Difficultés reliées à la résolution de problèmes de physique chez des élèves de cinquième année du secondaire
Thèse ou mémoire
1988-05 (octroi du grade: 1989-02-01)
Auteur·e·s
Directeur·trice·s de recherche
Cycle d'études
DoctoratProgramme
Sciences de l'éducationRésumé·s
L'observation des comportements d'élèves de cinquième
année du secondaire, inscrits à des cours de physique, montre
que devant des problèmes à résoudre beaucoup de ces élèves,
même s'ils ont acquis toutes les connaissances nécessaires
pour résoudre les problèmes, éprouvent des difficultés
majeures quand vient l'application de ces connaissances.
De plus, les faibles pourcentages de réussite dans les différents
examens régionaux ou provinciaux dans cette matière
confirment cet état de fait. La présente étude vise à décrire et à analyser les processus
de résolution de problèmes de physique employés par
des élèves de cinquième année du secondaire pour parvenir à
identifier les difficultés les plus fréquemment rencontrées
dans cette activité intellectuelle. A cette fin, un modèle synthèse de résolution de problêmes
de physique est élaboré à partir de différents modeles
suggérés par les recherches en intelligence artificielle
et en simulation par ordinateur sur la résolution
de problèmes de physique. Une grille d'analyse du comportement
construite à partir de ce modèle synthèse permet
l'identification des étapes utilisées par l'élève pour
résoudre les problèmes. Cette grille comporte une série de neuf étapes, chacune d'elles étant reliée soit à la lecture
du problème, à sa compréhension ou à sa solution.
Huit élèves en physique, au niveau de cinquième secondaire,
répartis en forts, moyens et faibles sont invités à
résoudre cinq problèmes de cinématique en formulant à haute
voix les raisonnements qui les conduisent à la solution du
problème. Leurs verbalisations sont transcrites sous forme
de protocole et analysées à l'aide de la grille développée
pour cette étude. Les cheminements des; élèves sont étudiés
à l'aide de diagrammes qui facilitent le repère des difficultes
pour résoudre les différents problèmes et permettent
la comparaison entre les élèves.
Les comparaisons des protocoles des élèves selon la catégorie
à laquelle ils appartiennent ou selon qu'ils ont
réussi ou échoué les problèmes font rassortir que, même dans
la solution de problèmes de cinématique ayant un contenu notionnel
restreint, aucun de ces élèves n'a pu résoudre correctement
les cinq problèmes proposés. Ce qui différencie
les trois catégories d'élèves, c'est d'abord la valeur du
contenu de leur représentat.ion du problème. Chez les élèves
"forts", cette représentation contient beaucoup plus d'informations
pertinantes que chez les autres catégories d'êlèves.
C'est à partir du contenu de cette représentation "enrichie"
que les élèves "forts" arrivent à faire une sélection
plus judicieuse des opérateurs et une utilisation plus
efficace de ceux-ci. Seul un élève classé "moyen" a réussi à solutionner trois des cinq problèmes. Par contre, un
élève "fort" n'a réussi qu'un seul problème.
Les comparaisons mettent aussi en évidence que, dans
les problèmes à contexte multiple, où il y a plusieurs
objets qui se déplacent, la différence entre le succès et
l'échec s'explique par la façon dont les élèves conçoivent
la situation décrite dans le problème. Les élèves qui ont
réussi à résoudre ce genre de problèmes ont utilisé une
représsentation littérale du déroulement de la situation ou
un dessin pour identifier des caractéristiques communes au
mouvement de chaque objet. Les élèves qui ont échoué n'ont
pas été en mesure de faire ce cheminement, de sorte qua même
s'ils ont sélectionné de bons opérateurs sur la base de certains
mots clefs contenus dans le texte du problème, l'application
de ceux-ci demeurent inexacte, puisqu'ils opèrent
sur une situation différente de celle décrite dans la donnée
au problème. Dans les deux problèmes à contexte unique, les
causes des échecs sont multiples. Dans un des problèmes,
l'emploi d'unités de grandeurs différentes pour décrire une
même variable est la cause principale des échecs dans la
solution de ce problème. Dans l'autre problème, la difficulte
de décrire le comportement de l'objet à partir des
connaissances apprises au cours de physique est à l'origine
des: échecs dans la solution de ce problème.
Note·s
Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.Collections
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