Jouer à des jeux de cartes pour enseigner la configuration électronique et la formation de composés ioniques | Caractéristique

Comme de nombreuses écoles en Angleterre, au Pays de Galles et en Irlande du Nord, nous organisons un cours de trois ans pour le GCSE en sciences, mais il s’agit d’une étape difficile pour de nombreux élèves du premier cycle. Au début du cours, les étudiants doivent maîtriser la structure atomique, en la reliant au tableau périodique, aux isotopes et aux ions. Certains élèves s’en délectent. Ils repèrent rapidement les tendances et les modèles et montrent un développement rapide. Pour d’autres, c’est un vrai combat. Cela peut avoir un impact énorme sur l’apprentissage ultérieur en raison des contraintes de temps dans la prestation du cours. Et les étudiants qui sont capables de chimie de niveau supérieur se retrouvent bientôt sur la voie de niveau de base.

Notre stratégie habituelle pour améliorer la compréhension de ces étudiants consiste à effectuer des tests à faible enjeu et des exercices guidés. Cependant, certains élèves ne montrent tout simplement pas d’amélioration. Ils commencent à développer une attitude de « je ne peux pas faire de chimie », ce qui peut faire des deux ans et demi à venir une lutte pour eux et leurs professeurs. Je voulais voir si nous pouvions améliorer leur compréhension et leur reconnaissance des ions, et supprimer les déclencheurs d’anxiété d’évaluation grâce au gameplay.

Les élèves pourraient-ils montrer les mêmes approches métacognitives dans l’apprentissage des ions et des liaisons ioniques ?

En éducation, les termes évoluent et mutent souvent. L’apprentissage basé sur le jeu n’est pas la même chose que la gamification. Ce dernier apporte les stratégies de gameplay dans les leçons, par exemple grâce à l’utilisation d’une plateforme d’apprentissage basée sur le jeu telle que Kahoot ! En règle générale, ces stratégies sont là pour améliorer l’engagement, tandis que l’apprentissage basé sur le jeu cherche à améliorer l’apprentissage conceptuel en jouant à des jeux.

Lorsque vous prenez un jeu de cartes à jouer, vous savez instantanément à quoi vous attendre et commencez à planifier vos stratégies pour gagner le jeu en cours. Au fur et à mesure que les cartes sont jouées, vous surveillez vos progrès, adaptez votre stratégie et prenez peut-être un risque. Ces processus métacognitifs sont la clé de votre succès. Les élèves pourraient-ils montrer les mêmes approches métacognitives dans l’apprentissage des ions et des liaisons ioniques ?

Comment jouer

J’ai conçu un jeu d’anions et de cations que les étudiants rencontreraient pendant le cours GCSE. Avec d’autres enseignants de mon école, nous avons testé le jeu de manière critique, en réfléchissant à ce dont les élèves avaient besoin pour développer plus de fluidité avec le concept délicat des ions. Nous avons distillé cela pour inclure les configurations électroniques, les diagrammes de points et de croix, les diagrammes de lignes covalentes et les représentations symboliques, par exemple Mg²⁺. L’idée était de fournir de nombreuses représentations différentes de la même espèce pour permettre aux élèves d’identifier correctement les ions et de développer une compréhension plus approfondie de la signification de chaque représentation.

Nous avons ensuite réfléchi aux jeux qui seraient communément connus et simples. Les élèves n’auraient pas à investir autant de mémoire de travail dans les règles avec des jeux faciles et bien connus, libérant ainsi de l’espace pour réfléchir aux cartes et à leurs stratégies.

Au final, nous avons décidé :

• snap – pour encourager la reconnaissance des différentes représentations de la même espèce.
• gin – pour développer la maîtrise de la fabrication de composés ioniques avec une charge équilibrée.
• nommer le gin – pour améliorer la dénomination des composés par les élèves.
• éliminer le gin – pour développer une stratégie et des processus métacognitifs car les composés «joués» ne peuvent pas être joués par un autre élève.

Chacun de ces jeux est rapide à jouer. C’était un résultat clé car nous voulions quelque chose qui puisse être utilisé au début ou à la fin d’une leçon pendant 10 à 15 minutes pour nous aider à gérer notre temps efficacement.

Les étudiants développaient une maîtrise de la langue et des modèles qui font partie intégrante de la chimie

Après l’essai initial du jeu, nous avons pu voir comment la distribution des ions devait être développée pour permettre un gameplay stimulant. Par exemple, lors de la lecture de snap, il y avait encore une faible probabilité de faire correspondre les espèces, mais la configuration électronique correspondante était un jeu d’enfant. Cependant, ce dernier a demandé beaucoup plus de réflexion de la part des joueurs. Il aurait été simple de se concentrer uniquement sur les ions formés à partir des groupes I, II, III, VI et VII, mais cela aurait ignoré un aspect clé de la formation de composés ioniques que les étudiants rencontrent au GCSE – les acides. Cela a soulevé une autre question, comment devrions-nous représenter, par exemple, un ion sulfate de manière à faciliter la compréhension. Nous avons simplifié les cartes pour les métaux de transition et les espèces plus grandes où la règle de l’octet n’est pas applicable.

Tout le monde est gagnant

C’était incroyable de voir des étudiants complètement immergés dans chacun des jeux, vraiment enthousiastes à l’idée de jouer. L’intervention a eu un impact positif sur les étudiants poussant pour le papier de niveau supérieur, avec une grande amélioration de leurs évaluations de structure et de liaison par rapport aux cohortes précédentes, ainsi qu’une attitude plus positive à l’égard de la chimie. En jouant régulièrement à ces jeux, ils développaient une maîtrise du langage et des modèles qui font partie intégrante de la chimie et du début du cours GCSE, ce qui les a aidés à s’engager davantage dans la théorie dans les leçons ultérieures. Une autre chose utile à propos du jeu est que nous avons pu utiliser les cartes sous le visualiseur pour faire pratique de récupération d’ions.

Entreprendre ce projet de recherche-action a eu un impact énorme sur mes étudiants et moi. L’investissement en temps pour consolider la compréhension des étudiants sur les ions et les composés en valait la peine. Certains des résultats établissent des parallèles avec le programme de maîtrise en mathématiques, qui décrit que chaque élève peut apprendre les mathématiques s’il dispose de suffisamment de temps. Il se pourrait que chaque élève puisse apprendre la chimie s’il dispose également de suffisamment de temps, la maîtrise de certains concepts étant la clé des progrès futurs.

Merci aux RSC Groupe de recherche sur l’enseignement de la chimie (CERG) pour avoir soutenu le projet via une bourse enseignant-chercheur.