Unpublished conference/Abstract (Scientific congresses and symposiums)
Etude des conceptions erronées rencontrées sur l’analyse d’un tir parabolique chez les étudiants arrivant à l’université
Marique, Pierre-Xavier; Toussaint, Pauline; Hoebeke, Maryse
202032e colloque de l'ADMEE-Europe
 

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Keywords :
Didactique de la physique; Conceptions erronées; cinématique
Abstract :
[fr] Un MOOC (Massive Open Online Course), portant sur la physique et dont l’objectif sera de faciliter la transition « secondaire-supérieur » en physique, est en cours de réalisation actuellement à l’ULIège (Belgique). Le contenu et la structure du MOOC ont été réfléchi et discuté dans un groupe constitué d’enseignants du secondaire et du supérieur. Chaque séquence commencera par la mise en évidence d’une conception erronée, souvent rencontrée par les différents enseignants. Plusieurs travaux de recherches (Daud et al., 2015 ; Thouin, 1985) ont mis en évidence les problèmes liés à aux représentations première de la réalité qu’ont les élèves et étudiants en abordant différents concepts en sciences physiques. C’est particulièrement le cas en mécanique, de par son rapport à la vie quotidienne (Caramazza et al., 1981 ; Champagne et al., 1980 ; Clement, 1982). Nous nous sommes fortement attardés sur les difficultés conceptuelles que rencontrent de nombreux apprenants dans l’analyse du mouvement parabolique d’un objet. Afin de pointer ces difficultés, une vidéo interactive a été imaginée. Dans un premier temps, une animation illustre le début du mouvement parabolique d’un ballon lancé obliquement (Figure 1). Dès qu’il atteint le sommet de sa trajectoire, l’animation se met en pause. L’étudiant est alors invité à indiquer la nullité/non nullité des quatre grandeurs physique : - la vitesse v de l’objet, - la composante horizontale du vecteur vitesse vx de l’objet, - la composante verticale du vecteur vitesse vy de l’objet et - l’accélération a subie par cet objet. Seize combinaisons de réponses sont possibles et seule une d’entre elle est correcte (v ≠ 0 ; vx ≠ 0 : vy = 0 ; a ≠ 0). Sept combinaisons sont fausses mais néanmoins réalistes. Elles ne correspondent simplement pas à la situation décrite. Les huit dernières combinaisons sont incohérentes. Par exemple, il est physiquement impossible qu’un objet possède une vitesse non nulle tout en présentant des composantes du vecteur vitesse nulle. Mettre en évidence cette incohérence devrait permettre à l’étudiant d’évoluer dans son apprentissage. La suite de la vidéo sera différente en fonction de la combinaison de réponse fournie. Dans le cas où la combinaison est illogique, une illustration « bug » apparaitra à l’écran signifiant à l’apprenant l’incohérence de ses réponses. Dans le cas où l’étudiant a encodé une combinaison plausible mais fausse, le ballon suivra la trajectoire correspondant aux réponses fournies. L’apprenant pourra alors se rendre compte facilement qu’une ou plusieurs de ses réponses sont erronées au vu de la suite de la trajectoire. Il lui sera alors possible d’identifier sur quelle(s) grandeur(s) portent son(ses) erreur(s) et la(les) corriger en conséquence. Enfin, dans le cas où l’apprenant fourni la bonne combinaison de réponse, le ballon poursuivra sa trajectoire parabolique normalement. Le même développement pédagogique a été réalisé dans le cas où le ballon arrive au niveau du sol. Une ultime question, à réponses multiples cette fois, permet aux étudiants d’indiquer une éventuelle différence de réponse pour chacune des quatre grandeurs, en fonction du type de sol sur lequel arrivera l’objet (sol dur ou eau). Afin d’identifier les fréquences de sélection des différentes combinaisons possibles, une équipe pédagogique du Département de Physique de l’Université de Liège a proposé le même test formatif à plusieurs publics d’étudiants : des élèves de dernière année de l’enseignement secondaire participant à différents types d’activités préparatoires et des étudiants de première année universitaire ayant un cours de physique dans leur programme de cours. Ce test, composé de neuf questions à choix multiples ou à réponses multiples, est soumis aux étudiants des activités préparatoires une seule fois. Les étudiants de première année universitaire ont l’occasion d’y répondre deux fois : une première fois avant d’aborder cette matière à l’université (bien que cette matière lui ait été enseignée en secondaire) et une seconde fois à l’issue des différents cours et séances d’exercices portant sur la cinématique. Comme dans le cas de la vidéo interactive du MOOC, l’étudiant est invité à évaluer différentes grandeurs aux deux points spécifiques précités de la trajectoire : le sommet et le point d’impact. En ces deux points, l’étudiant est invité à indiquer si ces grandeurs sont nulles ou non nulles. Il s’agit donc de questions à choix multiples à deux propositions. La question relative au type de sol leur est également soumise. Les résultats des analyses des différentes expérimentations réalisées entre mai 2019 et octobre 2019 seront présentées lors du colloque 2020 de l’Admee-Europe. Dans le cas des étudiants universitaires, trois pistes d’analyse seront empruntées : - Analyse des scores globaux des étudiants et comparaison avant/après avoir suivi les cours à l’université. - Analyse de l’évolution par section et comparaison des sections en fonction des méthodes pédagogiques. - Analyse des profils de réponses, et de l’éventuelle évolution de ceux-ci avant/après les cours à l’unviersité. Caramazza, A., McCloskey, M., & Green, B. (1981). Naive beliefs in “sophisticated” subjects: Misconceptions about trajectories of objects. Cognition, 9(2), 117-123. Champagne, A. B., Klopfer, L. E., & Anderson, J. H. (1980). Factors influencing the learning of classical mechanics. American Journal of physics, 48(12), 1074-1079. Clement, J. (1982). Students’ preconceptions in introductory mechanics. American Journal of physics, 50(1), 66-71. Daud, N. S. N., Karim, M. M. A., Hassan, S. W. N. W., & Rahman, N. A. (2015). Misconception and Difficulties in Introductory Physics Among High School and University Students: An Overview in Mechanics (34-47). EDUCATUM Journal of Science, Mathematics and Technology (EJSMT), 2(1), 34-47. Thouin, M. (1985). Les représentations de concepts en sciences physiques chez les jeunes. Revue des sciences de l'éducation, 11(2), 247-258.
Disciplines :
Education & instruction
Physics
Author, co-author :
Marique, Pierre-Xavier ;  Université de Liège - ULiège > Département de physique > DidaPhys
Toussaint, Pauline ;  Université de Liège - ULiège > Département de physique > Département de physique
Hoebeke, Maryse  ;  Université de Liège - ULiège > Département de physique > DidaPhys
Language :
French
Title :
Etude des conceptions erronées rencontrées sur l’analyse d’un tir parabolique chez les étudiants arrivant à l’université
Publication date :
23 January 2020
Event name :
32e colloque de l'ADMEE-Europe
Event organizer :
ADMEE-Europe
Event place :
Casablanca, Morocco
Event date :
22-24 janvier 2020
Audience :
International
Available on ORBi :
since 04 February 2020

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