La liaison chimique : analyse épistémologique et didactique. Étude de pratiques d’enseignants-chercheurs en licence première année

Chemical bonding : epistemological and didactic analysis. A study of French Academics practices in the first year of undergraduate studies

• Auteur / Autrice : Julien Valentin
• Direction : Isabelle Autain Kermen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Didactique des sciences
• Date : Soutenance le 13/12/2023
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : Éducation, langages, interactions, cognition, clinique, expertise (Rennes ; 2022-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche sur l'éducation, les apprentissages et la didactique (Rennes)
• Jury : Président / Présidente : Patricia Marzin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Autain Kermen, Patricia Marzin, David Cross, Ludovic Morge, Cécile de Hosson, Sophie Canac
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : David Cross, Ludovic Morge

Mots clés

Mots clés contrôlés

Didactique

Étudiants de première année

Étude et enseignement

Liaisons chimiques

Mots clés libres

Didactique de la chimie

Liaison chimique

Modèle de Lewis

Images de résolution atomique

Pratiques des enseignants

Double approche didactique et ergonomique

Didactics of chemistry

Chemical bonding

Lewis model

Atomic resolution images

Teaching practices

Double didactic and ergonomic approach

Résumé

Cette thèse porte sur les pratiques d’enseignants-chercheurs (EC) de chimie lorsqu’ils dispensent des cours sur les modèles de liaison chimique en licence première année. Nous effectuons préalablement une analyse épistémologique et didactique du savoir fondée sur un cadre mettant en relation théorie, modèle et réalité. Nous montrons que toute liaison chimique s’explique par un modèle unificateur d’interactions électromagnétiques entre articules du niveau submicroscopique, validé au cours d’un entretien par deux EC experts du thème de la liaison chimique. Une analyse approfondie, dédiée au modèle de Lewis, révèle que le modèle actuel est axé sur les représentations symboliques que le modèle originel. Nous abordons également le statut des images de résolution atomique, les considérant comme preuves d’un registre empirique submicroscopique. Notre recherche repose sur l’hypothèse essentielle qu’un cours dispensé par des EC, peu contraints par l’institution et ayant une pratique quotidienne du laboratoire, constitue un potentiel permettant de dépasser une présentation segmentée par type de liaison chimique tout en favorisant les liens entre modèle et réalité. Le cadre méthodologique de la double approche didactique et ergonomique est mobilisé pour analyser ce que disent et font les EC lorsqu’ils introduisent les modèles de liaison chimique aux étudiants. À travers l’analyse croisée d’ouvrages, du discours des EC et d’entretiens, nous mettons en évidence que le contenu des cours est modelé par des habitudes d’enseignement et des contraintes organisationnelles, mais semble peu affecté par la mission de recherche des enseignants. En conclusion, nous formulons des propositions pour l’enseignement de la liaison chimique.

This thesis examines the instructional practices of French Academics in the field of chemistry, specifically focusing on the teaching of undergraduatee courses. Prior to this investigations, we conduct an epistemological and didactic analysis of current knowledge, employing a framework that establisches connections between theory, model, and reality. Our study demonstrates that a comprehensive model based on electromagnetic interactions between particles at the submicroscopic level can explain all chemical bonds. This model is validated through interviews with two experts in the field of chemical bonding. A more detailed analysis. Concentrating on the Lewis model, reveals a shift towards symbolic representations compared to the original model. We also explore the significance of atomis resolution images, considering them as evidence of a submicroscopic empirical level. Our research operates under the premise that courses taught by faculty members, with limited institutional constraints and routine laboratory practices, hold the potential to move beyond a segmented presentation by bond type while strengthening the connection between models to students, we employ the methodological framework of the double didactic and ergonomic approach. Through cross-analysis of literature, faculty discourse, and interviews, we highlight that courses content is influenced by teaching habits and organizational constraints, with minimal impact from the teachers’research mission. In conclusion, we formulate proposals for improving the teaching of chemical bonding.