Analyse didactique de l'enseignement-apprentissage de la chimie organique jusqu'à bac+2 pour envisager sa restructuration

par David Lafarge

Thèse de doctorat en Sciences de l''éducation

Sous la direction de Martine Méheut et de Ludovic Morge.

Soutenue le 10-12-2010

à Clermont-Ferrand 2 , dans le cadre de École doctorale des lettres, sciences humaines et sociales (Clermont-Ferrand) , en partenariat avec Laboratoire Processus d'Action des Enseignants : Déterminants et Impacts (équipe de recherche) .

Le président du jury était Alain Dumon.

Le jury était composé de Georgios Tsaparlis, Marielle Lemaire, Michel Vigneron.

Les rapporteurs étaient Alain Dumon, Georgios Tsaparlis.


  • Résumé

    La chimie organique est souvent reconnue comme une discipline difficile à enseigner et à apprendre : par exemple les étudiants privilégient la mémorisation seule au détriment de raisonnements articulant les modèles de la réactivité chimique. Notre recherche avait pour objectif de produire des connaissances utiles à l’amélioration de l’enseignement et de l’apprentissage de la chimie organique lors des deux premières années de l’enseignement supérieur. Nous avons centré nos travaux sur les effets de la structuration actuelle de cet enseignement (afin d’envisager sa modification tout en conservant le même contenu disciplinaire), sur les enseignements de la synthèse organique, des modèles et des mécanismes réactionnels ainsi que sur l’activité des enseignants de chimie organique.Trois études ont été menées. La première étude avait pour objectif de déterminer si les étudiants pouvaient raisonner en utilisant les modèles plutôt que mémoriser-restituer : nous avons analysé les tâches soumises aux étudiants lors des examens ou concours, avant d’inférer les stratégies de leur résolution sous l’éclairage d’une analyse du fonctionnement des modèles ; nous avons étudié la pertinence de la structuration des programmes d’enseignement et des livres de chimie organique. La deuxième étude a consisté en l’analyse des pratiques déclarées de neuf enseignants de chimie organique pour interpréter leur activité. Les résultats obtenus jusqu’alors nous ont permis de concevoir une première version d’un instrument didactique à destination des enseignants. Cet instrument a été testé lors de la dernière étude auprès de quatre binômes d’enseignants placés en simulation de préparation de cours. Nos résultats mettent en évidence que les tâches soumises aux étudiants et la structuration par fonction actuellement en place, incitent les étudiants à mettre en oeuvre une stratégie de mémorisation-restitution au détriment d’une stratégie de modélisation. Nous proposons par exemple de restructurer globalement les contenus par modélisation croissante autour des questions du chimiste organicien, l’utilisation d’une base de données (« réactiothèque ») ou la mise en oeuvre d’enseignements de la modélisation et de la synthèse organique dès les premières années. Les enseignants semblent contraints par les prescriptions institutionnelles en vigueur et leur genre professionnel ; il leur manquerait aussi des PCK (Pedagogical Content Knowledge) sur la modélisation, la synthèse organique dès les premières années, et la gestion des phases de conclusion. Les enseignants se montrent partagés vis-à-vis de l’instrument didactique, ils sont cependant parvenus à mettre en oeuvre certains aspects en adaptant leur activité et en nous permettant d’envisager l’amélioration future de l’instrument


  • Résumé

    Organic chemistry is often considered as a difficult subject to teach and to learn. Students tend to see memorisation as a priority, and this is detrimental to developing reasoning in relation to models of chemical reactivity. The aim of our research was to provide knowledge that would be useful to improve the teaching and learning of organic chemistry in the first two years of a higher education course. We focussed our study on 1/ the effects of the way this teaching is currently structured : we wanted to determine how far this could be modified without altering the content, 2/ the different ways of teaching organic synthesis, reaction models and mechanisms and 3/ organic chemistry teachers at work. Three studies were carried out. The first one aimed to determine whether students were able to reason by using the models, rather than merely memorizing and reciting. The tasks given to students in higher education evaluations and national teaching exams were analysed, and then we inferred the strategies used by students to resolve problems by analyzing of the way the models work. We also studied the relevance of the way the teaching syllabus and organic chemistry books were structured. In our second study we analyzed the way 9 organic chemistry teachers claim to teach in order to interpret the way they work. Our findings then enabled us to design a first version of an educational tool for teachers. This tool was tested during our third study which involved four pairs of teachers who were asked to simulate the planning of a lesson in class. Our results highlight the fact that the tasks given to the students and the structuring of teaching by functional groups which is currently prevalent encourage students to use memorizing and reciting strategies rather than using modelling strategies. We suggest for example an overall restructuring of contents by increased modelling around the questions raised by organic chemists. We also propose that a data base - which we have chosen to call a ‘réactiothèque’ (catalogue of reactions) - should be used, and that modelling or organic synthesis should be taught in the early years of higher education courses. Teachers seem to be limited by the constraints of current institutional prescriptions and by their professional genre. They also lack Pedagogical Content Knowledge of modelling and organic synthesis in these early years, as well as PCK of the management of conclusion phases. Teachers were in two minds about the value of this educational tool. However they did manage to implement some aspects by adapting their practices to this tool, thereby enabling us to consider future improvements possible

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