Enjeux didactiques et pédagogiques de la mathématisation des sciences physiques : étude empirique au secondaire qualifiant marocain

Abstract

Au cours des deux dernières décennies les efforts déployés pour la compréhension didactique et pédagogique de la relation entre les mathématiques et les sciences physiques n’ont cessé de croître, vue l’importance des mathématiques dans l’enseignement et l’apprentissage des sciences physiques. Généralement, les méthodes physiques reposent sur la description mathématique de la réalité, pourtant les représentations mathématiques doivent être prises en compte dans la perspective de l'enseignement et de l'apprentissage des sciences physiques ellesmêmes. Donc, les mathématiques sont indispensables aux sciences physiques et à ses méthodes. Le travail de cette thèse est consacré à rendre la mathématisation des sciences physiques plus claire et compréhensible, non seulement pour les apprenants, mais aussi pour les enseignants et tous les contributeurs dans ce champ disciplinaire. Outre ces considérations fondamentales, il existe des aspects pratiques concernant les apprenants et les enseignants de secondaire des sciences physiques de la région de Fès-Meknès au Maroc qui se plaignent de plus en plus des difficultés à appliquer les mathématiques à des situations physiques. La question se pose donc de savoir quelles sont les raisons profondes de ces difficultés et ce que l'on peut faire pour y remédier au cours de l'enseignement et l’apprentissage secondaire. Le domaine de recherche abordé dans cette thèse couvre un large éventail. C'est pourquoi le rapport est divisé en trois parties, chacune se concentrant sur un axe spécifique. Dans la première partie, "Cadre théorique : Modèles théoriques pour la Mathématisation des Sciences Physiques", éclaire l'interaction entre les sciences physiques et les mathématiques. Dans cette partie, nous éclairons non seulement les sciences physiques et les mathématiques autant que deux champs disciplinaires historiquement interreliés, mais aussi les aspects de l'apprentissage des apprenants et la méthodologie d'enseignement, dans la mesure où ils peuvent contribuer au bon déroulement de l’apprentissage et l’enseignement de la mathématisation des sciences physique en classe. Dans la deuxième partie, "Problématique et Méthodologie de recherche", met en valeur les difficultés liées à l'interaction entre les sciences physiques et les mathématiques du point de vue apprenant et enseignant dans le contexte Marocain. Elle met l’accent également sur toutes les méthodes et les méthodologies utilisées pour les expérimentations répondant à notre problématique de recherche. La dernière partie, "Résultats et Discussion", examine les résultats des expérimentations empiriques sur la mathématisation des sciences physiques. Cette analyse se fait d'abord du point de vue des enseignants, en explorant les méthodes pédagogiques utilisées pour intégrer la mathématisation en classe. Ensuite, elle s'intéresse au point de vue des apprenants, en utilisant la Technique du Groupe Nominal (TGN) pour identifier les difficultés qu'ils rencontrent dans ce domaine disciplinaire. Cette thèse est l’aboutissement des résultats empiriques les plus importants sur l’enseignement et l’apprentissage de la mathématisation des sciences physiques. Dans sa première partie théorique, elle rassemble les résultats des travaux de recherche existants dans la littérature. Constatant un manque de recherches dans ce domaine au Maroc, cette thèse se propose de combler ce vide en apportant un éclairage sur la mathématisation des sciences dans le contexte Marocain.