Les outils et stratégies proposés aux élèves pour comprendre et utiliser les notions d’avancement et de réactif limitant pour les transformations chimiques
Résumé
This research work looks at the didactic methods used to teach chemical transformation and the notion of advancement in high school in France. The dissertation begins with historical background on these notions, illustrating in particular the controversy between Proust and Berthollet and their divergence concerning the evolution of the composition of a chemical system during a chemical reaction. Three didactic methods for learners are presented : proportionality calculations, graphical representations and advancement tables. The advantages and disadvantages of these methods are analyzed. This work includes several tests given to students at different levels at the high school Pergaud and the university of chemistry in Besançon. The aims of these assessments are firstly to determine the proportion of students guided by the preconceptions found in the polemic between Proust and Berthollet, and secondly to evaluate the efficiency of the tools presented to students to deal with these preconceptions. Two confusions emerge from these tests. The first one is a confusion between the chemical substances present in the initial state, and the reactants in the chemical equation. The second confusion concerns the amounts of matter of the chemical species involved and the stoichiometric coefficients of the chemical equation. Regarding the tools used, it appears that the advancement table helps students to solve the exercise, but does not help them to understand the proportionnality of the reaction. To guide students towards a better understanding of the chemical reaction, it is important to diversify the methods used (graphical, calculational, table), to give sense behind the tools employed. A new presentation of the advancement table is proposed, making it easier to dissociate the stoichiometric coefficient from the amount of substance involved.
Ce travail de recherche s’intéresse aux méthodes didactiques mises en oeuvre pour enseigner la transformation chimique et la notion d’avancement au lycée. Le mémoire débute par l’historique concernant ces notions, illustrant notamment la polémique entre Proust et Berthollet et leur désaccord sur l’évolution de la composition d’un système chimique durant une réaction chimique. Par la suite, trois méthodes didactiques à destination des apprenants sont présentées : les calculs de proportionnalité, les représentations graphiques et les tableaux d’avancement. Les avantages et inconvénients de ces méthodes sont analysés. Ce travail comporte plusieurs contrôles de connaissances fournis à des élèves de différents niveaux au lycée Pergaud et à l’université de chimie à Besançon. Les objectifs de ces évaluations sont dans un premier temps de cibler la proportion d’élèves guidés par les préconceptions retrouvées dans la polémique entre Proust et Berthollet, puis dans un second temps de déterminer l’efficacité des outils présentés aux élèves pour surmonter ces préconceptions. Deux confusions émergent de ces tests. La première confusion s’observe entre les espèces chimiques en présence à l’état initial et les réactifs de l’équation de réaction. La seconde confusion concerne les quantités de matière des espèces chimiques en jeu et les coefficients stoechiométriques de l’équation de réaction. Concernant les outils mobilisés, il apparaît que le tableau d’avancement aide l’élève à résoudre l’exercice, mais ne renforce pas sa compréhension face à la proportionnalité de réaction. Afin de guider l’élève vers une meilleure compréhension de la réaction chimique, il est important de diversifier les approches (graphique, calculatoire, tableau) afin de donner du sens aux outils employés. Une nouvelle présentation du tableau d’avancement est proposée, permettant de mieux dissocier le coefficient stoechiométrique de la quantité de matière en jeu.
Domaines
EducationOrigine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
---|---|
Licence |