L’ambition de la thèse est d’une part de mettre en évidence les obstacles à la préparation et à la mise en place de séances d’enseignement basées sur la démarche d’investigation pour les enseignants débutants en sciences physiques, d’autre part de proposer et de valider des modalités de formation adaptées. Dix-sept étudiants ont participé à cette recherche visant à la fois à élucider les obstacles et surtout à les travailler lors de séances d’auto-confrontation croisée mobilisant la réflexivité des participants, menées avec le chercheur-formateur (recherche impliquée). Les analyses portent sur la transcription de cinq séances d’enseignement et de formation filmées (préparation, exécution et débriefing) et dix-sept compte rendus écrits de séances. Les obstacles principaux concernent la vraisemblance et l’ouverture du scénario permettant ou non la problématisation, les malentendus (glissement de sens) de tous ordres, les représentations (conceptions) des élèves et de l’enseignant débutant, le guidage trop contraignant pouvant conduire à court-circuiter le travail cognitif des élèves, la survalorisation de certaines phases de la démarche au détriment d’autres, l’absence de travail épistémologique et une institutionnalisation incomplète. Les stratégies pédagogiques sont reliées aux valeurs de l’enseignant (profil pédagogique). Le dispositif mis en place a permis lors des débriefings un travail réflexif sur les pratiques pédagogiques qui a débouché sur des évolutions de celles-ci. / The aim of the thesis is to highlight the obstacles to the preparation and implementation of teaching sessions based on the inquiry based science teaching for beginners in physical sciences, on the other hand to propose and validate adapted training methods. Seventeen students participated in this research. The aim is to elucidate the obstacles and work them during sessions of cross self-confrontation mobilizing the reflexivity of the participants. The research is conducted with the researcher-trainer (action research). The analyzes focus on the transcription of five filmed instructional and training sessions (preparation, execution and debriefing) and seventeen written minutes of the sessions. The main obstacles concern the likelihood and openness of the scenario, allowing or not the problematization, the misunderstandings (shifting of meaning) of all kinds, the pupils’ and beginner teachers’ representations (conceptions), too restrictive guidance leading to short-circuiting students' cognitive work, overemphasizing certain phases of the process to the detriment of others, lack of epistemological work and incomplete institutionalization. Pedagogical strategies are linked to the values of the teacher (pedagogical profile). The system put in place allowed during the debriefings a reflexive work on the pedagogical practices which led to changes.

Les curriculums de sciences donnent aujourd’hui une place croissante aux démarches d’investigation, impliquant des professeurs de différentes disciplines scientifiques. La mise en œuvre de telles démarches suppose que les professeurs conçoivent des situations d’enseignement engageant les élèves dans l’élaboration d’hypothèses ou de conjectures.Nous articulons des approches épistémologique, didactique et ergonomique pour étudier les connaissances qui permettent à ces professeurs de concevoir de telles situations. Pour cette étude, nous faisons deux choix critiques : le choix du moment de la conception, en privilégiant celui de la préparation des situations ; le choix du contexte de conception, en privilégiant le cadre d’un collectif de professeurs de mathématiques, de sciences physiques et de sciences de la vie et de la Terre.Nous étudions les interactions à l’intérieur du collectif et leurs effets sur des évolutions des connaissances qui permettent la préparation des situations d’enseignement. Les interactions étudiées sont les interactions sociales entre les professeurs et les interactions entre les professeurs et les ressources partagées par le collectif.L’analyse de ces interactions met en évidence l’influence de deux leviers sur les évolutions des connaissances étudiées. Le premier est la conception de ressources spécifiques que nous appelons métaressources : les métaressources sont des ressources suscitant une posture réflexive sur l’activité à conduire ou sur ses effets. Le deuxième est la codisciplinarité comme forme de travail collectif. La codisciplinarité privilégie la coopération entre les disciplines, en respectant et en articulant les épistémologies de chacune d’entre elles / Sciences curricula give nowadays an increasing place to enquiry based learning methods involving teachers of different disciplines. The implementation of such approaches supposes that teachers develop teaching situations that engage students in a process of elaborating hypotheses and conjectures. We articulate epistemological, didactical and ergonomic approaches in order to study the knowledge that allows teachers to design such learning situations. We make two crucial choices in this study : the choice of the design period, focusing on the time of learning situations design; the choice of the design context, focusing on a collective of teachers in mathematics, physics and sciences of life and Earth.We study within this group the interactions between teachers and their consequences, in term of evolution of knowledge, that allows teaching situations to develop. The interactions that the study focuses on are social interactions between teachers and interactions between teachers and shared resources within the group. The analysis of these interactions show evidence about the influence of two levers that concern the evolution of studied knowledge. The first is the conception of specific resources that we call metaresources: metaresources are resources that lean to a reflexive position regarding the activity itself or its effects. The second is the concept of co-disciplinarity as a form of collective work. Co-disciplinarity favours cooperation between disciplines, keeping and articulating each particular epistemology

La thèse part d’un constat, fondé sur une revue de littérature, à propos des difficultés des élèves et des étudiants en rapport avec le concept onde. Ce constat est renforcé par notre étude empirique en master. L’objectif de notre travail est de construire, et de tester, une ingénierie didactique fondée sur une investigation proposant ainsi un enseignement qui diffère de la coutume en s’appuyant sur une simulation informatique. Après une introduction des principes et de l’intérêt de l’ingénierie didactique, notre travail est organisé en quatre parties. La première comporte une analyse épistémologique et historique du concept d’onde, où nos résultats montrent l’émergence et la persévérance de l’obstacle substantialiste. Ensuite, une analyse des séances d’enseignement ordinaire du concept d’onde est réalisée dans le cadre de la théorie de l’action conjointe en didactique. Cette analyse met en exergue la nature des pratiques dans cette classe de terminale tunisienne et montre les limites d’un tel enseignement, que nous considérons transmissif. L’analyse cognitive des concepts clés (célérité et front d’onde) permet d’étayer notre constat sur les difficultés rencontrées par les élèves. Une analyse du champ de contraintes clôt cette première partie. La deuxième partie consiste à justifier les choix effectués afin d’élaborer un scénario pédagogique basé sur une situation d’investigation de type PCDR, constituée de quatre moments : Prévision, Confrontation, Résolution et Discussion. La troisième partie est réservée d’une part, à la description détaillée de la méthodologie de recherche et de ses différents niveaux d’analyse et, d’autre part, à une analyse a priori de la séance de travaux pratique de type PCDR. Pour finir, la quatrième partie propose une analyse des activités menées au cours de la séance de travaux pratiques sur les ondes dans un lycée de banlieue de Tunis et une évaluation du scénario pédagogique. Les résultats obtenus sont satisfaisants par rapport à nos attentes. En effet, les discussions des élèves traduisent un réel intérêt pour résoudre certaines situations d’investigations proposées. De plus, l’analyse des résultats du post-test montre que la séance d’enseignement par PCDR a contribué à l’amélioration du nombre des réponses correctes des élèves et de leurs modes de raisonnements. / The thesis begin with a report, Based on a review of the literature, about the difficulties of the pupils and the students in relation to the concept wave. This report is strengthened by our empirical study in master's degree. The objective of our work is to build, and to make out to test, a didactic engineering based on an investigation so proposing an education differ from the custom resting on an IT simulation. After an introduction of the principles and the interest of the didactic engineering, our work is organized in four parts.The first one contains an epistemological analysis and a historic of the concept of wave, where our results show the emergence and the perseverance of the obstacle substantialist. Then, an analysis of the sessions of ordinary education of the concept of wave is realized within the framework of the theory of the joint action in didactics. This analysis highlights the nature of the practices in this Tunisian terminal classes of high school and shows the limits of such an teaching, as we consider transmissif. The cognitive analysis of the key concepts (vibration velocity and wave front) allows to support our report on the difficulties met by pupils. An analysis of the field of constraints closes this first part. The second part consists in justifying choices made to develop an educational scenario based on a situation of type PCDR's inquiry, constituted of four moments: forecast, Confrontation, Resolution and discussion. The third part is reserved on one hand, in the detailed description of the methodology of search and its various levels of analysis and, on the other hand, in an analysis a priori of the practical session of teaching of type PCDR. To finish, the fourth part proposes an analysis of the activities led during the session on the waves in a suburban high school of Tunis and an evaluation of the educational scenario. The obtained results are satisfactory with regard to compared with our waits. Indeed, the discussions of the pupils translate a real interest to solve certain situations of proposed inquiry. Furthermore, the analysis of the results of the post-test shows that the session of teaching with approch by PCDR contributed to the improvement of the number of the correct answers of the pupils and their ways of reasoning.

Cette thèse se propose d'étudier les conditions d'avancée des savoirs dans la classe à partir de situations de classe en cycle 3 de l'école élémentaire française. Ces situations concernent la compréhension des phases de la Lune. Les analyses de pratiques effectives visent à inférer les déterminants de l'action professorale et leur rôle. Trois déterminants ont été retenus, à savoir l'action adressée du professeur, son épistémologie pratique ainsi que les savoirs en jeu. Afin d'identifier ces déterminants dans l'action in situ, leurs caractéristiques ont préalablement été établies à travers une analyse a priori des savoirs en jeu, des instructions officielles et de l'épistémologie pratique des enseignants. Une enquête, diffusée à l'échelle nationale, a permis de mettre en évidence les représentations des enseignants vis-à-vis des sciences et de leur enseignement. L'élaboration des items de cette enquête repose sur une étude épistémologique des démarches scientifiques et du statut des savoirs. Cette étude a également été mobilisée pour l'analyse des instructions officielles. Les analyses de l'action professorale s'appuient sur la théorie de l'action conjointe en didactique (TACD). Les notions de tâches épistémiques et de niveaux de modélisation ont été convoquées pour la description de l'avancée des savoirs dans la classe. Ces notions permettent une analyse fine de l'action didactique en documentant notamment le triplet des genèses et en particulier la chronogénèse. Cette recherche précise le rôle des tâches épistémiques et des niveaux de modélisation sollicités dans l'avancée des savoirs et montre que le poids des déterminants varie d'une part selon la phase de travail du professeur et d'autre part selon l'anticipation de l'action enseignante en réaction / This PhD analyses the conditions to advance knowledge in class during a science lesson in higher level of primary school (5th grade,10-year-old pupils) of the French elementary school. The teaching situations concern the phases of the moon. From the analysis of effective practices, this research deduce the determiners of teacher’s action and their role.The determiners analysed are : the knowledge, official instructions and teachers’ representations towards science and science teaching. In order to identify these determiners through effective pratices, their characteristics have been established: an a priori analysis of knowledge, official instructions and practical epistemology of teachers is proposed. A questionnaire aiming at collecting data on teachers’ views of science and sciences teaching have been disseminated at the national leevl. An epistemological study of science approach and knowledge guided the elaboration of items and underlies the analysis the official instructions.. The analysis the teachers’ activities is based on the Joint Action Theory in Didactics (JATD). Additional theoretical tools have been integrated to describe the way knowledge progresses in the classroom : epistemic tasks and modeling levels. These additional concepts allow a detailed analysis of the didactic action including the triple genesis, especially chronogenesis. Our research precises the role of epistemic tasks and modeling levels requested in order to advance knowledge and shows that some determinants act primarily to other, depending on the teachers’ tasks concerning the lesson and the anticipation of students’ actions