This article was downloaded by: [Université du Québec à Montréal]On: 12 February 2014, At: 07:06Publisher: RoutledgeInforma Ltd Registered in England and Wales Registered Number: 1072954 Registeredoffice: Mortimer House, 37-41 Mortimer Street, London W1T 3JH, UK

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Portrait des différences entre les genresdans le contexte de l'apprentissage del'électricité en fonction de la certitudeexprimée lors de la production deréponsesPatrice Potvin a , Martin Riopel a , Patrick Charland a & JulienMercier aa Université du Québec à Montréal , Montréal, Québec, CanadaPublished online: 09 Dec 2011.

To cite this article: Patrice Potvin , Martin Riopel , Patrick Charland & Julien Mercier (2011) Portraitdes différences entre les genres dans le contexte de l'apprentissage de l'électricité en fonction de lacertitude exprimée lors de la production de réponses, Canadian Journal of Science, Mathematics andTechnology Education, 11:4, 328-347, DOI: 10.1080/14926156.2011.624672

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CANADIAN JOURNAL OF SCIENCE, MATHEMATICSAND TECHNOLOGY EDUCATION, 11(4), 328–347, 2011Copyright C© OISEISSN: 1492-6156 print / 1942-4051 onlineDOI: 10.1080/14926156.2011.624672

Portrait des differences entre les genres dans le contexte del’apprentissage de l’electricite en fonction de la certitude

exprimee lors de la production de reponses

Patrice Potvin, Martin Riopel, Patrick Charland, et Julien MercierUniversite du Quebec a Montreal, Montreal, Quebec, Canada

Resume: Cette recherche exploratoire poursuit l’objectif de decrire les evolutions de la «sensation deconnaıtre» («feeling-of-knowing» [FOK]) lors d’apprentissages par la decouverte de notions de baseen electricite par des eleves du secondaire. L’analyse se concentre d’abord sur l’etat initial des garconset des filles en fonction de l’experience prealable et de la perception qu’ils entretiennent de leurscapacites en sciences et technologie, puis sur l’evolution de la performance (i.e. les changementsconceptuels effectues) et du FOK de ces memes groupes alors qu’ils vivent l’activite «les defiselectroniques». Les resultats semblent indiquer que le traitement pedagogique utilise ne produit pasde differences entre les genres en ce qui a trait aux apprentissages, mais qu’il favorise les garcons ence qui concerne les certitudes qu’ils entretiennent quant aux reponses qu’ils fournissent.

Abstract: This exploratory research aims to describe changes in the “feeling-of-knowing” (FOK)experienced by high school students who are being introduced to the fundamental concepts ofelectricity through learning by discovery. The analysis focuses first on the initial state of boys andgirls in terms of their prior experience and the perception they have of their abilities in scienceand technology, then on the change in their performance (i.e. the conceptual shifts that take place)and the FOK of these same groups as they participate in “electronic problem-solving” activities. Theresults seem to indicate that this pedagogical approach produces the same results among both sexesin terms of learning acquisition, but favors boys in terms of the certainty they have of the solutionsthey provide.

PROBLEMATIQUE

Parmi les difficultes scolaires les plus importantes que vivent les jeunes filles au cours de leurformation secondaire, on remarque que l’etude des concepts de base en physique (Acker & Oatley,1993; Stadler, 2000) et plus particulierement en electricite (Chambers & Andre, 1997; Lavoie-Lebeau, Renaud, & Potvin, 2007; Sencar & Eryilmaz, 2004) compte parmi celles qui posent le plusde problemes. Les stereotypes vehicules dans la societe, les inscriptions dans les baccalaureats

Cette recherche a ete rendue possible grace a un financement du FQRSC et a une participation du Centre des sciencesde Montreal (CSM).

Address correspondence to Patrice Potvin, Universite du Quebec a Montreal, CP8888, suc. CV, Montreal, QC H3C3P8, Canada. E-mail: potvin.patrice@uqam.ca

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universitaires en physique/chimie (Acker & Oatley, 1993) et dans les grandes ecoles scientifiqueset techniques (Roustan-Jalin, Ben Mim, & Dupin, 2002), ainsi que les tests internationaux (OCDE,2009) temoignent annee apres annee de ces difficultes. De nombreuses recherches (Greenfield,1997; Wang & Andre, 1991) se sont penchees sur la question et certaines ont propose desexplications. Bien que la plupart soient malheureusement peu recentes, les principales restentd’actualite. Parmi ces dernieres on compte celles qui ont trait:

• aux differences entre les capacites cognitives des filles et garcons (Griffiths & Bette,1985) ou entre les «facons d’apprendre» (women’s ways of knowing) (Belenky, Clinchy,Goldberger, & Tarule, 1986)

• aux variables culturelles et familiales (Campbell, 1991; CCA/CCL, 2007; Linn & Hyde,1989; Roustan-Jalin, Ben Mim, & Dupin, 2002; Sencar & Eryilmaz, 2004)

• a la qualite et au nombre des experiences anterieures des apprenants sur l’objetd’apprentissage (Chambers & Andre, 1997; Greenfield, 1997; Jones & Wheatley, 1990;Kahle & Lakes, 1983; Sencar & Eryilmaz, 2004; Wang & Andre, 1991)

• aux attitudes et interets entretenus par rapport aux sciences (Acker & Oatley, 1993;CCA/CCL, 2007; Chambers & Andre, 1997; Kahle & Lakes, 1983; Oakes & Cazden,1990; Stadler, 2000; Wang & Andre, 1991)

• aux traitements pedagogique particuliers qui sont dispenses dans les ecoles, qui avan-tageraient les garcons (Acker & Oatley, 1993; Jones & Wheatley, 1990; Sadker, Sadker, &Klein, 1991)

• a d’autres raisons plus specifiques, comme la peur des chocs electriques (Jones, Howe, &Rua, 2000) que semblent entretenir plusieurs filles, a l’attitude agressive des garcons enversces dernieres lors de travaux pratiques realises en equipe (Kahle & Meece, 1994) ou encoreau format des questions posees dans les devis de recherche qui semblerait avantager lesgarcons (Sencar & Eryilmaz, 2004).

En consequence, les filles, meme si elles ne rejettent pas massivement les sciences (Baudelot& Establet, 1993) puisqu’elles apparaissent majoritaires dans les sciences biologiques, declarentcependant plus facilement n’avoir que peu ou pas d’aptitude en physique. En effet, les facteurspredictifs de la reussite en sciences physiques qui apparaissent comme les plus solides renvoienta l’etendue des experiences anterieures des apprenants et aux attitudes generales qu’ils entre-tiennent par rapport a l’objet: lorsque ces variables sont controlees et lorsque les garcons etles filles recoivent des traitements pedagogiques equivalents dans le contexte de l’apprentissagede l’electricite, les differences de genre s’estompent (Chambers & Andre, 1997; Erickson &Erickson, 1984; Kahle, Parker, Rennie, & Riley, 1993; Roustan-Jalin, Ben Mim, & Dupin, 2002).Ainsi, par exemple, les filles presenteraient de moins bonnes performances en electricite sim-plement parce qu’elles auraient vecu moins d’experiences pratiques du genre «bricolage a lamaison» (Roustan-Jalin, Ben Mim, & Dupin, 2002), mais aussi parce qu’elles n’auraient pasete aussi socialement «encouragees» que les garcons a s’interesser aux considerations et metiersscientifiques et techniques, d’ou une attitude moins favorable aux sciences physiques qui prendracine essentiellement a l’exterieur du contexte scolaire (OCDE, 2009).

Cependant, si les recherches sociales nous ont indique que l’«experience» et l’«attitude»en sciences sont susceptibles d’influencer de maniere globale tout le rapport a l’apprentissagescolaire, peu de recherches, a l’exception de quelques-unes (Roustan-Jalin, Ben Mim, & Dupin,

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2002), se sont basees sur des analyses didactiques pour explorer la question des difficultesrencontrees par les eleves dans le contexte de l’apprentissage scientifique. De telles analysesdidactiques necessiteraient que l’on s’interesse a l’apprentissage non pas comme le resultatstatistique obtenu en reponse a une attente sociale, mais comme un evenement particulier, vecupar une personne, situe dans le temps et qui porte sur un ou des elements de savoir particuliers.Quelques analyses de ce type ete proposees par le passe sous un mode plutot exploratoire.Certaines d’entre elles se sont penchees en particulier sur la question du degre de certituderessenti ou exprime par les apprenants lors de la production ou la presentation d’enonces oude reponses a des questions d’ordre scientifique. Ces etudes (parmi lesquelles on compte cellesde Hasan, Bagayoko, & Kelley, 1990, et de Merenluoto & Lehtinen, 2002) sur la «certitudeexprimee» (feeling-of-knowing) sont particulierement interessantes pour la problematique del’interet des filles pour les sciences physiques parce qu’elles sont intimement liees a la questionde l’experience et de l’attitude, qui sont fondamentales. Elles s’en distinguent cependant en cequ’elles s’interessent a la sensation de certitude –ou a son inverse, le doute– en tant qu’evenementponctuel et non pas comme variable qui decrit les personnes independamment des objets de savoirqu’ils abordent ou des autres circonstances particulieres qui composent l’instant present. Ainsi,ces recherches vont s’interesser, par exemple, au degre de certitude ressenti par une personne al’egard d’un enonce scientifique particulier (e.g., «un seul fil est necessaire pour faire allumer uneampoule») qu’on lui presente par ecrit, alors que les recherches sociologiques vont se concentrerdavantage sur les raisons plus fondamentales pour lesquelles une personne ressent des doutes(Manque de confiance en soi? Experience anterieure pauvre? Attitude generale negative?).

LA SENSATION DE CONNAITRE («FEELING-OF-KNOWING») EN TANTQUE PHENOMENE PSYCHOLOGIQUE ET NEUROLOGIQUE

Depuis plusieurs annees deja, les psychologues ont etabli une distinction nette entre la presenced’un savoir et la sensation de posseder ce savoir. Ils ont souvent appele ce dernier le FOK(«sensation de connaıtre») et l’ont defini comme la sensation ressentie par une personne «qui saitqu’elle sait» («positive feeling of knowing», Liu, Su, Guoqing, & Chan, 2007). Ils ont egalementetabli qu’il n’etait absolument pas necessaire de detenir un savoir pour eprouver cette sensation(Koriat, 1993; Spehn & Reder, 2000). Parmi les exemples les plus evocateurs, mentionnons lasensation de connaıtre le numero de telephone de quelqu’un, mais sans pouvoir s’en rappeler(l’avoir «sur le bout de la langue», Burton, 2008; Spehn & Reder, 2000). Mais d’autres exemples,plus extremes ceux-la, sont egalement interessants. Certaines maladies mentales, par exemple,comme plusieurs formes de schizophrenies ou autres lesions du cerveau (cortex prefrontal)peuvent etre etroitement associees a des exces de certitude (Modirrousta & Fellows, 2008;Schnyder, Verfaellie, Alexander, & Lafleche, 2004). Ainsi, des patients vont, sans eprouverle moindre doute, affirmer etre en contact avec des entites extraterrestres ou fantomatiques.Finalement, on peut evoquer le vecu d’«experiences mystiques» qui sont decrites par les personnesles ayant vecues comme des sensations de certitude absolue, mais qui ne peuvent pourtant etreassociees a aucun objet de connaissance particulier et pour lesquelles le sujet eprouve d’intensescertitudes qui paradoxalement restent sans objet. Ces experiences sont depuis longtemps bienconnues et sont egalement faciles a declencher, selon le specialiste des neurosciences Burton(2008), par des activations chimiques (chloroforme, ether, oxyde nitrique, etc.).

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Les neurologues ont egalement etabli qu’il est tout a fait possible, a l’inverse, de posseder uneconnaissance tout en eprouvant de serieux doutes sur sa realite (FOK reduit ou meme absent).Burton (2008) raconte l’anecdote d’un patient amateur de meubles anciens qui, ayant subi untraumatisme au cerveau, se mit a douter de l’authenticite de certains de ses propres meubles.Il croyait que des malfaiteurs les lui avaient echanges contre des copies. Simultanement, cettepersonne etait aussi capable de comprendre et d’admettre que le meuble en question etait impos-sible a deplacer, etant trop lourd et trop gros pour passer la porte. Ce patient avait apparemmentperdu, temporairement, la capacite d’eprouver ce FOK. On evoque aussi des cas de Syndrome deCotard ou les patients, depourvus de la sensation de certitude, sont incapables d’eprouver quelquefamiliarite que ce soit avec ce qui compose leur vie. Ils vont par consequent vivre l’impressiond’y etre etrangers et vont meme dans certains cas croire qu’ils sont deja morts.

A la lumiere de ces exemples, il apparaıt que plusieurs dysfonctions du cerveau peuventetre associees a des dereglements du FOK (exces ou deficit). Burton (2008) explique en detailscomment il est possible (et meme courant de nos jours en neurologie) de stimuler electriquementle cerveau pour declencher des sensations d’«etrangete» (strangeness, ou deficit de certitude)ou de «deja vu» (sensation de connaıtre sans objet) chez des patients sans toutefois que cessensations soient associees a quelque objet que ce soit, qu’il soit physique (en presence) ouevoque en souvenir (Bancaud, 1994).

Des exemples plus proches de l’experience quotidienne peuvent aussi permettre d’entrevoir ladistinction entre la presence d’un savoir et la sensation de le posseder. Neisser (2002), dans desexperiences sur la memoire, a demande a 106 etudiants de consigner le lieu ou ils se trouvaientau moment ou ils ont entendu parler pour la premiere fois de l’explosion de la navette spatialeamericaine Challenger, par quel moyen cette information leur est parvenue, ce qu’ils faisaienta ce moment-la et ce qu’ils ont ressenti. Deux ans plus tard, lors d’une entrevue, ces sujets ontrepondu aux memes questions. Plus de la moitie des temoignages comptaient des differencesnotables avec la premiere version et le quart d’entre eux etaient fondamentalement differents.Pour ces derniers, une majorite de sujets ont pourtant exprime une grande confiance (FOK eleve)en la valeur de leurs souvenirs. Certains, lors d’une confrontation avec ce qu’ils avaient ecritprecedemment, ont affirme que, bien que reconnaissant leur ecriture, «ce n’etait pas comme celaque les choses s’etaient passees» (Neisser & Harsh, 2002): ces sujets accordaient davantage decredibilite a leur memoire qu’aux documents qu’ils avaient pourtant eux-memes rediges alorsque le souvenir etait necessairement plus frais.

Bref, du point de vue psychologique et neurologique, le FOK, bien que lie aux processuscognitifs, en est essentiellement distinct. Pour Burton (2008), la «sensation de connaıtre» n’est niun choix conscient, ni meme une procedure reflexive (thought process). Etant donnee la possibilitede la susciter par des methodes chimiques ou electriques, il la classe meme parmi les sensations lesplus «fondamentales» de l’etre humain, comme la peur ou le plaisir. Pour Burton, le «familier»,la sensation de «realite», tout comme d’ailleurs l’«etrange» et le «bizarre», sont relies au FOK etne sont pas des conclusions conscientes (Spehn & Reder, 2000).

LA «SENSATION DE CONNAITRE» ET L’APPRENTISSAGE

Burton (2008) estime tout de meme que le FOK doit necessairement influencer l’apprentissagepuisqu’une personne a vraisemblablement besoin de ressentir qu’une idee est valable pour trouver

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l’energie et la motivation necessaires a la «poursuivre» («To reward learning, we need feelingsof being on the right track, or of being correct», p. 217). Ainsi, selon cet auteur, le FOK doitetre compris comme pertinent pour mieux comprendre le phenomene de l’apprentissage, maisuniquement dans la mesure ou il est compris comme une condition prealable. En effet, il ne semblepas pouvoir constituer une indication pertinente de la valeur (scientifique ou autre) d’un savoirdeja developpe, ni meme, a la limite, de sa presence, puisqu’il en est independant. Cependant,la «sensation de connaıtre» constitue neanmoins une variable interessante puisque celle-ci peutavoir une influence considerable sur un apprentissage a venir tel qu’ont egalement pu le demontrerplusieurs recherches (Hasan, Bagayoko, & Kelley, 1990; Merenluoto & Lehtinen, 2002; Potvin,Riopel, & Masson, 2008; Potvin, Riopel, Masson, & Fournier, 2010; Stadler, 2000).

Pour Burton (2008), il est aussi possible que des personnes resistent a certains apprentissagesparce que le FOK qu’ils eprouvent a propos de leurs idees premieres est trop fort et ne tolerentdonc aucune remise en question. C’est aussi l’avis de nombreux psychologues, comme van Hecke(2007, p. 52), qui affirme que «notre tendance naturelle est de presumer que les reponses que nousavons sont les bonnes, et non pas d’entretenir l’habitude de remettre en doute ce que nous pensonssavoir. Cela est probablement utile la plupart du temps et nous epargne de devoir reinventer laroue. Mais il y a aussi un effet «retour»: parfois notre incapacite a remettre en question ce quenous pensons nous empeche de voir les autres «possibilites».

Toutes ces observations nous convainquent que «savoir» et «savoir qu’on sait» sont deuxvariables qui doivent absolument etre considerees distinctement. Nos recherches anterieures ontpu montrer qu’il peut etre pertinent d’etudier la dynamique de ces deux variables de manierecombinee, comme dans le cas de traitements pedagogiques distincts pour lesquels il s’est avere quela disposition certitude/doute n’avait pas le meme effet sur la performance finale si l’apprentissagepar la decouverte etait utilise au lieu de l’apprentissage plus directif (Potvin, Riopel, Masson, &Fournier, 2010).

LA MESURE DE LA CERTITUDE

En education, un certain nombre de recherches se sont concentrees sur la disposition «certitude»ou sur quelque equivalent du FOK, mais celles-ci presentent peu d’homogeneite et, prises en-semble, elles presentent egalement peu de convergence. Un plus petit nombre encore concernel’apprentissage scientifique, lors duquel le doute (ou un «faible FOK») est souvent presentecomme une condition essentielle au progres scientifique.

Voyons brievement quelques initiatives de recherche dont les objets se rapprochent le mieuxdu notre et desquelles il nous est possible de partir. Ainsi, il convient d’evoquer les recherchesqui s’interessent aux attitudes reliees a l’estime de soi. On peut s’attendre en effet a ce queplusieurs individus qui presentent une bonne estime de soi expriment des indices FOK plus elevesque les autres. Or cette variable constitue un facteur important dans la reussite (Pajares, 1997;Pajares, Johnson, & Usher, 2007), notamment pour les filles (Thompson & Dinnel, 2007). C’estpourquoi cette variable est consideree. D’autres recherches se sont concentrees sur la sensationde connaıtre non comme une disposition assimilable a un etat general du sujet (une attitude),mais plutot comme une disposition pouvant etre associee a des taches particulieres. Ainsi, Hasan,Bagayoko, et Kelley (1990), dans une analyse des changements conceptuels en physique, ontutilise le «certainty of response index» (CRI) de maniere a pouvoir associer un degre de certitude

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aux reponses proposees par les sujets. L’utilisation de l’echelle, qui s’etend sur 6 echelons (0-totally guessed answer, 1- almost a guess, 2- not sure, 3- sure, 4- almost certain, 5- certain) apermis aux auteurs de proposer un diagnostic des conceptions inattendues (misconceptions) desapprenants dans le champ de la physique. Il est pose comme a priori que les mauvaises reponsesassociees a un niveau de certitude (CRI) eleve devaient etre considerees comme temoignant dela presence de conceptions erronees plutot qu’a une simple «lacune de connaissance» (lack ofknowledge), comme dans le cas des mauvaises reponses pour lesquelles les apprenants disentcroire qu’elles sont probablement mauvaises. Malheureusement, ces recherches se sont limiteesjusqu’ici au diagnostic pedagogique et ont ete utilisees uniquement apres que les apprentissagesaient ete effectues (Hasan, Bagayoko, & Kelley, 1990).

Merenluoto et Lehtinen (2002) ont quant a eux tente de connaıtre l’indice de certituded’etudiants au terme de taches particulieres en mathematiques. Ils ont etudie les changementsconceptuels associes a la droite numerique et ont conclu, comme d’autres recherches (Vachey,Miquel, & Quinton, 2001), que l’indice de certitude et la performance vont generalement de pair,indiquant une certaine lucidite, sauf pour les apprenants qui presentent les meilleures perfor-mances. Ces derniers expriment en effet un indice de certitude qui se rapproche des eleves quiproduisent les moins bonnes performances. Ils seraient donc ceux qui entretiennent la meilleure«tolerance a l’incertitude» (Merenluoto et Lehtinen, 2002). Ces resultats vont dans le memesens que d’autres travaux et recherches (Norris, Phillips, & Korpan, 2003) qui semblent indiquerque de bons indices de certitude ne temoignent pas toujours de la presence des apprentissagessouhaites. Il semble donc y avoir encore des nuances importantes a apporter aux conclusionsproposees par ces travaux.

Un autre champ de recherche, l’evaluation des apprentissages, s’interesse aux «degres decertitude» (DC, sept echelons) des individus alors qu’ils proposent des reponses a des tests, laplupart du temps dans les reponses a choix multiples (Gilles, 1997; Leclercq & Poumay, 2003).L’objectif est de responsabiliser le sujet dans l’evaluation de son savoir notamment dans le cadrede ses eventuelles activites professionnelles (Vachey, Miquel, & Quinton, 2001) et de tenterd’ameliorer l’evaluation dans ses fonctions formative, certificative et diagnostique en mettantde l’avant le «realisme» des reponses proposees. Des outils en ligne permettant de s’entraıner al’utilisation des degres de certitude ont par ailleurs ete developpes (Leclercq & Gilles, 1994).

Cependant, nous ne connaissons pas de travaux en education ou en evaluation qui aient presenteles «degres de certitude» comme un element de rapport «prealable» au savoir ou qui aient verifieson evolution en cours d’apprentissage. Dans le champ du changement conceptuel, on comptetout de meme les travaux de Lee, Kwon, Park et Kim (2003) qui ont tente de developper un outilpermettant de mesurer les degres de conflit cognitif, etape souvent percue comme importantedans les processus de changement conceptuel, et ont pour ce faire entre autres utilise des indicesde confiance (degree of confidence, six echelons). Lee et al. (2003) ont conclu que l’outil etaitvalide sans pour autant l’utiliser dans des processus d’apprentissage complets. On peut egalementevoquer les propositions de Rene de Cotret et Larose (2007) qui suggerent d’utiliser le douteexprime comme instrument d’un dispositif visant a faire prendre conscience de ses illusionscognitives et, de la, a developper une «clochette de vigilance» permettant a l’apprenant destopper l’emploi du «sens commun» lorsqu’il dispose d’un savoir plus efficace.

Nos recents travaux (Potvin, Riopel, Masson, & Fournier, 2010), a l’instar de certains citesprecedemment, ont propose une classification simple et facile a utiliser des reponses des elevesselon le degre de certitude exprime (je suis certain de ma reponse, j’ai quand meme un doute

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TABLEAU 1Une typologie des reponses

La reponse est. . . Expression de certitude Etiquette

. . .bonne (1 point) Certitude exprimee Legitimate Certainty (LC) (Certitude legitime)

. . .bonne (1 point) Doute exprime Under-Estimation (UE) (Sous-estimation)

. . .mauvaise (0 point) Doute exprime Legitimate Doubt (LD) (Doute legitime)

. . .mauvaise (0 point) Certitude exprimee Over-Estimation (OE) (Sur-estimation)

. . .inconnue (non repondue) (0 point) «N’a aucune idee» Do Not Know (DNK) (Ne sait pas)

sur ma reponse, je n’ai aucune idee de la reponse [Tableau 1]). Inspiree des travaux de Vachey,Miquel et Quinton (2001) et de Hasan et al. (1990), cette classification, lorsque croisee a la valeur(bonne/mauvaise) de la reponse proposee, permet un etiquetage en cinq categories. Le tableauprecedent donne ces categories.

Ces categories se sont averees particulierement utiles dans l’«analyse d’une dynamique dudoute» (Potvin, Riopel, & Masson 2008; Potvin, Riopel, Masson, & Fournier, 2010), laquelles’appuie sur un examen des frequences de migration des reponses d’une etiquette (pre-test) al’autre (post-test). Les resultats de cette analyse montrent clairement que les «dynamiques dudoute» sont tres differentes selon qu’on inscrive les eleves dans un apprentissage davantage basesur la transmission que sur la resolution de problemes.

LA CERTITUDE, LE DOUTE ET L’APPRENTISSAGE SCIENTIFIQUE

En sciences, une des difficultes majeures rencontrees par les eleves consiste en la realisationde changements conceptuels (DiSessa, 2006; Duit & Treagust, 2003; Sinatra & Pintrich, 2003;Vosniadou, 2008) qui constituent des modifications, des changements ou des disqualificationsdes conceptions auxquelles les apprenants adherent initialement. Plusieurs chercheurs croientque pour faciliter ces changements, il est absolument necessaire qu’un conflit cognitif (Limon,2001) soit induit. Or, pour qu’un conflit soit induit, il est necessaire qu’une insatisfaction soitressentie a propos des conceptions auxquelles on adhere (Posner, Strike, Hewson, & Gertzog,1982) et que la «credibilite» des conceptions qui sont au programme soit rehaussee (Hewson,1984). Ainsi, selon cette interpretation, les conceptions pour lesquelles un moins grand FOK estressenti seraient celles qui sont les plus faciles a faire evoluer.

L’importance considerable de ce champ de recherche (25% des recherches menees en educationscientifique selon Tsai & Wen, 2005) et son lien direct avec le FOK nous ont amenes a fairel’hypothese que les differences considerables qui existent entre l’interet des filles et celui desgarcons pour l’electricite pourraient etre explorees par une etude portant sur la «sensation deconnaıtre» telle qu’elle est vecue par les eleves qui doivent resoudre des problemes dans cettematiere. Il nous est apparu minimalement qu’une premiere etude exploratoire a partir des clas-sifications elaborees lors de nos recherches precedentes meritait qu’on procede a une premiereanalyse de la situation.

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PORTRAIT DES DIFFERENCES ENTRE LES GENRES 335

LES QUESTIONS DE RECHERCHE

Questionnement general: les difficultes eprouvees par les filles dans l’apprentissage de l’electricitesont-elles en lien avec la «sensationde connaıtre» qu’elles eprouvent avant une initiation a cesnotions?

Questions De Recherche

1. Quelles sont les differences garcons/filles qu’on enregistre avant l’apprentissage de no-tions de base en electricite (etat initial) relativement a la performance [Q], la «sensationde connaıtre» [C], l’experience prealable en electricite [EE] et la perception qu’ils entre-tiennent de leurs performances en sciences et technologie [PST].

2. Quel est l’effet du type de reponse initiale (donne par la performance [Q] «croisee» a la«sensation de connaıtre» [C]) sur l’evolution de la performance [dQ] et de la sensation deconnaıtre [dC] lors de l’apprentissage des notions de base de l’electricite selon les deuxgenres?

METHODOLOGIE

Sujets

Les 874 eleves de deuxieme secondaire (425 filles et 449 garcons de 13 et 14 ans) qui ont participea cette etude provenaient de 35 groupes differents recrutes dans 23 ecoles secondaires de la granderegion de Montreal. Aucun des groupes n’etait exclusivement compose de garcons ou de filles.Le recrutement a ete effectue aupres d’ecoles et d’enseignants volontaires qui acceptaient dese deplacer au laboratoire de didactique du Centre des sciences de Montreal. Cependant, lesenseignants n’ont pas ete impliques dans le traitement. Ce sont des animateurs qui ont pris encharge les groupes. Les eleves de tous les groupes ont ete autorises a participer, mais seules lesdonnees concernant ceux qui ont presente une autorisation signee de leurs parents/tuteurs ontete considerees pour la recherche. L’activite a ete presentee comme un «defi» aux eleves, et noncomme un jeu ou une activite «scolaire», mais la consigne formelle a tout de meme ete de tenterde reussir le plus grand nombre de «defis» possible.

Questionnaire Permettant D’obtenir Les Quatre Variables Etudiees

Le questionnaire employe etait le meme pour le pre-test et le post-test. Bien que les sujets aientete mis au courant de l’ensemble de la procedure, on ne les a pas informes que les deux testsseraient identiques. Ce questionnaire compose de huit questions a choix multiples portant sur lesnotions de base en electricite est le meme qui avait ete utilise dans nos recherches precedentes(Potvin, Riopel, & Masson, 2008; Potvin, Riopel, Masson, & Fournier, 2010). Seules les septpremieres ont ete retenues pour les besoins de l’analyse, la derniere n’ayant pas presente dedifferences pre/post-test significatives, probablement en raison de l’incapacite de plusieurs sujetsde completer la tache. Le questionnaire, qui synthetise plusieurs questions a choix multiples qu’onretrouve couramment dans la litterature sur le changement conceptuel en electricite (Chambers

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& Andre, 1997; Duit & von Rhoneck, 1998; Thouin, 2008), vise a identifier la presence d’uncertain nombre de conceptions frequentes, lesquelles ne correspondent pas au savoir scientifiqueen electricite. Parmi celles-ci, on compte:

• Q1) Un seul fil est necessaire pour allumer une ampoule (sink theory) (Duit & vonRhoneck, 1998; Masson, Potvin, & Riopel, 2008; Shipstone, 1984; Thouin, 2008).

• Q2) Un des poles (positif, le plus souvent) est une source de courant et l’autre devient la«decharge» qui evacue le «trop plein» de courant use.

• Q2) Deux courants differents se rencontrent a l’ampoule pour la faire s’allumer (clashtheory) (Shipstone, 1984).

• Q2 et Q3) Il n’est pas necessaire de faire revenir le courant a la source pour allumer uneampoule (Shipstone, 1984).

• Q4 et Q6) Une ampoule consomme du courant electrique. Une deuxieme ampoulebranchee en serie avec elle va donc disposer de moins de courant et allumer moinsfort (Shipstone, 1984; Thouin, 2008).

A chacune des questions, il etait demande a l’eleve d’exprimer son niveau de certitude (ou sondoute) [C] a l’egard de la reponse qu’il a proposee: «je suis certain» ou «j’ai quand meme undoute». A chaque fois, le sujet a egalement pu choisir d’indiquer qu’il n’avait «aucune idee de lareponse», auquel cas il n’a naturellement pas eu a se prononcer davantage sur la certitude qu’ilressentait. La recherche se concentre donc a la fois sur le «positive FOK» et sur l’expressiondu doute, car son analyse s’est interessee non seulement aux reactions des sujets ayant proposeune reponse mais aussi aux reactions des sujets dont l’incertitude a ete suffisamment importantepour ne pas «oser» de reponse. Ce dernier choix offert nous est apparu important afin de libererle sujet de l’exigence de devoir absolument repondre (ce qu’il vit habituellement a l’ecole etqui est susceptible d’influencer de maniere importante sa facon de completer le test) et, par lameme occasion, de favoriser l’authenticite de sa participation. La figure 1 donne une idee del’une des questions et permet de comprendre la facon dont nous avons enregistre l’expression dela certitude.

Le questionnaire interroge egalement les sujets sur l’ampleur de leur experience prealable avecles phenomenes electriques (EE) et sur la perception qu’ils entretiennent sur leur performance ensciences et technologie (PST). Les questions sont:

Avez-vous deja suivi des cours ou vecu des activites portant sur l’electricite? (Encerclez)

a) Souvent

b) Un peu

c) Pratiquement jamais

Comment percevez-vous votre performance en sciences et technologie par rapport a la moyenne devos collegues? (Encerclez)

a) Au-dessus de la moyenne

b) A peu pres dans la moyenne

c) En dessous de la moyenne

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FIGURE 1 La question numero 4 du questionnaire.

Traitement Pedagogique

Pour les besoins de l’experimentation, nous avons choisi le contexte de l’apprentissage parla decouverte, qui constitue un contexte favorisant l’enregistrement d’importantes differencesde «sensation de certitude» (Potvin, Riopel, Masson, & Fournier, 2010). L’apprentissage parla decouverte est compris ici comme un processus qui part d’un probleme et «suppose unedemarche inductive ou sont permis tatonnements, essais, erreurs et impasses. . . et ouvre sur ladecouverte d’un concept. . .» (Thesee, 2007). Une autre raison derriere le choix de cette approcheest sa conformite avec les programmes de formation en vigueur publies par le gouvernementdu Quebec (2004). Les incidences de la recherche seront ainsi susceptibles de mieux profiteraux professionnels de l’enseignement qui œuvrent dans le contexte actuel et futur de l’ecolequebecoise.

L’activite pedagogique «les defis electroniques» repond bien a ces exigences. Il s’agit d’unesuite hierarchisee de situations-problemes «pratiques» formulees qualitativement et que les su-jets doivent resoudre un par un avec le materiel qui est mis a leur disposition (sources, fils,interrupteurs, ampoules, resistors, etc.) et ce, sans qu’ils ne soient exposes a d’autres types

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d’enseignement. L’activite compte 20 defis qui doivent etre resolus «pratiquement» par les elevesen equipe de deux et ceci du plus simple au plus complexe. En voici quelques exemples:

• Defi No. 1: Faites allumer une ampoule;• . . .

• Defi No. 10: Quand on appuie sur l’interrupteur, trois ampoules s’allument faiblement (plusfaiblement que dans le defi precedent);

• . . .

• Defi No. 20: Une ampoule allume faiblement sans que l’on ait besoin d’appuyer surun interrupteur. Quand on maintient l’interrupteur A appuye, l’ampoule s’allume plusfortement. Quand on maintient l’interrupteur B appuye, l’ampoule s’allume encore plusfortement (utilisez seulement deux resistors de la meme couleur).

Ces defis sont construits de telle sorte que des conceptions auxquelles souscrivent tres souventles eleves peuvent etre mises en conflit avec l’experience telle qu’ils la vivent. Par exemple,le defi No. 10 (ci-haut) est l’occasion de mettre en conflit la conception selon laquelle uneampoule «consomme» du courant electrique, puisque les sujets peuvent voir que chaque ampoulebranchee en serie allume autant que la premiere. A chaque fois qu’un defi est reussi par une equipe,un de ses membres leve la main et un animateur vient immediatement pour homologuer sa reussite(il signe), apres quoi le sujet peut «s’attaquer» au defi suivant. Cette facon d’homologuer les defisest la seule forme de mediation qui existe dans la realisation de l’activite. Aucune interactionautre que celle qui existe entre les deux membres d’une equipe n’est donc susceptible de perturberles resultats (Potvin, Riopel, & Charland, 2009).

Cette activite «qualitative» n’est pas typiquement «scolaire» au sens ou elle ne fait pas inter-venir les modeles et les equations qui pourraient permettre de resoudre les problemes. Par contre,elle se rapproche du «bricolage en electricite a la maison» evoque par Roustan-Jalin et al. (2002).Elle est donc susceptible de ressembler a ce que les garcons vivent peut-etre plus souvent que lesfilles selon ces auteurs.

Procedure

Le souci d’obtenir une bonne reproduction des conditions experimentales (d’un groupe d’elevesa l’autre) s’est materialise par un ensemble de precautions methodologiques; une procedurestandardisee est appliquee rigoureusement et reproduite fidelement en laboratoire de didactique.Ainsi, les groupes d’eleves sont tout d’abord accueillis. On les invite par la suite a se regrouperlibrement en equipe de deux et a s’installer aux tables de travail. La configuration du local esttoujours la meme. On leur lit les consignes du pre-test et les eleves le remplissent. Ensuite,une video expliquant le fonctionnement de l’activite leur est presentee. Ils disposent alors de 75minutes pour resoudre le plus grand nombre de defis possibles. Les deux animateurs homologuentles defis reussis. Au terme des 75 minutes, l’activite se termine. Le respect de ce delai est d’unegrande importance car il est reconnu que le FOK est influence par la duree d’etude d’un objet deconnaissance (Spehn & Reder, 2000). Il est finalement annonce aux sujets qu’ils seront testes anouveau 25 a 30 jours plus tard dans leur ecole. Entre temps, aucun enseignement sur l’electriciten’a lieu.

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RESULTATS ET DISCUSSION

Pour repondre a la premiere question de recherche (Quelles sont les differences garcons/fillesqu’on enregistre avant l’apprentissage de notions de base en electricite [etat initial]) relativementa la performance [Q], la «sensation de connaıtre» [C], l’experience prealable en electricite [EE]et la perception qu’ils entretiennent de leurs performance en sciences et technologie [PST]),nous avons execute un test-t sur les differentes variables mesurees avant la tenue du traitementpedagogique. Les valeurs attribuees aux variables correspondent a un score sur deux points pourEE, PST et C (ce dernier correspondant a «je suis certain» [2], «j’ai quand meme un doute»[1] et «je ne sais pas» [0]), et d’un point pour chaque question reussie [Q]. Toutes les analysesfaites sur ces variables ont indique une difference significative entre les reponses donnees parles garcons et celles donnees par les filles au pre-test. La figure 2 represente les scores des deuxgroupes, ces scores permettant d’apprecier les differences enregistrees entre garcons (gris pale)et les filles (gris fonce). Les intervalles de confiance a 95% sont indiques par l’epaisseur des «I»majuscules au haut de chaque colonne, le sommet et la base du «I» indiquant l’epaisseur de cetintervalle pour chacune des bandes. Ainsi, par exemple, on peut voir que la variable «perception»(PST) decrite pour chaque genre dans les deux colonnes de gauche indique que les garcons ont

FIGURE 2 Scores obtenus au pre-test.

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un PST initial significativement plus eleve que les filles, car leurs intervalles sont completementmutuellement exclusifs (le sommet du «I» pour les filles est inferieur a la base du «I» pour lesgarcons. Rappelons qu’alors que PST, EE et C donnent un resultat sur deux points, les Qi sontdonnes par les scores obtenus pour toutes les questions (sur un point).

Pour toutes les variables mesurees, et sans surprise compte tenu de ce que les recherches iden-tifiees precedemment avaient conclu, on remarque que les garcons ont une meilleure perceptionde leur performance (PST) en sciences que les filles et que l’etendue de leur experience prealableavec l’electricite est plus grande. De meme, leur performance initiale (Q) au pre-test est meilleureque celle des filles et la certitude qu’ils expriment pour leurs reponses est egalement superieure.Les garcons apparaissent donc dans une position initiale plus favorable que les filles selon toutesles variables mesurees.

Pour repondre a la deuxieme question de recherche (Quel est l’effet du type de reponse initiale(donnee par la performance [Q] «croisee» a la «sensation de connaıtre» [C]) sur l’evolution dela performance [dQ] et de la sensation de connaıtre [dC] lors de l’apprentissage des notions debase en electricite selon les deux genres?), nous avons d’abord conduit un test-t sur les variationsde performance et de certitude des garcons et des filles. La figure 3 donne ces variations. Cettefigure se lit comme la precedente. Aucune difference significative n’y est apparue. Les garconssemblent effectuer davantage de changements conceptuels que les filles durant le traitementpedagogique, mais pas dans une mesure ou les donnees laisseraient apparaıtre une differencesignificative (p = 0,743). Les deux groupes ne presentent pas non plus de difference significativeen ce qui concerne le gain de certitude (C [ou FOK]), p = 0,943). Il peut etre surprenantde remarquer que le traitement pedagogique utilise ne semble donc pas avantager l’un ou l’autredes deux groupes, malgre la connotation «pratique» qu’elle revet et qui est souvent associee auxstereotypes masculins.

La figure 4 donne quant a elle le nombre de reponses au post-test pour chaque categorie (dansl’identification des colonnes a la base de chacune d’elles) ainsi que les variations de performanceenregistrees entre le pre-test et le post-test pour chacune d’elles selon les sexes (les hauteursdes colonnes). Ces variations ne presentent aucune difference significative entre les sexes (dep = 0,965 a p = 0,126), et ce pour toutes les categories de reponses initiales. Par contre, lesnombres de reponses donnees fournissent des indications interessantes sur les conditions initialespuisque les reponses pour lesquelles un doute est exprime («ne sait pas», «doute legitime» et«sous-estimation») se presentent toutes en moins grand nombre pour les garcons que les filles.Cela nous indique entre autres que peu importe l’etat initial, les filles expriment plus souventd’incertitude que les garcons.

La figure 5 donne quant a elle la variation de certitude (dC) selon les differentes categories dereponse initiale. Ainsi, une bande dirigee vers le haut indique une variation positive et une bandedirigee vers le bas une variation negative. Par exemple, alors que les reponses «surestimees»(cinquieme et sixieme colonnes) sont associees a une meilleure performance au post-test (telqu’on pouvait le voir dans la fig. 4), les reponses sous-estimees (septieme et huitieme colonnes)ont semble induire l’effet inverse (une deteriotation de la performance). Ainsi, les sujets, lorsqu’ilssurestiment la valeur des reponses qu’ils proposent, semblent etre en position plus favorable pourl’apprentissage que ceux qui les sous-estiment (dans le contexte du traitement utilise). Cettefigure indique egalement que chaque categorie de reponse presente un gain de certitude (ouune plus petite perte, comme dans les colonnes 5–6 et 9–10) significativement (p < 0,05) plusimportant pour les garcons que pour les filles. Ainsi donc, peu importe la forme et le type des

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FIGURE 3 Variations de performance (dQ) et de certitude (dC).

reponses initiales et peu importe si elles ont ete repondues correctement au post-test, les garconssortent toujours plus confiants du traitement pedagogique quant a la valeur qu’ils accordent aleurs reponses.

Cette analyse supplementaire est interessante en ce qu’elle montre un effet qui etait passeinapercu dans la figure 3, et qui semblait indiquer que les garcons et les filles ne presentaientpas de difference significative de gain de certitude. En realite, les garcons presentent toujours demeilleurs gains de certitude que les filles, mais puisqu’ils expriment plus souvent de la certitudequant aux reponses initiales (reponses surestimees et certitude legitime) que les filles et que cesont ces deux seules categories de reponses pour lesquelles la certitude subit une baisse generale,la moyenne des gains pour chaque genre apparaıt equivalente. Cette analyse plus fine, a partir descategories initiales de reponses, nous permet de voir que les veritables differences observees pour

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FIGURE 4 Variations de performance (dQ) selon la categorie de reponse initiale.

chaque genre se trouvent essentiellement dans l’etat initial et non dans le traitement pedagogique,ce dernier n’ayant qu’un seul effet reel: celui d’augmenter «significativement» plus la certitudedes garcons que celle des filles (ou de moins la diminuer). Ces dernieres n’apprennent doncpas moins que les garcons lors d’activites «pratiques» portant sur l’electricite, mais elles enressortent certainement moins sures d’elles. Ainsi, les filles ayant evolue dans le contexte denotre experimentation n’ont pas moins progresse que les garcons durant l’experience, mais ellessemblent moins certaines de leur progression que ne le sont les garcons. Ceci semble confirmerl’interpretation des resultats obtenus par Chambers et Andre (1997), Roustan-Jalin et al. (2002),Erickson et Erickson (1984) et par Kahle et al. (1993) a l’effet que les causes essentielles desdifferences de performance – et peut-etre par voie de consequence de l’ «interet» – en sciencesobservees entre les garcons et les filles ne se trouvent vraisemblablement pas dans le traitementpedagogique recu a l’ecole, mais bien a l’exterieur de celle-ci, comme dans le contexte socialou familial. Il reste cependant possible que certaines activites scolaires plus «pratiques» ou«intuitives» comme les defis electroniques developpent mieux la confiance en soi des garconset que cela les predispose davantage a d’eventuels apprentissages ulterieurs puisque cet etat deconfiance leur semble profitable, peu importe l’etat initial de leurs connaissances. La figure 3laissait en effet suggerer une tendance dans ce sens.

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FIGURE 5 Variations de certitude (dC) selon la categorie de reponse initiale.

CONCLUSION ET PISTES DE REFLEXION

La classification des reponses dans les cinq categories proposees aura permis, lors de cetterecherche, de voir que peu importe la «disposition» initiale des sujets relativement aux con-ceptions et a la «sensation de connaıtre» qui est associee a ces conceptions, les filles semblentpouvoir apprendre autant que les garcons lors d’activites scientifiques a connotation «bricolage enelectricite» (Roustan-Jalin, Ben Mim, & Dupin, 2002) ou connotees «hands on» (Dalton, 1993)que l’on associe habituellement aux stereotypes masculins. La recherche semble donc confirmerl’origine externe des raisons pour lesquelles les filles arrivent en classe de physique/electriciteavec moins d’assurance que les garcons, avec un interet moins marque et de moins bonnes per-formances initiales. L’hypothese voulant que les variables liees a l’experience prealable et lamotivation soient les plus determinantes conserve donc tout son interet.

L’experience nous montre cependant, et ceci n’aurait pas ete possible sans l’utilisation des cinqcategories, que peu importe la «disposition» performance/certitude initiale, les filles ressortentde l’activite des «defis electroniques» avec une sensation de certitude moins marquee que lesgarcons, malgre des progressions equivalentes de l’apprentissage. Or, nos recherches anterieures

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(Potvin, Riopel, Masson, & Fournier, 2010) montrent que lors du vecu de cette activite, cettedisposition (certitude) est favorable pour l’apprentissage par la decouverte, mais certes pas autantpour l’apprentissage plus «directif» utilise traditionnellement. Donc, si les filles apprennent autantque les garcons lors de l’activite, cette derniere ne les predispose pas necessairement a de plusimportants apprentissages ulterieurs qui necessitent des changements conceptuels. En effet, dansles «defis electroniques», nous avons pu demontrer qu’une surestimation initiale de ses propresconceptions semble etre preferable a une sous-estimation de ces dernieres (voir aussi la Figure4), vraisemblablement parce que la surestimation accentue le contraste entre les conceptions etles observations (Potvin, Riopel, Masson, & Fournier, 2010).

Une conception accompagnee d’une sensation de certitude peut en effet etre plus facilementet plus clairement contredite par les faits, alors qu’une conception accompagnee d’une faible«sensation de certitude» peut avoir ete exprimee comme telle parce qu’elle ne renvoie pas aune forte adhesion ou parce qu’elle ne fait pas l’objet d’une conceptualisation claire, ce quiest susceptible d’affaiblir les eventuels conflits cognitifs qui sont souvent presentes commenecessaires a tous changement conceptuel (Posner, Strike, Hewson, & Gertzog, 1982). Nouscroyons donc que l’esprit plus «assure» observe informellement chez les garcons durant cetteactivite d’apprentissage leur permet vraisemblablement d’obtenir rapidement et par eux-memesdes reponses plus «certaines» aux multiples questions qu’ils se posent, et de voir rapidement sileurs hypotheses sont valables ou non. Cependant, si l’apprentissage n’avait pas ete produit dansle contexte des defis electroniques, mais dans un contexte plus traditionnel ou plus «directif»,il est possible que nous aurions alors observe des comportements differents. Dans ce contexte,en effet, la certitude semble fonctionner en quelque sorte a l’«inverse», favorisant les eleves quieprouvent moins de certitude (Potvin, Riopel, Masson, & Fournier, 2010) possiblement parceque le contexte directif comble mieux les lacunes initiales qui empecheraient les eleves de bienfonctionner dans des contextes d’apprentissage plus ouverts. Ainsi, par exemple, un eleve quiarrive en classe sans avoir jamais reflechi sur l’objet d’apprentissage ne possede sans doutepas d’hypothese a tester en contexte experimental. Un enseignement plus directif peut alors luidonner des elements, des exemples ou des suggestions susceptibles de lui permettre de formulerde telles hypotheses. C’est a ce moment que sa performance au test est susceptible d’augmenterplus rapidement. Ces conclusions nous amenent a insister sur l’importance en classe de varier lesapproches pedagogiques de maniere a rejoindre le plus grand nombre possible eleves et a leurpermettre d’eviter les dynamiques qui entretiennent et cultivent les inegalites. Nous avions en effetpu remarquer dans des recherches anterieures que les differents degres de certitude n’agissent pasde la meme maniere selon les approches pedagogiques employees. Nos conclusions nous amenentegalement a reiterer l’importance d’initier autant les garcons que les filles aux phenomenes relatifsa l’electricite, et ce des le plus jeune age comme le recommande d’ailleurs le Conseil canadien surl’apprentissage (2007), et donc de faire en sorte que leurs experiences prealables et leur attitudegenerale pour les sciences soient equivalentes, equilibrant les chances. Elles nous amenent aussia recommander, en plus des activites classiques, les activites d’apprentissage de meme factureque les «defis electroniques» pour remotiver et redonner confiance a des garcons que l’ecolen’interesserait pas ou interesserait peu. Il est en effet possible que l’ensemble des resultats obtenussoient attribuables a une simple preference des garcons pour l’activite (CCA/CCL, 2007), mais ilest aussi possible que cette preference soit le resultat de l’experience vecue prealablement et dela confiance qui l’accompagne generalement.

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REMERCIEMENTS

Les auteurs souhaitent remercier Amelie Perron-Singh, Maude Bouchard-Fortier, Eric Durocher,Guillaume Cyr, Jean-Sebastien Renaud et Jean-Mathieu Lavoie-Lebeau pour leur contribution ala recherche.

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