Etude de la transposition à la classe de pratiques de chercheurs en modélisation mathématique dans les sciences du vivant. Analyse des conditions de la dévolution de la mathématisation horizontale aux élèves.

In this thesis in didactics of mathematics, we study a possible transposition to the classroom of practices of researchers using mathematical modelling. We are focusing on the devolution to secondary pupils (11 years to 18 years) of the work of horizontal mathematization necessary to make a situation rooted in reality accessible to a mathematical treatment.We frame our work in the methodology of didactic engineering. We also include issues related to teaching practices and also we have some similarities with the approach of second-generation didactic engineering.Our epistemological analyses allowed us to identify invariant practices of researchers in life sciences concerning horizontal mathematization. We then relied on these analyses to characterize, develop and analyse a realistic fiction designed as an adaptation of a professional problem of modelling on the prediction of growth of a tree. We conducted our experiments in a training device of collaborative problem solving with an initial phase of questions and answers. We support the hypothesis that the characteristics of a realistic fiction designed as an adaptation of a professional problem of modelling with an initial phase of questions-answers between peers are likely to favour the devolution of horizontal mathematization to pupils.The didactic analyses of the collected data were conducted based on the results of the epistemological study. They highlighted the devolution to students of horizontal mathematization. In addition, some traces of transposition of the invariant practices identified in the epistemological study were attested. Relying on the framework of the didactic and ergonomic double approach and on a study of literature in mathematics education on possible obstacles to the teaching of mathematical modelling, we have made hypotheses on the obstacles and conditions about teaching practices related to the teaching of horizontal mathematization. We used the potential magnifying effect offered by the in-service teachers’ training device to emit and test hypotheses about potential internal levers within this device, in respect to a certain extent, to possible obstacles and conditions. The study of the general scope of our results concerning ordinary teaching practices is still to be done.Dans cette thèse en didactique des mathématiques, nous étudions une possible transposition à la classe de pratiques de chercheurs utilisant la modélisation mathématique en nous intéressant à la dévolution aux élèves du secondaire (11 ans à 18 ans) du travail de mathématisation horizontale nécessaire pour envisager un traitement mathématique d’une situation ancrée dans le réel. Nous inscrivons notre travail dans la méthodologie de l'ingénierie didactique, en y intégrant, en outre, des problématiques liées aux pratiques enseignantes, présentant, en cela, certaines similitudes avec la démarche de l’ingénierie didactique de deuxième génération.Nous avons conduit une étude d’épistémologie contemporaine visant à identifier des éléments invariants dans les pratiques de chercheurs relevant de la mathématisation horizontale, en sciences du vivant. En appui sur ces résultats, nous avons caractérisé un énoncé de type fiction réaliste relevant d’une adaptation d’une problématique professionnelle de modélisation et avons élaboré un tel énoncé pour la classe autour de la prévision de la croissance dans un arbre. Nous avons mené des expérimentations dans des classes du secondaire, au sein d'un dispositif de formation continue de résolution collaborative de problèmes comportant une phase initiale de questions-réponses. Nous soutenons l’hypothèse que, les caractéristiques d’une fiction réaliste conçue comme une adaptation d’une problématique professionnelle de modélisation, et sa mise en œuvre dans les classes avec une phase de questions-réponses entre pairs pour débuter sa résolution, favorisent la dévolution de la mathématisation horizontale aux élèves. Les analyses didactiques des données recueillies ont été conduites en appui sur les résultats issus de l’étude épistémologique. Elles ont mis en évidence la dévolution aux élèves de la mathématisation horizontale et des traces de transposition des pratiques invariantes identifiées dans l'étude épistémologique. En appui sur le choix du cadre de la double approche didactique et ergonomique et sur une étude des obstacles à l’enseignement de la modélisation mathématique à travers la littérature en éducation mathématique, nous avons émis des hypothèses de travail sur les obstacles et les conditions à propos des pratiques enseignantes relevant de l’enseignement de la mathématisation horizontale. Nous avons utilisé l'effet de loupe potentiel offert par le dispositif de formation continue pour émettre et mettre à l’épreuve des hypothèses portant sur des leviers potentiels internes à la logique de ce dispositif, répondant, dans une certaine mesure, aux hypothèses concernant les obstacles et les conditions. L'étude de la portée générale de nos résultats à propos des pratiques ordinaires reste à faire