Enseigner l'évolution des systèmes chimiques au lycée

Cet ouvrage synthétise différentes recherches en didactique menées par l'auteure sur le thème de l'évolution des systèmes chimiques.

Cet ouvrage synthétise différentes recherches en didactique menées par l'auteure sur le thème de l'évolution des systèmes chimiques. Il est découpé en trois parties : « Modèles et enseignement de la chimie en France », « L'évolution des systèmes chimiques » et « Les pratiques enseignantes ».
Dans la première partie, Isabelle Kermen montre en quoi les programmes 2000-2002 étaient en rupture avec les précédents. Notamment par la distinction qui a été introduite entre « transformation chimique » et « réaction chimique ». Le concept de « réaction chimique » est présenté comme le premier modèle macroscopique apparaissant dans les programmes de chimie du lycée. Il s'ensuit un travail épistémologique sur les modèles scientifiques et sur leur transposition didactique pour en faire des « modèles scientifiques scolaires ». L'auteure prend le critère d'évolution tel qu'il était utilisé en classe de terminale S (entre 2002 et 2012) comme exemple de « modèle scientifique scolaire » prenant sa source dans la thermodynamique des processus irréversibles. La première partie se termine par une présentation des deux principales approches des modèles et de la modélisation dans les recherches sur l'enseignement de la physique et de la chimie en France (Jean-Louis Martinand et Andrée Tiberghien) et de leurs applications à l'enseignement de la chimie qui ont été proposées par André Laugier et Alain Dumon d'une part et par Jean-François Le Maréchal d'autre part. La conclusion de cette première partie est qu'aucune des approches présentées ne fait de place suffisante au concept de « transformation chimique » et plus généralement aux « modèles macroscopiques ».
Dans la deuxième partie « L'évolution des systèmes chimiques », l'auteure propose un schéma général d'articulation des savoirs à trois niveaux : le niveau expérimental, le niveau des modèles et le niveau des théories. Le niveau expérimental est découpé en deux sous-niveaux : la réalité perçue (objets, événements) et la réalité idéalisée (espèces chimiques, transformations chimiques). Ce schéma général montre comment les savoirs relatifs à l'évolution des systèmes chimiques s'articulent entre eux. Le modèle macroscopique de réaction chimique allié au modèle microscopique particulaire permet de comprendre et de prévoir le résultat de toute une famille de transformations chimiques totales. Dans le cas des réactions non totales, il faut faire appel à un modèle thermodynamique (comparaison de Qr et K) et de deux modèles cinétiques, l'un macroscopique (égalité des vitesses de réaction) et l'autre microscopique (théorie des chocs efficaces). Vient ensuite une discussion sur la place à donner aux systèmes sémiotiques (les signes et symboles utilisés en chimie) et la description d'un schéma en tétraèdre (avec aux quatre sommets : le niveau macroscopique, le niveau microscopique, le niveau expérimental et le niveau des symboles). La deuxième partie se termine par l'analyse de raisonnements d'élèves au travers des concepts développés précédemment (certains élèves sont observés pendant leur apprentissage en classe et, à d'autres, il est proposé des questionnaires après enseignement).
La troisième partie est consacrée aux « pratiques enseignantes ». L'objectif des recherches décrites est d'établir une image de la réalité des pratiques pour les comprendre et les expliquer. Ces recherches se concentrent sur les pratiques usuelles d'enseignants de lycée. Les pratiques sont analysées à travers une double approche didactique, mais aussi ergonomique (qui tient compte des contraintes auxquelles l'enseignant fait face). Les pratiques sont classées en cinq composantes : personnelle (connaissances, expérience et conceptions de l'enseignant), institutionnelle (programmes, ressources), sociale (habitudes, contexte), cognitive (types des tâches, contenu) et médiative (organisation du travail, étayage). La première vague d'observations est menée sur deux enseignants (dont un est débutant en terminale) pendant des TP ayant pour objectif d'introduire le critère d'évolution. Dans la deuxième vague d'observations, on suit trois enseignantes expérimentées qui pilotent des TP où le critère d'évolution est utilisé dans le contexte des piles électrochimiques. L'analyse des pratiques confirme une grande diversité et l'investissement par les enseignants du large éventail des possibilités qui leur sont offertes. Dans la suite, l'auteure développe le concept de PCK (Pedagogical Content Knowledge) qui a été introduit par Lee S. Shulman en 1986. Les PCK sont des connaissances sur les différentes représentations d'un contenu, sur la compréhension des conceptions et les difficultés spécifiques d'apprentissage liées à un contenu. Grâce aux PCK, un enseignant est capable de transformer un contenu donné en quelque chose d'enseignable (il est précisé qu'il est possible d'assimiler le concept de PCK aux connaissances didactiques). Pour finir, l'auteure analyse les connaissances didactiques de deux enseignantes en les suivant en classe, en les écoutant commenter leur propre travail et en évaluant leur capacité à modifier une séance (capacités réflexives).
Au final, c'est un ouvrage très documenté qui englobe la recherche anglo-saxonne et francophone - la bibliographie est impressionnante (quatorze pages). Mais d'un autre côté, les références systématiques aux auteurs rendent la lecture hachée et difficile.
On peut regretter que le savoir étudié (le critère d'évolution) ne soit plus vraiment en phase avec les préoccupations didactiques d'un(e) professeur(e) enseignant actuellement en terminale S. Comme l'auteur le précise dans le début du livre, on ne parle plus de quotient de réaction en terminale S depuis 2012.
Certaines idées exposées sont d'un grand intérêt pour un(e) professeur(e) de chimie : notamment la proposition de découpage de la réalité en deux sous niveaux (réalité perçue et réalité idéalisée) ainsi que la distinction - maintenant passée dans les m 1/2 urs ? - entre « réaction chimique » (modèle macroscopique) et « transformation chimique » (réalité idéalisée). Mais par ailleurs, d'autres concepts semblent plus obscurs et d'un intérêt moins évident. On voit mal, par exemple, l'intérêt d'utiliser massivement le terme PCK dans un livre francophone alors qu'il est possible de parler tout simplement de « connaissances didactiques ».
Cet ouvrage est illustré par huit pages de photos couleurs montrant la réalité perçue de deux transformations chimiques mettant en jeu deux quantités différentes de cuivre métallique et une solution de sulfate de cuivre. Il est dommage que ces photos - illustrant des expériences élémentaires pour un chimiste averti - n'aident pas beaucoup à la compréhension du reste du propos.
C'est donc un livre destiné davantage aux chercheurs en didactique qu'aux enseignants eux-mêmes. L'ensemble n'est pas très accessible et on aimerait que la lecture soit plus claire et plus fluide. Cet ouvrage contient incontestablement des développements qui peuvent intéresser directement les enseignants de chimie, mais il conviendrait de les extraire et de les synthétiser en un article d'une vingtaine de pages pour les rendre plus facilement transposables.
ISSN/ISBN
978.2.753.57439.7

Public visé :
Chercheurs en didactique des sciences et formateurs d'enseignants

Auteur(s) :
KERMEN Isabelle

Éditeur :
Presses Universitaire de Rennes

Lecteur :
POLICARPO Victor : [ 1]

Collection :
Paideia - Éducation, Savoir, Société

Parution :
2018

Nombre de pages :
169

Prix :
22 ¤

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