Volume 16, avril 2000, pp. 107-134.


Représentations et conceptions des élèves grecs par rapport au concept d'équilibre chimique

Greek pupils' representations and conceptions about the chemical equilibrium concept


Hélène STAVRIDOU, Christine SOLOMONIDOU

Université de Thessalie
Faculté des Sciences Humaines
Département d'Éducation
Argonafton et Filellinon
38221 Volos, Grèce.

Résumé

Le but de cette recherche était la détection et l'étude des représentations, des conceptions et des difficultés d'apprentissage des élèves grecs à propos du concept d'équilibre chimique. Cent soixante quinze élèves de 17-18 ans des filières scientifiques ont répondu par écrit aux six questions d'un questionnaire. Les résultats ont mis au jour que les élèves ont des difficultés à représenter des systèmes de substances en équilibre chimique au niveau moléculaire et au niveau empirique. Plusieurs élèves ont aussi des difficultés pour concevoir « l'histoire » d'un système, c'est-à-dire l'évolution dans le temps des substances initiales jusqu'à l'état d'équilibre, ainsi que le déplacement de l'équilibre chimique quand le système est perturbé. Souvent, ils font des prévisions basées sur des règles personnelles qu'ils ont développées, au lieu d'utiliser la loi de Le Chatelier et/ou la loi d'action de masse relative aux équilibres chimiques. La recherche d'éventuelles corrélations entre leurs représentations et leur performance en résolution de problème a mis au jour quelques sources possibles d'erreurs. Les conceptions des élèves ont avril prises en compte pour la production d'un logiciel multimédia ayant comme but d'aider les élèves à surmonter leurs difficultés.

Mots clés : équilibre chimique, représentations, conceptions, constante d'équilibre chimique, loi de Le Chatelier.

Abstract

The aim of this research was to investigate and study Greek pupils' representations, conceptions and learning difficulties about the chemical equilibrium concept. A hundred and seventy five pupils aged 17-18, studying in scientific orientations, answered a six item written questionnaire. The analysis of the pupils' answers showed that they had sound difficulties in representing systems at chemical equilibrium in the molecular and the empirical level. Also they could not follow the « history » of a system, i.e. the evolution in time of initial substances towards chemical equilibrium, as well as the establishment of a new equilibrium when the system was disturbed. Many pupils made predictions about the equilibrium shift on the basis of personal rules they had developed and they did not use the Le Chatelier law and the equilibrium constant law. The quest for correlation between students' representations of the system and their achievement on problem solving showed some possible sources of errors. Data issued from this research guided the development of a multimedia learning environment aiming at the improvement of students' conceptions.

Key words : chemical equilibrium, representations, conceptions, equilibrium constant, Le Chatelier law.



Resumen

El objetivo de esta investigación fue determinar y estudiar las representaciones, concepciones y dificultades de aprendizaje de los alumnos griegos en relación al concepto de equilibrio químico. Cien y setenter y cinco (175) alumnos entre 17 y 18 años del bachillerato en ciencias, respondieron a un cuestionario de scis preguntas. Los resultados determinaron que los alumnos tienen serias dificultades para representar sistemas de sustancias en equilibrio químico a nivel molecular y a nivel empírico. Muchos alumnos tienen también dificultad para concebir «la historia» de un sistema, es decir la evolución en el tiempo de las sustancias iniciales hasta el estado de equilibrio, así como el desplazamiento del equilibrio químico cuando el sistema es perturbado. A menudo, ellos hacen previsiones basadas en reglas personales que han desarrollado, en lugar de utilizar la ley de Le Chatelier y/o de acción de masa relativa a los equilibrios químicos. La investigación de eventuales correlaciones entre sus representaciones y sus capacidad en resolución de problemas ha puesto en evidencia algunas fuentes posibles de errores. Las concepciones de los alumnos han sido tomadas en cuenta para la producción de un programa multimedia, el cual tiene como propósito ayudar a los alumnos a superar sus dificultades.

Palabras claves : equilibrio químico, representaciones, concepciones, constante de equilibrio químico, ley de Le Chatelier.