Les conceptions alternatives - Corrigé PDF

Les conceptions alternatives sont copiées su livre : Thouin, M., (2015). Tester et enrichir sa culture scientifique et technologique. Montréal. MultiMondes Des conceptions alternatives 1. Les savoirs au sujet de l’univers matériel...

Les conceptions alternatives sont copiées su livre : Thouin, M., (2015). Tester et enrichir sa culture scientifique et technologique. Montréal. MultiMondes Des conceptions alternatives 1. Les savoirs au sujet de l’univers matériel 1.1 Le manège : La conception alternative : Quand on a la tête en bas, dans un manège, on ne tombe pas parce qu'on est attaché. Les explications et les exemples sont très pertinents. On ne tombe pas d'un manège à cause de l'accélération de la rotation, appelée force centripète. Les élèves aimeraient bien remplir un récipient d'eau et le faire tourner, assez vite, et observer que l’eau ne sera pas renverser. 1.2 Les métaux La conception alternative : Les objets métalliques sont plus froids que les autres. En effet, cette conception alternative est due à la perception. En touchant les objets métalliques on a l’impression qu’ils sont plus froids que d’autres objets comme le bois. Dans une chambre, tous les objets possèdent la même température (soit 23 degrés). La sensation que les métaux sont froids est due à la conductibilité thermique des métaux. La température normale du corps humain est 37 degrés, en touchant le métal, un échange de chaleur a lieu : la main plus chaude cède de la chaleur au métal. La main semble devenir plus froide. 1.3 L’énergie La conception alternative : Seules certaines transformations d'énergie, comme la transformation de l'énergie électrique en énergie lumineuse, sont possibles. Les élèves croient aux transformations d’énergie les plus évidentes qui existent dans leur vie quotidienne. L’élève ne connaît pas la transformation des énergies éoliennes ou énergies mécaniques en énergies électriques ou la transformation de l’énergie chimique en énergie mécanique … D’autant plus que le terme «énergie» reste abstrait pour un élève. 1.4 Les mélanges Les conceptions alternatives : Les mélanges et les composés sont semblables. Il n'y a pas de différence entre un mélange et un composé Les élèves croient qu’une substance ou qu’un mélange de substance représentent la même chose. Surtout si le mélange obtenu est homogène. Un composé est formé d’éléments chimiques fortement liés ensemble ; un mélange est formés de plusieurs substances (composés moléculaires ou composés ioniques). Si le mélange présente une seule phase (nous ne pouvons pas distinguer les différents constituants) il est dit homogène. Si le mélange présente plusieurs phases, il est dit hétérogène. Une phase est une partie d’un mélange représentant partout les mêmes propriétés. 1 1.5 Le son La conception alternative : Il serait possible d'entendre des sons sur la lune. L’origine de la conception est l’abduction (ce qui est possible sur Terre est possible sur la Lune). Une autre origine pourrait être les films de sciences fiction ou les dessins animés. En réalité, le son est formé d’ondes qui ont besoin d’un support (gaz, liquide ou solide) pour se propager. Ce support est presque absent sur la lune. 1.6 La matière La conception alternative de l'élève : La matière peut-être subdivisée à l'infini. L’élève croit qu’il peut diviser indéfiniment la matière car il croit que la matière est continue; elle est la même à l’échelle macroscopique et à l’échelle microscopique. Autrement dit, il ne croit pas à l’existence des particules (atomes). Or le mot atome signifie insécable, c’est -à-dire que je ne peux pas casser. Si on casse l’atome, on provoque des réactions nucléaires. Par ailleurs, si la matière est formée de molécules ou de composés ioniques, je ne peux pas diviser indéfiniment la matière et rompre les liaisons covalentes ou ioniques dans les composés. Cette conception implique aussi que l’élève croit que les propriétés de la matière à l’échelle microscopique et à l’échelle macroscopique sont identiques; or l’atome ou la molécule n’ont pas de couleur, d’état physique etc. 1.7 L’atome La conception alternative : Les atomes d'un corps ont des propriétés semblables à celles du corps. Par exp. les atomes d'or sont durs et brillants. L’origine de la conception est que l’élève croit que la matière est continue et qu’elle ne peut pas être formée de particules. La matière est formée de particules (molécules (formée par des atomes liées), ions ou atomes). Ces particules peuvent être disposées selon des réseaux cristallins (formes géométriques déterminées) ou au hasard. La disposition des particules à l’échelle sous-microscopique déterminent les propriétés de la matière (comme la couleur). 1.8 La lumière blanche La conception alternative : La lumière blanche est pure et ne contient pas de couleur. La couleur blanche désigne la propreté et la pureté. C'est pour cela que l'élève croit que la lumière blanche est pure et ne contient pas de couleur. La lumière blanche est un ensemble de 7 couleurs (les couleurs de l’arc-en-ciel). 1.9 Vitesse constante La conception alternative : Il faut appliquer une force constante pour qu'un objet se déplace à vitesse constante. Dans la vie courante on associe la force constante à la vitesse constante. Mais, les forces de frottements peuvent ralentir un objet soumis à une force. 2 1.10 Le ciel La conception alternative : Le ciel est bleu à cause du reflet des océans ou à cause de la vapeur d'eau dans l'air. L’origine de la conception est le fait de colorier l’eau en bleu toujours. Le ciel est bleu car les gaz de l’atmosphère diffuse la lumière bleue. Au coucher, le ciel devient rouge car le soleil rase la surface de la Terre et traverse une couche plus épaisse de l’atmosphère ; dans cette couche, le bleu est trop diffusé pour être vu. 1.11 La chute des objets La conception alternative : Certains élèves pensent que les objets lourds tombent plus vite que les objets légers et qu’on ne peut pas ralentir la chute d’un objet. Tous les objets subissent la même accélération gravitationnelle et tombent à la même vitesse. Ainsi si les objets ne subissent que l’effet de la gravitation, ils tomberont à la même vitesse. La résistance de l’air peut par exemple ralentir la chute. Pour ralentir la chute d’un objet on peut créer un parachute (l’attacher à un sac) qui augmente la résistance de l’air subit par l’objet et ralentit sa chute. 1.12 la chaleur et la température La conception alternative : Certains élèves pensent que les deux concepts sont équivalents et qu’une augmentation ou une diminution de chaleur entraine toujours une augmentation ou une dimunition de température. Chaleur et température sont deux concepts différents. La chaleur est l’énergie thermique et la température est une mesure de l’agitation des particules. Un corps peut gagner ou perdre de la chaleur au cours de son changement d’état sans toutefois changer de température. 1.13 La réaction chimique La conception alternative : Certains élèves pensent qu’une réaction chimique peut transformer un élément en un autre élément. Cette conception est due à l formation de nouveaux corps et à la confusion entre éléments et composés chimiques. Au cours d’une réaction chimique les atomes se réorganisent pour former de nouveux composés. 1.14 La conservation de masse La conception alternative :.Certains élèves pensent que la masse des produits est parfois moindre que la masse des réactifs. C’est l’obstacle phlogistique qui consiste à croire que la matière comporte une masse qui s’échappe durant une réaction. Or durant une transformation chimique la masse est conservée puisque la quantité et la nature des atomes sont conservées. 3  2. Les savoirs au sujet de l’univers vivant. 2.1 L’oreille : La conception alternative : L’oreille ne sert qu’à entendre. On associe généralement l’oreille à l’audition. Mais l’oreille interne joue un rôle primordial dans le maintien de l’équilibre. 2.2 Les caractères héréditaires : La conception alternative : Les caractéristiques visibles d'un être vivant sont toujours identiques à son bagage génétique. L’élève ne distingue pas le phénotype (caractéristiques visibles) et le génotype (le bagage génétique). Or le génotype peut comporter des caractères récessifs qui pourraient apparaître dans des générations suivantes. 2.3 Les muscles : La conception alternative : Tous les muscles sont soumis à un contrôle conscient. L’élève pense surtout aux muscles du bras, des jambes … les muscles qu’il contrôle durant un mouvement. Mais, plusieurs muscles sont involontaires comme le cœur 2.4 Mammifère : La conception alternative : Un animal qui pond des œufs ne peut pas être un mammifère. Les élèves croient que les mammifères sont les animaux qui portent leur bébé. Mais les mammifères sont des vertébrés pourvus de poils et allaitant leurs petits. 2.5 Biomasse : La conception alternative : La biomasse est constituée des végétaux d'un milieu naturel. Les végétaux sont généralement les plus abondants et les plus visibles dans un espace. Mais la biomasse est l’ensemble de tous les êtres vivants qui se retrouvent dans un milieu. 2.6 Tissus : La conception alternative : Les nerfs, les os et le sang ne sont pas des tissus. L’élève pense que le mot tissu doit désigner ce qui ressemble au tissu textile. En biologie, le mot tissu désigne un ensemble de cellule jouant le même rôle. Les nerfs sont des tissus nerveux ; le sang et les os sont des tissus conjonctifs. 4 2.8 Bactéries : La conception alternative : Toutes les bactéries sont nuisibles. L’élève croit que les bactéries sont toujours nuisibles car il en entend parler dans le contexte de maladie uniquement. Par contre certaines bactéries sont utiles ou essentielles pour notre santé. Par ex., la santé de nos intestins dépend de la proportion de bonnes bactéries qui y vivent; pour fabriquer le yaourt et certains fromages, nous avons besoin de bactéries. 2.9 Les champignons : La conception alternative : Les champignons appartiennent au groupe des plantes. Les élèves confondent les champignons avec les plantes puisqu’ils poussent dans le sol et à côté des arbres. Dans le langage courant, on peut dire cueillir des champignons … or les champignons forment un groupe distinct dans la classification des êtres vivants. 2.10 Racines : La conception alternative : Tous les végétaux ont des racines. L’élève généralise puisque la plupart des végétaux possèdent des racines. Mais certains végétaux comme les mousses n’en possèdent pas. 2.11 Sang : La conception alternative : Le sang est un liquide rouge (mélange homogène). À l’œil nu, le sang apparaît un liquide rouge. En réalité le sang, est un mélange hétérogène. Les différentes phases du sang peuvent être distinguées une fois que le prélèvement de sang est mis dans une centrifugeuse. 2.11 La peau La conception alternative : Certains élèves pensent que la peau est une membrane inerte La peau est le plus grand organe du corps ; elle forme une barrière qui nous protège des bactéries et des rayons solaires. En même temps, les pores favorisent, par la transpiration, la régulation thermique du corps. 2.12 Les sucres La conception alternative : Certains élèves pensent que l’amidon et la cellulose ne sont pas des sucres. L’amidon et la cellulose sont des molécules de sucre géante. L’amidon par exemple est formée de deux chaines chacune comportant 250 molécules de glucose. L’amidon est digéré dans le système digestif qui dispose des enzymes spécifiques. Par contre la cellulose ne peut pas être digérée mais elle joue un 5 rôle essentiel pour favoriser le mouvement péristaltique des intestins et l’élimination des déchets et des toxine du corps. 2.13 L’évolution La conception alternative : Certains élèves pensent que les espèces évoluent à cause de la transmission des caractères acquis pendant la vie des individus. Les caractères transmis sont des caractères héréditaires transmis à travers le génome. Les espèces évoluent grâce au processus de la sélection naturelle. 2.14 Légumes et fruit La conception alternative : Certains élèves pensent que la tomate, le concombre ou les haricots sont des « légumes ». Le fruit est l’organe comestible des plantes à fleurs, qui contient les graines et succède à la fleur. Organe végétal, issu du développement de l'ovaire, à la suite de la fécondation des ovules, et qui, à maturité, contient les graines. Légume : Plante cultivée dont on consomme, selon les espèces, les feuilles, les racines, les tubercules, les fruits, les graines ; Le légume est plutôt un terme culinaire et non scientifique 6  3. Les savoirs au sujet de Terre et Espace 3.1 Les étoiles La conception alternative : Certains élèves pensent que toutes les étoiles ont la même grosseur. Toutes les étoiles sont blanches. Les étoiles apparaissent comme ayant la même grosseur et la couleur blanche. En réalité les étoiles ont des dimensions différentes. La couleur d’une étoile est variante : elle peut être blanche, bleue, jaune ou rouge. 3.2 Les déserts La conception alternative : Certains élèves pensent que les déserts ne reçoivent jamais de précipitations et sont situés dans les régions chaudes. Les déserts sont toujours présentés, dans les films, les livres etc., comme des terres chaudes et arides. Or, il existe des déserts dans des régions froides (L'antarctique) et les précipitations ont rarement lieu.. 3.3 Le soleil La conception alternative : Certains élèves pensent que le soleil est une boule de feu. Dans le langage courant, on dit « boule de feu » « se réchauffer au soleil » … Mais la haute température à la surface du Soleil provient de la fusion nucléaire de l’hydrogène qui constitue l’étoile. Quand cet hydrogène sera épuisé, le Soleil deviendra une étoile morte. 3.4 L’eau salée La conception alternative : Certains élèves pensent que l’eau de toutes les mers et de tous les océans contient la même concentration de sel. C’est une généralisation. Mais la salinité de l’eau varie selon la région et le climat. 3.5 Les nuages La conception alternative : Certains élèves pensent que les nuages ne pèsent pratiquement rien. En observant les nuages (flottés dans le ciel), on a l’impression qu’ils sont légers. Mais la masse d’eau constituant le nuage peut atteindre des milliers de tonnes. 3.6 Les aurores polaires La conception alternative : Certains élèves pensent que les aurores polaires sont causées par la réflexion de rayons solaires ou lunaires sur les calottes glaciaires des pôles. Il est vrai que la glace réfléchit la lumière. Mais les aurores polaires sont causées par des particules électrisées en provenance du Soleil. Quand ces particules entrent dans l’atmosphère, elles sont 7 détournées par le champ magnétique de la Terre. L’interaction de ces particules déviées et des gaz de l’atmosphère provoque des couleurs 3.7 Les phases de la Lune La conception alternative : Certains élèves pensent que les phases de la Lune sont causées par les nuages. Les enfants ont l’impression que les formes de la lune sont dues au déplacement des nuages dans le ciel. Mais les phases de la lune sont dues à la façon dont la partie éclairée de la lune est vue de la Terre. Une manipulation que vous connaissez probablement : tenir, le bras tendu, une balle de styromousse et se mettre devant une source de lumière (la tête, la balle et la source de lumière sont à la même hauteur). La tête joue le rôle de la Terre. Simuler les révolutions en tournant et en gardant le bras tendu. On peut observer toutes les phases et en ajustant la position de la balle de styromousse, quand on est face à la source de lumière, on observe une éclipse.. 3.8 Les océans La conception alternative : Certains élèves pensent que la profondeur des océans représente une portion appréciable du rayon de la Terre. Une analogie les océans sur Terre ressemblent à une couche de buée sur un pamplemousse. 3.9 Les calottes glaciaires La conception alternative : Certains élèves pensent que les calottes glaciaires du pôle nord et du pôle sud reposent toutes deux sur des continents. Les élèves observent la neige s’accumuler sur la terre ferme. Il ne peuvent pas imaginer les gros blocs de glace flotter sur l’eau de l’océan. Mais en réalité, les calottes glaciaires du pôle sud reposent sur un continent (l’Antarctique) mais ceux du pôle nord, flottent sur l’océan arctique. (le Groenland est une petite terre ferme qui existe dans cette zone) 3.10 Rivière et fleuve La conception alternative : Certains élèves pensent qu’une rivière ou un fleuve conserve toujours la même trajectoire. Comme c’est le cas des continents, à l’échelle d’une vie on ne peut pas voir le déplacement du lit d’une rivière ou d’un fleuve. Mais plus le cours d’eau vieillit et plus il forme des méandres. 3.11 Les saisons La conception alternative : Certains élèves pensent que les saisons dépendent de la distance Terre-Soleil. En regardant les schémas illustrant la rotation de la Terre autour du Soleil, on a l’impression que la distance entre le Soleil et la Terre varie d’une façon considérable. Mais à l’échelle réelle, la distance Soleil-Terre est tellement immense que la distance est quasi la même. Les saisons sont plutôt dues à l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre. les rayons du Soleil ne parviennent pas à toutes les régions de la Terre de la même façon durant une période donnée de l'année. 8 3.12 Les continents La conception alternative : Certains élèves pensent que les continents sont immobiles. On ne peut pas percevoir le déplacement des continents. Mais les plaques tectoniques dérivent de 1cm par an. 3.13 Les marées La conception alternative : Certains élèves pensent que les marées sont causées par le vent ou par la rotation de la Terre autour de son axe Les marées sont dues à l’attraction gravitationnelle des autres astres essentiellement la Lune. 3.14 L’heure Certains élèves pensent que l’heure est la même partout sur Terre. Les régions qui se trouvent sur un même fuseau horaire ont la même heure. La Terre est divisée en 24 fuseaux horaires. À ne pas confondre avec lattitudes et longitudes qui permettent de déterminer la place d’une région. Les lattitudes sont des cercles parallèles à l’équateur et les longitudes sont des cercles concentriques reliés aux pôle. Le 0 correspond à Greenwich. 9