Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Cette recherche porte sur l'apprentissage et l'enseignement de l'objet d'enseignement « démarche de modélisation » en classes de Physique et de Mathématiques en Terminale S au lycée, en France. Les nouveaux programmes mis en place en 2002 pour ces deux classes mettent en relief le rôle des objets mathématiques en tant qu'outil de modélisation pour d'autres sciences. L'analyse des manuels habituellement utilisés en classes de Physique et de Mathématiques, a permis de caractériser la démarche de modélisation censée être enseignée à ce niveau scolaire. Ces analyses permettent de mettre en évidence la transposition de l'objet « démarche de modélisation » de référence vers une démarche plus scolaire (celle des élèves). La mise en place d'une situation expérimentale conçue avec des tâches inhabituelles (hors contrat) pour les élèves de la classe de Terminale S a permis d'identifier l'influence exercées par les praxéologies existantes dans ces classes sur les démarches des élèves. Mais cette situation a mis également en évidence les rôles du modèle « pseudo-concret » de la situation réelle de départ et du modèle physique construits par les élèves sur leurs démarches de modélisation. L'influence d'interventions externes pour aider l'élève à surmonter ses difficultés, et le rôle des rétroactions d'une tâche sur une autre, figurent aussi parmi les résultats que nous discutons dans cette étude. Le type de modélisation qui est enseigné en classe de Physique et de Mathématiques présente un écart important par rapport à la démarche de modélisation pratiquée par les experts (savoir savant). Des difficultés liées à la mise en place de cette démarche transposée sont mises en relief dans le présent travail.

Nous partons de l'hypothèse que des décalages entre les savoirs sur l'Energie que les enseignants ont à enseigner en Physique au Lycée et ceux acquis lors de leur formation universitaire, peuvent être à l'origine de difficultés chez les (jeunes) enseignants. Ceci est motivé par le fait que la synthèse du thème de l'Energie effectuée au Lycée à partir du programme français innovant de 1992, est absente à l'Université.<br />A travers une analyse écologique des savoirs (Théorie Anthropologique de Chevallard) nous avons recherché de tels décalages dans les manuels du Lycée et universitaires, en France et au Vietnam. Nous avons développé des outils spécifiques d'analyse (Approches Universelle et Particulière, Objets énergétiques, Densités de présence et de liens, Raisonnement Energétique, ...). L'étude globale des manuels est complétée par des études détaillées de trois objets de savoir (Schéma énergétique, Transfert d'énergie, Principe de conservation de l'Energie). A partir des décalages et de difficultés identifiés, une expérimentation auprès d'enseignants du Lycée français et vietnamien et d'étudiants préparant le CAPES, a été construite et réalisée.<br />Les difficultés mises en évidence semblent bien avoir condamné la tentative d'innovation du programme de physique de 1992 autour d'une Approche Universelle de l'Energie, qui a presque disparu de l'enseignement secondaire français actuel. Ces difficultés liées à la transposition didactique de concepts extrêmement délicats, relèvent davantage de problèmes de cohérence interne du savoir à enseigner, que de décalages entre ces savoirs et ceux reçus d'une formation universitaire.

L'étude présentée concerne la conception d'une base de donnée hypermédias destinée à la révision en autonomie de l'électrocinétique de base (grade 8-10 environ), conception qui tient compte des recherches en didactique de la physique et à propos des usages des hypermédias ; elle concerner aussi l'évaluation de son utilisation dans deux classe en grade 10, qui valide bon nombre d'options retenues pour la conception.

Thèse (Ph. D.) -- Université Laval, 2002. / Bibliogr.: f. 173-192. Publié aussi en version électronique.

Dans notre thèse, nous étudions les rapports que les professeurs construisent avec les disciplines qu’ils enseignent en proposant deux concepts : l’affinité disciplinaire et l’affinité didactique. Nous nous intéressons plus particulièrement aux enseignants et futurs enseignants de sciences physiques et chimiques à la fois du point de vue des fondements et des conditions d’émergence des affinités disciplinaire et didactique, ainsi que leurs effets sur l’enseignement, notamment dans le contexte d’un nouveau programme de lycée, le travail documentaire et les interactions avec les collègues. Nous avons mobilisé deux cadres théoriques : l’analyse praxéologique (Chevallard, 1998) et l’approche documentaire du didactique (Gueudet & Trouche, 2008). Nous avons combiné différents outils de recueil de données : questionnaires, entretiens, observations de classe, et visites des systèmes de ressources des enseignants. Les trois derniers outils ont été appliqués à un petit nombre de professeurs, choisis en fonction de leur affinité déclarée et de leur place dans le processus de constitution des ressources d’enseignement (étudiants en master se destinant à l’enseignement et enseignants expérimentés). Nous avons ciblé l’enseignement d’un concept précis, le spectre, choisi pour sa position frontière (issu de la physique et exploité en chimie par les méthodes spectroscopiques). La thèse propose des développements théoriques et méthodologiques pour saisir les interactions entre les affinités disciplinaire et didactique des enseignants et leur travail documentaire. Les résultats montrent l’existence d’une affinité pour une des deux disciplines, et elle met en évidence les relations fortes entre genèse de l’affinité didactique et genèse des ressources de l’enseignant. / In our thesis, we study the relationships that teachers build with the disciplines that they teach by offering two concepts: disciplinary affinity and didactic affinity.We focus on physics and chemistry, both in terms of the basis and conditions for the emergence of disciplinary and didactic affinities, their effects on teaching, particularly in the context of a new curriculum, documentary work and interactions with colleagues. We have mobilized two theoretical frameworks: the anthropological approach of didactics (Chevallard, 1998) and the documentary approach to didactics (Gueudet & Trouche, 2008). We combined several methodological tools: questionnaries, interviews, classroom observations, and teachers resource systems visits. The last three tools have been applied to a small number of teachers selected with respect to their claimed affinity and their place in the process of teaching resources design (pre-service vs. experienced teachers) targeting the teaching of a specific concept, the spectrum, chosen for its border position (from physics and chemistry operated by spectroscopic methods).The thesis offers theoretical and methodological developments to capture interactions between disciplinary and didactic affinities of teachers and their documentary work. The results evidence the presence of an affinity for one of the two disciplines, and it highlights the strong relationship between genesis of didactic affinity and genesis of teaching resources.

Ce travail s'intéresse aux connaissances professionnelles des enseignants mises en œuvre lors d'un enseignement. Nous les avons étudiées à partir de l'action de l'enseignant dans sa classe. Notre approche théorique articule les connaissances pédagogiques liées au contenu (pedagogical content knowledge), à la théorie de l'action conjointe ainsi qu'à la théorie de l'activité. Un de nos principaux résultats est la mise au point d'une méthode d'analyse de données vidéo permettant de reconstruire, à partir de l'action, les connaissances professionnelles mises en œuvre par l'enseignant lorsque celui-ci répond à une question d'élève. Cette méthode articule deux niveaux d'analyse : le premier repose sur l'utilisation de mots clés permettant de caractériser la situation ainsi que le contexte. Cette caractérisation participe à un processus d'inférence des connaissances de l'enseignant. Le deuxième niveau d'analyse permet, en s'appuyant sur l'utilisation de l'analyse statistique implicative, de dégager des comportements récurrents en fonction de la situation ou du contexte. De ces liens entre comportements et caractéristiques de la situation et du contexte, nous montrons qu'il est possible de reconstruire des connaissances professionnelles mises en œuvre.Cette méthode d'analyse nous a permis de faire le portrait des connaissances professionnelles mises en œuvre lors d'un enseignement de chimie en Terminale S. Nous avons ainsi constaté que l'enseignante au cœur de notre étude de cas, lorsqu'elle répondait à des questions d'élèves, mettait en œuvre une grande variété de connaissances qui dépendent à la fois de la situation et du contexte.

Le mémoire vise à proposer une épistémologie pragmatique de la science scolaire à l’école primaire. Un défaut de compréhension de la nature de la science pourrait en effet justifier en partie les difficultés de l'enseignement des sciences par démarche d'investigation. Une étude des représentations de la science chez les enseignants et futurs enseignants confirme qu’ils n‘en ont pour la plupart qu‘une vision assez floue, relevant majoritairement d'une forme d'empirisme naïf. Un jeu opératoire de critères de scientificité adapté au contexte de l’école est développé dans une approche "bottom-up" partant des pratiques de classe effectives. Sa capacité à discriminer pratiques scientifiques et non scientifiques est discutée, de même que les implications didactiques et épistémologiques de son utilisation. Il est en particulier possible d‘en déduire des définitions évolutives d‘une science scolaire normative mais subsidiaire par rapport à la “science des scientifiques”. Cet outil épistémologique s’avère bien reçu par les enseignants auxquels il a été présenté. Le test en situation de différentes stratégies pédagogiques fait apparaître que les plus efficaces pour l'appropriation de critères de scientificité ajoutent à la démarche d’investigation une composante épistémologique explicite. Certains éléments de méthode scientifique peuvent être travaillés dès la Grande Section de maternelle (5-6 ans) : des élèves ayant vécu des démarches d’investigation s’avèrent capables de revendiquer la primauté de l’expérience, mais aussi de mettre en œuvre des tests relatifs à plusieurs critères de scientificité et de s‘approprier les rudiments de la modélisation scientifique. / The purpose of this thesis is to propose a pragmatic epistemology of school science in primary school. Indeed, some of the difficulties encountered by inquiry-based science education may be attributed to a lack of understanding of the very nature of science. A survey on the perception of science by incumbent teachers and teachers in training confirms that most of them have a relatively vague vision grounded in a form of naive empiricism. A practical set of criteria of scientificity adapted to the school context is developed through a “bottom-up” approach based on actual classroom practices. Its efficiency at discriminating scientific and non-scientific practices is discussed, as well as the didactical and epistemological implications of its use. It is thus possible to deduce evolutive definitions of a school science that is normative yet subordinated to the “science of scientists”. Teachers responded positively to this epistemological tool when it was presented to them. Among the different teaching strategies tested in a classroom, the most efficient for the acquisition of criteria of scientificity were those which supplemented the inquiry process with an explicit epistemological component. Some elements of scientific method can be introduced as early as kindergarten (5-6 y.o) : after experimenting with inquiry processes, pupils have proved able not only to claim the primacy of experiment but also to run tests related to different criteria of scientificity and acquire the basics of scientific modeling.