Apprentissage de concepts scientifiques et technologiques : proposition d'une aide à la construction de structures de connaissances "complexes"
Institution:
Aix-MarseilleDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
In science and technology education, the learning of core concepts plays a major role in the construction of knowledge among students. For instance, the concept of force is as fundamental in science as it is in technology. But learning it is problematic for both Middle and High School students. Thus, the design of a teaching and learning approach should consist in enriching and reorganising the students' knowledge structures. An experimental procedure is designed and tested to help French students (N = 11 in grade 11; N = 12 in grade 12) better structure their knowledge when learning force. This experimental device takes into account a cognitive approach to the students' initial knowledge system as well as the students' learning abilities supported by the “four-component instructional design” (4C/ID) model in complex learning. The articulation between these various elements, in particular the involvement of the global approach through active student engagement,variability of learning tasks, the strategy of strong guidance, interactive simulations, discussions between peers and with the teacher, as well as group interactions appeared to be beneficial for student learning. When associating force and energy in the learning of students (grade 11), the overall results show a moderate effect size following remediation and notwithstanding a limited learning time. Such an approach, however, must be established over long periods of time as supported by the 4C/ID model. Finally, the limitations of the research, implications for teaching, learning and research in science and technology education are then discussed.
Abstract FR:
En science et en technologie, l’apprentissage de certains savoirs jouent un rôle majeur dans la construction de connaissance chez les élèves. La force, par exemple, est un concept aussi fondamental en science qu’en technologie. Mais son apprentissage pose problème pour les élèves tant du collège que du lycée. Ainsi, la conception d'une approche d’enseignement et d'apprentissage devrait consister en l'enrichissement et la réorganisation des structures de connaissances des élèves. Un dispositif expérimental est conçu et testé pour aider et accompagner des élèves de première (N = 11) et de terminale (N = 5) technologique à mieux structurer leurs connaissances dans l’apprentissage de la force. Ce dispositif prend en compte une approche cognitive du système de connaissance initial ainsi que les capacités des élèves soutenues par le modèle « four-component instructional design - 4C/ID ». L’articulation entre ces éléments, en particulier l’implication de l'approche globale par un engagement actif des élèves, une variabilité des taches d’apprentissage, la stratégie de guidage adoptée, les simulations interactives, les discussions favorisées entre pairs et avec l’enseignant, ainsi que les interactions de groupe sont apparues comme bénéfiques pour l'apprentissage des élèves. Lorsqu’une association des concepts de force et d’énergie est proposée aux élèves de première, les résultats globaux montrent ainsi un gain modéré suite aux remédiations et malgré une durée des apprentissages limitée. Une telle approche doit cependant s’établir sur de longues périodes. Enfin, les limites de la recherche et l’implication pour l'éducation et la recherche sont discutées.