Study of the conditions of effectiveness of a mechanical analogy instrumented for teaching the electrokinetic to scientific 12th grade students
Étude des conditions d'efficacité d'une analogie mécanique instrumentée pour l'enseignement de l'électrocinétique en terminale scientifique
Résumé
For over thirty years, research in didactics of physics have shown in many countries that students encounter learning difficulties in electricity and that, regardless of the grade level. These difficulties can be especially explained by a number of misconceptions that prevent the understanding of electrical phenomena. To overcome these difficulties, researchers in didactics and teachers use analogies which are more or less adapted and powerful. To achieve our research, we study an innovative mechanical analogy between mechanical domain (source domain) and electrical domain (target domain). This analogy has the feature of being instrumented, which allows to experiment in the source domain. Our research focusses on the conditions of effectiveness of this analogy for student learning. The literature review in physics, science education, ergonomics and embodied cognition allowed, firstly, to establish a set of conditions to be met by the analogy to be effective. Our work has shown that this analogy has the necessary criteria to be considered an effective analogy. Secondly, we tested the impact of the implementation of this analogy with scientific 12th grade students. For this, we made tests and interviews with students. The test results show a lower efficiency than suggested by the study of the potential of the analogy. Through interviews with teachers and course records, we note a great disparity of use of the analogy. The study of collected data allows to better understand the reasons of the low use of the analogy. These results allowed to design a first version of a manual for teachers.
Depuis plus de trente années, des recherches en didactique de la physique ont montré dans un grand nombre de pays que les élèves rencontrent des difficultés d'apprentissage en électricité et ce, quel que soit le niveau scolaire. Ces difficultés s’expliquent notamment par un certain nombre de conceptions qui viennent entraver la compréhension des phénomènes électriques. Pour palier ces difficultés, les didacticiens, et de fait les enseignants, utilisent des analogies plus ou moins adaptées et performantes. Pour réaliser notre travail de recherche, nous étudions une analogie innovante entre les domaines mécanique (domaine source) et électrique (domaine cible), cette analogie a la particularité d'être instrumentée, ce qui permet d'expérimenter dans le domaine source. Notre travail de recherche s’intéresse aux conditions d’efficacité de cette analogie pour l'apprentissage des élèves. La revue bibliographique dans les domaines de la didactique de la physique, l'ergonomie et la cognition incarnée a permis, dans un premier temps, d'établir un ensemble de conditions auxquelles doit répondre l'analogie pour être efficace. Notre travail a permis de montrer que cette analogie possède les critères requis pour être considérée comme une analogie potentiellement efficace. Dans un second temps, nous avons vérifié l'impact de la mise en oeuvre de cette analogie avec des élèves de terminale scientifique. Pour cela nous avons réalisé des questionnaires et des entretiens avec les élèves. Les résultats aux questionnaires mettent en évidence une efficacité moindre que celle que laissait supposer l'étude sur le potentiel didactique de l'analogie. C'est par le biais d'entretiens auprès des enseignants et d'enregistrements de cours qu'une très grande disparité d'utilisation de l'analogie a été repérée. L'étude des données recueillies permet de mieux comprendre les raisons qui expliquent la faible utilisation de l'analogie. Ces résultats ont permis la conception d'une première version d'un guide d'utilisation à destination des enseignants.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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