524.doc - AREF 2013

524 - L'enseignement de la thermodynamique chimique à l'Université
marocaine : obstacles et axes d'amélioration TAMANI SOUMIA
Laboratoire de chimie physique des matériaux Université Hassan II-
Mohammedia Casablanca Maroc MOUTAABBID MOHAMMED
Laboratoire de chimie physique des matériaux Université Hassan II-
Mohammedia Casablanca Maroc

RADID Mohamed
Laboratoire de chimie physique des matériaux Université Hassan II-
Mohammedia Casablanca Maroc
Mots clés : Enseignement-apprentissage, thermodynamique, difficultés
d'apprentissage.
L'enseignement de la thermodynamique constitue une source de difficulté
pour la majorité des étudiants au premier cycle universitaire Marocain;
cela est du d'une part à la nature de la discipline et d'une autre part à
l'absence presque totale de toute notion liée à la thermodynamique dans
l'enseignement secondaire. L'objectif de ce travail est d'étudier les
causes de ces difficultés et de proposer des pistes d'amélioration de
l'enseignement de la thermodynamique chimique pour faire face à ces
difficultés. Dans cette vision, nous avons effectué dans une première étape
une analyse du programme de la thermochimie enseignée dans la faculté des
sciences Ben M'Sik. Par la suite, nous avons effectué une enquête qui
contient des questions fermées avec justification de réponses auprès des
enseignants et des étudiants de la faculté de sciences Ben M'Sik. Suite à
cette étude diagnostique, on note que : - les objectifs des cours ne sont
pas définis, - la méthodologie de l'enseignement est très passive et ne
favorise pas la participation de l'apprenant en situation d'écoute, - les
étudiants rencontrent de sérieuses difficultés à maîtriser les notions de
base, et jugent la discipline rébarbative. des axes d'amélioration seraient
possibles et permettraient inéluctablement de résoudre progressivement
cette problématique pour un enseignement actif plus efficace en insistant
sur: - l'amélioration du contenu des programmes ; - l'amélioration du
langage utilisé dans l'enseignement de la chimie en général; -
l'orientation de l'enseignement de la chimie vers une démarche
expérimentale ; Introduction: Beaucoup d'étudiants ont des difficultés avec les idées fondamentales de la
thermodynamique chimique (Banerjee (1995)). Malgré l'importance de la
thermodynamique comme fondement de la chimie, plusieurs étudiants arrivent
à l'université avec des connaissances très limitées à ce sujet (Ochs
(1996)). Il est très fréquent d'entendre des étudiants dire « ce n'est
pas de la chimie ». En effet, le raisonnement de la thermodynamique repose
sur des idées de physique et de mathématiques plutôt que de la chimie ; et
encore, sur la physique macroscopique et les mathématiques pures (Wright
(1981)) ; Son enseignement suppose ainsi, une connaissance préalable de
mathématique générale et de physique. Plusieurs chercheurs ont établi que
la chimie est un sujet difficile pour les étudiants à cause du caractère
abstrait de plusieurs concepts chimiques (Nakhleh (1992), Carter and
Brickhouse (1989), Anderson et al. (1999)), des méthodes d'enseignement et
du langage difficile de la chimie. Toutes ces causes poussent les étudiants
à développer des conceptions erronées ce qui a attiré l'attention des
chercheurs (Villani(1992), Skelly(1993), Ayasand Demirbas, A. (1997)).
Notre recherche a pour objectif d'étudier les difficultés d'apprentissage
des étudiants en thermochimie et de proposer des axes d'amélioration de
l'enseignement apprentissage de la thermochimie au cycle universitaire afin
de développer chez l'étudiant la capacité d'utiliser les concepts
fondamentaux supposés acquis, pour expliquer quelques phénomènes et prédire
d'autres à exploiter ces connaissances dans les autres matières et être
apte à faire face aux problèmes de la vie active pour une insertion assurée
dans le domaine du travail. I- Méthodologie de l'étude et caractéristiques de l'échantillon de
l'enquête L'étude a visé en premier lieu les enseignants de la thermodynamique
chimique de l'université Hassan II Mohammedia, ainsi nous avons effectué
des entretiens avec un groupe de 14 enseignants qui ont répondu à huit
questions ouvertes réparties en trois catégories: Les difficultés des
étudiants en thermodynamique chimique; les causes de ces difficultés et les
solutions proposées; un second questionnaire fut distribué auprès de 200
étudiants de la Filière SMC niveau S2 (Semestre 2) de la Faculté des
Sciences Ben M'Sik, Ce questionnaire est constitué de 20 questions
réparties en quatre catégories: Le bilan personnel de l'étudiant; les
difficultés de la thermochimie; la méthode d'enseignement de cette matière
et l'amélioration de la compréhension des concepts de la thermochimie chez
eux. Un test d'évaluation en thermochimie a été adressé à un groupe d'étudiant
de la faculté des sciences Ben M'sik (FSB) et à un autre groupe d'étudiant
de la faculté de sciences et technique Mohammedia (FST). 2. Analyse des résultats 2.1. Enquête avec les enseignants 2.1.1Les difficultés des étudiants en thermodynamique chimique; La majorité des enseignants affirment que les objectifs du cours de la
thermochimie sont bien définis, 14% d'eux n'ont pas pu les définir et on
note que chacun d'eux a ses propres objectifs cependant la moitié se
croisent sur l'application des principes de la thermodynamique de plus une
confusion du contenu du cours et ses objectifs a été soulevée. Tout en analysant le descriptif de filière SMC, on dégage que les
compétences visées de l'élément de la thermochimie sont: 1er Principe de la
thermodynamique; 2ème Principe de la thermodynamique et applications aux
réactions chimiques. Pour les pré - requis pédagogiques relatif à cet
élément on trouve le module de chimie générale1 (atomistique et liaison
chimique) Cela signifie que les objectifs ainsi que les pré-requis de cette matière
ne sont pas bien défini même dans le descriptif de filière. La plupart des difficultés qu'ils ont rencontrées lors de l'enseignement de
cette matière sont : 1) Difficultés liées aux étudiants: . Les difficultés liées à la maîtrise des notions de base: Les
lacunes mathématiques ou autres; . Le niveau faible en langue française ; . L'absentéisme des étudiants qui entraîne l'incapacité à suivre
l'enchaînement du cours; . le manque d'intérêt des étudiants. 2) Difficultés de type organisationnel : . La mauvaise planification des heures des TD. . L'insuffisance du volume horaire consacré à la matière
thermochimie ce qui entraîne un manque d'initiative et d'intérêt
de l'étudiant ; . La redondance des exercices; 3) Difficultés d'origine didactique: . La considération des quantités thermodynamiques comme des
variations (indépendants de la transformation) et n'ont pas des
grandeurs absolues; . La connaissance superficielle des lois et grandeurs de la
thermodynamique. . L'absence des travaux pratiques à la faculté des sciences Ben
M'sik; . L'insuffisante application des concepts de la thermochimie. . Le cours de la thermochimie est le même pour toutes les
disciplines.
Pour les concepts que les étudiants ont du mal à comprendre sont
généralement : La séparation des concepts de chaleur et de la température; l'équilibre
chimique, l'entropie, l'enthalpie, l'enthalpie libre, la notion d'état
standard, l'énergie de liaison, l'énergie de formation, la variance
(surtout la pseudo variance), la chaleur à volume constant, la chaleur à
pression constante, le potentiel chimique, la réversibilité et
l'irréversibilité, la spontanéité, Les facteurs intensifs et extensifs,
aussi on note des difficultés de compréhension de certaines notions
thermodynamique abstraites. On citera parmi ces dernières: . L'évolution des transformations chimiques observées au niveau
macroscopique qui est compliquée à décrire;
. Les grandeurs thermodynamiques sont des variations et non des
grandeurs absolues,
. Les concepts de grandeurs partielles car les étudiants ont l'habitude
de traiter souvent des cas de systèmes idéaux ;
. L'échange de la chaleur (chaleur latente) qui se réalise sans
changement de température ... 2.1.2 Les causes de ces difficultés Les enseignants proposent que ces difficultés soient généralement liées aux
points suivants: . La langue d'enseignement . Le manque d'effort des étudiants; . La surcharge du programme et la non cohérence entre les matières; . La présentation inadéquate du cours ainsi que la difficulté des
exercices (exercices compliqués et mal formulés) ; . L'absence de problèmes concrets à la fin des chapitres; . Les lacunes en mathématique élémentaire chez les étudiants; . La non spécialisation des enseignants intervenants en thermodynamique
chimique ; . Le manque de matériel des travaux pratiques nécessaires à
l'observation et l'application des concepts (les principes...).
2.1.3 Les solutions proposées La majorité des enseignants interrogés proposent une programmation des TP
dans des conditions