Contribution à l'évolution des conceptions de la force et des interactions mécaniques chez les élèves et étudiants ivoiriens

Contribution to the evolution of Ivorian pupils and students' misconceptions about force and mechanical interaction

• Auteur / Autrice : Kouakou Innocent Koffi
• Direction : Michel Caillot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'éducation
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 5
• Jury : Président / Présidente : Georges-Louis Baron
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Caillot, Georges-Louis Baron, Joël Lebeaume, Patrice Venturini
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Joël Lebeaume, Patrice Venturini

Mots clés

Mots clés contrôlés

Représentation mentale

Étudiants

Élèves

Analyse des pratiques (formation)

Mécanique

Résolution de problème

Côte d'Ivoire

Physique -- Étude et enseignement

Résumé

Cette thèse constitue une contribution à l'étude des conceptualisations des élèves et des étudiants, futurs professeurs des collèges et lycées, à propos des concepts de force et d'interaction mécanique en sciences physiques. Dans la première partie, nous explicitons différentes formes de conceptualisation chez les élèves et étudiants. (1) Contre le raisonnement newtonien de type symétrique dans une interaction entre deux objets, s'oppose un raisonnement dissymétrique de type «agent/patient» chez les élèves et étudiants. Ce dernier peut être décrit en termes de modèles mentaux, le modèle à «action unique», et le modèle à «actions inégales». (2) La relation entre la force et le mouvement est de type «motion implies a force». Nous avons observé deux expressions de cette conception alternative, le modèle «impetus» et le modèle «effort continu», lesquels coexistent avec le modèle newtonien du concept de force. (3) Par ailleurs, quand il s'agit de faire l'inventaire des forces, nous constatons des omissions et des forces surnuméraires, ce qui est révélateur de difficulté d'ordre procédural. La deuxième partie vise surtout le dépassement des difficultés conceptuelles et procédurales observées. Notre approche a consisté à expliciter et à mettre en relief la relation entre le concept d'interaction mécanique et celui de force. Ainsi nous avons mené une étude quasi expérimentale de type «avant et après expérimentation» auprès de deux classes de Seconde. Les résultats montrent que la conceptualisation des élèves impliqués dans l'étude connaît une évolution marquée et que parallèlement les difficultés procédurales et conceptuelles diminuent de manière significative après qu'ils se sont impliqués activement dans la construction du concept de force au moyen des aides à la modélisation.

This thesis is meant to be a contribution to the study of pupils and students (future college and lyceum teachers) conceptualization about the concept of force and mechanical interaction. In the first part we brought several forms of conceptualizations of the relation between the concept of force and the motion and the concept of mechanical interaction out. (1) Versus the Newtonian reasoning of symmetric type in an interaction between two objects we encounter an "agent/patient" one. So we meet models mental such as the model with "single action" and the model with "unequal actions". (2) Concerning the alternative framework of pupils and students about the links of motion and force, we discover that for them, motion implies a force. As a result we have two models of drawing the force: the "impetus" and the "continuous effort" which coexist with the consistent physic model of force. (3) Moreover, we notice that some forces are omitted and others are not convenient when they made the assessment of forces. So, we say that procedural difficulties exist too. In the second part we propose a didactic engineering which aims at helping pupils to overcome conceptual and procedural difficulties. Our approach consists of taking into account the importance of bringing the relation between the concepts of mechanical interaction and of force out. Therefore we carry out a didactic engineering. Analyses show that a sharp evolution intervened among pupils who are involved in our experimentation.