Repérage d'invariants et construction des concepts scientifiques - le cas du concept d'élément chimique en sciences physiques

Tracking invariant and construction of scientific concepts - the case of the concept of chemical element in physical sciences

• Auteur / Autrice : Pierre Fleury
• Direction : Jean-Claude Sallaberry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sociétés, Politique, Santé publique. Sciences de l'éducation
• Date : Soutenance le 26/11/2012
• Etablissement(s) : Bordeaux 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sociétés, politique, santé publique (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Gérard Vergnaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Johann-Günther Egginger, Helene Sauzeon, Patricia Schneeberger
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gérard Vergnaud, Gérard Sensevy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Physique

Éléments (chimie)

Invariants

Mots clés libres

Invariants

Repésentations

Concepts scientifiques

Liaisons invariant(s) – Concepts

Structure (S,I,S)

Didactique

Sciences Physiques

Élément chimique

Filiations cognitives

Catégorisation des invariants

Invariant (s)

Representations

Science Concepts

Links invariant (s) - Concepts

Structure (S, I, S)

Didactical

Physical Sciences

Chemical element

Cognitive Filiations

Categorization of invariants

Résumé

Vergnaud (1985) propose une structure de type (S,I,S) qui sous-tend que la construction d’un concept scientifique est accompagnée entre autres de l’émergence d’un système d’invariant(s) lié au concept. Nous proposons ici d’observer si, en sciences physiques, sur l’exemple du concept d’élément chimique au sein de classes de seconde générale du lycée, l’élaboration de l’invariant, dans le cadre d’une telle structure (S,I,S), est, sinon la condition de celle du concept, susceptible de le rendre plus lisible. Nos résultats montrent que la construction du concept d’élément chimique semble être conditionnée par celle de son invariant. En revanche la réciprocité ne paraît pas aussi évidente. Nous observons des tendances similaires sur d’autres concepts en sciences physiques, lesquels sont en cours d’exploitation. Cela nous amène à penser que les invariants pourraient se voir doter, en sciences physiques, d’un statut didactique « majeur ». Nous proposons une ébauche de classification des invariants, en sciences physiques, afin de donner de la lisibilité aux objets complexes que sont les concepts scientifiques auxquels ils sont associés. Nous imaginons que toutes les disciplines pourraient « penser » leurs invariants et que ces derniers pourraient être valorisés, au sein des organismes de formation, pour ce qu’ils sont susceptibles d’apporter aux élèves dans un cursus d’apprentissage.

Vergnaud (1985) propose a structure of type (S, I, S) which underlies the construction of a scientific concept is accompanied by among others the emergence of a system invariant (s) related to the concept. We propose here to observe whether, physical sciences, the example of the concept of chemical element  within general classes of second  school, the development of the invariant under such a structure (S, I, S) is, if the condition of the concept, which may make it more readable. Our results show that the construction of the concept of chemical element seems to be conditioned by its invariant. However reciprocity does not seem so obvious.We observe similar trends on other concepts in the physical sciences, which are in operation. This leads us to believe that the invariants could be build, physical sciences, educational status "major". We propose a draft classification of invariants, physical sciences, in order to give clarity to complex objects that are scientific concepts which they are associated.We imagine that all disciplines could "think" their invariants and that they could be recovered within training organizations for what they are likely to provide students with a learning curve.