluation ainsi que les parties remarquables du programme qui attirent l'attention. Mais malgré cette multitude des définitions du PCK et lesmodifications apportées par les uns et les autres à la définition srcinale tous les spécialistess'accordent sur les deux principes de Shulman à savoir la connaissance des représentations dusujet (SMK) et la connaissance des difficultés d'apprentissage des élèves (KofS) (Driel et al,1998). Cette étude s’intéresse donc spécifiquement à ces deux connaissances à propos duconcept avancement chimique. 4. Recherches antérieures sur les difficultés des élèves Le concept avancement chimique associé à son tableau semble causer des difficultés pour lesélèves (Ducamp, 2003 ; 2007), en effet cette notion n'a pas de sens chez les élèves duterminale (Le Maréchal et al, 2004). Un bon nombre de recherches en didactique indiquent lesdifficultés conceptuelles des élèves, qui peuvent être répertoriées comme suit : • Les élèves n'arrivent pas à distinguer entre la vitesse et l'avancement dans une réactionchimique (Hackling & Garnett, 1985; Banerjee, 1991). • Il y a souvent une ambiguïté entre l’avancement final de la réaction et l’avancementmaximal. (Le Maréchal et al, 2004). • L’avancement n’est pas égal à la quantité de matière du produit présent mais à celle du produit formé (Le Maréchal et al, 2004). • Si la transformation évolue dans le sens inverse, l'élève ne maitrise pas le remplissagedu tableau d'avancement (Le Maréchal et al, 2004). • Les concepts de réaction chimique comme la mole, la stœchiométrie et la quantité dematière ne sont pas mieux maîtrisés avec l’utilisation de l’avancement chimique(Ducamp et Rabier, 2007). • L’avancement chimique implique chez les élèves une méthode de résolution desexercices basée sur l'utilisation des algorithmes (Ducamp et Rabier, 2005).Très peu d'articles ont traités les difficultés d'enseignement de cette notion. Ducamp, (2003)montre dans une étude sur les pratiques déclarées des enseignants français de seconde et ducycle scientifique qu’ils utilisent le manuel scolaire et le programme comme deux sourcesessentielles pour l'enseignement de cette notion et que ces enseignants estiment qu’ilsenseignent une notion abstraite, mal définie et mal maîtrisée. Nouiri A. & Ben Kilani C. 318 5. Analyse du programme official et du manuel scolaire Le programme officiel tunisien de chimie de la classe terminal scientifique couvre quatrethèmes, qui sont par ordre, la cinétique chimique, les équilibres chimiques, les réactions acide base et les piles. Les concepteurs du programme introduisent le concept avancement chimiqueau premier chapitre de la partie cinétique chimique sans le définir ni indiquer la présence deson tableau.De son côté l’analyse du manuel scolaire de cette même classe a relevé que le conceptavancement chimique et son tableau sont omniprésents dans le manuel. Cependant, ladéfinition proposée par ce manuel suscite une polémique dans le milieu des enseignants duterminal scientifique. En effet, ce concept est introduit de façon à favoriser le registremacroscopique au détriment de celui microscopique « le nombre de fois que la réaction amarché ». En plus, le manuel ne propose aucune méthode explicite permettant à l’élève deremplir le tableau associé à ce concept. 6. Méthodologie Nous avons adopté une méthodologie qualitative basée sur des entretiens individuels avec dixenseignants (P1, P2,…..P10) dont les expériences professionnelles varient de 9 à 33 ans. Cesenseignants (quatre femmes et six hommes) sont titulaires et confirmés. Deux critères sontintéressants à considérer dans notre choix. D’une part, la volonté de l’enseignant et sonengagement sont primordial pour une telle recherche. D’autre part, nous nous sommesintéressés à ceux qui enseignent les classes terminales. Les enseignants conservés doiventavoir dans leur tâche une classe de terminale scientifique, car c'est à ce niveau qu'a lieul'introduction de l’avancement chimique. Les entretiens réalisés ont duré entre cinquanteminutes pour les plus courts et une heure et demi pour les plus longs. Le protocole d’entretienest constitué de trois sortes de questions : des questions ouvertes, des questions semi-ouverteset des questions fermées. Les entretiens avec les enseignements s’articulent autour de deuxthèmes: connaissances sur le contenu disciplinaire (SMK) et connaissances sur les difficultésdes élèves. Dans la première partie de chaque entretien avec un enseignant, nous avons poséquatre questions dans le but de connaître ses connaissances sur le sujet avancement chimiqueet le sens qu’il lui donne à ce concept. Dans la deuxième partie de l’entretien, nous avons posé deux questions pour savoir les connaissances de l’enseignant sur les difficultés de leursélèves et la façon dont ceux-ci l’utilisent au cours de la résolution des exercices quantitatifs.Le choix des questions est pris en s’inspirant des questions (Loughran et al, 2004), ceux de(Olneira I, 2008), et ceux de (Ducamp Ch, 2003). L’analyse des réponses aux différentesquestions nous a permis d’inférer les domaines de connaissances de leur PCK mentionnées ci-dessus.
