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Chute libre : étude de mouvement et des méthodes de résolution, proposition didactique


Auteur(s) :  DI FABIO Alice

Date de soutenance :  2018

Thèse délivrée par :  Université Sorbonne Paris Cité

Section(s) CNU :  section 28: Milieux denses et matériaux

Sous la direction de :  Cécile de HOSSON & Nicolas DECAMP

Jury de thèse :  Ludovic Morge ; Valérie Munier ; Jim Plumat ; Nicolas Décamp ; Cécile de Hosson

 

"Cette recherche a pour objet l’enseignement et l’apprentissage de la notion de chute libre. Elle vise l’élaboration d’une proposition didactique à destination d’élèves de Terminale et dont l’objectif est la reconstruction de la notion d’accélération à partir de la notion de variation de vitesse.Du point de vue méthodologique, ce travail s’inscrit dans une ingénierie didactique dite de seconde génération. Trois études exploratoires contribuent aux études préalables de l’ingénierie. La première étude s’intéresse aux pratiques usuelles du début du 20e siècle pour l’enseignement de la chute libre, à travers l’analyse de manuels scolaires. Elle montre que la chute des corps apparaît comme un contenu à l’intersection de la cinématique et de la dynamique et permet d’interroger la valeur ajoutée de l’utilisation de vecteurs sur les plans épistémologique, méthodologique et didactique. La deuxième étude explore la maîtrise qu’ont des étudiants de physique de première année universitaire des vecteurs en cinématique. Elle met en évidence que leur utilisation pose des difficultés et est un savoir-faire qui constitue en lui-même un apprentissage de cinématique. La troisième étude est une analyse de contenu de la notion d’accélération et de ses caractéristiques dans le cas de la chute libre. Elle aboutit à la présentation de différents registres de représentation sémiotique de l’accélération.Ces analyses préliminaires amènent à l’élaboration d’une proposition didactique qui place la représentation vectorielle au cœur du dispositif d’apprentissage et dont l’hypothèse est que la représentation de plusieurs vecteurs vitesse successifs est un levier d’apprentissage. Les résultats montrent des effets positifs sur les apprentissages des élèves, en leur permettant en particulier d’approfondir leurs connaissances de la chute libre et de se perfectionner dans la manipulation de vecteurs. De ce travail d’expérimentation se dégagent également des pistes d’amélioration de la proposition didactique.  "

Free fall : study of movement and resolution methods, learning sequence

"This research targets the teaching and learning of the notion of free fall. It aims at developing a learning sequence intended for high school seniors and which goal is to rebuild the notion of acceleration from the notion of speed variation.The chosen methodology falls within didactic engineering of second generation. Three exploratory studies contribute to preliminary work. The first one focuses on usual practices of free fall teaching in the beginning of the 2Oth century through the analysis of physics textbooks. It shows that the study of falling bodies appears like a content at the crossroads of kinematics and dynamics. It also allows to question the added value of using vectors at the epistemological, methodological and educational level. The second study explores the ability of first year students in drawing vectors in kinematics. It highlights that the use of vectors raises difficulties and is a kinematics skill in itself. The third study is a content analysis of the notion of acceleration and its characteristics in the case of free fall. It leads to the presentation of different semiotic representation registers of acceleration.These preliminary analyses lead to the conception of a sequence which puts the vector representation at the centre of the learning system and which hypothesis is that the representation of several successive velocity vectors is a learning tool. The results show positive effects on student learning especially by enabling to deepen the knowledge of free fall and improve the skills in using vectors. These results also help to identify and describe possible measures for improvement of the learning sequence.  "



URL :  https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02944519/document


mot(s) clé(s) :  didactique, enseignement secondaire, sciences