La communication pédagogique dans les exposés de chimie

à l’université

Mireille Houart, Nathalie Warzée,

François Reniers, Johan Wouters et Marc Romainville

Recherche financée par le Fond National de la Recherche Scientifique (FNRS)

Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB 2/21

PlanProblématique

Objectifs

Méthodologie

Résultats

Perspectives

Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB 3/21

Problématique

En 1re année universitaire, dans les sections scientifiques

Constats Taux d’échec (60%) Cours magistraux (±70% du programme horaire)

mode de communication principal En chimie, difficulté majeure et transversale =

passages, associations entre trois niveaux de savoir

Hypothèse

Qualité de la communication pédagogique =facteur déterminant pour l’apprentissage

facteur contrôlable

Problématique

Objectifs

Méthodologie

Résultats

Perspectives

Problématique

Objectifs

Méthodologie

Résultats

Perspectives

Modèle des trois niveaux de savoirDifficulté transversale en chimie

Domaine abstrait modélisation

Domaine concretExpériences

Expérience Film Photo Schéma Graphique Tableau Langage naturel

NiveauMacroscopique

ModèleGraphiqueLangage naturel

Niveaumicroscopique Symbolisme

• chimique• mathématiqueLangage naturel

Niveausymbolique

Problématique

Objectifs

Méthodologie

Résultats

Perspectives

Cl2

Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB 5/21Mireille Houart - Université de Namur

Objectifs (1)

En première année universitaire,

dans le cadre des cours magistraux,

de chimie générale

Analyser la difficulté du passage et des associations entre les trois niveaux de savoir

Améliorer la communication pédagogique

Problématique

Objectifs

Méthodologie

Résultats

Perspectives

Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB 6/21

Objectifs (2)

Valider deux hypothèses (Gabel, 1993)

Hypothèse1Expliciter clairement et fréquemment le niveau du message, les passages et les rapports dialectiques qu’ils entretiennent entre eux devrait augmenter la compréhension profonde des étudiants des concepts de base en chimie

Hypothèse 2Mettre l’accent sur le niveau microscopique devrait augmenter la compréhension profonde des étudiants des concepts de base en chimie

Problématique

Objectifs

Méthodologie

Résultats

Perspectives

Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB 7/21

Méthodologie (1)

Recueil de données Enregistrement du message de 12 cours

magistraux (2 universités - 3 matières)

Distribution de questionnaires aux étudiants à l’issue de chaque cours magistral

Problématique

Objectifs

Méthodologie

Résultats

Perspectives

Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB 8/21

Méthodologie (2)

Groupe témoin Hypothèse 1 Hypothèse 2

Solutions aqueuses

Thermodynamique

Cinétique

FUNDP ULB FUNDP ULB FUNDP ULB

2006-

2007

Message classique

Message classique

Message classique

2007-

2008

Message classique

Message• expliciter les

niveaux • expliciter les liens entre les

niveaux

Message • insister sur le

niveau microscopique

Problématique

Objectifs

Méthodologie

Résultats

Perspectives

Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB 9/21

Méthodologie (3)

Analyse du message du point de vue de la difficulté transversale

Analyse des questionnaires des étudiants primo inscrits

Mesure de la compréhension en profondeur des concepts de base en chimie

Problématique

Objectifs

Méthodologie

Résultats

Perspectives

100 %

50 %

ULB FUNDP

Solutions aqueuses

ULB FUNDP ULB FUNDP

Thermo-dynamique

Cinétique

Pro

port

ion

du

niv

eau

de

sa

voir

Caractéristiques du message (1)

macroscopique microscopique symbolique

625

11 415

17

Le niveau microscopique est très peu mis en évidence dans les 6 cours analysés

Problématique

Objectifs

Méthodologie

Résultats

• Caractéristiq. du message

• Acquis des étudiants

• Actions pédagogiques

• Impacts sur les acquis des étudiants

Perspectives

Problématique

Objectifs

Méthodologie

Résultats

• Caractéristiq. du message

• Acquis des étudiants

• Actions pédagogiques

• Impacts sur les acquis des étudiants

Perspectives

Caractéristiques du message (2)

Groupe témoin Hypothèse 1 Hypothèse 2

FUNDP ULB FUNDP ULB FUNDP ULBDurée d’enregistrement 66 57 50 76 90 45

Changement de niveau (nombre/minute)

132± 2,0

76± 1,3

130± 2,6

80± 1,0

133± 1,5

48± 1,0

Identification du niveau de savoir

1 9 2 5 0 1

Etablissement de liens entre 2 niveaux

23 20 38 21 32 13

Explicitation de liens entre 2 niveaux

0 1 1 0 0 0

Acquis des étudiants (1)

Niveaumacroscopique

Niveausymbolique

Niveaumicroscopique

(52 12) %(N=664)

(21 6) %(N=300)

29 %(N=286)

(24 2)%(N = 988)

(38 15)%(N = 684)

2%(N = 83)

Problématique

Objectifs

Méthodologie

Résultats

• Caractéristiq. du message

• Acquis des étudiants

• Actions pédagogiques

• Impacts sur les acquis des étudiants

Perspectives

Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB 13/21

Actions pédagogiques menées la 2e année (1)

Cours magistraux de thermodynamique pour valider l’hypothèse 1 Décrire le modèle des 3 niveaux de savoir

et de leurs modes de représentationDécrire le logo d’identification des niveaux

SYMBOLMICROH2O

MACRO

Problématique

Objectifs

Méthodologie

Résultats

• Caractéristiq. du message

• Acquis des étudiants

• Actions pédagogiques

• Impacts sur les acquis des étudiants

Perspectives

Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB 14/21

Actions pédagogiques menées la 2e année (2)

Identifier le ou les niveau(x) sur certaines dias-clés

Établir des liens entre les différents niveaux

H2O H2O H2O

Problématique

Objectifs

Méthodologie

Résultats

• Caractéristiq. du message

• Acquis des étudiants

• Actions pédagogiques

• Impacts sur les acquis des étudiants

Perspectives

H2O

ex: NaCl, NH4NO3

H > 0

U = 0

(PV = cst)

Exemples de processus spontanés

Dissolution d’un soluté ionique

Évaporation, sublimation

Détente isotherme d’un gaz

H2O

solide

liquide gaz

H2O

Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB 16/21

Actions pédagogiques menées la 2e année (3)

Cours magistraux de cinétique pour valider l’hypothèse 2

Illustrer le niveau microscopique par des modèles moléculaires sur certaines diapositives et fournir des explications

Problématique

Objectifs

Méthodologie

Résultats

• Caractéristiq. du message

• Acquis des étudiants

• Actions pédagogiques

• Impacts sur les acquis des étudiants

Perspectives

A + B 2 C

E < Ea

E Ea

La réaction ne peut se produire que si deux molécules entrent en collision avec une énergie au moins égale à l’énergie d’activation de la réaction

Sinon, elles rebondissent simplement l’une sur l’autre

Énergie des collisions

• Introduction• Méthodologie• Résultats• Actions• Impact

Complexe activé

Mécanisme réactionnel – complexe activé - intermédiaire – étape déterminante

Réactifs

O3 O2 + OO + O3 O2 + O2

Produits

intermédiaire

Complexe activé

Complexe activé

LENTRAPIDE

20/21

Impacts sur les acquis des étudiants (ULB)

20

14

10

5

0

Solutions

Année 1 Année 2

p<0,01

Thermo-dynamique

p<0,0001

Cinétique

p<0,0001

Analyse des résultats en cours…

Problématique

Objectifs

Méthodologie

Résultats

• Caractéristiq. du message

• Acquis des étudiants

• Actions pédagogiques

• Impacts sur les acquis des étudiants

Perspectives

Mireille Houart – FUNDP & Nathalie Warzée – ULB 21/21

Perspectives

Déterminer les acquis des étudiants aux FUNDP

Mettre en relation les acquis des étudiants et les caractéristiques du message de la 2e année

Rechercher un lien entre les acquis à court terme et les performances académiques en chimie

Problématique

Objectifs

Méthodologie

Résultats

Perspectives