Développement de connaissances liées à la gravitation sur Terre et dans l'espace
Institution:
Toulouse 2Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The main purpose of this thesis is to understand conceptual development related to gravitation in its universal form which means on Earth and in space, and how developmental factors condition it. The theoretical framework dedicated to the study of conceptual development of knowledge in astronomy was used to analyze the nature, structure and concept development related to gravity together with changes resulting from various teachings. Three studies were carried out on two hundred school children. The first focuses on six school years from kindergarten to high school. Results show a gradual development of scientific understanding of gravity as well as rather fragmented knowledge on the subject. Moreover, understanding the phenomenon of gravity differs depending on the context: students can experiment with it directly on Earth, whereas in the context of space, the processes of cultural mediation (reports, courses etc) have a great influence on conceptual development. For example, in the context of an object which falls on Earth, students know how to predict the trajectory, but these take the form of a “U” shaped curve in the lunar environment; expected predictions are progressively more frequent in a space ship orbiting the Earth. The two latest studies show that the lessons given on gravity lead to conceptual benefits but without the possibility of developing a scientific understanding of the phenomenon. This thesis emphasizes that direct experience and cultural mediation processes are both necessary. They have a positive or a negative influence which depends on the age of the pupil and the context considered in the conceptual development of gravity its universal form.
Abstract FR:
L’objectif de cette thèse est de comprendre le développement conceptuel lié à la gravitation dans sa dimension universelle, c'est-à-dire sur Terre et dans l’espace, ainsi que les facteurs qui le déterminent. Le cadre théorique dédié à l’étude du développement conceptuel en astronomie a été utilisé pour analyser la nature, la structure et le développement des connaissances liées à la gravitation ainsi que les changements consécutifs à divers enseignements. Deux cents élèves ont été rencontrés lors de trois études. La première porte sur six niveaux scolaires, de l’école maternelle au lycée. Elle montre un développement progressif de la compréhension de la gravitation et une fragmentation des connaissances. Cette compréhension diffère selon le contexte, car sur Terre, l’élève peut en faire l’expérience, alors que dans le contexte spatial elle est influencée par les processus de médiation culturelle (reportages, enseignements, etc. ). Ainsi, les prédictions de la trajectoire d’un corps lâché fournies par l’élève sont attendues sur Terre, elles prennent la forme d’une courbe en « U » dans le contexte lunaire, et augmentent progressivement dans une navette en orbite. Les deux dernières études montrent que les enseignements proposés sur la gravitation génèrent des gains conceptuels sans que ne se développe une compréhension scientifique du phénomène. Cette recherche souligne l’importance de prendre en compte les rôles complémentaires de l’expérience directe de l’enfant et des processus de médiation culturelle. Ceux-ci ont une influence positive ou négative en fonction de l’âge de l’élève et du contexte considéré dans le développement des connaissances lié à la gravitation.