Rôle du géométrique dans l’enseignement et l’apprentissage de l’algèbre linéaire.

English Title : Using geometry to teach and learn linear algebra.

Auteur : Gueudet Ghislaine
Autre nom d’auteur :  Chartier Ghislaine ; Gueudet-Chartier Ghislaine

Résumé

De nombreux enseignants de l’université déclarent que les étudiants rencontreraient moins de difficultés en algèbre linéaire s’ils avaient développé « l’intuition géométrique » nécessaire. Cette recherche a pour objectif de répondre aux questions qu’une telle affirmation peut susciter.
L’auteur précise dans un premier temps ce que l’on peut entendre par l’expression « intuition géométrique ». Elle analyse ensuite les interventions d’une telle intuition dans la genèse historique de l’algèbre linéaire. Elle se penche alors sur le processus de transposition qui a conduit à l’introduction de l’algèbre linéaire dans l’enseignement supérieur et secondaire, et montre que celui-ci a accentué les liens entre algèbre linéaire et géométrie. L’algèbre linéaire n’est plus enseignée actuellement au lycée en France ; cependant, certaines notions de géométrie rencontrées au lycée sont ensuite revues en algèbre linéaire.
L’auteur étudie l’évolution de ces notions, et de types de tâches associés à ces notions, depuis le secondaire jusqu’en DEUG, voire en licence ou maîtrise. Elle souligne les ruptures, mais également les continuités effectives ou possibles. Elle a interrogé étudiants et enseignants afin de décrire les recours au géométrique faits par les enseignants dans leurs cours, et ceux faits par les étudiants dans leurs pratiques en algèbre linéaire. Pour les étudiants, elle observe de plus les liens entre recours au géométrique et compréhension de l’algèbre linéaire.
Ces différents éléments lui permettent enfin de faire des propositions d’enseignement de l’algèbre linéaire mettant à profit autant que possible le recours au géométrique.

Abstract

University teachers often declare that using geometry, and  » geometrical intuition « , would help students in their learning of linear algebra. Our work aims at investigating the questions raised by such a statement. In the first chapter, we present theoretical didactical elements we used in our study. A central tool is the work by Fischbein about intuition in mathematics, and especially the use of models; it allowed us to give a definition of « geometrical intuition ». In the second chapter, we study the interventions of « geometrical intuition » in the birth and evolution of linear algebra. In the third chapter, we analyse the process of « didactical transposition that led to the introduction of linear algebra at university and even secondary school level during the reform of modern mathematics. We show that this process resulted, in France, in a stronger connection between geometry and linear algebra than observed in the historical evolution. Linear algebra is not taught in secondary school anymore. However some geometrical notions and tasks taught in secondary school are then studied within linear algebra. In the fourth chapter, we analyse the evolution in linear algebra courses of such notions and tasks. In the fifth chapter, we present and analyse questionnaires we submitted to teachers and post-graduate students, in order to draw out the different aspects of geometrical intuition and the various kinds of models they use in their courses and practices of linear algebra. Finally, on the basis of the different results we obtained, we make some proposals in order to « optimize » the use of geometry in the teaching of linear algebra.

Notes

Thèse effectuée au sein de l’équipe Didactique Des Mathématiques du Laboratoire Leibniz, Grenoble, sous la direction de Jean-Luc Dorier.

Une version texte intégral est en téléchargement sur le site https://hal.science/tel-00930634

Données de publication

Éditeur Laboratoire Leibniz de Grenoble Grenoble , 2000 Format A4, 358 p. Index Bibliogr. p. 277-281

Public visé chercheur, enseignant, formateur Niveau licence, lycée, terminale Âge 17, 18, 19

Type thèse Didactique des mathématiques, Grenoble, 2000 Langue français Support papier

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