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Une approche mésoscopique pour l'enseignement de la statique des fluides. Étude des raisonnements des apprenants, élaboration et expérimentation d'une séquence d'enseignement.
Résumé
no abstract in english
Cette thèse comporte: une étude des raisonnements des apprenants sur les fluides ; l'élaboration, l'expérimentation et l'évaluation d'une séquence d'enseignement sur la statique des liquides en présence de gravité, les aspects cinétiques et thermiques étant exclus. Elle présente une analyse des recherches d'autres auteurs sur ces sujets et quelques idées guides sur les raisonnements impliqués dans ce contexte. L'analyse du contenu et l'étude des conceptions sont envisagés de façon étroitement liée.
Après deux entretiens exploratoires, la recherche sur les raisonnements est faite au moyen de plusieurs questionnaires, aux niveaux du lycée et de la première année universitaire. Un point critique est la difficulté à connecter les actions locales et les effets globaux, ce qui demande un raisonnement systémique, capable de rendre compte du mécanisme qui permet d'établir la situation finale d'équilibre. La courte séquence d'enseignement, expérimentée chez des étudiants de première année universitaire, est basée sur la proposition d'un modèle mécanique simple de liquide, au niveau mésoscopique, dont les éléments sont des balles de mousse. Le but est de rendre concrète et visuelle la décomposition typique en mécanique des fluides, en évoquant des objets avec lesquels établir une analogie de comportement. L'attention est posée sur les interactions locales et sur la transmission des changements, pour aider les étudiants à surmonter leur difficulté à concilier les lois formelles et le comportement local du fluide. L'évaluation de la séquence se fonde sur: des pre-tests et des post-tests, sous forme de questionnaires papier-crayon, comparés avec les résultats de groupes témoins ayant suivi un cours "classique" ; des enregistrements audio des débats entre étudiants lors de la séance finale. Les réactions d'un groupe d'enseignants en formation sont reportées, concernant une éventuelle reprise de la séquence. Quelques lignes de développement ultérieur de la recherche sont données.