Impact d'une formation collaborative donnée à des enseignants de chimie du secondaire sur l’enseignement et l’apprentissage du concept de mole

Faute de connaissances épistémologiques et socio-historiques au sujet du concept de mole et d’une transposition didactique pertinente de ce concept dans les manuels scolaires, les enseignants ne disposent pas des moyens nécessaires pour que leur enseignement soit aussi efficace qu’ils le souhaiteraient. Plusieurs recherches confirment que cet enseignement met habituellement l’accent sur l’aspect quantitatif de ce concept, néglige ses aspects qualitatifs et ne tient pas toujours compte des trois domaines du savoir en chimie : sous-microscopique, macroscopique et symbolique. L’évolution socio-historique de la mole est complexe. En 1900, Ostwald définit la mole comme étant une « masse normale ». En 1961, on reconnait la mole comme étant un concept pour compter les entités sous-microscopiques. En 1971, la mole devient l’unité de la « quantité de matière », sans toutefois que cela soit clairement mentionné dans la définition. Les diverses définitions qui se sont succédées laissent donc l’enseignant perplexe devant le choix d’une définition adéquate. De plus, les confusions linguistiques liées à l’apprentissage de la mole sont nombreuses, telles que des confusions phonétiques (mol et molécule), et des confusions symboliques (n, m, M, N. etc.). Un enseignement de la mole qui ne tient pas compte de ses aspects qualitatif et quantitatif, de l’évolution socio-historique du concept et d’un évitement des erreurs sémantiques risque de provoquer des obstacles didactiques chez les élèves. Par conséquent, l’objectif général de cette recherche de développement était d’étudier l’impact d’une formation portant sur le concept de mole donnée à des enseignants du secondaire sur l’évolution de leurs connaissances et compétences professionnelles et sur la réduction des obstacles didactiques chez les élèves.  La formation a été planifiée selon un cycle de DBR (Design Based Research) qui comportait de nombreuses interactions entre l’étudiante-chercheure et les six enseignantes participantes d’une école du Liban. Ce cycle de DBR se subdivisait en cinq méso cycles dans chacun desquels l’étudiante-chercheure animait des activités de perfectionnement. Le premier mésocycleconsistait essentiellement en un microcycle d’analyse et d’exploration ; les 2e, 3e et 4e cycles comportent des microcycles de design et de conception de matériel didactique ainsi que des microcycles d’analyse, d’exploration, d’évaluation et de réflexion ; le dernier mésocycleconsistait surtout en un microcycle d’évaluation et d’exploration.  Durant le premier méso cycle, l’analyse des données recueillies lors d’un groupe de discussion, d’une analyse de fiches de préparation et d’une évaluation diagnostique des apprentissages a confirmé la problématique décrite ci-dessus.  Durant les trois méso cycles suivants (2e, 3e et 4e), un matériel didactique a été élaboré et mis à l’essai en classe. Chacun de ces méso cycles commençait par un retour réflexif des enseignantes ayant expérimenté le matériel didactique en classe. Par la suite, une activité de perfectionnement de synthèse était animée par l’étudiante-chercheure, une amélioration du matériel d’équipe était effectuée en équipe et une mise à l’essai par des enseignantes était réalisée en classe. Chaque mésocyclese terminait par une évaluation des résultats des élèves.  Durant le dernier méso cycle, l’étudiante-chercheure a animé un groupe de discussion et des entretiens d’explicitation durant lequel les enseignantes participantes ont partagé leurs impressions au sujet des effets de la formation sur leur enseignement et sur les apprentissages des élèves. L’analyse et l’interprétation des résultats obtenus semblent montrer des effets positifs sur l’évolution des connaissances et des compétences professionnelles des enseignantes et sur la réduction des obstacles didactiques chez les élèves. Cette recherche présentait néanmoins d’assez nombreuses limites, notamment en raison du petit nombre d’enseignantes participantes. In the absence of epistemological and socio-historical knowledge about the concept of mole and of a relevant didactic transposition of this concept in textbooks, teachers do not have the means to make their teaching as effective as they would like. Several studies confirm that this teaching usually emphasizes the quantitative aspect of this concept, neglects its qualitative aspects and does not always take into account the three areas of knowledge in chemistry: sub-microscopic, macroscopic and symbolic. The socio-historical evolution of the mole is complex. In 1900, Ostwald defined the mole as a "normal mass". In 1961, the mole was recognized as a concept for counting sub-microscopic entities. In 1971, the mole became the unit of the "quantity of substance", however without this being clearly mentioned in the definition. These various definitions leave the teacher puzzled and looking for an adequate definition. In addition, there are many linguistic confusions related to the learning of the mole, such as phonetic confusions (mol and molecule), and symbolic confusions (n, m, M, N, etc.). A teaching of the mole that does not take into account its qualitative and quantitative aspects, the socio-historical evolution of the concept and an avoidance of semantic errors may cause didactic obstacles for secondary school students. Therefore, the general objective of this development research was to study the impact of a training on the concept of mole given to secondary school teachers on the evolution of their professional knowledge and skills and on the reduction of didactic barriers in secondary school students. The training was planned according to a DBR (Design Based Research) cycle which involved numerous interactions between the student-researcher and the six participating teachers from a Lebanese school. This DBR cycle was subdivided into five meso-cycles in each of which the student-researcher conducted developmental activities. The first meso-cycle consisted essentially of a microcycle of analysis and exploration ; the 2nd, 3rd and 4th cycles include microcycles of design of didactic materials as well as microcycles of analysis and exploration, evaluation and reflection ; the last meso-cycle consisted mainly of a microcycle of evaluation and exploration. During the first meso-cycle, an analysis of the data collected during a focus group, an analysis of the preparation documents and a diagnostic assessment of learning confirmed the problem described above. During the following three meso-cycles (2nd, 3rd and 4th), a didactic material was developed and tested in class. Each of these meso-cycles began with a reflexive feedback from the teachers who had experienced the didactic material in class. Subsequently, a synthesis development activity was facilitated by the student-researcher, an improvement of the team material was carried out by the teachers and a test was conducted in class. Each meso-cycle ended with an assessment of the secondary school students’ achievement. During the last meso-cycle, the student-researcher facilitated a focus group and explanatory interviews during which the participating teachers shared their impressions about the effects of the training on their teaching and on student learning. The analysis and interpretation of the results obtained seem to show positive effects on the evolution of teachers' professional knowledge and skills and on the reduction of didactic obstacles for secondary school students. Nevertheless, this research had quite a few limitations, mainly because of the small number of participating teachers.

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