Explications des phénomènes électrostatiques par des étudiants 1 en formation des maîtres pour l ordre primaire

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1 Revue de recherche appliquee sur l apprentissage Vol. 1, no 2, article 3, septembre 2007 Explications des phénomènes électrostatiques par des étudiants 1 en formation des maîtres pour l ordre primaire par Abdeljalil Métioui et Louis Trudel Cet article a pour objet de mettre en évidence les explications des phénomènes électrostatiques avancées par des futurs enseignants pour l ordre primaire. Pour cela, nous avons construit un questionnaire portant sur le comportement et la production des charges ainsi que sur l utilité et les dangers associés à l électrostatique. Une catégorisation des réponses avancées révèle que la majorité des explications fournies par les 94 étudiants interrogés sont fausses, comparativement aux explications scientifiques recourant au modèle atomique de la matière. INTRODUCTION Une analyse des écrits portant sur la problématique des sciences à l école primaire indique que les élèves manifestent un intérêt important pour la compréhension de l univers matériel avec lequel ils sont continuellement en interaction; conséquemment, ils élaborent différentes explications reflétant leur compréhension souvent partielle d un phénomène particulier. Ces activités de recherche sur les explications scientifiques construites par les élèves avant un enseignement systématique ont incité plusieurs pays à vouloir concevoir des programmes axés sur l enseignement des sciences dans les écoles primaires (Balibar et Hvass, 1994; Gilbert, 1994; Rosmorduc, 1995). Cependant, l enseignement des sciences à l école primaire ne peut se développer sans une participation active des enseignants. En effet, plusieurs études démontrent que les explications fournies par les enseignants et les futurs enseignants sont erronées à l égard de notions de base telles que la force, l énergie et la matière (Kruger et Palacio, 1992), l énergie (Kruger, 1990), la lumière et la formation d ombres (Métioui, Cyr, Gagné et Brassard, 2002; Smith, 1987) et l astronomie (Atwood et Atwood, 1995, 1996; Frede et Venturini, 2006). Toutefois, nous n avons relevé aucune recherche consacrée aux explications des phénomènes électrostatiques, ce qui est en contradiction avec la présence d activités en électrostatique dans les programmes de sciences au primaire (Métioui, 2005). Ainsi, la présente recherche vise à analyser les explications des phénomènes électrostatiques avancées par les étudiants en formation des maîtres en lien avec (1) la culture générale scientifique que l on peut attendre de tout futur enseignant et (2) le programme de l école primaire. 1

2 PROBLÉMATIQUE Les enseignants 2 des écoles de l ordre primaire doivent enseigner l électrostatique, notion qui fait partie du Programme de formation de l école québécoise 3. Les savoirs proposés sont l effet de l attraction électrostatique (par exemple, le papier attiré par un objet chargé), les systèmes météorologiques et les phénomènes naturels (par exemple, les orages et la foudre), les matériaux qui composent un objet et la conductibilité électrique (par exemple, un conducteur et un isolant). De même, on propose des savoirs qui, à notre avis, sont implicitement associés à l électrostatique tels que la conception et la fabrication de circuits électriques simples, la technologie de l électron et les sources d énergie (par exemple, une réaction chimique dans une pile). Au sujet de l étude des circuits électriques, il est à noter que la plupart des manuels (surtout aux niveaux secondaire et universitaire) privilégie l étude de l électrostatique avant celle des circuits électriques, offrant ainsi un parallèle avec le développement historique des concepts en électricité. Notons cependant que sur le plan didactique, les recherches n ont pas encore déterminé l ordre de présentation le plus adéquat pour favoriser la compréhension chez les apprenants. Ainsi, pour Benseghir et Closset (1996), la transition entre l électrostatique et l électricité dynamique peut poser des difficultés aux étudiants qui ont alors tendance à porter leur attention sur les pôles positifs et négatifs d une pile et à leur attribuer la plupart des propriétés observées lors de l étude des circuits électriques. De même, Benseghir (1989) souligne qu une mauvaise appropriation des concepts de base de l électrostatique peut nuire à l apprentissage de l électricité dynamique. Par contre, certains auteurs considèrent que l ordre de présentation importe peu, mais qu il est nécessaire d établir des liens entre l électrostatique et l électricité dynamique si l on veut favoriser la compréhension des concepts de courant et de tension chez les étudiants (Arons, 1990; Gutwill, Fredericksen et Ranney, 1996; Gutwill, Frederiksen et White, 1999). Si cette dernière position s avère juste, nous devons savoir comment les étudiants en formation des maîtres expliquent différents phénomènes reliés à l électrostatique; ce questionnement fait l objet de la présente recherche. Notons que la majorité des étudiants en formation des maîtres proviennent de filières non scientifiques et nous sommes en droit de penser que leurs connaissances pour enseigner l électrostatique sont déficientes. Cette question des conceptions préalables et postérieures à l enseignement de l électrostatique a été peu étudiée par les didacticiens; elle demeure donc entière. Après avoir exposé la problématique de notre recherche, nous brossons un tableau des travaux relatifs aux conceptions sur l électrostatique. ÉTAT DE LA QUESTION Plusieurs recherches s attardent aux explications des phénomènes électriques proposées par des enseignants en exercice et en formation pour l ordre primaire et par des élèves âgés de 7 à 12 ans (Métioui et Baulu-MacWillie 2001; Osborne, 1981; Park, Kim, Kim et Lee, 2001; Pilatou et Stavridou, 2004; Tiberghien et Delacote, 1976; Webb, 1992). Par exemple, dans le cas du fonctionnement d un circuit électrique constitué d une pile, d une ampoule et de deux fils électriques, ces travaux démontrent 2

3 que la majorité des élèves et des enseignants en expliquent le fonctionnement en référant soit au modèle unipolaire, soit au modèle circulatoire du courant qui s use, ou à celui des deux courants antagonistes. Ces trois modèles sont erronés. Selon le modèle scientifique, les charges se déplacent le long du circuit fermé et leur nombre demeure le même à n importe quel point dudit circuit en un temps donné, en vertu du principe de la conservation de la charge totale. Force nous est de constater l absence de recherches axées sur les explications des phénomènes électrostatiques. Nous en avons cependant répertorié une, publiée sur le Web, énumérant les fausses représentations en électrostatique véhiculées par les manuels scolaires (Beaty, 2007); toutefois, l auteur ne spécifie pas la méthodologie employée pour les identifier. À notre grande surprise, nous avons constaté la publication d expériences en électrostatique offertes aux élèves du primaire et du secondaire ainsi qu à leurs professeurs, en format électronique 4 ou papier (Ward, 1995). Par contre, quelques rares études sont consacrées aux explications avancées par les étudiants ayant déjà suivi des cours en électrostatique au niveau secondaire ou au niveau universitaire (Furioé, Guisasola et Almudi, 2004; Park et al. 2001; Viennot et Rainson, 1992). Par exemple, la recherche de Furioé, Guisasola et Almudi (2004) porte sur la comparaison des explications des phénomènes d attraction et de répulsion électrostatiques des étudiants des ordres secondaire et universitaire, et celles avancées par les scientifiques des 17 e et 18 e siècles, tels que Gilbert 5, Gray 6, Du Fay 7 et Franklin 8. Ces auteurs ont observé des similitudes frappantes entre certaines explications avancées, par exemple, par Gilbert et celles d étudiants interrogés au sujet de l attraction de corps légers par des objets frottés. Pour interpréter cette attraction, Gilbert expliqua que cette propriété provenait d effluves ou d émanations émises par les objets qu on frotte, une conception qui semble être partagée par les étudiants. De même, Gilbert observa qu une tige en métal n avait pas la propriété d attirer des corps légers après avoir été frottée. Selon lui, ce phénomène pourrait s expliquer par l impossibilité d «électriser» un objet métallique, ce qui est faux puisqu il est possible de l «électriser» en la tenant à l aide d un manche isolant. Il est étonnant de voir que les étudiants avaient également affirmé que l «électrisation» d une tige en métal était impossible. Ainsi, la majorité n a pas fait allusion à la notion de conducteur en précisant que les «charges» produites par frottement circulaient à travers le métal, le corps humain et la Terre. Conséquemment, il n y a pas d accumulation de «charges», non pas parce que l objet n est pas «électrique», mais tout simplement parce que c est un conducteur. De même, Viennot et Rainson (1992) ont identifié plusieurs difficultés conceptuelles chez des étudiants français (N = 108) et algériens (N = 29) inscrits en deuxième année et ayant suivi des cours en électrostatique traitant, entre autres, du théorème de Gauss. Soulignons qu il s agit d un théorème important qui permet de déterminer de façon simple et rapide le champ électrique créé par une distribution symétrique des charges. Les auteurs demandèrent aux étudiants d indiquer, tout en justifiant leur réponse, s il était possible de déterminer le champ électrique en un point M situé à l intérieur d une sphère isolante uniformément chargée, même si on ignore la distribution des charges à l extérieur de cette sphère. La majorité des étudiants (83 % des français et 86 % des algériens) répondit 3

4 par l affirmative et certains déclarèrent que la sphère, étant isolante, ne pouvait pas subir l influence des charges extérieures. D autres précisèrent que puisque les charges étaient «gelées» (charges are «frozen»), la distribution des charges extérieures n influencerait pas le champ au point demandé. Ces explications sont fausses et démontrent que les étudiants ont de la difficulté à appliquer le théorème de Gauss dans une situation relativement simple. Rappelons qu en vertu de ce théorème, le champ électrique au point M est la somme vectorielle des champs produits par les charges situées à l intérieur et à l extérieur de la sphère, quel que soit son état électrique. La plupart des questions soulevées dans ces recherches suppose des connaissances préalables en électrostatique et celles retenues ne peuvent être considérées dans notre cas puisque, comme nous l avons déjà souligné, nos étudiants ne proviennent pas d une filière scientifique. Dans cette optique, nous les avons interrogés sur des questions faisant partie de leur environnement quotidien, comme nous le verrons ci-après. MÉTHODOLOGIE Questionnaire Nous avons conçu un questionnaire touchant les phénomènes électrostatiques. Quatre questions portaient sur les phénomènes relatifs à des événements avec lesquels nous sommes en interaction quotidiennement et dont l assimilation nécessite la compréhension du phénomène de production des charges et de leur déplacement ainsi que de la loi des charges entre objets de charges contraires. Ces questions avaient pour but d examiner, dans le cas des étudiants n ayant suivi aucune formation en électrostatique, l écart entre la référence scientifique qu ils auront à enseigner et la compréhension qu ils en ont. Elles avaient aussi pour but de situer leur culture scientifique en lien avec le programme d études de l école primaire. Voici donc les questions ainsi que leurs interprétations scientifiques. Question 1 : Comment expliquez-vous qu en vous peignant, les cheveux «collent» au peigne s ils sont secs? Il s agit ici du phénomène d attraction entre objets électriquement chargés. Le frottement entre le peigne et les cheveux occasionnant un transfert d électrons, le peigne se retrouvera avec un déficit d électrons et deviendra par conséquent chargé positivement. Les cheveux étant chargés négativement, il y a donc un excès d électrons et, en vertu de la loi des charges, ils s attireront. Bien entendu, si les cheveux sont mouillés, l eau empêchera le transfert des électrons à cause de la polarité des molécules d eau. Notons qu en chargeant les cheveux par frottement par temps sec, ils se dresseront conformément à la loi de répulsion entre des charges de même signes. Question 2 : En frottant un ballon (un ballon de fête) dans nos cheveux, on peut le faire tenir au mur. Comment expliquez-vous ce phénomène? Pourquoi finit-il par tomber après quelque temps? Nous sommes cette fois-ci en présence du phénomène d attraction entre un objet électriquement chargé et un objet électriquement neutre : (1) le ballon, les cheveux et le mur sont neutres au départ (avant frottement), c est-à-dire qu ils contiennent autant de charges négatives que positives; (2) le frottement entre les cheveux et le ballon produit un transfert de charges des cheveux au ballon; (3) le ballon 4

5 devient chargé négativement; (4) en approchant le ballon ainsi chargé, les charges positives du mur se rapprochent du ballon alors que les charges négatives s en éloignent (en vertu de la loi des charges de signes contraires); (5) les charges négatives du ballon étant plus proches des charges positives du mur que les charges négatives de ce dernier, le ballon est attiré par le mur; (6) les charges du ballon et du mur demeurent en place parce que le ballon et le mur sont des isolants et (7) à la longue, l humidité permet un écoulement de charges négatives du ballon vers les molécules d eau contenues dans l air. Si l air est sec, le ballon restera attiré pendant plusieurs heures. Question 3 : Comment expliquez-vous qu en frottant nos pieds sur un tapis par temps sec, on puisse attraper un choc en touchant une poignée de porte métallique ou en touchant une autre personne? Comme dans le cas du ballon frotté sur les cheveux, le frottement entre les pieds et le tapis produit un déplacement de charges du tapis aux pieds qui deviennent alors chargés. Le corps étant conducteur, les charges situées dans les pieds peuvent se déplacer jusqu à la main. Lorsque cette dernière s approche de la poignée métallique, elle subit une réorganisation de ses charges. Conformément à la loi d attraction entre charges de signes contraires, les charges opposées se concentrent dans la partie de la poignée la plus proche de la main. Finalement, lorsque celle-ci s approche de la poignée, l attraction entre les charges opposées de la main et de la poignée devient suffisante pour permettre aux charges de la main de traverser la distance la plus courte dans l air entre la main et la poignée. On reçoit alors une décharge électrique lorsqu on touche la poignée de porte. Question 4 : Comment expliquez-vous la formation d un éclair durant un orage? Le phénomène complexe de la formation d un éclair durant un orage peut s expliquer à l aide des étapes suivantes : (1) le sol est neutre (contient un nombre égal de charges positives et négatives) et conducteur; (2) le nuage est neutre (contient un nombre égal de charges positives et négatives); (3) le frottement entre les gouttelettes d eau et les grêlons dans le nuage donne lieu à une séparation des charges dans le nuage, sa partie inférieure ayant une charge de signe opposé à sa partie supérieure; (4) lorsque le nuage s approche du sol, la charge contenue dans la partie inférieure du nuage provoque une réorganisation des charges dans le sol; (5) les charges du sol dont le signe est opposé à celui des charges de la partie inférieure du nuage se concentrent dans la partie du sol la plus proche du nuage; (6) cette concentration de charges produit une ionisation de l air, ce qui le rend conducteur et (7) à une certaine distance, l attraction entre les charges opposées de la partie inférieure du nuage et celles du sol devient suffisante pour permettre aux charges de franchir l écart qui sépare le nuage du sol, ce qui crée une émission de lumière (qu on appelle éclair). Notons qu il y a aussi formation d un éclair lorsque les charges se déplacent de la main vers la poignée métallique, comme dans le cas de la question précédente. De plus, deux questions portent sur les applications technologiques associées à l électrostatique et les dangers sous-jacents. Elles ont pour objet de situer, entre autres, la culture technique du futur enseignant en lien avec le programme de l école primaire. 5

6 Question 5 : Pouvez-vous nommer une utilité de l électricité statique? Il existe plusieurs applications reliées à l électrostatique : (1) le filtre électrostatique permet de filtrer l air et d enlever les particules en suspension; (2) faisceau de peinture chargé pour peindre des objets tel que les voitures; (3) le photocopieur; (4) les feuilles antistatiques qu on met dans une sécheuse ou encore le paratonnerre. Question 6 : Connaissez-vous un danger relié à l électrostatique? Les personnes qui travaillent (1) sur les équipements de communication et de navigation; (2) avec des matières inflammables; (3) dans l industrie agro-alimentaire et (4) dans l industrie pharmaceutique connaissent bien les multiples dangers qui sont reliés à l électrostatique et auxquels ils sont quotidiennement confrontés 9. Cependant, pour plusieurs personnes, l électrostatique n évoque que les nuisances d une poignée de main ou d une portière de voiture. L objectif de notre questionnement est de savoir si, pour les futurs enseignants, l électrostatique n évoque pas pour eux un danger quelconque, entres autres celui de la foudre qui est très répandu durant la période estivale. Nos questions furent formulées de façon à solliciter le point de vue des futurs enseignants, sans avoir recours à des calculs ou à l application de formules, sur un sujet qui leur est familier. Nous croyons qu une telle approche est particulièrement adaptée à une population ayant des connaissances limitées en sciences et n ayant suivi aucun cours en électrostatique dans le cadre de sa formation universitaire. De plus, cette façon de questionner permet de diagnostiquer la compréhension des concepts en limitant les interférences dues à la variabilité des habiletés de résolution de problèmes apprises par certains lors de leur formation antérieure. ÉCHANTILLON, CONTEXTE La recherche a été réalisée dans le cadre d une formation portant sur la didactique des sciences au niveau primaire. Pour leur participation, les étudiants recevaient des points bonis et c est pourquoi la majorité a choisi d y participer. L échantillon était constitué de 94 étudiants, majoritairement de sexe féminin et inscrits en troisième année du programme de baccalauréat en enseignement préscolaire et primaire offert par une faculté des sciences de l éducation. L âge moyen des étudiants était de 23 ans, la majorité n ayant pas suivi de formation scientifique poussée et provenant du secteur des sciences humaines. Ils avaient habituellement suivi des cours d écologie, de sciences physiques et de biologie humaine au cours de leurs études secondaires. Pour recueillir leurs explications, un questionnaire d une durée de 90 minutes, ce qui était largement suffisant pour répondre à toutes les questions, fut conçu. ANALYSE DES DONNÉES Dans un premier temps, nous avons compilé les réponses, une question à la fois, chacune prise séparément. Pour chacune d elles, nous avons procédé au regroupement des réponses en catégories distinctes, le nombre étant variable d une question à l autre, en fonction des différentes réponses obtenues. Notons que l analyse des réponses a débuté par la distinction des bonnes et des mauvaises 6

7 réponses et des réponses incomplètes ou indéchiffrables. Pour qualifier les réponses avancées de bonnes ou de mauvaises, nous les avons comparées aux gabarits de réponse présentés plus haut. Dans un deuxième temps, nous avons interprété l ensemble des réponses identifiées dans les catégories retenues afin d identifier les explications les plus répandues. RÉSULTATS Les propos avancés par les étudiants au sujet de la question 1 portant sur les cheveux «qui collent» au peigne lorsqu ils sont secs nous ont permis de constater l absence d explications justes. Nous avons relevé cinq catégories de réponses présentées ci-après; chacune des catégories est illustrée à l aide d exemples de réponse à l annexe 1. Afin de personnaliser l information tout en préservant l anonymat, les étudiants furent identifiés par le symbole E i (ième étudiant). Catégorie 1 Les cheveux «collent» au peigne à cause du frottement entre les deux (N = 26; 27 %) Catégorie 2 Les cheveux «collent» au peigne car il s agit d électricité statique (N = 26; 27 %) Catégorie 3 Les cheveux contiennent de la statique (N = 7; 7 %) Catégorie 4 Les cheveux «collent» au peigne car des charges opposées s attirent (N = 13; 13 %) Catégorie 5 Utilisent des termes scientifiques de façon confuse, incomplète ou indéchiffrable, ou aucune réponse (N = 25; 26 %) Les propos avancés par les étudiants au sujet de la question 2 portant sur le ballon frotté qu on peut faire tenir au mur ne nous ont permis de relever que trois catégories de réponses présentées ci-après; certains exemples de réponses sont présentés à l annexe 2. Catégorie 1 Le ballon emmagasine une charge opposée à celle du mur (N = 7; 7 %) Catégorie 2 Catégorie 3 L électricité statique que l on met au ballon par frottement : a) le fera tenir au mur; b) le fera coller au mur. Le ballon tombera lorsque cette électricité sera dissipée ou diminuée (N = 41; 44 %) Utilisent des termes scientifiques de façon confuse, incomplète ou indéchiffrable, ou aucune réponse (N = 46; 49 %) Les explications avancées par les étudiants au sujet de la question 3 portant sur le choc qu on peut recevoir en touchant une poignée métallique ou en touchant une autre personne après avoir frotté nos pieds sur un tapis par temps sec nous ont permis de relever quatre catégories de réponses illustrées cidessous. L annexe 3 contient certains exemples de réponse pour chacune de ces catégories. Catégorie 1 Les charges produites par frottement passent (ou sont transférées) de notre corps à la poignée métallique (les électrons se transfèrent sous forme de choc) (N = 31; 33 %) Catégorie 2 Le corps humain est conducteur d électricité (N = 8; 9 %) Catégorie 3 Affirment implicitement ou explicitement que le choc résulte de l attraction entre deux objets opposés (la main et la poignée) (N = 11; 12 %) 7

8 Catégorie 4 Utilisent des termes scientifiques de façon confuse, incomplète ou indéchiffrable, ou aucune réponse (N = 44; 47 %) Les explications au sujet de la question 4 portant sur la cause de l éclair durant un orage électrique nous ont permis de relever cinq catégories de réponses présentées ci-après. L annexe 4 contient quelques réponses pour chacune de ces catégories. Catégorie 1 Catégorie 2 Catégorie 3 Catégorie 4 Catégorie 5 La rencontre d un front froid et d un front chaud. Rencontre entre les particules d air chaud et d air froid. Le frottement de deux courants d air (chaud et froid) (N = 15; 16 %) L éclair résulte de la collision ou du frottement entre deux nuages, ou entre l air et les nuages, ou entre l atmosphère et les gouttes d eau (N = 13; 14 %) L éclair résulte d une rencontre (ou d une collision) entre deux charges opposées. L éclair résulte de l action des charges positives et négatives dans les nuages ou de deux milieux différents dans l atmosphère (N = 13; 14 %) L éclair résulte d un transfert de charges entre les nuages ou le ciel (chargé) et le sol (N = 5; 5 %) Utilisent des termes scientifiques de façon confuse, incomplète ou indéchiffrable, ou aucune réponse (N = 48; 51 %) Quant aux explications au sujet de la question 5 portant sur l utilité de l électricité statique, elles nous ont permis de relever deux catégories de réponses. L annexe 5 présente quelques réponses pour chacune de ces catégories. Catégorie 1 Affirment que l électricité statique n a aucune utilité importante (N = 78; 83 %) Catégorie 2 Affirment l utilité de l électricité statique (N = 16; 17 %) Malgré la présence d objets technologiques faisant appel à l électrostatique dans leur quotidien (par exemple, le paratonnerre, la feuille antistatique, la peinture automobile, le photocopieur), 80 % des étudiants affirment que l électrostatique n a aucune utilité dans la vie quotidienne. Finalement, les propos avancés au sujet de la question 6 portant sur les dangers reliés à l électrostatique nous ont permis de relever deux catégories de réponses. L annexe 6 présente quelques réponses pour chacune de ces catégories. Catégorie 1 Ne reconnaissent aucun danger associé à l électricité statique (N = 37; 39 %) Catégorie 2 Reconnaissent des dangers associés à l électricité statique et la majorité réfère à la foudre (N = 57; 61 %) Il est étonnant, voire inquiétant, de constater que pour 39 % des futurs enseignants, l électrostatique ne constitue pas un danger. Ainsi, ils ne savent pas que durant la période estivale, on note plusieurs accidents reliés à la foudre, entre autres lors d activités de plein air (par exemple, la navigation, le golf, le soccer). Ces données révèlent l incapacité des étudiants à avancer des explications cohérentes et conformes à la norme scientifique. Une des explications erronées met en jeu principalement un raisonnement en 8

9 deux parties, à savoir : (1) la présence de charges électriques opposées est expliquée par un mécanisme (par exemple, le frottement, la chaleur); (2) une fois justifiée la présence des charges opposées, c est l interaction (attraction ou répulsion) entre elles qui est réputée produire les divers phénomènes observés. Cette argumentation est évoquée pour expliquer les phénomènes d attraction lorsque les deux objets ont été frottés ensemble (question 1) ou lorsqu un courant électrique circule sous forme d éclair ou de choc (questions 3 et 4). Dans cette perspective, le courant électrique peut être expliqué par le choc de charges positives et négatives (voir annexe 4, catégorie 3). L attraction entre un corps chargé et un corps neutre pose un problème particulier aux étudiants qui doivent alors trouver un substitut à la loi des charges. Certains expliquent cette attraction en mentionnant un principe d équilibre. L attraction d un corps neutre par un corps chargé pourrait être expliquée par la tendance qu ont les corps chargés à rétablir leur neutralité perdue. Pour d autres, un objet neutre n aurait aucune charge. À cet égard, les explications que certains avancent peuvent se révéler contradictoires. Ainsi, dans le cas de l attraction d un corps neutre par un corps chargé, le retour à la neutralité du corps chargé se ferait par transfert de charges. Or, ce transfert produirait un nouveau déséquilibre, cette fois-ci dans le corps neutre qui deviendrait chargé. Dans le cas du frottement, certains avancent qu il y aurait déplacement d électrons entre les objets frottés ainsi qu un transfert de protons. Cette question d équilibre est évoquée principalement lorsqu un corps chargé par frottement (le ballon) est attiré par un corps neutre (le mur) (question 2). Dans le cas où l étudiant ne distingue pas les charges positives des charges négatives, ce sont des entités décrites par les termes «électricité statique» ou «charge» qui expliquent, une fois produites par un agent tel que le frottement ou la chaleur, le phénomène observé. En ce qui concerne le courant électrique, il semble que l accumulation d électricité ou de charge soit le préalable à son transport vers des objets qui n en ont pas. Il faut toutefois que certaines conditions soient réunies pour faciliter le passage du courant : l objet qui reçoit la charge d un autre corps doit être métallique, conducteur d électricité ou doit pouvoir «absorber l électricité statique» d une manière quelconque (voir annexe 3, catégorie 3, extrait E 51 ). Enfin, certaines explications sont très fragmentaires et peuvent être interprétées comme des simplifications des explications précédentes. Ainsi le courant peut se manifester sans que la présence de charges électriques ne soit mentionnée (voir annexe 3, catégorie 2, extrait E 28 ). À l opposé, certaines explications semblent provenir d un amalgame de plusieurs cadres explicatifs. Le choc électrique pourrait résulter de la production d une charge négative par frottement et sa dissipation lorsque l objet chargé touche un objet qui ne l est pas (équilibre et accumulation de charges) (voir annexe 3, catégorie 3, extrait E 67 ). Malgré la formulation qui varie selon la situation présentée, il semble que les étudiants interprètent principalement les divers phénomènes électrostatiques en référant à trois explications. La première met en jeu des charges opposées dont l interaction semble justifier le phénomène observé. La deuxième 9

10 interprète les phénomènes observés selon un mécanisme d équilibre qui redistribue les charges entre les objets. La troisième s appuie sur une accumulation de charges et son écoulement éventuel lorsque certaines conditions sont remplies. Comme nous venons de le voir, cette simplicité dans les explications peut mener à des contradictions lorsqu elles sont généralisées à des situations qui ne sont pas appropriées (Feltovitch, Spiro et Coulson, 1993). Il est par conséquent peu étonnant que l attention des étudiants se porte presque exclusivement sur les pôles positifs et négatifs de la source de courant lorsqu ils tentent d expliquer le comportement des circuits électriques (Benseghir et Closset, 1996). En ce qui concerne l équilibre, il semble se retrouver dans certaines explications en électricité dynamique lorsque le courant est interprété selon une redistribution des charges des zones de haute densité électronique (près du pôle négatif de la pile) aux zones à faible densité (près du pôle positif de la pile) (Gutwill, Frederiksen et White, 1999). Enfin, l explication relative à l accumulation des charges se retrouve en électricité dynamique dans celle qui représente le courant électrique «emmagasinée» par la pile et «dépensée» par les différents composants d un circuit donné (Shipstone et al. 1988). CONCLUSION Pour faciliter la remise en question des différentes explications avancées par les étudiants et leur transition vers des explications admises par la communauté scientifique, on pourrait élaborer une démarche axée sur le conflit conceptuel. Il s agirait de créer des situations qui auraient pour objet de confronter les explications des étudiants avec celles communément acceptées par les scientifiques. Cela permettrait aux étudiants de prendre conscience que certaines de leurs explications se heurtent à une impasse vis-à-vis de la réalité observée ou du cadre théorique retenu (théorie atomique de la matière). Ce conflit pourrait naître d une expérience, ou simplement de la démonstration d une incohérence interne dans la structure conceptuelle, ou encore de l impossibilité dans laquelle on se trouve de résoudre un problème qui, par ailleurs, paraît simple à priori. Généralement, il ne suffit pas de contredire l étudiant en lui affirmant que ses explications sont erronées pour qu il les abandonne, mais plutôt de présenter des situations pour lesquelles elles se révèlent inadéquates, ce qui le déstabiliserait en créant un conflit conceptuel. L enseignant doit d abord imaginer ces situations en tenant compte à la fois du cadre explicatif des étudiants et celui développé par les scientifiques à travers différentes époques, comme nous l avons soulevé plus haut. Il doit les présenter, puis étayer le processus de restructuration en aidant l étudiant à gérer l insécurité qui en résulte, principalement en présentant une alternative efficace pour résoudre un plus grand nombre de problèmes. En résumé, l intervention didactique consiste à susciter un conflit conceptuel chez l étudiant en le mettant dans une situation où son modèle explicatif sera confronté à un autre, celui-là devant être plausible et intelligible au sens de Posner, Strike, Hewson et Gertzog (1982). Le conflit entraînera chez l étudiant une déstabilisation qu il s efforcera de neutraliser par un effort de compréhension et une remise en question de sa structure conceptuelle. 10

11 Les résultats de cette étude exploratoire démontrent qu il faudrait travailler davantage sur les explications des étudiants en ce qui concerne les phénomènes électrostatiques en les interrogeant sur plusieurs situations connexes. Leurs mises en forme permettraient de repérer les obstacles et d en expliciter la nature. Ensuite, on pourrait créer des situations pédagogiques propres à les dépasser ou à les éviter. Par ailleurs, dans un contexte d enseignement, on doit se concentrer sur la structure atomique de la matière afin que les étudiants puissent entre autres comprendre ce qu on entend par une charge électrique, ce qui ne semble pas être clair suivant leurs propos.... Annexe 1... RÉPONSES DES ÉTUDIANTS RELATIVEMENT À LA QUESTION 1 Comment expliquez-vous qu en vous peignant, les cheveux collent au peigne s ils sont secs? Catégorie 1 : Les cheveux «collent» au peigne à cause du frottement. E 13 E 27 «Le frottement crée de l électricité statique. C est cette électricité qui passe d un cheveu à l autre lorsqu il colle au peigne.» «Le frottement au peigne charge les cheveux d électricité statique et les fait coller au peigne.» Catégorie 2 : Les cheveux «collent» au peigne car il s agit d électricité statique. E 42 «À cause de l électricité statique, mais je suis incapable de décrire le phénomène.» E 51 «Je sais que c est l électricité statique qui fait que nos cheveux collent sur le peigne. Toutefois, je ne comprends pas pourquoi les cheveux sont attirés par le plastique.» Catégorie 3 : Les cheveux contiennent de la statique. E 15 «C est parce qu il y a de la statique dans nos cheveux. C est un peu comme de l électricité mais en très faible quantité.» E 19 «Parce qu il y a de la statique dans les cheveux.» Catégorie 4 : Les cheveux «collent» au peigne car des charges opposées s attirent. E 30 E 44 «Parce qu il y a un frottement entre le peigne et les cheveux et cause des charges négatives et positives qui s attirent.» «Il y a comme une sorte d électricité statique qui se crée par le contact contre le peigne et les cheveux. C est comme la rencontre d ions négatifs avec du positif.» 11

12 E 46 E 49 «À cause du phénomène de l électricité statique. Le peigne se charge d électrons à la surface et ceux-ci attirent les protons au niveau des cheveux.» «Le frottement entraîne le développement d une charge électrique. Dans cette charge, il y a du positif et du négatif. C est pourquoi les cheveux et le peigne sont attirés l un vers l autre.» E 82 «Le peigne renferme de l électricité statique et les cheveux secs aussi, ils s attirent.» Catégorie 5 : Utilisent des termes scientifiques de façon confuse, incomplète ou indéchiffrable, ou aucune réponse. E 48 «Il y a de l électricité statique, probablement à cause du savon.» E 55 E 56 E 81 «Les cheveux collent au peigne parce qu il se forme une sorte de magnétisme causé par le frottement sur les cheveux secs.» «Les électrons négatifs et positifs passent du peigne aux cheveux, donc les attirent comme un aimant.» «À cause de l électricité statique entre le cheveu et le peigne, se produit une réaction électrique qui fera dresser les cheveux.» E 83 «Notre corps est-il porteur d électricité?»... Annexe 2... RÉPONSES DES ÉTUDIANTS RELATIVEMENT À LA QUESTION 2 En frottant un ballon (un ballon de fête) dans nos cheveux, on peut le faire tenir au mur Comment expliquez-vous ce phénomène? Pourquoi fi nit-il par tomber, après quelque temps? Catégorie 1 Le ballon emmagasine une charge opposée à celle du mur. E 3 E 12 E 16 E 20 «En frottant le ballon dans nos cheveux, il emmagasine une charge électrique opposée à celle du mur. Le ballon finit par tomber parce que l électricité statique s épuise et se dissipe dans l air.» «La friction permet de créer de l électricité statique (ions positifs et ions négatifs dans l air) et le mur ayant une charge soit positive ou négative, attire le ballon ayant une charge opposée. Le ballon finit par tomber à cause de la gravitation qui a une force plus grande.» «Il y a transfert de charges. Le mur a une charge positive et négative. En mettant le ballon qui a une seule charge (par exemple positive) au mur, le mur qui lui a deux charges attirera le ballon grâce à sa charge (par exemple négative) contraire. On sait que deux charges contraires s attirent. Le ballon finit par perdre sa seule charge.» «En frottant un ballon sur notre tête, nous le chargeons d énergie, par exemple positive et il tient au mur car il est négatif. Après quelques temps, il finit par tomber car le ballon se décharge et redevient négatif.» 12

13 Catégorie 2 L électricité statique que l on met au ballon par frottement : a) le fera tenir au mur; b) le fera coller au mur. Le ballon tombe lorsque cette électricité sera dissipée ou diminuée. E 8 E 9 E 10 E 13 E 15 E 17 E 18 «L électricité statique produite par frottement fera que le ballon tiendra au mur selon l électricité statique qui y passe. Cependant, celle-ci ne dure qu un temps et c est pour cela que le ballon tombe par la suite.» «En frottant le ballon, je lui donne une charge qui le fait coller au mur. Après un certain temps, le ballon perd cette charge. Voilà pourquoi il retombe au sol.» «En frottant les deux matières (ballon et cheveux), on produit de l électricité statique. L électricité statique colle le ballon au mur, mais après quelques temps, la gravité le fait redescendre.» «L électricité statique produite par le frottement se colle quelques temps, mais comme le plastique n est pas un matériau conducteur d électricité, le ballon ne colle pas longtemps au mur.» «Il colle à cause de la statique de nos cheveux que l on met sur le ballon, il redescend quand la statique s est dissipée.» «Nous dégageons de l électricité que nous transmettons au ballon. C est pourquoi il tient au mur. Cependant, l électricité se retire rapidement du ballon.» «La surface du ballon se charge d électricité statique, ce qui permet au ballon de tenir au mur. Après quelques temps, il finit par tomber puisque sa charge diminue petit à petit et il faut le frotter de nouveau pour le coller au mur.» Catégorie 3 Utilisent des termes scientifiques de façon confuse, incomplète ou indéchiffrable, ou aucune réponse. E 19 E 35 E 40 E 43 E 46 E 56 «La statique dans nos cheveux fait en sorte que le ballon peut tenir sur le mur. Le ballon finit par tomber à cause de la gravité terrestre qui attire tout objet vers son centre.» «C est exactement le même phénomène que la question 1. Sauf que quand il se refroidit, les électrons redeviennent neutres. Donc, en frottant, il y a réchauffement, ce qui produit un courant magnétique.» «Encore là, je crois que c est causé par la statique. S il finit par tomber, je dirais que c est causé par la gravité.» «Lorsque c est trop sec, les ions positifs et négatifs se séparent et le ballon est attiré sur le mur. J imagine qu après un certain temps, les ions reprennent leur place initiale; le ballon tombe parce qu il n est plus attiré par le mur.» «Les électrons vont à la surface du ballon, ce qui fait en sorte que le ballon colle au mur et petit à petit, l équilibre se recrée entre les deux surfaces et le ballon retombe.» «On active l électricité statique, mais comme le mur n est pas conducteur, le tout se désactive.» 13

14 ... Annexe 3... RÉPONSES DES ÉTUDIANTS RELATIVEMENT À LA QUESTION 3 Comment expliquez-vous qu en frottant nos pieds sur un tapis par temps sec, on puisse attraper un choc en touchant une poignée de porte métallique ou en touchant une autre personne? Catégorie 1 Les charges produites par frottement passent (ou sont transférées) de notre corps à la poignée métallique (les électrons se transfèrent sous forme de choc). E 3 E 8 E 37 E 51 «Nous emmagasinons une charge électrique en se frottant ainsi que les pieds et nous nous déchargeons en touchant une poignée métallique ou une personne.» «Par frottement, on peut produire de la statique. Alors, lorsqu on touche quelque chose qui conduit l électricité (métal ou personne), l électricité statique voyage jusqu à l objet et on attrape un choc.» «C est parce que le courant électrique circule mieux dans un milieu sec et que le métal de la poignée de porte est un excellent conducteur d électricité.» «L électricité statique se transmet du tapis à nous. De là, cette même électricité statique peut se transmettre à des objets pouvant absorber l électricité statique. Je ne peux malheureusement pas élaborer davantage sur la question.» E 87 «On crée de l électricité et en touchant du métal, cela donne un choc.» Catégorie 2 Le corps humain est conducteur d électricité. E 7 E 28 E 52 «Il y a de l électricité produite entre le sol et nos pieds. Vu que nous sommes conducteurs, nous faisons circuler le courant produit par le frottement de nos pieds avec le sol, ce qui provoque le choc (le courant retourne à la Terre).» «En frottant nos pieds sur un tapis, nous devenons un fil conducteur d électricité et c est pour cela que lorsque nous touchons à une autre personne, un choc se produit.» «Notre corps est conducteur. L électricité fabriquée par le frottement jaillit de notre corps par nos doigts.» E 87 «On crée de l électricité en touchant du métal, cela donne un choc.» E 88 «Notre corps devient conducteur d électricité.» 14

15 Catégorie 3 Affi rment implicitement ou explicitement que le choc résulte de l attraction entre deux objets opposés (la main et la poignée). E 12 E 35 E 47 E 67 E 82 «Le frottement crée de l électricité statique (ions positifs ou négatifs à l air libre qui se rencontrent); étant donné que notre corps est chargé de particules électriques négatives ou positives, l ion libre est attiré vers nous et quand nous rencontrons des objets ou personnes avec des ions opposés, cela crée une mini décharge électrique.» «C est que par frottement, il y a réchauffement et l électricité passe plus facilement dans notre corps. Comme le métal est bon conducteur d électricité, alors les électrons négatifs et positifs de part et d autres se réunissent et causent le choc.» «L énergie créée par le frottement donne une polarité qui est différente de l objet que l on touche et c est comme si une attraction entre les deux permet un transfert de l énergie emmagasinée.» «Dès qu on se frotte les pieds sur le tapis, on produit une charge négative. En touchant à la poignée qui n a aucune charge, on a un choc car la poignée annule la charge.» «L électricité statique contenue dans le tapis passe à nos pieds et tout notre corps et en touchant du métal ou une autre personne, on prend un choc parce qu eux aussi en ont.» Catégorie 4 Utilisent des termes scientifiques de façon confuse, incomplète ou indéchiffrable, ou aucune réponse. E 10 «Ce phénomène est encore provoqué par l électricité statique. Il y a des électrons dans le tapis.» E 14 «C est à cause d un frottement avec le contenu synthétique dans le tapis.» E 19 «Parce que le magnétisme se transmet entre deux objets (ou même deux personnes).» E 32 E 63 «C est pour compenser la perte des électrons ou des ions, je ne sais plus, suite au choc, tout revient à la normale.» «Parce qu en frottant les pieds, ça entraîne dans un climat sec et en l absence de l humidité, la présence de choc électrique.» E 65 «Parce qu on produit une couche d électricité et qu elle attend un point de rencontre.» 15

16 ... Annexe 4... RÉPONSES DES ÉTUDIANTS RELATIVEMENT À LA QUESTION 4 Qu est-ce qui cause un éclair durant un orage électrique? Justifiez votre réponse. Catégorie 1 La rencontre d un front froid et d un front chaud. Rencontre entre les particules d air chaud et d air froid. Le frottement de deux courants d air (chaud et froid). E 11 E 12 E 39 «Je crois que c est une décharge électrique provoquée par la rencontre d un front froid et d un front chaud.» «Les particules d air chaud et d air froid se rencontrent et créent une friction qui émet une décharge électrique (éclair) et un son (tonnerre).» «Il y a orage quand un système froid et chaud se rencontrent. Les deux ensemble se frictionnent et causent de l énergie. Cette énergie est l éclair dont on parle.» E 41 «Les courants d air chaud et d air froid entrent en contact.» E 50 «Un éclair est causé par la trop grande différence de température (souvent lorsqu il y a des chaleurs excessives).» E 64 «La rencontre d un front froid et d un front chaud.» Catégorie 2 L éclair résulte de la collision ou du frottement entre deux nuages, ou entre l air et les nuages, ou l atmosphère et des gouttes d eau. E 1 «Je crois que c est à cause du frottement du nuage avec l air.» E 5 «La collision des nuages.» E 25 «Le frottement des molécules d eau dans les nuages.» E 32 «Je ne sais pas, deux nuages qui se heurtent! Qui sait, c est ce que l on voit dans les petits bonhommes.» E 34 «Le frottement de l atmosphère et des gouttes de pluie.» E 55 «C est le développement de l électricité dans les nuages chargés d eau.» E 85 «Les nuages se rencontrent et sous l effet du frottement, il y a une décharge électrique.» 16

17 Catégorie 3 L éclair résulte d une rencontre (ou d une collision) entre deux charges opposées. L éclair résulte de l action des charges positives et négatives dans les nuages ou de deux milieux différents dans l atmosphère E 19 E 23 E 38 «Les nuages sont chargés positivement ou négativement et lorsqu ils se cognent, ils produisent de l électricité (un éclair).» «Les courants d air à l intérieur des nuages font en sorte qu il y a des charges qui deviennent positives et d autres négatives. Quand les charges deviennent trop importantes, il se produit un éclair.» «Une espèce de décharge électrique et des courants d ions positifs et négatifs mis en contact.» E 42 «C est une charge positive qui frappe une charge négative.» E 47 Catégorie 4 «Ce sont des particules remplies de charges électriques opposées qui viennent en contact et provoquent ce courant qui voyage dans un sens.» L éclair résulte d un transfert de charges entre les nuages ou le ciel (chargé) et le sol. «La friction entre les nuages fait que ceux-ci accumulent beaucoup de charges (+ ou -). Par exemple, un nuage peut accumuler beaucoup de charges, soit positives ou E 16 négatives. Lorsque les charges d un nuage sont trop élevées (+ ou -), elles sont attirées vers le sol qui, lui, possède les deux charges (+ et -).» «La Terre a une charge et le ciel aussi et c est le transfert de charge qui cause les E 22 éclairs. C est comme lorsqu on voit l électricité entre la fiche et la prise, parfois.» «C est une décharge électrique. Les nuages sont chargés d électricité positive et la E 45 Terre d électricité négative et lors d un orage, ces deux pôles veulent se rejoindre.» Catégorie 5 Utilisent des termes scientifiques de façon confuse, incomplète ou indéchiffrable, ou aucune réponse E 8 «Les éclairs proviennent de l électricité contenue dans les nuages qui, après une certaine activité, produisent les éclairs.» E 17 «Des millions de charges qui éclatent dans l atmosphère.» E 31 «Celle-ci provient du sol (inverse de notre perception). C est à cause des changements de température provenant du sol.» E 48 «La chaleur au contact de l eau et l électricité dans l air est la cause de l éclair.» E 52 «Le temps lourd et humide emmagasine des gouttelettes de pluie. Cette humidité entre en conflit avec la grande chaleur qu il y a.» E 60 «La rencontre du tonnerre avec l eau.» 17

18 ... Annexe 5... RÉPONSES DES ÉTUDIANTS RELATIVEMENT À LA QUESTION 5 Pouvez-vous nommer une utilité de l électricité statique? Catégorie 1 Affi rment que l électricité statique n a aucune utilité importante. E 1 E 19 «À part des ballons de fête, l électricité statique, on la voit plus comme un inconvénient.» «Je ne peux pas parce que j ai toujours eu l impression que l électricité statique ne comporte que des inconvénients. Ex. : statique sur les vêtements, dans les cheveux.» E 47 «Elle permet de ramasser des objets de même nature car elle polarise ces objets.» E 49 E 81 Catégorie 2 «L électricité statique ne sert pas à grand chose. On cherche plus à la fuir (foudre) ou à l enrayer (vêtement) qu à l utiliser.» «Retenir des étiquettes publicitaires de plastique sur les appareils électroniques sans l utilisation de colle.» Affi rment l utilité de l électricité statique. E 4 «L électricité.» E 13 «Faire un feu.» E 18 «Une sécheuse fonctionne-t-elle grâce à l électricité statique?» E 28 «Les moteurs électriques.» E 29 «Ampoule fluorescente.» E 30 «La lumière est composée d électricité statique.» E 32 «Il y a sûrement des utilités autres que de faire coller des ballons sur un mur. Il me semble avoir entendu parler un jour que les turbines créent de l électricité statique et créent l électricité, mais je ne suis plus certaine.» 18

19 ... Annexe 6... RÉPONSES DES ÉTUDIANTS RELATIVEMENT À LA QUESTION 6 Connaissez-vous un danger relié à l électricité statique? Justifiez votre réponse. Catégorie 1 E 16 E 25 Catégorie 2 Ne reconnaissent aucun danger associé à l électricité statique. «Non, il n y a pas de réel danger. On ne peut pas prendre de choc qui risque de mettre notre vie en danger.» «Non, je ne crois pas que ce type d électricité soit suffisamment puissant pour être dangereux. Toutefois, elle peut empêcher un appareil de bien fonctionner (interférence).» E 40 «Non, tout ce que je peux répondre, c est que nous pouvons recevoir des chocs.» E 2 Reconnaissent des dangers associés à l électricité statique et la majorité réfère à la foudre. «Le cas de feu de forêt. L électricité statique produit une étincelle qui embrase les branches ou feuilles sèches.» E 3 «Elle peut créer des explosions dans les usines où on utilise des solvants.» E 5 «Orages électriques. On peut se faire électrocuter pendant les orages.» E 12 «Il y a du danger pour les avions, l électricité statique peut dérégler des cadrans.»... Notes des auteurs L utilisation du terme «étudiant» réfère également aux étudiants et aux étudiantes. L utilisation du terme «enseignant» réfère également aux enseignants et aux enseignantes. «Domaine de la mathématique, de la science et de la technologie» - Chapitre 6, p Ministère de l Éducation, des Loisirs et du Sport. Ce document est accessible en ligne sur le site : primaire/pdf/prform2001/prform pdf Électrostatiques : sur le web «Expériences d électrostatiques faciles à réaliser soi-même» : «L électrostatique : le Manuel Internet des radioamateurs» : «Électrisation-charges électriques PhysicoNet» : électrisation «La foudre PhysicoNet» : «Charges et décharges applications PhysicoNet» : «Charge and Carry : Store up an electric charge, then make sparks» : «La découverte de l électricité statique» : electropolis.tm.fr/frelectro.html William Gilbert ( ) : Il est le premier à avoir inventé le terme «électrique» qui dérive du mot grec «elektron» désignant l ambre jaune, qui une fois frottée, acquiert la propriété d attirer des corps légers à distance. Il a construit un appareil simple, constitué d une aiguille métallique non magnétique montée sur un axe, afin d identifier les différentes substances qu on pouvait «électriser» par frottement. Stephen Gray ( ) : Il est le premier à avoir démontré, en utilisant la machine électrostatique du physicien allemand Otto von Guericke, que les «charges» pouvaient traverser le corps humain et a réussi ainsi à introduire la notion importante de conducteur qui fut ignorée par Gilbert. Cette propriété de conduction de certaines substances l a amené à montrer que la «charge électrique» peut être transmise à un objet par conduction, c est-à-dire qu on peut charger un objet sans qu on le frotte. Charles Du Fay ( ) : Il est le premier à avoir suggéré l existence de deux types de charges pour expliquer les phénomènes d attraction et de répulsion entre objets frottés : les «charges vitreuses» et les «charges résineuses». Pour lui, les charges correspondaient à un «fluide électrique». Benjamin Franklin ( ) : Contrairement à Charles Du Fay, il émit l hypothèse qu un seul fluide électrique s écoule entre deux objets frottés (l objet donnant le fluide est dit «chargé positivement» et l objet recevant le fluide est dit «chargé négativement»). 19

20 9. Le site suivant de Transports Canada, discute des dangers relatifs aux décharges électriques auxquels sont confrontés régulièrement les techniciens qui travaillent dans le domaine de l aéronautique : «L électricité statique : un danger toujours présent!» Références... Arons, A. B. (1990). A guide to introductory physics teaching. Toronto : John Wiley & Sons. Atwood, R.K., & Atwood, V.A. (1995). Preservice elementary teachers conceptions of what causes Night and Day. School Science and Mathematics, 95, Atwood, R.K. et Atwood, V.A. (1996). Preservice elementary teachers conceptions of the causes of seasons. Journal of Research in science teaching, 33, Balibar, F. et Hvass, M. (1994). La physique et les futurs professeurs d école. Didaskalia, Supplément au n 3, Beaty, W.-J. (2007). Static Electricity Misconceptions. Visité le 29 août Benseghir, A. et Closset, J.-L. (1996). The electrostatics-electrokinetics transition: historical and educational difficulties. International Journal of Science Education, 18(2), Feltovitch, P. J., Spiro, R. J. et Coulson, R. L. (1993). Learning, teaching, and testing for complex conceptual understanding. In N. Frederiksen, Robert J. Mislevy et Isaac I. Bejaar (Eds.). Test theory for a new generation of tests. Hillsdale (New Jersey): Lawrence Erlbaum Associates, Frede, V. et Venturini, P. (2006). Exploration des conceptions en astronomie de futurs professeurs d école. Didaskalia, 29, Furioé, C., Guisasola, J. et Almudi, J.-M. (2004). Elementary Electrostatic Phenomena: Historical Hindrances and Students Difficulties. Canadian Journal of Science, Mathematics and Education, 4(3), Gilbert, J.K. (1994). Perspectives pour la recherche sur l enseignement des sciences en Angleterre. Aster, 19, Guttwill, J.P., Frederiksen, J.R. et Ranney, M. (1996). Seeking the causal connection in electricity: Shifting among mechanistic perspectives. International Journal of Science Education, 18(2), Gutwill, J.P., Frederiksen, J.R. et White, B.Y. (1999). Making their own connections: Students understanding of multiple models in basic electricity. Cognition and Instruction, 17(3), Kruger, C. (1990). Some primary teachers ideas about energy. Physics Education, 25, Kruger, C. et Palacio, D. (1992). Surveys of English primary teachers conceptions of force, energy and materials. Science Education, 76(4), Métioui, A. (2005). Science et technologie au primaire : analyse conceptuelle du programme du ministère de l Éducation du Québec (2001). SPECTRE, 35(1), Métioui, A. et Baulu-MacWillie, M. (2001). Conceptions d élèves du primaire au sujet d un circuit électrique dans trois pays : circulation et conservation des charges dans un circuit fermé. Dans L. Corriveau et W. Tulasiewicz (dirs). Mondialisation, politiques et pratiques de recherche. Sherbrooke : Éditions du CRP, Métioui, A., Cyr, C., Gagné., N. et Brassard, C. (2002). Évolution des conceptions des enseignants en formation sur la lumière à la suite d activités didactiques constructivistes. Dans R.M. Toussaint (dir.). Changement conceptuel et apprentissage des sciences. Montréal : Éditions Logiques, Osborne, R.J. (1981). Children s ideas about electric current, New Zealand Science Teacher, 29, Park, J., Kim, I., Kim, M. et Lee, M. (2001). Analysis of students processes of confirmation and falsification of their prior ideas about electrostatics. International Journal of Science Education, 23(12), Pilatou, V. et Stavridou, H. (2004). How primary school students understand mains electricity and its distribution. International Journal of Science Education, 26(6), Posner, G.J., Strike, K.A., Hewson, P.W. et Gertzog, W.A. (1982). Accommodation of scientific conception: Toward theory of conceptual change. Science Education,66(2) Rosmorduc, J. (1995). L histoire des sciences dans la formation scientifique des maîtres de l école élémentaire. Didaskalia, 7, Shipstone, D.M., Rhöneck, C.V., Jung, W., Kärrqvist, C., Dupin, J.J., Joshua, S. et Licht, P. (1988). A study of students understanding of electricity in five european countries. International Journal of Science Education, 10(3), Smith, D. (1987). Primary teachers misconceptions about light and shadows. In Proceedings of the second International Seminar Misconceptions and Educational Strategies in Science and Mathematics, 2, Ithaca, N.Y., Cornel University Press,

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