L'introduction aux modèles vectoriels en physique et en mathématiques : conceptions et difficultés des élèves : essai de remédiation
Institution:
Aix-Marseille 1Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The empiric study of students difficulties, when learning and usingbasic vectorial models; shows that these are marked by an important hold of numerical, and a neat tendancy to a "monovalent" kind of reasoning. The secondary school students favor the scalar over the spatial aspect of the physical vector quantities (strength and velocity). Their conceptions are tenacious, and they habitualy not evolve, in spite of the high level of acquisition of the concept of "mathematic vector". We also have relieved some remarkable analogies with epistemologic obstacles wich have conditionned the historical development of the first vectorial formalized concepts, during next century. In an experiment essay of remedying, it thus appeared to us appropriated to encourage a synthesis of what has been transposed and learned in physics and mathematics. We have organized in two classes of "seconde" (tenth grade), observed during one year, interdisciplinary sessions, to explain the relations, the similitudes and the differences between "mathematical vector" and physical vector quantity. Three questionnaires to these classes and to six control groups show a noticeable reduction in the performances (improved) gap between these disciplines.
Abstract FR:
L'étude empirique des difficultés des élèves lors de l'apprentissage et de l'utilisation des modèles vectoriels de base (procédures graphiques), montre que celles-ci restent dominées par une emprise du numérique importante et par une tendance marquée au raisonnement de type "monovalent". Les élèves privilégient l'aspect scalaire des grandeurs physiques vectorielles (en l'occurence la force et la vitesse), par rapport a leurs caractéristiques d'orientation spatiale. Ces conceptions sont tenaces et évoluent très peu sous l'effet de l'enseignement traditionnel malgré un bon niveau d'acquisition préalable du concept de "vecteur mathématique". Nous avons relevé par ailleurs de remarquables analogies avec des obstacles epistemologiques qui ont conditionne le lent développement historique des pre-concepts vectoriels formalises, au siècle dernier. Dans un essai expérimental de remediation il nous a paru approprie de favoriser le travail de synthèse et d'harmonisation des savoirs transposes et transmis en physique et en mathématiques. Nous avons organise dans deux classes de seconde (niveau dix), obser-vees durant une année, des séquences interdisciplinaires mettant l'accent sur l'explicitation des relations, des similitudes et des différences entre grandeur physique vectorielle et "vecteur mathématique". L'analyse de trois questionnaires (passes également dans six classes témoins, suivies aussi pendant un an), a montre notamment que les écarts entre les performances des élèves (améliorées) dans les deux disciplines, ont pu être ainsi sensiblement réduits.