Une ingénierie didactique fondée sur une démarche d'investigation avec simulation pour enseigner les ondes mécaniques au lycée

A didactic engineering based on an investigation approach with simulation to teach the mechanical waves to the high school

• Auteur / Autrice : Ahmed Ben Jemaa
• Direction : Jean-Marie Boilevin, Bassem Jamoussi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'éducation
• Date : Soutenance le 12/12/2017
• Etablissement(s) : Brest en cotutelle avec Université virtuelle de Tunis
• Ecole(s) doctorale(s) : Éducation, Cognition, Langages, Interactions, Santé (ECLIS) (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche sur l'éducation, les apprentissages et la didactique (Rennes) - Education, Cognition, Tice et Didactique (Tunis)
• Jury : Président / Présidente : Mohamed Tmar
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bassem Jamoussi, Mohamed Tmar, Patrice Venturini, Alain Jameau, Abdelmajid Naceur
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mohamed Tmar, Patrice Venturini

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Ondes

Mots clés libres

Ondes

Enseignement ordinaire

Simulation

Démarche d’investigation

TACD

Ingénierie didactique

Waves

Ordinary teaching

Simulation

Investigation approach

TACD

Didactic engineering

Résumé

La thèse part d’un constat, fondé sur une revue de littérature, à propos des difficultés des élèves et des étudiants en rapport avec le concept onde. Ce constat est renforcé par notre étude empirique en master. L’objectif de notre travail est de construire, et de tester, une ingénierie didactique fondée sur une investigation proposant ainsi un enseignement qui diffère de la coutume en s’appuyant sur une simulation informatique. Après une introduction des principes et de l’intérêt de l’ingénierie didactique, notre travail est organisé en quatre parties. La première comporte une analyse épistémologique et historique du concept d’onde, où nos résultats montrent l’émergence et la persévérance de l’obstacle substantialiste. Ensuite, une analyse des séances d’enseignement ordinaire du concept d’onde est réalisée dans le cadre de la théorie de l’action conjointe en didactique. Cette analyse met en exergue la nature des pratiques dans cette classe de terminale tunisienne et montre les limites d’un tel enseignement, que nous considérons transmissif. L’analyse cognitive des concepts clés (célérité et front d’onde) permet d’étayer notre constat sur les difficultés rencontrées par les élèves. Une analyse du champ de contraintes clôt cette première partie. La deuxième partie consiste à justifier les choix effectués afin d’élaborer un scénario pédagogique basé sur une situation d’investigation de type PCDR, constituée de quatre moments : Prévision, Confrontation, Résolution et Discussion. La troisième partie est réservée d’une part, à la description détaillée de la méthodologie de recherche et de ses différents niveaux d’analyse et, d’autre part, à une analyse a priori de la séance de travaux pratique de type PCDR. Pour finir, la quatrième partie propose une analyse des activités menées au cours de la séance de travaux pratiques sur les ondes dans un lycée de banlieue de Tunis et une évaluation du scénario pédagogique. Les résultats obtenus sont satisfaisants par rapport à nos attentes. En effet, les discussions des élèves traduisent un réel intérêt pour résoudre certaines situations d’investigations proposées. De plus, l’analyse des résultats du post-test montre que la séance d’enseignement par PCDR a contribué à l’amélioration du nombre des réponses correctes des élèves et de leurs modes de raisonnements.

The thesis begin with a report, Based on a review of the literature, about the difficulties of the pupils and the students in relation to the concept wave. This report is strengthened by our empirical study in master's degree. The objective of our work is to build, and to make out to test, a didactic engineering based on an investigation so proposing an education differ from the custom resting on an IT simulation. After an introduction of the principles and the interest of the didactic engineering, our work is organized in four parts.The first one contains an epistemological analysis and a historic of the concept of wave, where our results show the emergence and the perseverance of the obstacle substantialist. Then, an analysis of the sessions of ordinary education of the concept of wave is realized within the framework of the theory of the joint action in didactics. This analysis highlights the nature of the practices in this Tunisian terminal classes of high school and shows the limits of such an teaching, as we consider transmissif. The cognitive analysis of the key concepts (vibration velocity and wave front) allows to support our report on the difficulties met by pupils. An analysis of the field of constraints closes this first part. The second part consists in justifying choices made to develop an educational scenario based on a situation of type PCDR's inquiry, constituted of four moments: forecast, Confrontation, Resolution and discussion. The third part is reserved on one hand, in the detailed description of the methodology of search and its various levels of analysis and, on the other hand, in an analysis a priori of the practical session of teaching of type PCDR. To finish, the fourth part proposes an analysis of the activities led during the session on the waves in a suburban high school of Tunis and an evaluation of the educational scenario. The obtained results are satisfactory with regard to compared with our waits. Indeed, the discussions of the pupils translate a real interest to solve certain situations of proposed inquiry. Furthermore, the analysis of the results of the post-test shows that the session of teaching with approch by PCDR contributed to the improvement of the number of the correct answers of the pupils and their ways of reasoning.