Chimie

Remarques préliminaires

Un mémoire en chimie donne aux élèves l’occasion de faire des recherches sur un aspect particulier des matériaux de notre environnement. Ce mémoire doit se caractériser par l’importance particulière accordée à la chimie au sein d’un ensemble plus général de critères de recherche.

Le résultat de la recherche doit être un travail écrit cohérent et structuré qui traite d’une manière satisfaisante un problème ou une question de recherche particuliers et qui arrive à une conclusion particulière et de préférence personnelle.

Choix du sujet

Il est important que le mémoire mette clairement l’accent sur la chimie et qu’il n’entre pas dans le cadre d’une autre matière. La chimie est la science qui traite de la composition, de la caractérisation et de la transformation des substances. Un mémoire en chimie doit, par conséquent, inclure des principes et une théorie chimiques et souligner la nature essentielle de la chimie, en se rapportant à l’étude de la matière et des transformations qu’elle subit.

Bien que les mêmes critères d’évaluation s’appliquent à tous les mémoires, dans le cas des mémoires en chimie, le sujet choisi doit pouvoir être abordé d’une manière clairement en rapport avec la chimie. Lorsqu’un sujet peut être considéré sous divers angles, le matériel doit être traité selon le point de vue chimique. Par exemple, un mémoire dans un domaine interdisciplinaire comme la biochimie sera, s’il est inscrit comme mémoire en chimie, jugé sur son contenu chimique, et non sur son contenu biologique.

L’étendue du sujet et de la recherche qui lui est associée doit permettre de prendre en compte tous les critères. Un bon sujet comporte une question de recherche bien délimitée qui peut être traitée de manière satisfaisante dans la limite du nombre de mots imposé. Le facteur le plus important est peut-être le degré d’approfondissement que l’élève est en mesure d’atteindre dans le traitement du sujet. Des sujets d’études vastes ou complexes (par exemple, des recherches sur les problèmes de santé causés par la pollution de l’eau, la chimiothérapie dans le traitement des cancers ou l’utilisation de la spectroscopie en analyse chimique) ne permettront pas aux élèves de confronter différentes idées et théories, ni de produire une analyse personnelle approfondie dans la limite du nombre de mots imposé.

Certains sujets peuvent ne pas convenir à la recherche pour des raisons de sécurité. Par exemple, les expériences impliquant l’utilisation de produits chimiques toxiques ou dangereux, de substances cancérigènes ou de matériaux radioactifs doivent être évitées à moins que les élèves ne disposent d’équipements de sécurité adéquats et ne soient surveillés par un personnel qualifié.

D’autres sujets peuvent être inappropriés lorsque le résultat de la recherche est déjà bien connu et documenté dans des manuels couramment utilisés, car il peut s’avérer impossible à l’élève d’apporter sa contribution personnelle. On peut citer en exemple l’étude des réactions des métaux alcalins avec l’eau car ce sujet est déjà couvert par le cours de chimie du Programme du diplôme. Il convient toutefois de bien réfléchir avant de décider si un sujet se prête ou non à la rédaction d’un mémoire. Par exemple, on aurait pu, il y a quelques années, juger l’étude de l’allotropie du carbone comme un sujet sans intérêt, ce qui n’est plus le cas aujourd’hui.

Les exemples suivants de titres de mémoire en chimie ne sont donnés qu’à titre indicatif. Ils sont présentés par paires afin d’illustrer le fait que des sujets bien définis (premier titre) sont préférables à des sujets généraux (deuxième titre).

·         « Proportion des gaz formés à l’électrode positive au cours de l’électrolyse d’une solution de sel ordinaire » est préférable à « Électrolyse de solutions ».

·         « Détermination spectrophotométrique de traces de plomb dans l’eau potable » est préférable à « Analyse de l’eau ».

·         « Effet du chewing-gum sans sucre sur le pH de la salive après un repas » est préférable à « Chimie du couple acide/base ».

·         « Comment peut-on extraire la rutine (oxydant naturel) des graines du Sophora japonica et la purifier ? » est préférable à « Extraction des produits naturels contenus dans les plantes ».

Il peut être utile que l’élève définisse plus précisément le sujet sélectionné et l’affine sous la forme d’une question de recherche ou d’une affirmation.

Traitement du sujet

Un mémoire en chimie peut être basé sur la documentation relative au domaine, sur des modèles théoriques ou des données expérimentales. Quelle que soit la catégorie ou la combinaison de catégories choisie, l’élève doit s’assurer qu’il dispose d’une quantité suffisante de données pour permettre l’évaluation, et que le sujet peut être étudié de manière appropriée à l’aide des moyens disponibles sur place.

Les élèves qui choisissent de rédiger un mémoire basé sur la documentation relative au domaine et/ou sur des études doivent s’assurer que leur mémoire est clairement de nature chimique. Les mémoires dont le contenu est du niveau d’un article de presse ou d’un magazine d’actualités ont peu de chance d’obtenir de bonnes notes.

La chimie étant une science expérimentale, les élèves sont vivement invités à entreprendre des travaux expérimentaux dans le cadre de leurs recherches, bien que cela ne soit pas obligatoire. Afin de situer leur travail dans le contexte approprié, les élèves doivent faire des recherches dans le domaine choisi avant de commencer les travaux expérimentaux. Dans la mesure du possible, ils doivent consulter les recherches d’origine, en utilisant des journaux scientifiques, des communications personnelles et Internet. Les manuels ne doivent en aucun cas constituer leur unique source d’information.

Tous les mémoires comportant des travaux expérimentaux entrepris par l’élève doivent inclure une description claire et concise de ces travaux. Les élèves doivent clairement indiquer s’ils ont conçu personnellement l’expérience ou donner la source d’une méthode d’expérimentation existante qu’ils ont utilisée, et expliquer comment ils l’ont adaptée et améliorée. Tous les mémoires doivent être supervisés par un superviseur de l’établissement. Les meilleurs mémoires sont souvent rédigés par des élèves qui font des recherches sur des phénomènes relativement simples en utilisant l’équipement et le matériel disponibles dans la plupart des laboratoires des établissements scolaires ; cette démarche doit être encouragée. Si les travaux pratiques sont effectués dans un laboratoire industriel ou universitaire, le mémoire doit être accompagné d’une lettre du superviseur externe exposant brièvement la nature de sa supervision, ainsi que le niveau de conseils fournis. Le superviseur de l’établissement scolaire doit être certain que les travaux décrits dans le mémoire sont authentiques et principalement l’œuvre de l’élève.

Les données recueillies après une expérience conçue par l’élève ont peu de valeur si elles ne sont pas analysées à l’aide des techniques scientifiques appropriées, évaluées et, le cas échéant, comparées aux modèles appropriés.

Un élève peut rédiger un mémoire en chimie dont la source primaire se compose de données recueillies ailleurs. Dans ce cas, l’analyse et l’évaluation personnelles sont extrêmement importantes.

Dans un mémoire en chimie, les élèves doivent être capables de démontrer qu’ils comprennent la théorie qui sous-tend tout travail expérimental et d’énoncer toute hypothèse soulevée. Ils doivent montrer qu’ils comprennent les résultats obtenus et qu’ils sont en mesure de les interpréter par rapport à la question de recherche. Ils doivent critiquer les plans d’expérience inadéquats, les limites de la méthode expérimentale et toute erreur systématique. Les élèves doivent être encouragés à examiner dans leurs recherches les questions non résolues et à suggérer dans leur conclusion de nouvelles questions et des domaines qui pourraient faire l’objet d’une étude ultérieure. Tout au long du mémoire, les élèves doivent mettre clairement l’accent sur leur contribution personnelle.

Interprétation des critères d’évaluation

Critère A : question de recherche

De nombreuses questions de recherche peuvent être énoncées sous forme d’une ou de plusieurs interrogations. En voici un exemple typique : « Quel gaz se forme lorsqu’on ajoute du zinc à une solution de sulfate de cuivre (II) et quels sont les facteurs qui influent sur sa formation ? ». Dans les mémoires en chimie, il est toutefois parfaitement acceptable d’énoncer la question de recherche sous la forme d’une affirmation ou d’une hypothèse. Cette forme convient mieux dans des exemples tels que « Analyse de la quantité d’aluminium dans trois marques différentes de déodorant par spectroscopie visible » ou « Cinétique de l’oxydation des ions iodures par l’eau oxygénée dans les solutions acides ». Quelle que soit sa formulation, la question de recherche doit être clairement identifiée comme telle et être mise en évidence dans l’introduction.

Critère B : introduction

Le but de l’introduction est de replacer la question de recherche dans son contexte, c’est-à-dire d’établir un rapport entre la question de recherche et les connaissances actuelles en chimie. Il faut généralement inclure la théorie chimique sous-jacente nécessaire pour comprendre l’origine de la question de recherche. Certaines questions de recherche demandent parfois des connaissances qui ne se rapportent pas à la chimie (par exemple, « Les fossiles que l’on trouve dans les différentes couches de roches d’un lieu déterminé contiennent-ils différentes quantités de soufre ? »). Pour que ce mémoire soit compréhensible, il serait important d’indiquer l’âge des roches et de donner quelques informations géologiques. Dans ce type de mémoires, seules les informations essentielles qui ne relèvent pas de la chimie doivent être fournies dans l’introduction, car le mémoire est noté d’après son contenu chimique. S’il est nécessaire d’inclure plus d’informations non chimiques (par exemple géologiques), il convient de le faire en annexe.

Critère C : recherche

La manière dont la recherche est conduite dépendra en grande partie de la présence ou de l’absence dans le mémoire de travaux expérimentaux réalisés par l’élève. Pour les mémoires qui ne comportent pas de travaux expérimentaux, les élèves doivent s’efforcer de montrer clairement comment les données ont été sélectionnées. Ils doivent faire la distinction entre les sources primaires (publications scientifiques originales, communications personnelles, entretiens) et les sources secondaires (manuels, articles de journaux, critiques) et montrer qu’ils ont conscience de leur degré de fiabilité. Pour les mémoires qui comportent des travaux expérimentaux, il faut fournir suffisamment d’informations pour qu’une autre personne puisse reproduire seule les expériences si nécessaire. Les élèves doivent indiquer clairement les expériences qu’ils ont mises au point personnellement et celles qu’ils ont modifiées, adaptées ou améliorées à partir de modèles existants.

Critère D : connaissance et compréhension du sujet étudié

Les élèves doivent montrer qu’ils comprennent parfaitement les concepts chimiques sur lesquels reposent leur question de recherche et leur travail de recherche subséquent. Ils ne doivent pas expliquer les concepts chimiques de base qui font partie du cours de chimie du Programme du diplôme mais ils doivent montrer qu’ils en comprennent les idées et principes pertinents et qu’ils peuvent les appliquer correctement. Les élèves doivent aussi montrer qu’ils ont compris la théorie inhérente aux techniques et aux équipements utilisés.

Critère E : raisonnement

Les élèves doivent être conscients de la nécessité de structurer leur mémoire autour d’une argumentation développée. Il est quasi certain qu’un bon raisonnement en chimie devra prendre en considération et comparer différentes approches et méthodes directement liées à la question de recherche. Des comptes rendus purement descriptifs ou narratifs, sans analyse, ne proposent habituellement aucune argumentation et doivent par conséquent être évités.

Critère F : utilisation de compétences d’analyse et d’évaluation adaptées à la matière

L’élève doit montrer une compréhension approfondie de la fiabilité de toutes les données utilisées pour étayer son raisonnement. Il convient d’indiquer tout protocole d’expérience inadéquat et toute erreur systématique. L’ampleur des incertitudes dans les données physiques doit être évaluée et discutée. Il convient d’expliquer les approximations faites dans les modèles et d’examiner avec soin toutes les hypothèses. Quand cela est possible, la qualité des sources consultées ou des données générées doit être vérifiée par des sources secondaires ou des calculs directs.

Critère G : utilisation d’un langage adapté à la matière

La terminologie et la nomenclature chimiques correctes doivent toujours être utilisées de manière satisfaisante dans l’ensemble du mémoire. Les formules chimiques appropriées (y compris les formules développées), les équations pondérées (y compris les symboles des états physiques) et les mécanismes doivent être inclus. Les unités correctes des grandeurs physiques doivent toujours être données et une utilisation adéquate des chiffres significatifs est attendue.

Critère H : conclusion

La conclusion doit être en rapport avec l’argumentation présentée et ne doit pas se contenter de répéter les idées de l’introduction ou d’introduire des points nouveaux ou sans rapport avec l’argumentation. En chimie, il est presque toujours pertinent d’examiner des questions non résolues et de suggérer des domaines pouvant faire l’objet d’une étude ultérieure.

Critère I : présentation formelle

Ce critère sert à évaluer la conformité des mémoires par rapport aux conventions établies en matière de présentation des travaux de recherche. La présentation des mémoires qui ne comportent pas de bibliographie ou qui ne donnent pas les références des citations est jugée inacceptable (niveau 0). Les mémoires auxquels il manque un des éléments demandés (page de titre, table des matières, pagination) sont considérés au mieux comme satisfaisants (le niveau 2 est le niveau maximum pouvant être octroyé) alors que les mémoires auxquels il manque deux des éléments demandés sont considérés au mieux comme faibles (le niveau 1 est le niveau maximum pouvant être octroyé).

Les mémoires ne doivent pas comporter plus de 4 000 mots. Les graphiques, figures, calculs, schémas, formules et équations ne sont pas compris dans ce nombre maximal de mots. Dans le cas d’expériences où des résultats numériques sont calculés à partir de données obtenues en changeant une des variables, il est généralement recommandé de donner un exemple de calcul ; le reste peut être présenté sous la forme d’un tableau ou d’un graphique.

Critère J : résumé

Le résumé est jugé sur la clarté avec laquelle il présente une vue d’ensemble de la recherche et du mémoire, et non sur la qualité de la question de recherche ni sur la qualité de l’argumentation ou des conclusions.

Critère K : évaluation globale

Ce critère porte notamment sur les qualités suivantes.

·         Initiative intellectuelle : dans les mémoires en chimie, cette qualité peut être démontrée de diverses manières parmi lesquelles le choix du sujet et de la question de recherche ainsi que l’utilisation d’approches nouvelles ou innovantes afin de traiter la question de recherche.

·         Perspicacité et compréhension approfondie : ces qualités seront certainement démontrées suite à une recherche détaillée, à une réflexion approfondie et à un raisonnement bien informé qui traite de manière constante et efficace la question de recherche.

·         Originalité et créativité : ces qualités se traduiront par des preuves claires d’une approche personnelle, étayée d’un raisonnement et de recherches solides.