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GRIMALDI MICHAEL

L3 SPC FILIERE PHYSIQUE CHIMIE

STAGE DU 18 OCTOBRE AU 09 DECEMBRE 2005

AU COLLEGE DES PRECHEURS (AIX)

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- SOMMAIRE - • Sommaire .........................................................................................................

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• Présentation ...................................................................................................

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• Analyse d’une situation d’enseignement

- Présentation de la situation observée ......................

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- Déroulement de la séquence .......................................

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- Analyse de la séquence

1- Les pré-requis ........................................

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2- Méthode d'enseignement ....................

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3- Place de l'expérience ...........................

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4- Les difficultés .......................................

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5- Points forts et mots clefs ..................

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6- Amélioration de l'enseignement ........

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- Analyse de l'évaluation ................................................

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• Conclusion ........................................................................................................

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• ANNEXE : sujet de l'évaluation

- PRESENTATION -

J'ai effectué mon stage d'observation au collège des Prêcheurs d'Aix en Provence, en plein cœur du centre ville. Ce collège compte 440 élèves pour une soixantaine de personnels. Il s'agit d'un collège plutôt calme, sans violence, qui ne figure pas au rang de ZEP. Mon stage s'est déroulé du 18 octobre au 13 décembre 2005 où j'ai été accueilli chaleureusement par Madame PALMERO, jeune enseignante depuis 4 ans, et Monsieur MARQUE, enseignant en fin de carrière, qui ont bien voulu me laisser assister à leurs cours et m'accorder de leur temps. Ces différences d'ancienneté m'ont également été très instructives. Au cours de mes 20 heures d'observation, j'ai pu analyser leurs comportements et leurs manières de réaliser un cours. Un cours à la fois ludique, captivant et très enrichissant, le tout dans une ambiance calme, détendue et studieuse. J'ai pu assister à des cours de trois niveaux : cinquième, quatrième et troisième, et de différentes sortes : cours magistraux, TP, TP cours, évaluations et corrections d'évaluations. Dans la suite de ce rapport, je vais justement analyser ces gestes professionnels qui permettent un travail efficace et ordonné, tant pour les professeurs que pour les élèves.

- ANALYSE D'UNE SITUATION D'ENSEIGNEMENT -

- Présentation –

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J'ai décidé de porter mon étude sur la séquence d'enseignement "réaction de quelques métaux dans l'air" qui correspond à la partie A2.1. du bulletin officiel en vigueur de la classe de troisième. Je vais analyser les séquences d'enseignement de Mme PALMERO, où j'ai pu assister à 6 heures de cours portant sur cette partie du programme, ce qui me permettra d'en couvrir la quasi globalité. Le découpage est le suivant : 4 heures de cours, 1 heure d'évaluation et 1 heure de correction. Faute de matériel, je n'ai pu assister qu'à une seule manipulation, faite par le professeur. Dans ce collège, seules des heures de dédoublage sont accordées aux classes de quatrième et de cinquième, leur permettant ainsi de manipuler. L'analyse ne portera donc que sur la partie cours, et sur les évaluations.

EXEMPLES D’ACTIVITÉS

CONTENUS-NOTIONS

COMPÉTENCES

Que se passe-t-il quand le fer rouille ?

- observer des faits courants associés à la rouille. - étudier expérimentalement les conditions de formation de la rouille. - observer l’oxydation complète et à l’air humide d’un échantillon de laine de fer.

Oxydation du fer dans l’air humide. Facteurs de formation de la rouille. L’apparition de taches de rouille correspond à une réaction chimique : l’oxydation du fer par le dioxygène de l’air. Composition de l’air.

- Identifier l’oxydation du fer dans l’air humide comme une réaction chimique lente. - Comprendre pourquoi le fer pur non protégé ne convient pas pour un emballage : l’oxydation du fer par le dioxygène de l’air en présence d’eau conduit à la formation de rouille. Il y a corrosion. Connaître la composition en volume de l’air en dioxygène et diazote.

Quel autre type d’emballage ? Un exemple : l’aluminium.

- observations courantes. - étude documentaire sur l’aluminium.

L’aluminium s’oxyde à l’air. Il se forme une couche superficielle d’oxyde imperméable qui protège l’intérieur du métal.

Comprendre le rôle protecteur de l’oxydation superficielle de l’aluminium.

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- ANALYSE D'UNE SITUATION D'ENSEIGNEMENT -

- Déroulement de la séquence –

Le plan des séquences est le suivant :

TITRE : Réaction des métaux avec l'air

I Action de l'air sur le fer 1- expérience 1 2- expérience 2 3- conclusion 4- la réaction chimique

II Corrosion d'autres métaux

1- oxydation de l'aluminium

L'essentiel du cours se fait à l'oral, l'enseignante n'utilise ni rétroprojecteur, ni ordinateur. Concernant l'expérience, elle a eu besoin de paille de fer, d'une pile et d'un flacon rempli de dioxygène. Mais je reviendrai sur cette expérience en détails par la suite. Le cours en lui-même (ce que notent les élèves) sera en vert, et les commentaires oraux du professeur et mes commentaires personnels en noir. L'enseignante écrit au tableau le titre du nouveau chapitre et de la première partie :

Réaction des métaux avec l'air

I Action de l'air sur le fer Elle questionne ensuite les élèves concernant les connaissances qu'ils ont (de quatrième) à propos des proportions des différents gaz contenus dans l'air. Elle vérifie ainsi s'ils ont les pré-requis nécessaires pour démarrer cette leçon. Elle fait ainsi de même sur les formules du dioxygène et du diazote, en insistant bien sur le fait de dire dioxygène et non oxygène, ainsi que diazote et non azote. (dans le langage courant on dit oxygène pour désigner la molécule de gaz dioxygène, c'est un abus de langage qui doit disparaître de la bouche des élèves). Pour arriver au sujet, l'enseignante parle de situation de la vie quotidienne (par exemple un portail qui rouille), l'élève en vient à se demander pourquoi le fer rouille, à quoi cela est-il dû, et tout simplement qu'est ce que la rouille ?

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1- expérience 1

Distribution de la feuille ci-dessous :

Toujours à l'oral, l'enseignante dit aux élèves que l'oxydation du fer conduit à la formation de la rouille. EXPERIENCE : l'expérience consiste à faire comprendre aux élèves la notion de pression, afin qu'ils aient les pré-requis nécessaires à la bonne compréhension du problème. Par la même occasion, elle tend une éprouvette graduée afin de s'assurer que l'ensemble de classe est capable de nommer la verrerie. L'enseignante plonge à peine, tête en bas, l'éprouvette graduée dans une cuve à eau (préalablement préparée) pour bien montrer que l'eau ne monte pas à l'intérieur de l'éprouvette car la pression dans celle-ci est égale à la pression atmosphérique. Ainsi si une partie de l'air disparaît (réagit), l'eau dans l'éprouvette va monter, dans un souci d'égalité de pression.

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Les élèves réfléchissent individuellement et répondent côté brouillon de leur cahier aux questions qui figurent sur la fiche. L'enseignante circule dans les rangs pour répondre à quelques interrogations d'élèves, et s'assurer que la consigne est bien comprise. Les élèves réfléchissent et élaborent des hypothèses. Dix minutes plus tard, la correction s'effectue à l'oral. Des élèves volontaires répondent chacun leur tour et confrontent leurs idées, puis l'enseignante restructure les idées, apporte des compléments d'informations. Cette correction se faisant à l'oral uniquement, la prise de note est indispensable. Le travail à faire pour la séance suivante est de recopier côté cours de leur cahier les réponses aux questions, en dessous de la fiche. Les réponses sont les suivantes : 1) l’eau monte dans l’éprouvette, le niveau d’air diminue. 2) Une partie de l’air a disparu. Durant l’expérience la pression du gaz contenu dans l’éprouvette graduée est inférieure à la pression atmosphérique. A la fin de l’expérience le niveau d’eau se stabilise car la pression dans l’éprouvette est égale à la pression atmosphérique. 3) L’air est composé de 20% de dioxygène et 80% de diazote. L’air est donc composé de 1/5 de dioxygène et 4/5 de diazote. 4) Il y a 250 cm3 d’air dans l’éprouvette graduée. Il y a donc V(O2)= 1/5 x 250 = 50 cm3 de dioxygène et V(N2) = 4/5 x 250 = 200 cm3 de diazote. 5) L’eau est montée de 1/5 dans l’éprouvette graduée : on peut penser qu’il s’agit du dioxygène qui a disparu. 6) Pour prouver que le gaz qui a disparu est le dioxygène, on peut réaliser le test de la bûchette incandescente. 7) Les réactifs de la réaction sont le fer et le dioxygène. 8) Le produit formé est la rouille. La rouille est un mélange de différents oxydes de fer. En début de séance, l'enseignante vérifie que le travail demandé a bien été fait puis procède à une évaluation de quelques minutes afin de s'assurer que les élèves ont bien ancré leur nouveau savoir. L'analyse se trouve page 16, partie "analyse de l'évaluation".

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Ensuite reprise du cours avec distribution de l'expérience suivante : 2- expérience 2

L'enseignante explique en quelques mots le protocole expérimental et détaille ce que l'on observe (en l'occurrence formation de rouille dans les tubes b et d). Elle explique également le rôle du chlorure de calcium dans le tube a, et celui de l'huile dans le tube c et non l'utilisation d'un bouchon en liège. Toujours à l'oral, l'enseignante demande pourquoi l'huile se trouve au-dessus de l'eau, et pourquoi ils ne se mélangent pas. Les termes "miscibilité", "densité" et "mélange hétérogène" sortent de la bouche des élèves après quelques tentatives (l'huile est plus légère que l'eau, ...). Dans une démarche inductive, elle interroge les élèves pour savoir quels gaz s'échappent lors de l'ébullition de l'eau et en arrivent très vite à la conclusion suivante : c'est le dioxygène dissout dans l'eau qui s'échappe. L'eau bouillie est donc dépourvue de dioxygène, d'où l'utilisation d'huile pour empêcher le dioxygène, qui pourrait être prisonnier, de se redissoudre dans l'eau. La suite du travail est effectué par les élèves : ils répondent en une dizaine de minutes, au brouillon, aux questions qui se trouvent sur la fiche, individuellement. L'enseignante passe dans les rangs pour éclairer certains points. Lorsque plusieurs élèves posent la même question, elle y répond en s'adressant à toute la classe. Pour la séance suivante, les élèves doivent répondre à toutes les questions. A la séance suivante, l'enseignante vérifie, encore une fois, que le travail demandé a été fait (en passant dans les rangs), puis elle distribue les petites interrogations de la fois précédente et corrige. Des élèves volontaires répondent, puis l'enseignante dicte les réponses oralement.

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Ensuite reprise de l'expérience 2 : des élèves sont interrogés puis la correction se fait oralement. Les réponses aux questions sont les suivantes : Dans le tube a, il y a du dioxygène et du fer. Dans le tube c, il y a de l'eau et du fer. Pour le tube a, l’espèce manquante est l’eau. Pour le tube c, l’espèce manquante est le dioxygène. Il faut donc de l’eau et du dioxygène pour que le fer rouille. L'enseignante en profite pour rappeler la définition d'un réactif : espèce chimique qui disparaît au cours d'une réaction chimique. Ainsi lorsque l'un des réactifs vient à manquer la réaction ne se fait plus, c'est pourquoi en absence d'eau le fer ne peut pas s'oxyder. Conclusion : L’eau et le dioxygène sont les réactifs de la réaction de formation de la rouille. Ils sont indispensables à la réaction chimique. Un bref rappel du chapitre précédent ("Le courant électrique dans les solutions ioniques") : l'eau salée est une solution ionique, elle est donc conductrice de courant. Pour fixer les idées, elle se ramène à un fait de la vie quotidienne : la formation de la rouille sur les vieux cargos : celle-ci est accélérée par la présence d'eau salée. Dans le tube d, il y a plus de rouille. Dans le tube d, il y a de l’eau salée, alors que dans le tube b, il y a de l’eau douce. Le tube d contient plus d’ions que le tube b. La formation de la rouille est favorisée par le contact avec les solutions ioniques. Toujours oralement, l'enseignante explique la différence qu'il existe entre un réactif et un facteur : l'un est indispensable et disparaît au cours de la réaction, tandis que l'autre non. Un facteur n'est pas essentiel à la réaction alors qu'un réactif, si. 3°) Conclusion : Quand le fer est en contact avec du dioxygène et de l’eau, le fer rouille. La rouille est un mélange d’oxydes de fer dont le principal constituant a pour formule Fe2O3. On peut remarquer que l'enseignante s'en tient exactement au B.O. : l'enseignante évitera soigneusement de parler de “molécules Fe2O3”. En effet, elle cite la formule du constituant principal sans en expliciter la nature (ici en l'occurrence un oxyde métallique).

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Ensuite, l'enseignante demande comment on peut protéger un portail. Plusieurs répondent avec de la peinture (voire avec une couche protectrice) : ils ont déjà vu leurs parents (certainement) entretenir des matériaux ferreux. Ils comprennent ainsi que la peinture à défaut d'avoir une utilité décorative, sert aussi à protéger le fer : elle empêche le contact entre le métal et l'attaque extérieure du dioxygène et de l'eau. Si le fer n'est pas protégé, de la rouille se forme. Mais la rouille est un composé poreux (que veut dire poreux ?), il est constitué des milliers de petits pores (analogie avec les pores qui permettent à la peau de respirer) et ainsi permettent à l'eau et au dioxygène de pénétrer dans les couches internes du fer et de l'attaquer en profondeur. Sans utiliser le terme, l'enseignante explique qu'il s'agit d'une réaction irréversible et très lente. Quelques questions d'élèves m'ont néanmoins fait sourire : "Combien de temps met un portail pour complètement rouiller ?", "et s'il est très épais ?" ... plusieurs années !!! Attendant une réponse extrêmement précise, les élèves ont été un peu déçus ... La rouille est un composé poreux donc l’eau et le dioxygène peuvent passer à travers et le fer peut être attaqué en profondeur. 4°) La réaction chimique Lors de la formation de la rouille, des espèces chimiques disparaissent : le fer, le dioxygène et l’eau. Ce sont les réactifs. Un produit apparaît : la rouille. Il s’agit donc d’une réaction chimique dont l’équation est : fer + dioxygène + eau � mélange d’oxydes de fer L’un des réactifs de cette réaction chimique est le dioxygène, il s’agit donc d’une oxydation. Conformément au B.O : "À ce niveau, le terme d’oxydation désigne l’action du dioxygène". Les élèves connaissent déjà le terme "oxydation" : l'enseignante ne manque pas de leur rappeler qu'il s'agit d'une notion qu'il ont vu en quatrième. L'oxydation est donc une action de l'oxygène. Se pose ensuite le problème de l'"équilibrage" des réactions bilans. Une question ouverte est lancée : "que signifie équilibrer une réaction chimique ?". Les élèves ont déjà quelques notions, mais rien de bien acquis. Un élève se souvient vaguement de Lavoisier : cela permet à l'enseignante d'enchaîner. Un bref rappel de l'expérience de Lavoisier est le bienvenu et permet, de surcroît, d'amener à la notion fondamentale de conservation de la masse au cours de la réaction chimique.

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Pour fixer les idées, l'enseignante écrit au tableau l'équation de formation de dioxyde de carbone à partir du carbone (fusain) et du dioxygène. Cette réaction a été vue en quatrième, et même si les formules des composés ne sont pas au programme, la plupart des élèves les connaissent. Le but est de montrer que pour équilibrer une réaction chimique, il suffit de mettre des coefficients de façon à ce qu'il y ait autant d'atomes de chaque espèce à droite et à gauche de la flèche. Ainsi cette équation est déjà équilibrée. Pour montrer, à contrario, que toutes les équations ne sont pas automatiquement équilibrées, l'enseignante écrit au tableau l'équation littérale de combustion du méthane dans le dioxygène, puis les élèves participent pour écrire l'équation bilan à partir des formules des composés. Pour les aider, l'enseignante "encadre" les formules des composés pour bien leur montrer qu'on ne peut pas les modifier. Maintenant que le mécanisme d'équilibrage des réactions chimiques est à peu près compris, ils doivent équilibrer au brouillon l'équation de formation de Fe2O3. Cette application n'est évidemment pas un hasard : elle permet de clôturer la partie sur la formation de la rouille. Chacun cherche et l'enseignante passe dans les rangs pour vérifier que tout le monde a à peu près réussi. La correction est réalisée au tableau par un élève : il explique à toute la classe sa démarche. L'enseignante fait deux remarques très importantes au cours de la correction : utiliser des coefficients entiers et les plus petits possibles (Exemples à l'appui). Équation de la réaction d’oxydation du fer : fer + dioxygène � oxyde ferrique 4 Fe + 3 O2 � 2 Fe2O3

"L'enseignant établira dans un premier temps un bilan qualitatif des réactions chimiques sous la forme : métal + dioxygène � oxyde métallique". Le B.O. est parfaitement respecté. On passe maintenant à l'autre grande partie : II) Corrosion d'autres métaux 1°) Oxydation de l'aluminium L'enseignante explique que lorsqu'on laisse de l'aluminium à l'air libre, il se forme une couche superficielle d'oxyde métallique que l'on appelle alumine. L'alumine est terne et imperméable, alors que la rouille est poreuse. Il protège l'aluminium et empêche ainsi le contact entre l'aluminium et le dioxygène.

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De plus elle fait un lien direct avec la partie précédente du programme "les matériaux dans l'environnement". Ils ont vu qu'on pouvait reconnaître un métal du graphite par simple polissage : ils comprennent ainsi que le métal brille car on a enlevé la couche d'oxyde métallique superficielle qui s'était formée. Elle insiste aussi sur le fait de ne pas dire "l'aluminium ne rouille pas" mais "l'aluminium se s'oxyde pas" car le terme "rouille" ne concerne que l'oxydation du fer, et aucun autre métal. Au contact du dioxygène, l’aluminium devient terne et se recouvre d’une couche d’oxyde d’aluminium, appelé alumine, qui a pour formule Al2O3. L'étape suivante est la mise en équation de la formation d'alumine à partir d'aluminium et de dioxygène. Un élève est interrogé pour donner l'équation littérale, puis un autre pour donner la formule des composés. Chaque élève chercher à équilibrer cette équation chimique. Il leur faut beaucoup moins de temps que pour la réaction de formation de l'oxyde ferrique : l'enseignante peut ainsi contrôler les progrès de chacun. La correction est effectuée par un élève au tableau. Équation de réaction d’oxydation de l’aluminium : aluminium + dioxygène � alumine 4 Al + 3 O2 � 2 Al2O3

- ANALYSE D'UNE SITUATION D'ENSEIGNEMENT -

- Analyse de la séquence –

1- Les pré-requis : Pour aborder cette leçon, les pré-requis nécessaires sont nombreux. Pour dénombrer ceux-ci, il faut consulter les bulletins officiels de classe de quatrième et de troisième. Tout d'abord en quatrième, ils ont appris que l'air était un mélange de gaz, dont les principaux constituants sont le dioxygène et le diazote. Ils connaissent également leur proportion (respectivement 20 et 80 %). Ils ont également appris à utiliser les bonnes unités : le litre pour les volumes et le kilogramme pour les masses. Tout un chapitre est réservé aux combustions. Ils ont ainsi appris ce qu'était une réaction chimique, un réactif et un produit, et ont également vu ce qu'était une oxydation : une réaction chimique dont l'un des réactifs est le dioxygène.

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Ensuite une autre partie est réservée à l'atome : les élèves ont pu apprendre que les molécules étaient constituées d'atomes, et qu'une réaction chimique n'était rien d'autre que le réarrangement des atomes pour former de nouveaux composés : les produits. Ils ont également appris que les atomes sont représentés par des symboles (une première lettre majuscule suivie parfois d'une seconde lettre minuscule), et connaissent certaines d'entre elles : O, C, H, N, ... et connaissent certaines molécules vu précédemment : O2, CO2, CH4. Enfin, ils ont appris que la masse est conservée au cours d'une réaction chimique (expérience de Lavoisier "rien ne se perd, rien ne se créé, tout se transforme") : les atomes présents dans les produits formés sont de même nature et en même nombre que les réactifs. En début de classe de troisième, ils ont appris de quoi était constitué un noyau et qu'un ion était le résultat de la perte (cation) ou du gain (anion) d'un ou de plusieurs électrons par l'atome. Ceci est indispensable pour définir les solutions ioniques, et leur neutralité. Tout ceci définit les connaissances nécessaires à la bonne compréhension du sujet. Les termes principaux qui en ressortent sont : oxydation, réactifs, produits, réaction chimique, molécules. La notion de conservation de la masse est ici fondamentale. 2- Méthode de l'enseignante : Le cours commence bien avant le cours en lui-même... L’enseignante a une maîtrise quasi-totale sur sa classe. Une expression qui lui irait parfaitement : « une main de fer dans un gant de velours ». L’enseignante m’a avoué que l’une des classes que j’ai suivies ne se tenait pas du tout ainsi dans les autres matières et que certains professeurs s’en plaignaient. Cette « prise de pouvoir » se fait avant même de rentrer en classe : l'enseignante attend tous les élèves et les fait ranger devant la porte, deux par deux. Puis les fait rentrer et leur dit de s’asseoir. Il s’agit de montrer aux élèves qui dirige la classe, qu’il s’agit de la classe de l'enseignante, et qu’une fois entrés, il faut obéir à ses règles (en plus de celles du collège). Ensuite la séance commence toujours par " à la question : as-tu tes affaires pour travailler et fais tes exercices ? Réponds par oui ou par non à l'appel de ton nom" (en cas de non travail, ceci n'engendre pas de sanction, mais peut jouer sur l’appréciation en fin de trimestre). Après vérification que tous les exercices (ou travaux) aient bien été faits, la séance peut enfin commencer ...

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La première étape consiste en une suite de questions à la classe pour vérifier que le cours précédent ait bien été assimilé. Cette vérification peut se faire soit à l’oral, soit par écrit, sous forme d’une petite interrogation d'une dizaine de minutes, comportant des questions de cours. Il s’agit de l’évaluation formative. L'enseignante favorise au maximum la participation des élèves. Plus d’une fois les élèves levaient le doigt pour répondre, alors que la question n’avait pas encore été posée !!! On sent un véritable engouement chez certains élèves, qui sont vraiment attirés par l’apprentissage de la physique. L'enseignante réussit à captiver l’attention de l’ensemble des élèves, tant par l’intonation de sa voix, que par ses déplacements dans sa classe ou la demande de participation de chacun. Le cours est entremêlé de questions, de réponses et d’exercices. Je dirai (pour quantifier) que l’oral prend environ 80% du temps alors que l’écriture en elle-même du contenu du cours sur les cahiers se limite à 20%. Je pense que cela est suffisant pour noter les points principaux et les compétences exigibles. L’enseignante met très nettement l’accent sur la réflexion personnelle, elle pousse les élèves à réfléchir et ainsi à se créer leurs propres connaissances. Ces réflexions peuvent s’appuyer tant sur les connaissances de l’élève (culture générale), que sur ce qu’il a pu apprendre lors des cours précédents. Cette réflexion personnelle sert à forger chez l’élève un esprit scientifique et de déduction qui lui servira énormément dès l’entrée en seconde et dans sa vie future. De plus, cela peut développer un engouement pour les sciences physiques et pourquoi pas une vocation pour ce domaine qui, ceci dit au passage, est en perte constante d’effectifs. Ainsi, un cours est une succession d’échanges entre d’un côté, l'enseignante, et de l’autre, les élèves. Ces échanges, de questions et de réponses, se font dans un sens comme dans l’autre (parfois même, l’heure de cours n’est qu’une succession de questions réponses sans qu’aucune ligne ne soit écrite dans le cahier). Par contre, pour assimiler un cours, il n'y a rien de mieux que des exercices. Je trouve dommage que l'enseignante n'ait pas donné plus d'exercices. Le seul véritable exercice a été d'équilibrer 5 équations chimiques. On aurait pu donner un exercice sur la conservation de la masse : calculer le volume de dioxygène pour oxyder une masse connue de fer, la masse de rouille que cela va produire, etc. On peut aussi considérer que le travail à faire sur les deux premières expériences était des exercices. Je pense que des exercices supplémentaires auraient été nécessaires. Cela se conforte dans les questions posées à l'évaluation : pour la plupart il ne s'agit que de questions de cours, même si certaines sont "déguisées" en questions de réflexion.

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3- La place de l'expérience : Dans ce collège la place de l'expérience en troisième est quasi inexistante. Seule une ou deux manipulations par les élèves en cours d'année serait envisageable, mais vu le manque sérieux de matériel et les effectifs (29 à 30 par classe), les TP en classe entière seraient impossibles à gérer. Seuls les élèves de quatrième et de cinquième ont des TP, où les effectifs sont dédoublés. L’analyse de la partie expérimentale me semble donc quelque peu compromise. Pourtant, l'enseignante essaie de faire de son mieux, avec les moyens du bord, pour faire des expériences au tableau. L'expérience a une place très importante en sciences physiques : pour les élèves (du collège notamment) la physique est une science extrêmement théorique, abstraite et semble inaccessible pour certains, qui ne voient pas la finalité du problème. Pourtant la physique n'est rien d'autre que la science qui étudie tous les phénomènes qui nous entourent, avec tous les domaines que cela englobe. La physique est basée en grande partie sur l'empirisme : on n'a pas décidé qu'aux bords d'un conducteur ohmique la tension était proportionnelle à l'intensité, ni que les électrons se déplaçaient de la borne négative vers la borne positive d'un générateur. Je pense que c'est cet aspect qui repoussent certains élèves : on apprend des formules, des lois, mais on ne comprend pas ce que cela veut dire, et surtout "à quoi ça sert ?". C'est pour cela que l'expérience a une place prépondérante en physique : on observe tel et tel phénomène. Pour ce cours, les élèves ont observé que la paille de fer forme des boules d'oxydes de fer, et que la combustion était ravivée dans le dioxygène : ils l'ont vu "en vrai" et ils s'en souviendront. En physique l'expérience est plus qu'utile, elle est essentielle. Sans expérience, certaines lois et certains phénomènes seraient trop abstraits pour être perçus par tous. Mais je pense que le meilleur des exemples est celui que l'on peut réaliser chez soi, et que l'on voit dans la vie de tous les jours. Un exemple : la formation de la rouille. Pour ce sujet, seul un texte documentaire est nécessaire, tous les élèves savent ce qu'est la rouille, ils vont juste accroître leurs connaissances scientifiques. 4- Les difficultés Sur ce chapitre, il n'y a pas eu de grosses difficultés de compréhension au vu des résultats du contrôle. Je pense que vu le thème de la leçon, les élèves ont plus réussi à se l'approprier et ainsi parfaire leurs connaissances : ils savent que le fer rouille, qu'il faut le protéger avec de la peinture, et maintenant ils savent comment le fer est attaqué, et de quel élément extérieur on le protège.

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5- Points forts et mots clefs : Les points forts de la séquence sont multiples : - si on laisse du fer à l'air libre, il rouille, au bout d'un certains temps. Si cet air est privé d'eau, le fer ne rouille pas. On remarque que du gaz disparaît, précisément 20% ... et c'est justement la proportion de dioxygène contenu dans l'air. Ainsi la rouille, mélange d'oxydes de fer, est une réaction d'oxydation du fer qui se fait en milieu humide. - quand on utilise de l'eau salée par exemple, ou n'importe quelle solution ionique : le fer rouille plus vite. On dit que la présence d'ions dans la solution est un facteur à la réaction de formation de la rouille. - l'aluminium lui aussi s'oxyde, mais il se forme de l'alumine, une substance chimique imperméable qui le protège. Cette oxydation n'a pas besoin d'eau pour se faire. Les mots clefs de cette séquence sont donc oxydation, réactifs, produits, équation bilan, oxydation, oxyde métallique. Je pense que le contenu est parfaitement adapté au public. Les notions fondamentales de ce chapitre sont relativement simples et compréhensibles par tous. De plus l'enseignante emploie un vocabulaire à la fois simple, pour que le discours soit intelligible par tous et à la fois précis, pour conserver une certaine rigueur scientifique. Toutefois, un manque de vocabulaire chez certains élèves, voire un manque de culture générale pourrait rendre complexe l'apprentissage. 6- Réflexions personnelles et amélioration de l'enseignement : Si on consulte le bulletin officiel concernant la physique chimie au collège, on se rend compte que cette discipline contribue à l'apprentissage de la maîtrise de la langue française, à l'écrit comme à l'oral, et ce de plusieurs manières (exposés, rédaction d'exercices, argumentation, ...). La prise de parole et les argumentations sont prépondérantes dans la séquence : les élèves améliorent en effet leur esprit logique et déductif, tout en apprenant. Je pense que c'est une des rares matières où cela est possible. De plus, j'ai l'impression que l'enseignante réussit à faire partager à ses élèves sa passion, et je crois que tout réside ici : donner envie d'apprendre. C'est le principe de l'école : apprendre. Le problème qui se pose est assez complexe : les élèves

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apprennent-ils pour s'ouvrir au monde, ou apprennent-ils pour faire plaisir au professeur ? Je n'ai pas réussi à répondre à cette question. Quant à l'amélioration de l'enseignement, je pense qu'il aurait été intéressant de faire l'expérience d'oxydation du fer : montrer la formation de rouille au bout d'une huitaine de jours. Pour le cours, je trouve que la quantité d'informations orales est énorme comparé à ce qui est réellement écrit dans le cahier. Je pense que certaines choses sont très intéressantes et mériteraient d'être notées dans le cahier, surtout que certaines questions de contrôle trouvent réponse dans ce qui a été dit oralement. Mais cela force les élèves à être particulièrement attentifs en cours. Étant dotés d’ordinateurs portables depuis la classe de quatrième, je trouve dommage qu’ils ne soient pas utilisés en classe de physique. Il existe des tas de logiciels gratuits qui je pense aideraient les élèves. De plus, la salle de physique possède un ordinateur, mais celui-ci est à l’abandon depuis que le disque dur à rendu l’âme fin juin. Vu la clarté du cours et des explications, je vois mal comment on pourrait améliorer cet enseignement...

- ANALYSE D'UNE SITUATION D'ENSEIGNEMENT -

- Analyse de l’évaluation –

L'évaluation se caractérise par : l'évaluation sommative et l'évaluation formative. Dans un premier temps, je vais m'intéresser à l'évaluation formative. On peut la séparer en deux parties : l'évaluation orale et l'évaluation écrite. L'évaluation orale formative consiste à poser en début de séance des questions à la classe pour vérifier que le cours précédent, et sur lequel ils travaillent ait bien été assimilé. Pour le professeur et pour les élèves, il s'agit en fait d'un bilan à mi-parcours. On s'assure ainsi que les acquis de la veille, devenus des pré-requis pour la suite sont réellement acquis. L'enseignante procède à cette évaluation formative orale en début de chaque cours, en essayant de varier les élèves interrogés. L'évaluation formative écrite consiste en trois ou quatre questions de cours, auxquelles il faut répondre en un minimum de temps (moins de 10 minutes).

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L'évaluation à laquelle j'ai assisté était la suivante :

1 Nommer la verrerie (en montrant une éprouvette graduée). 2 Donner la composition des gaz contenus dans l'air en pourcentage. 3 Qu'observe t-on dans l'expérience de la feuille ?

Puis elle procède à la correction : les élèves font eux-mêmes la correction à l'oral (Une correction écrite sera faite à la séance suivante lors de la remise des copies). L’objectif de ce type d’évaluation est de comparer l’élève à lui-même et de l’aider à analyser ses difficultés pour qu'il puisse progresser. Dans un deuxième temps, je m'intéresse à l’évaluation sommative. Cette évaluation a duré 45 minutes et portait sur le chapitre précédent (le courant électrique) et sur celui-ci. Le sujet de l'évaluation se trouve en annexe. L'évaluation sommative a pour but de dresser un bilan des acquisitions et des progrès de l'élève. La correction de l’évaluation s’est faite au cours suivant, et les réponses aux questions suivies des commentaires sont les suivants: Pour le premier exercice, les capacités évaluées sont les suivantes : - donner les pourcentages des gaz contenus dans l'air - savoir que le dioxygène a réagit, et qu'il a disparu - connaître le test de reconnaissante de présence de dioxygène (bûchette

incandescente qui se ravive) - la présence de solution ionique accélère la formation de rouille - connaître la composition de la rouille (mélange d'oxydes ferriques) - savoir que le sulfate de calcium est un desséchant (vu avec l'expérience 1) Si on s'en réfère au B.O., les compétences exigées sont les suivantes : - Identifier l’oxydation du fer dans l’air humide comme une réaction chimique lente. - Comprendre pourquoi le fer pur non protégé ne convient pas pour un emballage : l’oxydation du fer par le dioxygène de l’air en présence d’eau conduit à la formation de rouille. Il y a corrosion. - Connaître la composition en volume de l’air en dioxygène et diazote. D'après les documents d'accompagnement, les points essentiels à dégager du cours sont les suivants :

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– la rouille est un mélange complexe renfermant différents oxydes de fer ; – sa formation est favorisée par la présence d’ions (atmosphère marine, pluies acides) – son caractère poreux permet la poursuite de l’attaque du fer jusqu’à disparition progressive de tout le volume du métal (à la différence d’autres métaux qui se recouvrent, par oxydation,d’une couche d’oxyde protectrice comme l’alumine Al2O3 sur l’aluminium). On constate que les quatre premières questions correspondent exactement aux compétences exigibles en classe de troisième. Pour compléter ces exigences, on aurait pu rajouter des questions telles que : - est-il préférable d'installer des volets extérieurs en aluminium ou en fer ? - pourquoi faut-il mieux protéger les cargos que les péniches ? - pourquoi ne pas fabriquer des boites de conserve en fer ? De plus la lenteur de la réaction d'oxydation n'apparaît nul part. Une question sur ce point aurait peut-être été intéressante. Pour le deuxième exercice, les capacités évaluées sont les suivantes : - savoir que le produit de l'oxydation de l'aluminium est l'alumine ( ou oxyde d'aluminium), et savoir en écrire l'équation de formation. - savoir qu'une oxydation est une réaction chimique dont l'un des réactifs est le dioxygène. - savoir qu'il n'est pas nécessaire de protéger l'aluminium étant donné que son oxydation forme une couche protectrice imperméable superficielle évitant la réaction entre l'aluminium et le dioxygène. L'exigence du B.O. est la suivante : - Comprendre le rôle protecteur de l’oxydation superficielle de l’aluminium. Les notions sont les suivantes : - L’aluminium s’oxyde à l’air. Il se forme une couche superficielle d’oxyde imperméable qui protège l’intérieur du métal. Toutes les questions posées lors de l'évaluation regroupent l'ensemble des compétences exigées par le programme. Les exercices 3 et 4 ne font pas partie de mon analyse, je ne rentrerai pas dans le détail de leur correction et des exigences du B.O. Le dernier exercice est destiné à vérifier que les élèves ont bien compris comment équilibrer les réactions chimiques. Il est à noter que cet exercice a été réussi par la quasi totalité des élèves des 5 classes de troisième. L'enseignante avait suggéré d'encadrer les formules des composés pour ne pas avoir la tentation de les modifier,

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ce qui a manifestement fonctionné. Je pense donc que cette méthode est plus qu'efficace. Sur l'ensemble du contrôle, les principales difficultés ont été de se souvenir du rôle desséchant du chlorure de calcium, et d'autre part la question sur la protection ou non de l'aluminium a suscité quelques maladresses : les élèves n'ont pas su s'exprimer correctement, même si toutefois les idées étaient bonnes. Les élèves ont une interrogation écrite (sommative) environ une fois par mois. A raison de deux heures de cours par semaine, l'évaluation sommative prend environ 10% du temps de travail, conformément aux recommandations du bulletin officiel. Lors de la remise des interrogations, l'enseignante félicite les élèves qui le méritent, et émet un avertissement aux élèves qui n'ont pas des notes suffisantes. Ainsi pour certains, cela les encourage à continuer leurs efforts, et pour d'autres de faire attention, et de travailler plus sérieusement.

- CONCLUSION - Ce stage de sensibilisation au monde de l'enseignement a été très enrichissant pour moi. Cette expérience m'a motivé plus que jamais à devenir professeur. Au cours de ces vingt heures, j'ai pu voir l'enchantement de certains élèves, leur enthousiasme, leur motivation. Plus d'une fois des élèves posaient des questions à la fin de l'heure, en rapport ou non avec le cours. Cette enseignante réussit à la fois à instaurer un climat de confiance et à la fois à gérer parfaitement sa classe, avec l'autorité nécessaire. Les sciences physiques doivent former le futur citoyen dans ses choix : former à la sécurité, à la sauvegarde de la santé, au respect de l'environnement. Cet enseignement doit également développer chez l'élève des éléments de culture scientifique, et c'est le cas. Pour exemple, une élève de troisième est venue à la fin d'un cours (concernant l'oxydation des métaux), parler d'un savon que son père lui a ramené du Gabon. Le problème est que la feuille d'aluminium sur laquelle reposait le

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savon a complètement été attaqué, et que sur l'emballage était inscrit : présence de mercure. Au cours suivant, l'élève a ramené l'objet en question sur lequel était inscrit précisément : sels de mercure 0,5%. Tout ça pour montrer que l'apprentissage des sciences physiques suscite la curiosité chez les élèves, et je crois que c'en est justement le but. (vu la dangerosité du mercure, il lui a été conseillé de ne pas s'en servir !). Parfois je m'imaginais à la place du professeur, en me disant que c'est vraiment ce que je veux faire : un rôle de porte parole de la science, un contact privilégié avec les élèves, ce don de pouvoir faire apprendre aux autres ses propres connaissances, faire réfléchir sur le monde qui nous entoure, expliquer les phénomènes physiques. C'est vraiment un métier passionnant. Pour conclure, je dirai que ce stage m'a permis d'imaginer mon avenir, de comprendre ce pourquoi j'étais en train de m'évertuer à travailler, et que je ne faisais pas tous ces efforts pour rien. En espérant que tous ces efforts seront un jour récompensés...

ANNEXE

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Sujet de l'évaluation