Cette thèse se propose de mettre en évidence les connaissances nécessaires et les apprentissages réalisés lors d'un travail de conception de protocole expérimental en chimie à l'aide d'un EIAH (Environnement Informatique pour l'Apprentissage Humain).<br />Nous nous sommes penchés sur la capacité d'élèves de Terminale S à concevoir, en utilisant l'EIAH dédié Educ@ffix.net, un protocole expérimental qui réponde au problème posé suivant : « déterminer la concentration d'une substance par spectrophotométrie ». Nous nous sommes attachés à repérer la nature des difficultés rencontrées par les élèves, de manière à distinguer celles qui relèvent de la discipline de celles qui relèvent du contexte. Nous avons également étudié les stratégies suivies ainsi que le rôle attribué au tuteur par les élèves lors de leur travail. La thèse étudie également les apprentissages liés à la tâche de conception de protocole expérimental avec l'EIAH dédié. Pour cela, nous avons repéré les connaissances théoriques et procédurales nécessaires aux élèves dans leur travail et mis en évidence les relations réalisées entre une connaissance procédurale et une connaissance théorique associée. Les résultats obtenus révèlent que (1) l'EIAH étudié permet aux élèves d'accomplir la tâche demandée, (2) des conceptions des élèves et le contrat didactique établi préalablement dans la classe entraînent des difficultés pour les élèves lors de la conception du protocole expérimental, (3) les connaissances théoriques nécessaires à la construction de connaissances procédurales ne sont pas toujours maîtrisées par les élèves de Terminale S, (4) la partie cours théorique mise à la disposition des élèves et les retours du tuteur provoquent souvent une discussion au sein du binôme qui aide à réussir la tâche et construire la connaissance procédurale.

Cette recherche, s’appuyant sur les spécificités du langage symbolique de la chimie, propose une reconstruction didactique fondée sur l’histoire des sciences. Celle-ci doit permettre d’introduire les formules chimiques en créant une dialectique entre le registre des représentations, le registre empirique et le registre des modèles. La thèse se structure en trois parties :- une enquête préalable permettant d’identifier les difficultés liées à l’apprentissage du langage symbolique, à partir d’un questionnaire auprès de 600 élèves, et à l’enseignement du langage symbolique de la chimie à partir de deux études de cas d’enseignants dans leur classe ;- une enquête de nature historique donnant accès à l’évolution des représentations utilisées en chimie et aux différentes controverses qui ont traversé la première moitié du XIXe siècle au moment de l’élaboration des formules chimiques ;- l’élaboration de ressources, à partir des controverses repérées dans l’enquête historique et analysées à partir d’espaces de contraintes et nécessités, puis la présentation de leur mise en œuvre réalisée par deux enseignants avec leurs élèves. / This research focuses on the specificities of the symbolic language of chemistry and proposes a didactic reconstruction based on the history of science. The didactic reconstruction should lead to introduce the chemical formulas by creating a dialectic between the empirical register, the register of models and the register of representations. The thesis is structured in three parts:- a preliminary survey to identify students' difficulties related to the learning of symbolic language and the difficulties of teachers at the moment when they introduce this symbolic language. For this investigation, six hundred students responded to a questionnaire and two teachers were followed in their class;- a historical inquiry giving access to the evolution of representations in chemistry and to controversies about the development of chemical formulas in the first half of the nineteenth century;- the development of didactic resources based on historical controversies pointed out by the historical investigation. These are analyzed from spaces of constraints and necessities. Finally, these resources are implemented by two teachers with their students.

Nous nous sommes proposés de comprendre le moment particulier de l'enseignement pendant lequel le professeur structure les connaissances que les élèves ont élaborées lors d'une activité expérimentale de chimie. Nous appelons « débriefing » ce moment. L'approche théorique utilisée articule l'analyse conversationnelle, et l'analyse du savoir dans les interactions aux moyens de la méthode des facettes de connaissances. <br />Trois types de débriefing ont été observés. Celui qui se déroule comme un corrigé de l'activité, pendant lequel l'enseignant dialogue avec la classe et dont l'analyse montre qu'il s'agit d'une conversation basée essentiellement sur des échanges ternaires. L'enseignant pose des questions qui sont le plus souvent basées sur le texte de l'activité ou sur le contexte des observations réalisées par les élèves. Les réponses des élèves sont souvent peu informatives, en termes de connaissances, et l'évaluation de l'enseignant apparaît comme le moment où les connaissances sont introduites, et organisées. Lors du deuxième type de débriefing, l'enseignant s'appuie sur un document de synthèse. C'est une pratique plus rarement observée. La nature de l'interaction est toujours de type échange ternaire. Un plus grand nombre de nouvelles connaissances que dans le débriefing corrigé sont introduites et celles-ci sont supportées par une trace écrite. La synthèse effectuée peut permettre d'articuler plusieurs activités, ou une activité avec d'autres phases de l'enseignement. Enfin, le troisième type de débriefing est celui qui se structure comme un cours. Il est encore plus rarement observé. Le modèle de l'échange ternaire s'applique moins bien pour un tel type d'interaction de classe. Sur le plan des connaissances, la structure du cours peut être celle de l'activité, ou pas. Quand elle ne l'est pas, la relation avec l'activité passe alors au travers des exemples du cours qui sont puisés dans l'activité. Nous avons pu également observer une situation pendant laquelle l'enseignant était supposé faire un débriefing, mais l'analyse de son discours a montré que les relations avec l'activité étaient absentes. Plusieurs concepts sensibles mis en jeu pendant le débriefing n'avait pas le même sens que pendant l'activité. De plus, le contexte de leur utilisation lors du débriefing différait de celui de l'activité.