Les enseignants du supérieur et l'écoulement interne d'un fluide : modélisation et contextualisation dans différentes disciplines et filières de formation en France et aux Etats-Unis

par Clément Crastes

Thèse de doctorat en Didactique des sciences

Sous la direction de Laurence Maurines.

Le président du jury était Ludovic Morge.

Le jury était composé de Laurence Maurines, Ludovic Morge, Valérie Merle-Munier, Emmanuelle Deleporte, Isabelle Demachy, Christian Orange.

Les rapporteurs étaient Ludovic Morge, Valérie Merle-Munier.


  • Résumé

    Réseau d'eau, circulation sanguine, montée de la sève, sont quelques-uns des phénomènes dont la compréhension repose sur celle du mouvement des fluides. Notre travail porte sur l’enseignement de l’écoulement interne d’un fluide au niveau du premier cycle de l’enseignement supérieur. Inscrit dans le champ de recherche de la NOS (Nature of Science) et ayant pour thème la modélisation, notre travail est centré sur les enseignants. Nous explorons une des dimensions introduites pour caractériser leurs pratiques dans le cadre des PCK (Pedagogical Content Knowledge), celle relative au savoir enseigné, notamment aux stratégies d’enseignement adoptées. Nous analysons la structure des modèles introduits et les contextes empiriques retenus, le recours à l’expérimental proposé et les démarches de modélisation mises en œuvre. Nous étudions également les contextes pédagogiques mobilisés, en particulier le recours à l’histoire des sciences, et l’influence éventuelle de la discipline d’enseignement et de la filière de formation. Réalisé selon une méthodologie mixte, combinant analyse qualitative et semi-quantitative, notre travail est exploratoire. Nous avons conduit 39 entretiens semi-directifs d’enseignants de deux disciplines (physique, biologie) travaillant au sein de différentes filières de formation post-baccalauréat (généraliste-ingénierie, technique, biologie-médecine) de deux pays (France et Etats-Unis). Nous avons sélectionné les 23 entretiens les plus riches et en avons réalisé une analyse de contenu thématique à l’aide d’une grille multidimensionnelle que nous avons préalablement élaborée et affinée. Nous avons cherché à dégager les dimensions institutionnelle et individuelle des pratiques en examinant les ressemblances et différences se manifestant au sein des différents groupes de population. Nous mettons en évidence une homogénéité de la population « médecine-Biologie » et une hétérogénéité de la population « généraliste-physique » en termes de pratiques de modélisation et de contextualisation et ce indépendamment du pays d'exercice de l'enseignant. Nous avons utilisé des questions et des situations non prototypiques afin d’étudier l’expertise des enseignants. Nous mettons en évidence également une faible présence du recours à l'expérimental et à l'histoire des sciences.

  • Titre traduit

    Undergraduate teachers and an internal fluid flow : modeling and contextualizing in several disciplines and course trainings in France and in the USA


  • Résumé

    Water network, blood circulation, sap flow in a tree are three phenomena studied in different disciplinary fields but all linked with an internal fluid flow. Our work deals with the teaching of such phenomena in undergraduate courses at the university level. Our work is situated within the Nature of Science (NOS) research field and deals with modeling and teachers. We use Pedagogical Content Knowledge (PCK) as our theoretical framework in order to explore the knowledge teachers teach, particularly the strategies dimension. We analyze the structure of the models they introduce, and the empirical contexts and the modeling processes they propose. We also study the pedagogical contexts, especially the use of the history of science and the potential influence of the types of discipline and of training course on the practices. We use a methodology mixing qualitative and semi-quantitative analysis in this exploratory. We made 39 semi-structured interviews of Physics and biology teachers working in different training courses (generalist-engineering physics, technical physics and bio-medical) from 2 countries (France and the USA). We selected the 23 most structured interviews and we analyzed their responses using a grid that we created and refined. We tried to identify the institutional and personal dimensions of the teachers’ way of teaching by examining the similarities and differences among teachers’ families. We show that the ‘Biomedical’ family is homogene in terms of modeling and contextualizing contrary to the ‘generalist-engineering physics’ family and reveal no difference according to the country. We also show that authentic experiments and history of science are rarely introduced in teaching. Questioning teachers about unusual situations helped us to study their expertise.


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