Apport de l'étude conjointe de systèmes dynamiques libres et commandés dans la compréhension des concepts d'équilibre et de stabilité - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2014

Contribution of a joint study about free dynamic systems and controlled systems in the understanding of equilibrium and stability concepts

Aportes del estudio conjunto de sistemas dinámicos libres y realimentados en la comprensión de los conceptos de equilibrio y de estabilidad

Apport de l'étude conjointe de systèmes dynamiques libres et commandés dans la compréhension des concepts d'équilibre et de stabilité

Michaël Canu

Résumé

The concepts of balance and stability are very important in Control (control systems theory) and more generally in all the domains using a systemic approach aiming, among others, at the understanding or at the implementation of regulation mechanisms (biology, economy, electronics, chemistry, etc.). We were able to notice a relative lack of mastery of these concepts at the students, including after control systems courses, as well to the university as in engineering school. The understanding of the equilibrium concept have been investigated a lot by the research in chemistry education, but enough little in mechanic education and essentially from the point of view of the mastery of the academic knowledge (essentially declarative and procedural one). Yet, our work shows that the students’ (mis)conceptions relative to this concept call on, in a not insignificant way, the non-academic domains and also especially the concept of stability. On one hand, our work consisted in trying to understand the reasons of the difficulties observed from the study of the students’ conceptions and possible factors which could influence their development and, on the other hand, to design and propose a classroom sequence based either on the Didactical Engineering (Artigue, 1988) and the Conceptual Camps Theory (Vergnaud, 1990) at the level of engineer's education, in order to start a conceptual change. This conceptual change was measured by a quasi-experimental design based on pre and posttests.
Los conceptos de equilibrio y de estabilidad son muy importantes en Sistemas de Control (Automática) y más generalmente en todas las áreas que utilizan una aproximación sistémica que apunta, entre otras cosas, a la comprensión o a la colocación de mecanismos de regulación (biología, economía, electrónica, química, etc). Pudimos comprobarle una falta relativa de dominio de estos conceptos en los estudiantes, incluido después de cursos de sistemas de control, tanto en la universidad como en facultad de ingeniería. Las investigaciones en didáctica de las ciencias se interesó mucho por la comprensión del concepto de equilibrio en química, pero bastante poco en mecánica, y esencialmente desde el punto de vista del dominio de los conocimientos académicos (declarativos y procedurales). Sin embargo, nuestro trabajo muestra que las concepciones de los estudiantes, relativas a este concepto acuden, de modo no despreciable, a los campos no académicos y sobre todo al concepto de estabilidad. De una parte, nuestro trabajo consistió en intentar comprender las razones de las dificultades observadas a partir del estudio de las concepciones erróneas de los estudiantes (y de los factores posibles que podrían influir sobre su desarrollo) y por otra parte, a proponer una secuencia de clase basada sobre el marco metodológico de la Ingeniería Didáctica (Artigue, 1988) y el marco teórico de la Teoría de los Campos Conceptuales (Vergnaud, 1990) al nivel de la educación en ingeniería, pretendiendo empezar un cambio conceptual. Este cambio conceptual fue medido con un diseño casi-experimental basado en la utilización de pre y post-testes.
Les concepts d'équilibre et de stabilité sont très importants en automatique (la commande des systèmes) et plus généralement dans tous les domaines utilisant une approche systémique visant, entre autre, à la compréhension ou à la mise en place de mécanismes de régulation (biologie, économie, électronique, chimie, etc...). Nous avons pu constater un relatif manque de maîtrise de ces concepts chez les étudiants, y compris après des cours de commande des systèmes, aussi bien à l'université qu'en école d'ingénieur. La recherche en didactique des sciences s'est beaucoup intéressée à la compréhension du concept d'équilibre en chimie, mais assez peu en mécanique, et essentiellement du point de vue de la maîtrise des connaissances académiques. Or, notre travail montre que les conceptions des étudiants relatives à ce concept font appel, de façon non négligeable, aux domaines non-académiques mais surtout au concept de stabilité. D'une part, notre travail a consisté à tenter de comprendre les raisons des difficultés observées à partir de l'étude des conceptions des étudiants (et des possibles facteurs qui pourraient influencer leur développement) et d'autre part, à proposer une séquence de classe au niveau de la formation d'ingénieur, visant à amorcer un changement conceptuel chez eux.
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Dates et versions

tel-01108459 , version 1 (22-01-2015)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01108459 , version 1

Citer

Michaël Canu. Apport de l'étude conjointe de systèmes dynamiques libres et commandés dans la compréhension des concepts d'équilibre et de stabilité. Education. Univeristé Paris Diderot Paris 7; Universidad Los Andès, Bogota, 2014. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01108459⟩
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