Etape 2 : Création et étude de situations de classe : TP insérant la construction de protocoles

       Cette étape demande une coopération étroite entre les chercheurs en science de l’éducation et dans les didactiques des diverses sciences expérimentales.

Questions de recherche

        Dans quelles conditions les apprenants arrivent-ils à construire un protocole ? En particulier, quel guidage va permettre aux apprenants de structurer le protocole ?

        Quel est l’impact de la construction d’un protocole dans leurs apprentissages ? Notamment, est-ce que cela aide l’apprenant à s’approprier le questionnement initial et à analyser les résultats expérimentaux obtenus et à acquérir des connaissances procédurales ?

Hypothèses de recherche

     Notre première hypothèse est que le scénario doit prendre en compte les représentations externes des apprenants, pour les aider dans la tâche de structuration qui sous-tend la construction du protocole.

        Notre deuxième hypothèse est que la tâche de construction de protocole permet aux apprenants de construire des connaissances procédurales, en mettant en relation leurs connaissances théoriques avec les tâches pratiques, y compris dans les aspects les plus techniques. D’autre part, à travers la structuration des tâches et la paramétrisation du problème, la construction du protocole favorise l’appropriation du questionnement et l’aboutissement de la démarche.

Quelles représentations externes pour la construction de protocoles d’expérience ?

        L’activité de construction de protocoles d’expérience implique la production d’un plan des actions à exécuter et des décisions à prendre dans le futur. Une telle activité peut être conceptualisée comme une activité de conception, et en tant que telle, elle nécessite l’utilisation d’un format de représentation externe pour permettre la notation de ce qui aura été produit. Ce format de notation doit se coordonner avec les multiples formats déjà employés dans les disciplines scientifiques (cf. en chimie décrit par Kozma, Chin, Russel et Marx, 2000). Bien qu’il n’existe a priori pas de langage prescrit pour noter un protocole d’expérience, on peut supposer que des apprenants produisent spontanément des dessins, des organigrammes ou des listes de propositions langagières pour noter le plan des actions à exécuter. Nous proposons dans cette étape d’analyser sur le plan du format de représentation utilisée, les productions spontanées des apprenants dans les différentes situations étudiées.

        L’objectif de l’étude des représentations externes est de pouvoir informer le processus de conception de l’EIAH. En effet, la réalisation de l’interface pour la construction de protocoles d’expérience suppose de fait de proposer un format de représentation. L’avantage de l’ordinateur est justement qu’il pourrait permettre un guidage dans les conduites de construction par le choix des formats (Ainsworth, 1999) et une flexibilité plus grande dans la manipulation et le changement des registres de représentation (voir pour l’importance du changement de registres de représentation pour l’apprentissage, Duval, 1995).

Démarche et méthodologie

• Parmi le corpus de TP initial, nous sélectionnerons des TP prototypiques dans les différentes disciplines, comportant si possible des éléments de construction de protocoles. Le cas échéant, ces situations s’appuieront sur des simulations ou d’autres logiciels de TP courant.

   A partir des résultats de l’étape précédente et de l’expérience acquise dans le cadre d’educ@ffix.net, nous construirons des scénarios de TP prototypiques où les élèves auront à construire un protocole expérimental. Nous nous réfèrerons également aux travaux en didactique sur les TP (Robardet et Guillaud, 1997 ; Darley, 1994 ; Gil Perez,1993 ;…)

• Les TP sélectionnés seront mis en œuvre dans les classes, afin de tester nos hypothèses de recherche en fonction des choix didactiques retenus pour les scénarios. Les données seront recueillies de diverses façons : enregistrements audio et vidéo, recueil des productions écrites des apprenants et des enseignants.

      Dans un premier temps, les scénarios seront conçus pour permettre l’émergence des représentations externes spontanées des apprenants dans l’étape de construction de protocole. La question est de savoir si leurs représentations externes leur permettent de construire un protocole expérimental pertinent par rapport au problème posé. Cela permet également de préciser le guidage nécessaire pour les aider à évoluer vers la construction d’un protocole pertinent, avec les modèles de référence développés dans l’étape 1 comme repère. On s’appuiera également sur les stratégies d’aide développées par les enseignants en séance. Nous classerons les stratégies d’aide observées en séparant celles qui pourront être du ressort d’un tuteur artificiel de celles qui restent du ressort de l’enseignant ou des interactions collaboratives entre apprenants. Nous nous appuierons sur les travaux de Venturini et al (2003), Blanchard-Laville (2003), Tardif et Lessard (1999).

        Dans un deuxième temps, nous chercherons à identifier l’impact de la construction de protocole sur la phase d’analyse des résultats. Nous utiliserons comme traceurs les paramètres de la situation expérimentale et l’acquisition de connaissances procédurales.