<figure><img src="image_1.png" /></figure>

HAL
open science

# Évaluation de l'impact d'une bande dessinée numérique en classe de sciences : le cas de l'énergie

Agathe Chirier, Cécile de Hosson

► To cite this version:

Agathe Chirier, Cécile de Hosson. Évaluation de l'impact d'une bande dessinée numérique en classe de sciences : le cas de l'énergie. Telling Science Drawing Science / Science en récit, science en image, Nov 2024, Angoulême, France. hal-05296233

HAL Id: hal-05296233

https://hal.science/hal-05296233v1

Submitted on 3 Oct 2025

HAL is a multi-disciplinary open access
archive for the deposit and dissemination of sci-
entific research documents, whether they are pub-
lished or not. The documents may come from
teaching and research institutions in France or
abroad, or from public or private research centers.

L'archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est
destinée au dépôt et à la diffusion de documents
scientifiques de niveau recherche, publiés ou non,
émanant des établissements d'enseignement et de
recherche français ou étrangers, des laboratoires
publics ou privés.

Public Domain
# Évaluation de l'impact d'une bande dessinée numérique en classe de sciences : le cas de l'énergie

Agathe Chirier (1), Cécile de Hosson (1)

(1) Laboratoire de didactique André Revuz (EA 4434), Université Paris Cité

## Introduction

Ce travail de recherche s'inscrit dans le programme européen ERASMUS+ ECOSCOMICS, qui vise à développer une série de bandes dessinées numériques pour une utilisation en classe de science, *Les Grandiloquents* (Bordenave 2016 ; Maron 2019). Elle présente quatre adolescents membres d'une troupe de théâtre qui sont amenés à mettre en scène des concepts scientifiques *via* l'approche historique de leur découverte. L'épisode sur l'énergie, objet de notre étude, voit les Grandiloquents chargés par leur professeur de théâtre de rédiger, en vers, une pièce mettant en scène une machine à mouvement perpétuel qu'ils auront imaginée.

L'épisode à l'étude consiste à l'heure actuelle en un story-board de bande dessinée, dont l'analyse de la mise en œuvre en classe aura pour objectif d'en développer la version définitive.

## L'ingénierie didactique : cadre théorique

L'ingénierie didactique repose sur le principe de formulation et de mise à l'épreuve d'hypothèses pédagogiques. Elle nécessite une analyse *a priori* de la séance à implémenter, permettant la formulation d'hypothèses sur les obstacles et leviers potentiels d'apprentissage (Artigue 1988 ; Artigue 2002). Ce cadre théorique justifie l'ensemble de notre démarche, de la conception à l'évaluation de l'impact de la bande dessinée numérique.

## L'enseignement de l'énergie : plusieurs obstacles

L'apprentissage de l'énergie en sciences physiques au secondaire se heurte à de nombreuses difficultés, que l'on peut rassembler en deux catégories (Bächtold 2014 ;
Goldring et Osborne 1994 ; Lawrence 2007). D'une part, la polysémie du terme « énergie » génère des confusions entre des concepts distincts tels que les formes d'énergie, les sources d'énergie ou encore les modes de transfert d'énergie. À cela s'ajoutent les écarts conceptuels et de définition en fonction de la discipline et du cadre d'étude : le terme « énergie » n'a pas la même signification selon que l'on se place en sciences physiques, en biologie ou en géographie. Un cours de physique mettra l'accent sur des notions rigoureusement théoriques, tandis qu'un cours de géographie insistera davantage sur les aspects socio-environnementaux liés à la consommation d'énergie. D'autre part, l'abstraction du concept pose problème : invisible, intangible, insaisissable par excellence, l'énergie échappe au sens commun et est souvent confondue avec d'autres grandeurs physiques, telles que la force et la puissance. Dans l'impossibilité d'en effectuer une mesure directe, il nous est nécessaire de recourir à des méthodes alternatives pour en évaluer la valeur (Bächtold 2014). Une idée reçue courante est que l'énergie se « consomme » ou se « perd », en contradiction avec le premier principe de la thermodynamique qui stipule que la quantité d'énergie totale d'un système isolé se conserve au cours du temps. Qui plus est, ce principe est très souvent confondu avec la conservation de l'énergie mécanique, un phénomène spécifique qui se produit uniquement en l'absence de forces de frottements.

## Stratégie didactique et objectifs de l'expérimentation

L'épisode aborde le concept d'énergie sous un angle à la fois théorique et socio-environnemental, en s'appuyant sur les avantages d'une approche plurididactique (de Hosson et Valentin 2013 ; Morge et Buty 2014). L'expérimentation vise à observer l'évolution de la compréhension de l'énergie après l'étude de la bande dessinée et à améliorer le story-board pour la version finale de l'épisode.

## Analyse *a priori* de la séance

Avant l'implémentation, une analyse *a priori* a permis de formuler les hypothèses suivantes :

* La bande dessinée améliorera la compréhension des élèves sur les distinctions entre formes, sources et transferts d'énergie.

* La bande dessinée facilitera l'assimilation du principe de conservation et apportera une clarification sur certains termes couramment employés pour parler de l'énergie (« pertes », « production », « consommation »).
* Les élèves seront en mesure d'établir l'équivalence entre plusieurs situations physiques (e.g. mécanique, thermodynamique, électromagnétisme...) grâce au principe d'invariance.

* L'approche narrative et visuelle réduira les confusions liées à l'abstraction du concept d'énergie.

À titre d'exemple, les planches présentées en Figure 1 font l'objet d'une hypothèse spécifique portant sur la compréhension de l'influence de la masse et la hauteur d'un corps sur son énergie mécanique, et participe ainsi des hypothèses globales que nous avons formulées sur le principe de conservation et celui d'équivalence.
<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>Figure 1 : Extrait du story-board (planches 19 à 24)</figcaption></figure>

## Méthode de recueil et d'analyse des données

L'expérimentation a été réalisée au sein de trois classes de troisième du collège Antoine de Saint-Exupéry à Vincennes, et organisée comme suit :
* Pré-séance (15 à 20 minutes) : Administration d'un questionnaire sur les pratiques de lecture de bandes dessinées et la compréhension de la notion d'énergie, ciblant les difficultés identifiées.

* Lecture individuelle : Lecture autonome de la bande dessinée numérique via un lien envoyé par mail.

* Séance en classe (30 à 45 minutes, la semaine suivante) : Étude de la bande dessinée en groupes de quatre sur ordinateur et réponse à des questions sur un document de travail. Pour chaque groupe, un enregistrement audiovisuel de la séance est prélevé.

* Post-séance (15 minutes, la semaine suivante) : Remplissage d'un questionnaire identique à celui de la pré-séance pour évaluer l'évolution de la compréhension, et réponse à une enquête de satisfaction.

## Résultats et discussion

Les questionnaires ont été soumis à une étude statistique, et les enregistrements vidéo analysés et retranscrits pour examiner les interactions des élèves entre eux et avec le story-board afin d'inférer ce qui a été compris ou non. Cette analyse *post-hoc* permettra de valider ou d'infirmer nos hypothèses initiales.

## Évaluation de l'impact de la bande dessinée sur les apprentissages

L'analyse des résultats des questionnaires à choix multiples administrés avant et après l'étude de la BD de vulgarisation révèle une faible évolution des réponses des élèves, avec un écart généralement limité à 5%, que ce soit à la hausse ou à la baisse, selon les questions. Une question, toutefois, a vu ses réponses évoluer de manière significative entre les deux moments de mesure : il s'agit de la question 2.a) (Figure 2). Les résultats du test de comparaison de $\chi^2$ de McNemar indiquent une évolution significative des réponses R3 (bonne réponse), avec une p-value résultante de 0.035, inférieure au seuil de significativité conventionnel de 0.05, sous l'hypothèse nulle. L'étude de la bande dessinée a donc eu un impact notable sur la compréhension des élèves, la situation décrite dans la question 2.a) pouvant s'apparenter à l'exemple des billes tombant dans la glace que l'on retrouve dans la BD (voir Figure 1).
<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>Figure 2 : Extrait du questionnaire administré aux élèves avant et après l'étude de la bande dessinée (BR : bonne réponse)</figcaption></figure>

Les questions à réponses ouvertes du document de travail ont elles aussi permis d'obtenir de précieuses informations sur l'évolution de la pensée des élèves *via* l'épisode de bande dessinée.

Tout d'abord, plusieurs difficultés semblent persister concernant la distinction entre les notions de forme, source et mode de transfert d'énergie. Un groupe d'élèves écrit notamment : « [L'énergie] passe d'une source à une autre en se transformant. ». Un autre, qui écrit : « Il faudrait réduire considérablement la consommation globale d'énergie, en particulier celle produite par les déchets. », semble confondre les notions d'énergie dissipée et de source d'énergie. On notera toutefois que, malgré l'emploi récurrent des expressions « énergie fossile » et « énergie renouvelable », que l'on peut attribuer aux habitudes de langage, un grand nombre d'élèves parvient à identifier ces dernières comme étant des sources d'énergie, et non des formes d'énergie.

Par ailleurs, le principe de conservation de l'énergie semble avoir été assimilé par une grande partie des élèves, dont la plupart reprennent la citation apocryphe d'Antoine Laurent de Lavoisier sur la conservation des masses lors du changement d'état de la matière : « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme ». À la question « Est-il rigoureux de parler de "pertes" ou de "dissipation" d'énergie ? », un groupe répond : « Parler de "pertes" et de "dissipation" désigne la transformation d'une énergie en une autre non utilisable. », et plusieurs groupes parviennent d'ailleurs à identifier l'énergie dissipée en question comme étant de l'énergie thermique. Lorsqu'il est demandé de
justifier l'impossibilité d'un mouvement perpétuel, certains élèves expliquent : « À cause des frottements, dans une chaîne d'énergie, il y aura toujours des "pertes" d'énergie successives. » On notera la reprise des guillemets qui semble indiquer que les élèves ont correctement appréhendé l'ambiguïté du vocabulaire et l'utilisent désormais avec précaution.

Enfin, il est crucial de souligner que même lorsque les élèves fournissent des réponses correctes, ils éprouvent des difficultés à sortir du cadre spécifique de la bande dessinée et de ses exemples. Un certain nombre d'entre eux se contente de paraphraser ou de fournir des réponses circonstancielles. Ces réponses, bien qu'exactes, restent très dépendantes du contexte étudié et ne permettent pas de déterminer si les élèves sont capables de généraliser les concepts à d'autres situations.

## Retour d'expérience des élèves et de l'enseignant

Les retours d'expérience des élèves et de l'enseignant sur l'utilisation de la BD en classe sont variés et apportent des éclairages précieux sur l'usage de cet outil pédagogique. Une première observation commune concerne la durée de travail. Les séances de travail ont duré de 30 à 45 minutes, si l'on exclut le temps consacré à l'installation et à la prise en main des outils informatiques. L'enseignant a jugé cette durée généralement suffisante. Du côté des élèves, les avis sont plus mitigés. Certains ont estimé que la séance était trop courte pour terminer toutes les tâches, ce qui se reflète dans le fait que plusieurs groupes n'ont pas répondu à l'intégralité du document de travail. De plus, deux remarques récurrentes parmi les élèves concernent la complexité et la longueur de la BD. Plusieurs élèves ont mentionné avoir trouvé la BD trop dense et difficile à comprendre dans le temps imparti, les multiples notions abordées n'étant selon eux pas suffisamment approfondies.

Ils ont cependant salué l'initiative et l'introduction de cet outil pédagogique. En particulier, les élèves ont apprécié l'aspect visuel qui leur permettait de rendre concrets, par le dessin, des concepts réputés pour leur abstraction : « Les images m'ont aidée à comprendre. J'aime apprendre comme ça. Merci ! », écrit une élève dans l'enquête de satisfaction.

L'aspect narratif, également, semble avoir stimulé l'intérêt des collégiens : « La chose qui me motive le plus à apprendre de nouvelles choses sur un sujet est quand l'histoire est intéressante et les personnages sont approfondis et passionnés à propos d'un sujet. » Certains avis, plus mesurés, font mention d'une histoire « un peu confuse » mais tout de même intéressante : « Je n'ai pas beaucoup aimé le découpage des cases, c'est pas très clair dans certains cas mais sinon c'est bien. »
## Conclusion et perspectives

Cette ressource pédagogique s'est révélée être un puissant catalyseur de questionnements : sa longueur et la densité des concepts abordés la rendent difficilement exploitable en une heure et de manière autonome pour des élèves de niveau troisième.

La bande dessinée est actuellement à l'état de story-board : nous nous appuierons sur l'analyse des résultats ainsi que sur les retours des élèves et de l'enseignant pour en développer la version définitive.

Une utilisation optimale, comme le suggérait l'enseignant de physique-chimie ayant participé à l'expérimentation, pourrait consister à s'en servir comme support pour aborder les divers chapitres relatifs à l'énergie.

## Bibliographie

* Artigue, M. (1988). Ingénierie didactique. *Recherches en didactique des mathématiques*, 9(3), 281-308.

* Artigue M. (2002). Ingénierie didactique : quel rôle dans la recherche didactique aujourd'hui ? *Les dossiers des sciences de l'éducation*, 8(1), 59-72.

* Bächtold, M., Munier, V., Guedj, M., Lerouge, A. & Ranquet, A. (2014). Quelle progression dans l'enseignement de l'énergie de l'école au lycée ? Une analyse des programmes et des manuels. *RDST. Recherches en didactique des sciences et des technologies*, 10, 63-91.

* Bordenave, L., Crépin-Obert, P., & Pelé, M. (2016). Conception et analyse didactique d'une bande dessinée numérique sur l'histoire des sciences pour le collège : Les Grandiloquents.

* De Hosson, C., & Valentin, L. (2013). Enseigner l'énergie à la fois comme concept scientifique et comme bien public. *L'énergie à découvert*, 302-303.

* Farinella, M. (2018). The potential of comics in science communication. *Journal of Science Communication*, 17.

* Goldring, H., & Osborne, J. (1994). Students' difficulties with energy and related concepts. *Physics Education*, 29.

* Guedj, M., & Mayrargue, A. (2014). Éclairages historiques sur l'émergence du concept d'énergie. *RDST. Recherches en didactique des sciences et des technologies*, 10, 35-61.
Lawrence, I. (2007). Teaching energy: thoughts from the SPT11–14 project. *Physics Education, 42*.

Maron, V., Bordenave, L., & Govin, B. (2019). Co-construction et expérimentation d'une bande dessinée numérique pour la classe : Les Grandiloquents, épisode sur la gravitation. *Tréma, 51*.

Morge, L., & Buty, C. (2014). L'énergie : vers des recherches plurididactiques. *RDST. Recherches en didactique des sciences et des technologies, 10*, 9-34.

Robert, P. (2015). Professeure Moustache contre les médias. *Comicalités* [En ligne], Varia, mis en ligne le 02 septembre 2015, consulté le 29 mars 2024.