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Résolution des problèmes en chimie : pourquoi les élèves ont-ils des problèmes et que peut-on faire pour les aider ?

Solving Word Problems in Chemistry: Why Do Students Have Difficulties and What Can Be Done to Help?, Diane M. Bunce, chap 9 du “Chemists'guide to effective teaching”, Pearson Prentice Hall 2005. Résumé de E.V., 2011-2012. Article d'intérêt didactique

Résumé :

Les élèves présentent souvent des problèmes lors de la résolution d’exercices qui nécessitent plusieurs étapes et l’utilisation de calculs. Ce genre d’exercices est appelé problème. Les élèves ont beaucoup de mal à appliquer leur connaissance à de nouvelles situations. Par contre si les problèmes sont simples et utilisent le même concept, on observe beaucoup plus de réussite.

Ils résolvent leurs exercices par analogie, parfois sans comprendre. Ils organisent mal leur mémoire. Ce que les élèves ne comprennent pas c’est que s’ils ont fait leur devoir et se sont entraînés sur de simples problèmes, alors ils sauront appliquer leurs connaissances à des problèmes encore plus difficiles. Ces situations désarçonnent souvent les élèves alors que la difficulté supplémentaire peut être un énoncé formulé différemment, ou 2 énoncés combinés en 1 seul.

Une approche implique le fait de corriger pas à pas les étapes de chaque problème et de réaliser un feed back à chacune d’entre elles. Les élèves devront trouver la résolution par eux-mêmes en petit groupe lors de l’apprentissage. Le professeur devra simplement les orienter pour qu’ils manipulent intuitivement les chiffres pour arriver à la solution.

Introduction

Lorsque Diane M. Bunce enseignait, elle a constaté que les élèves présentaient les mêmes difficultés. Ils coinçaient à chaque fois lorsqu’ils devaient résoudre des problèmes qui nécessitaient des outils mathématiques.

Qu’appelle-t-on un problème?

Exemple 1 : L’acide phosphorique H3PO4 est utilisé dans les détergents, les engrais,… Calcule le pourcentage massique en H, O et P dans ce composé.

Réactions en général de l’élève :

Thèmes où l’on retrouve ce genre de problèmes :

Difficultés rencontrées par les élèves : l’élève pense que la résolution (mathématique) de ces problèmes ne lui prendra pas plus de 5 minutes.

Conséquences :

D’autres recherches précédentes ont montré :

Approches typiques des élèves qui engendrent des difficultés :

Classement des problèmes de manière superficielle

Transfert du problème en une représentation interne

Utilisation de la mémoire pour résoudre les problèmes

Utilisation d’un « schéma » de résolution

Anxiété vis-à-vis des mathématiques et des évaluations

L'article compare également les étapes de résolution correcte de problèmes par un expert et un novice

Que peut-on faire pour aider les élèves à réussir la résolution de problèmes?

Stratégie générale à utiliser pour la résolution :

Comment les novices peuvent-ils devenir des experts :

Conclusion :

Le rôle du professeur n’est pas de démontrer comment résoudre mais de donner aux élèves des outils qu’ils pourront utiliser dans n’importe quelle situation.

Pour ce faire, les élèves doivent manipuler des modèles, travailler en groupe, recevoir un feedback à chaque étape de la résolution…