Le dentifrice de l’éléphant

Résumé de l’activité

Dans le cadre du Cercle d’étude Lycée Physique-Chimie, Mme Agnès Meyer propose une tâche complexe avec sujets et parcours de résolution différenciés.
Contexte : réaction de dismutation de l’eau oxygénée en présence de détergent (production d’une mousse nommée « dentifrice de l’éléphant »).

• Sujet 1 (facile) : équation de réaction et masse de H2O2 fournies
• Sujet 2 (intermédiaire) : équation fournie mais masse de H2O2 à déterminer
• Sujet 3 (difficile) : équation et masse de H2O2 à déterminer
   

Scénario pédagogique

• Modalité : Travail de groupes (3 à 4 élèves maximum).
• Durée : 2 heures (prévoir 30 min de plus pour le sujet 3)
• Lors des séances précédant l’activité, les tableaux d’avancement ont été étudiés à travers une activité, trois exercices et un TP d’1h30. Les réactions redox ont fait l’objet d’un TP d’1h50 (mise en œuvre de trois réactions redox et recherche des demi-équations et équations associées). Une synthèse de cours a été complétée sur ces deux notions.
• En début d’activité, l’enseignant présente le niveau de difficulté des trois sujets et les différents parcours de résolution possibles.
• Chaque groupe choisit son sujet et son parcours :
  - Parcours autonome
  - Parcours guidé ou semi-guidé avec questions
  - Parcours visuel pêle-mêle

Pour le parcours autonome, seul le sujet de l’activité est distribué. Les élèves peuvent demander des coups de pouce à l’enseignant ou à un autre groupe de même type de parcours (pas d’un sujet ou d’un parcours davantage guidés sinon risque d’aide trop importante). La consultation du classeur et du manuel est autorisée pour rassurer les élèves et les inciter à se lancer dans ce parcours.

Pour les parcours semi-guidé et guidé avec des questions, les élèves disposent du sujet et d’un document avec quelques questions qui les guident dans leur résolution. Ils peuvent également demander de l’aide à leur enseignant ou à un autre groupe ayant choisi un parcours similaire.

Pour les parcours visuel pêle-mêle, les élèves disposent du sujet et d’un document « visuel » faisant apparaître pêle-mêle les pistes utiles à la résolution du problème. Ils peuvent demander de l’aide à leur enseignant ou à un autre groupe ayant aussi choisi un parcours visuel.

Remarques : Les questions des parcours guidés peuvent servir de coups de pouce fournis par l’enseignant aux élèves qui ont choisi le parcours autonome.
 

Analyse de l’activité

• Activité testée en octobre 2023 auprès d’un groupe de 17 élèves très motivés, d’un niveau plutôt bon voire très bon.
• Elèves habitués à travailler en îlots sur des activités de type tâche complexe.
• 7 groupes : 3 trinômes et 4 binômes.

• Tous les groupes ont choisi le sujet 3 dans lequel l’équation de la réaction n’est pas fournie.
• Un seul binôme a opté pour le parcours semi-guidé avec questions, tous les autres ont tenté le parcours autonome. Activité lancée assez rapidement.

• Après lecture du sujet : inquiétude à l’idée que le travail soit relevé et noté à la fin de l’heure. Je rassure les élèves et précise qu’ils peuvent toujours passer au sujet 2 ou 1 s’ils bloquent trop longtemps. Un trinôme est tenté de dévier vers le sujet 2 mais reste finalement sur le sujet 3 grâce à un coup de pouce.

• Une grande partie des groupes propose une stratégie cohérente, même si l’exploitation du tableau d’avancement est une idée vague voire absente. Bien préciser aux élèves qu’on attend un tableau d’avancement. Blocage pour tous les groupes sur l’équation de la réaction (mauvaise identifications des couples). Additionner deux demi-équations ne pose pas souci mais additionner deux équations pour aboutir à une autre les dérange un peu… effectivement le sujet peut créer des confusions à ce niveau, c’est gênant car la notion de réaction redox est récente pour eux.

• Difficultés lors de la recherche de la quantité de matière de H2O2 : aides fréquentes pour utiliser la masse volumique et surtout le pourcentage massique mais avec de la reformulation, la notion passe plutôt bien.

• Activité qui a plu aux élèves mais jugée un peu difficile. Notion de tableau d’avancement plutôt bien acquise.

• L’objectif principal de cette activité est de savoir établir et exploiter un tableau d’avancement. Les 3 sujets permettent d’atteindre cet objectif avec un rythme et un profil de difficultés différents. On peut envisager de ne proposer que les sujets 1 et 2 afin d’éviter les confusions que pourrait générer le sujet 3.

• Suite à cette activité, décision de refaire des exercices sur les réactions redox avec certains élèves. Pour d’autres, formules sur les quantités de matière à apprendre et exercices d’entraînement.
 

Prolongements possibles

• Exercices de remédiation en fonction des difficultés rencontrées.
• Possibilité de corriger cette activité lors d’une séance expérimentale afin de mesurer le volume de mousse réellement obtenu.