2 janvier 2008 à 21h11min Paolo Galletto 1 article

Peu avant les vacances, un élève me demande la formule (magique ?!) pour résoudre un problème sur la dilution des solutions (il fallait obtenir une nouvelle concentration à partir d’une solution initiale plus concentrée). Une formule (dans ce cas, une équation à une seule inconnue) qui permette rapidement de trouver la solution au problème, du style….on appuie sur un bouton et ...voilà que la solution apparaît ...comme pour la machine à café de la salle des maîtres. La demande de l’élève est parfaitement justifiée, puisqu’il sait que le maître ne fera que vérifier le résultat numérique, au lieu de s’assurer que l’élève a bien compris. Autant donc arriver à la réponse par le chemin le plus court.

Mais, quel sorte de miracle s’accomplit à chaque fois qu’on applique une formule ?

A mon avis, le nouveau cours d’Initiation à la Démarche Scientifique devrait se poser, parmi d’autres, l’objectif de familiariser les élèves avec la résolution des problèmes (qui passe tout d’abord par une lecture attentive et critique de l’énoncé) et l’interprétation d’un phénomène observé. Sur ce dernier point je pense poster plus tard un autre message.

Je vous propose deux questions sur la centrifugation, une "traditionnelle" et un autre que l’IFMES appellerait "conceptuelle", que j’ai proposées aux élèves de 1ère gymnase.

1 T. Sur quelle propriété se base la technique de la centrifugation ?

1 C. En septembre 2007, l’Iran a atteint l’objectif qui consistait à installer et à mettre en service 3.000 centrifugeuses destinées à l’enrichissement d’uranium. Ce procédé permet d’augmenter la quantité d’uranium 235, utile pour la production d’énergie, par rapport à l’uranium 238. Quelle hypothèse vous permet de justifier l’utilisation de centrifugeuses pour séparer l’uranium 235 de l’uranium 238 ?

Quand j’ai posé ces questions, je n’avais pas encore abordé les isotopes. Les élèves ne connaissaient donc pas la différence entre U235 et U238. Pour répondre à cette question l’élève doit interpréter l’énoncé, montrer qu’il a saisi un concept basique (la centrifugation se base sur la différence en masse volumique entre les corps purs à séparer) et qu’il sait l’utiliser pour résoudre un problème conceptuel.

Dans le pdf ci-joint, vous trouverez des questions (la question traditionnelle (T) suivie par la question conceptuelle (C)) qui requièrent l’application de la loi des gaz parfaits. La première est une application numérique de la loi, alors que la deuxième exige un effort supplémentaire, qui va au-delà de la simple utilisation d’une formule ou d’un algorithme préfabriqué pour trouver la réponse. Vous trouverez aussi un exemple sur les moles (Nakhleh, Journal of Chemical Education, 70 (1993), 52).

Il me semble qu’il existe actuellement un fossé non négligeable chez nos élèves entre la capacité de résoudre un problème et la compréhension profonde de ce même problème. Pourquoi ne pas saisir l’opportunité offerte par ce cours pour tenter de le combler ?

En outre, je trouve plus important, pour une initiation à la démarche scientifique, les mécanismes permettant de résoudre un problème que le sujet traité dans ce problème. Par exemple la question, "Combien y a-t-il de dentistes à Genève ? " n’a rien de chimique, biologique ou physique ; toutefois elle me semble très adaptée pour une initiation à la démarche scientifique, question qui pousserait l’élève à poser des hypothèses et permettrait par exemple d’aborder la notion d’ordre de grandeur …

Bonne année à tous !