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Spiral-E. Revue de recherches en éducation, supplément électronique Les difficu

Spiral-E. Revue de recherches en éducation, supplément électronique Les difficultés rencontrées dans l’apprentissage du concept de concentration en chimie. Construction d’un outil didactique permettant de mettre en évidence les erreurs d’élèves lors de l’utilisation du concept de concentration chimique Bénédicte Willame, Philippe Snauwaert Citer ce document / Cite this document : Willame Bénédicte, Snauwaert Philippe. Les difficultés rencontrées dans l’apprentissage du concept de concentration en chimie. Construction d’un outil didactique permettant de mettre en évidence les erreurs d’élèves lors de l’utilisation du concept de concentration chimique. In: Spiral-E. Revue de recherches en éducation, supplément électronique au n°55, 2015. Supplément au n° 55 : Supports et pratiques d'enseignement : quels risques d'inégalités ? pp. 177-205; doi : https://doi.org/10.3406/spira.2015.1743 https://www.persee.fr/doc/spira_2118-724x_2015_sup_55_1_1743 Fichier pdf généré le 31/03/2018 Abstract The concentration of a solute in a solution is a central concept in chemistry that comes up throughout the whole curriculum. A lot of difficulties prevent the learners from gaining an expert acquisition. The transfer of this concept in new situations is therefore very complicated or even impossible. This research is situated in the theoretical framework of conceptual change completed by results of neuroscientific studies. Open and multiple-choice questionnaires have been submitted to French-speaking students from Belgian schools (degree 10 to 12) to bring out the learners’ conceptions faced with the concept of chemical concentration. The analysis of the results highlights the most frequently committed errors. The most recurrent ones are those connected to the intensive nature of the chemical concentration and those linked with the confusion between the volume of the solvent and that of the solution. Individual interviews enable us to clarify the main dysfunctions at the origin of these errors. A didactic tool for self-assessment has been elaborated to enable students to identify quickly the type of errors they commit and move towards an adapted remediation. Résumé En chimie, la concentration d’un soluté dans une solution est un concept central qui intervient tout au long du cursus scolaire. De nombreuses difficultés font obstacle à une acquisition experte par les apprenants. Le transfert de ce concept dans des situations inédites leur est alors très compliqué voire impossible. Cette recherche se situe dans le cadre théorique du changement conceptuel complété par des résultats d’études en neurosciences. Des questionnaires ouverts et à propositions multiples ont été soumis à des élèves francophones de l’enseignement belge de grade 10 à 12 afin de faire émerger les conceptions des apprenants face au concept de concentration chimique. L’analyse des résultats met en évidence les erreurs les plus fréquemment commises. Les plus récurrentes sont celles liées au caractère intensif de la concentration chimique et à la confusion entre le volume de solvant et celui de solution. Des entretiens individuels permettent de mieux expliciter les principaux dysfonctionnements à l’origine de ces erreurs. Un outil didactique d’auto-évaluation a été conçu afin que l’élève identifie rapidement le type d’erreurs qu’il commet et s’oriente de lui-même vers une remédiation adaptée. Spiral-E - Revue de Recherches en Éducation – 2015 Supplément électronique au N° 55 (177-205) Bénédicte WILLAME Philippe SNAUWAERT1 LES DIFFICULTÉS RENCONTRÉES DANS L’APPRENTISSAGE DU CONCEPT DE CONCENTRATION EN CHIMIE CONSTRUCTION D’UN OUTIL DIDACTIQUE PERMETTANT DE METTRE EN ÉVIDENCE LES ERREURS D’ÉLÈVES LORS DE L’UTILISATION DU CONCEPT DE CONCENTRATION CHIMIQUE Résumé : En chimie, la concentration d’un soluté dans une solution est un concept central qui intervient tout au long du cursus scolaire. De nombreuses difficul- tés font obstacle à une acquisition experte par les apprenants. Le transfert de ce con- cept dans des situations inédites leur est alors très compliqué voire impossible. Cette recherche se situe dans le cadre théorique du changement conceptuel complété par des résultats d’études en neurosciences. Des questionnaires ouverts et à propositions multiples ont été soumis à des élèves francophones de l’enseignement belge de grade 10 à 12 afin de faire émerger les conceptions des apprenants face au concept de con- centration chimique. L’analyse des résultats met en évidence les erreurs les plus fré- quemment commises. Les plus récurrentes sont celles liées au caractère intensif de la concentration chimique et à la confusion entre le volume de solvant et celui de solu- tion. Des entretiens individuels permettent de mieux expliciter les principaux dys- fonctionnements à l’origine de ces erreurs. Un outil didactique d’auto-évaluation a été conçu afin que l’élève identifie rapidement le type d’erreurs qu’il commet et s’orien- te de lui-même vers une remédiation adaptée. Mots-clés : Concentration chimique, difficultés d’apprentissage, erreurs, changement conceptuel, neurosciences, transfert. INTRODUCTION En Belgique et dans les curricula de nombreux pays, l’apprentissage des sciences ne se limite plus à maîtriser des connaissances et des procédures mais il doit permettre à l’apprenant de mobiliser ses acquis dans des con- textes variés, inédits et de complexités différentes : il doit transférer (Per- 1 Contexte : L’ARDIST organise depuis 2014 un séminaire des doctorants annuel en vue de favoriser l’insertion des jeunes chercheurs dans la communauté des didacticiens. Le texte qui suit a fait l’objet d’une communication dans le cadre du premier séminaire des jeunes cher- cheurs de l’ARDIST qui a eu lieu du 3 au 5 Octobre 2014 à Paris (Weekend jeunes chercheurs). Le texte a été soumis à une évaluation préalable par le comité scientifique du WEJCH 2014 avant d’être proposé à la revue Spirale. De même, le texte a été soumis à une évaluation par le comité scientifique de la revue Spirale avant publication. B. WILLAME & P. SNAUWAERT 178 renoud, 2011). Des études montrent que cette mobilisation des acquis n’est pas innée (Rey, Carette, Defrance & Kahn, 2012). L’un des buts de notre re- cherche est de proposer une stratégie didactique qui permette d’améliorer le transfert d’un concept fondamental en chimie : la concentration chimique. La concentration en tant que « la mesure d’une masse ou d’une quan- tité de matière de soluté rapportée au volume de solution » est un concept in- troduit dès le début de l’enseignement de la chimie dans le système scolaire belge (élèves de 14-15 ans, grade 9). La première étape de notre étude vise à créer un outil didactique per- mettant de repérer rapidement les difficultés d’un élève face au concept de concentration chimique afin de l’orienter vers une remédiation adaptée. C’est cette première étape que présente cet article. Après avoir défini le concept scientifique de « concentration chimi- que » et analysé la transposition didactique de ce « savoir savant » en « sa- voir enseigné » à l’école, nous développerons différents cadres didactiques qui s’intéressent aux origines des conceptions des apprenants et aux proces- sus de changement conceptuel qui permettraient de remplacer une conception inappropriée par une conception experte. Pour rechercher les conceptions que se font les apprenants du concept de concentration chimique, la méthodologie d’enquête par questionnaires a été choisie. L’analyse des réponses sera développée afin de mettre en évi- dence les erreurs les plus fréquemment commises par les élèves amenés à manipuler ce concept. Sur base de ces résultats, des entretiens d’explicitation ont été menés. Leur exploitation permettra une discussion dont l’objectif est de mieux com- prendre les dysfonctionnements à l’origine de ces erreurs. Finalement, la dernière partie proposera un outil didactique d’auto- évaluation et ouvrira les perspectives de cette recherche. LE CONCEPT DE CONCENTRATION CHIMIQUE La concentration (ou plutôt, les concentrations) en chimie Dans le sens commun, le mot concentration signifie « rassemblement, réunion en un point », du latin : « cum » et « centrum » (Larousse, 2008). De nombreux exemples de la vie quotidienne illustrent cette idée : concentration de capitaux en économie, concentration des pouvoirs en politique, concentra- tion de motards, les camps de concentration de prisonniers, … En chimie, le mot concentration peut prendre deux significations bien distinctes : un procédé chimique ou une grandeur pourvue d’une unité. La concentration est un procédé chimique qui consiste, soit à éliminer du solvant et ainsi augmenter la quantité de soluté par rapport au volume de solution, soit à ajouter directement le soluté dans un volume donné de solu- tion. Dans ce cas, le langage courant reste pertinent : les molécules (ou les ions, s’il s’agit d’un électrolyte) de soluté se rapprochent effectivement. La concentration est également une grandeur permettant au chimiste de quantifier la composition d’une solution. Les chimistes utilisent plusieurs expressions pour exprimer la concentration en soluté d’une solution (Arnaud, 1989 : 44-45 ; Nivaldo, 2011 : 527-534) : - La concentration massique γ (unités : g/L ou kg/m3) qui rapporte la masse de soluté au volume de solution. LES DIFFICULTÉS RENCONTRÉES DANS L’APPRENTISSAGE DU CONCEPT DE CONCENTRATION EN CHIMIE 179 - La concentration molaire C ou molarité M (unités : mol/L ou mol/m3) : rapport entre la quantité de matière2 de soluté et le volume de solu- tion. - Le pourcentage massique (ou volumique) qui est le résultat exprimé en pourcent du rapport entre la masse de soluté (ou le volume de soluté) et la masse de solution (ou le volume de solution). Notons que ce rapport peut être multiplié par d’autres facteurs qui sont d’autant plus grands que la solution est diluée : les parts par million uploads/Philosophie/ belgique-concenration.pdf