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UANL

La cohérence conceptuelle d’étudiants collégiaux en mécanique newtonienne et en métrologie

Cette thèse porte sur l’évaluation de la cohérence du réseau conceptuel démontré par des étudiants de niveau collégial inscrits en sciences de la nature. L’évaluation de cette cohérence s’est basée sur l’analyse des tableaux de Burt issus des réponses à des questionnaires à choix multiples, sur l’étude détaillée des indices de discrimination spécifique qui seront décrits plus en détail dans le corps de l’ouvrage et sur l’analyse de séquences vidéos d’étudiants effectuant une expérimentation en contexte réel. Au terme de ce projet, quatre grands axes de recherche ont été exploré. 1) Quelle est la cohérence conceptuelle démontrée en physique newtonienne ? 2) Est-ce que la maîtrise du calcul d’incertitude est corrélée au développement de la pensée logique ou à la maîtrise des mathématiques ? 3) Quelle est la cohérence conceptuelle démontrée dans la quantification de l’incertitude expérimentale ? 4) Quelles sont les procédures concrètement mise en place par des étudiants pour quantifier l’incertitude expérimentale dans un contexte de laboratoire semi-dirigé ? Les principales conclusions qui ressortent pour chacun des axes peuvent se formuler ainsi. 1) Les conceptions erronées les plus répandues ne sont pas solidement ancrées dans un réseau conceptuel rigide. Par exemple, un étudiant réussissant une question sur la troisième loi de Newton (sujet le moins bien réussi du Force Concept Inventory) montre une probabilité à peine supérieure de réussir une autre question sur ce même sujet que les autres participants. De nombreux couples de questions révèlent un indice de discrimination spécifique négatif indiquant une faible cohérence conceptuelle en prétest et une cohérence conceptuelle légèrement améliorée en post-test. 2) Si une petite proportion des étudiants ont montré des carences marquées pour les questions reliées au contrôle des variables et à celles traitant de la relation entre la forme graphique de données expérimentales et un modèle mathématique, la majorité des étudiants peuvent être considérés comme maîtrisant adéquatement ces deux sujets. Toutefois, presque tous les étudiants démontrent une absence de maîtrise des principes sous-jacent à la quantification de l’incertitude expérimentale et de la propagation des incertitudes (ci-après appelé métrologie). Aucune corrélation statistiquement significative n’a été observée entre ces trois domaines, laissant entendre qu’il s’agit d’habiletés cognitives largement indépendantes. Le tableau de Burt a pu mettre en lumière une plus grande cohérence conceptuelle entre les questions de contrôle des variables que n’aurait pu le laisser supposer la matrice des coefficients de corrélation de Pearson. En métrologie, des questions équivalentes n’ont pas fait ressortir une cohérence conceptuelle clairement démontrée. 3) L’analyse d’un questionnaire entièrement dédié à la métrologie laisse entrevoir des conceptions erronées issues des apprentissages effectués dans les cours antérieurs (obstacles didactiques), des conceptions erronées basées sur des modèles intuitifs et une absence de compréhension globale des concepts métrologiques bien que certains concepts paraissent en voie d’acquisition. 4) Lorsque les étudiants sont laissés à eux-mêmes, les mêmes difficultés identifiées par l’analyse du questionnaire du point 3) reviennent ce qui corrobore les résultats obtenus. Cependant, nous avons pu observer d’autres comportements reliés à la mesure en laboratoire qui n’auraient pas pu être évalués par le questionnaire à choix multiples. Des entretiens d’explicitations tenus immédiatement après chaque séance ont permis aux participants de détailler certains aspects de leur méthodologie métrologique, notamment, l’emploi de procédures de répétitions de mesures expérimentales, leurs stratégies pour quantifier l’incertitude et les raisons sous-tendant l’estimation numérique des incertitudes de lecture. L’emploi des algorithmes de propagation des incertitudes a été adéquat dans l’ensemble. De nombreuses conceptions erronées en métrologie semblent résister fortement à l’apprentissage. Notons, entre autres, l’assignation de la résolution d’un appareil de mesure à affichage numérique comme valeur de l’incertitude et l’absence de procédures d’empilement pour diminuer l’incertitude. La conception que la précision d’une valeur numérique ne peut être inférieure à la tolérance d’un appareil semble fermement ancrée.

Une approche conceptuelle pour l’interprétation des graphiques en cinématique au secondaire

Cette recherche tente de déterminer si, dans le cadre d’un cours de physique de cinquième secondaire, l’utilisation d’un laboratoire par enquête guidée (comme complément d’enseignement basé sur une approche conceptuelle) permet aux élèves de mieux comprendre des notions de cinématique, que le laboratoire traditionnel. Elle s’inscrit dans une série d’études, réalisées au collégial ou à l’université, qui portent sur des approches d’enseignement exploitant le laboratoire comme moyen de transmission des concepts mécaniques en physique (McDermott, 1996; Beichner, 1994). Le laboratoire par enquête est associé à une approche conceptuelle axée sur le raisonnement qualitatif alors que celui qui est traditionnel est associé à une approche traditionnelle de l’enseignement de la physique. Le test TUG-K, «Test of Understanding Graphs in Kinematics » (Beichner, 1994), ainsi que des entrevues individuelles ont été utilisés afin d’évaluer la compréhension des concepts de cinématique. Il semble d’abord que le laboratoire par enquête guidé soit efficace pour enseigner la plupart des notions de cinématique. De plus, en comparant deux groupes d’une trentaine d’élèves de 5e secondaire ayant suivi deux types de laboratoires différents, l’étude a permis d’entrevoir une piste concernant la compréhension du concept d’accélération. Les résultats suggèrent qu’un laboratoire associé à une approche conceptuelle permettrait aux étudiants, à long terme, de mieux s’approprier les notions d’accélération qu’un laboratoire traditionnel.

La dialectique pluralisme religieux/incertitude religieuse dans la pensée de Peter L. Berger : analyse conceptuelle et essai critique.

La dialectique pluralisme religieux/incertitude religieuse, sur laquelle porte cette thèse, se révèle être un thème majeur dans la pensée de Peter L. Berger, en sociologie des religions et en théologie protestante. Une analyse systématique et détaillée des concepts-clés qui la constituent débouche sur la question des rapports entre sociologie et théologie à laquelle Berger lui-même s’est confronté. Abordée sous l’angle de l’idée du principe protestant, cette question s’est résolue, dès la fin des années 1960, en un certain « mariage » entre son approche de la sociologie de la connaissance et son approche théologique libérale. Les concepts de foi et théologie « inductives », de « voie médiane entre le fondamentalisme et le relativisme », semblent jaillir de cette dialectique et de ce « mariage ». Si néanmoins cette dialectique se retrace dans la pensée de Berger dès ses premières œuvres, la défense d’une via media théologique appliquée à toutes les religions se révèle être la conséquence de l’abandon (dès 1967), de sa posture théologique néo-orthodoxe. Dans cette posture, la dialectique bergérienne s’appliquait à toutes les religions mais laissait la foi chrétienne intouchée et pensée en termes de certitude. Or, une analyse critique de sa pensée permet de situer au moins à trois niveaux un certain nombre de problèmes : le niveau de sa conception de la religion manifestant une ambiguïté; le niveau des rapports entre sociologie et théologie révélant un biais libéral et une absence de contenu religieux concret pour le principe protestant; enfin le niveau de sa critique des quêtes contemporaines de certitudes religieuses, critique dont le fondement sur sa dialectique peut être questionné par des exemples de conception différente de la religion et de la certitude religieuse. Pour ces trois niveaux, l’exemple de la conception de la certitude religieuse par les protestants évangéliques permet au moins une ébauche d’un tel questionnement. Cette conception, surtout dans son idée de l’« assurance du salut», se fonde, dans son approche surnaturelle de la certitude religieuse, sur une adhésion et une confiance fortes quant aux contenus traditionnels de la foi chrétienne. Si les arguments avancés dans cette perspective demeurent discutables, ils semblent assez pertinents puisque la vitalité contemporaine de la religion à l’ère du pluralisme religieux (voir notamment le protestantisme évangélique aux États-Unis) constitue une indication que la validité empirique de la dialectique bergérienne, et la critique qu’elle fonde, sont largement problématiques si l’on tient compte de l’auto-compréhension des groupes religieux eux-mêmes.