En reprenant le questionnement de l’analyse écologique en didactique (Arthaud, 1998), nous formulons nos premières questions sur la vie de l’Energie dans les manuels choisis. Au chapitre B.2, nous avons identifiés les objets énergétiques O(e) comme des éléments constituants de l’Energie. C’est pourquoi nos questions écologiques sont formulées pour ces objets :
« Quels objets énergétiques existent ? Lesquels n’existent pas ? »
« Dans quelles conditions un objet énergétique existe t’il ? » ou encore « A quoi son existence dans le manuel sert-il ? »
Pour rendre ainsi compte de la vie des O(e) dans les manuels, nous menons une étude de leurs occurrences dans leur partie « cours ».
Nous disposons d’une liste de douze objets énergétiques O(e) de référence établie au chapitre B.2. La même méthodologie est utilisée pour les différents objets, pour chacun des différents manuels. Les résultats seront présentés sous forme de schémas, chaque schéma présentant la vie d’un objet dans un manuel. Au final, si les douze O(e) de notre liste sont présents dans un manuel, celui-ci donnera lieu à douze schémas. Cet ensemble de schémas constituera une représentation de la vie de l’Energie dans le manuel.
II.1. Principe de dénombrement
Remarquons d’abord qu’un O(e) donné peut être présent a priori dans des chapitres qui n’ont pas été définis en B.1 comme des chapitres énergétiques. En effet, le crible des termes « E » peut « laisser passer » des chapitres où vit un tel O(e). Nous considérons donc pour ce deuxième niveau d’étude tous les chapitres.
Dans le chapitre B.2, nous avons présenté les objets énergétiques en leur donnant des noms choisis en référence à des termes utilisés dans le programme de 1992 ou dans les manuels correspondants. Suivant Beaudoin (1998), « un objet peut exister sans avoir de nom mais on
ne peut alors pas y faire référence de façon spécifique par la langue ». Pour pouvoir réaliser
des analyses et des comparaisons, nous devons pouvoir repérer les occurrences d’un objet, non seulement par la présence du nom choisi, mais aussi par différents termes synonymes ou même par un phénomène. En même temps, nous devons regrouper ces occurrences sous la même étiquette.
Les noms que nous avons donnés aux objets énergétiques de notre liste vont servir d’outil : ils sont manipulés comme des « étiquettes ». Nous donnons ici les termes ou les phénomènes qui nous permettent de repérer un objet énergétique (ou, du moins, d’attribuer une étiquette d’objet énergétique).
1. Forme d’énergie (E) = « énergie », « énergie cinétique », « énergie potentielle », « énergie mécanique », « énergie électromagnétique », « énergie thermique » etc. (Toutes les formes de l’énergie).
2. Principe de la conservation de l’énergie (PCE) = ce nom ; ou « premier principe de thermodynamique » ; ou une formule pour l’un de ces principes.
3. Chaîne énergétique (Ch) = ce nom ; ou son schéma.
5. Transformation de l’énergie (TrA) = ce nom ; ou son phénomène où la transformation se présente derrière des termes comme transformateur, convertir, convertisseur (ex : « L’énergie chimique du propergol a été convertie par les réacteurs en énergie mécanique
de la fusée. » (Physique 1ère S, 1994, Hachette, p.129)).
6. Transfert d’énergie (TrE) = ce nom ; ou son phénomène où le transfert d’énergie se présente derrière les termes comme : échanger, perdre, gagner, etc. (ex : « Dans chaque
maillon d’une chaîne électrique, de l’énergie est perdue ; elle est dissipée sous forme de chaleur et de rayonnement. » (idem, p.234)).
7. Travail (W) = ce nom ou le symbole choisi dans le manuel.
8. Chaleur (Transfert thermique – programme de 2000) (Q) = ces deux noms ou le symbole choisi dans le manuel.
9. Rayonnement (R) = ce nom ou le symbole choisi dans le manuel. 10. Puissance (P) : = ce nom ou le symbole choisi dans le manuel. 11. Rendement (Rnt) = ce nom ou le symbole choisi dans le manuel.
12. Théorèmes de l’énergie (ThE) = « Théorème de l’énergie cinétique » ; « théorème de l’énergie mécanique » ; ou leur formule.
Dans un manuel choisi, pour un objet donné, nous relevons toutes les occurrences de cet objet. Nous les dénombrons, chapitre après chapitre, après les avoir classés selon différentes
fonctions, avec les choix suivants :
L’unité de référence est le sous-chapitre. C’est le premier niveau de subdivision dans un chapitre.
Si l’objet apparaît pour sa propre définition, ses propres caractérisations ou pour sa propre construction (en l’absence de définition), on compte l’occurrence pour une « relation
interne ». Il faut remarquer une caractéristique particulière de l’objet Forme d’énergie
dans ce décompte. Cet objet comporte de nombreux éléments, ce sont les différentes formes d’énergie comme : énergie mécanique, énergie potentielle, énergie cinétique, énergie interne, etc. C’est pourquoi, cet objet peut donner lieu à de très nombreuses relations internes. Par exemple, quand l’énergie cinétique apparaît pour construire l’énergie potentielle, puis que ces deux formes sont toutes deux utilisées pour définir l’énergie mécanique, cela peut donner lieu à trois relations internes.
On compte l’occurrence pour un « lien d’usage » si l’objet est présent pour étudier/ considérer/présenter un autre objet qui peut être énergétique ou non. L’objet donné est appelé « objet-source », le deuxième objet est appelé « objet-cible ». (Les objets absents de notre liste sont nommés objets non-énergétiques). Dans un même sous-chapitre, un même lien avec un même objet-cible est compté pour une fois. Par exemple : si l’énergie cinétique apparaît pour construire le Principe de conservation de l’énergie, puis pour présenter le Transfert d’énergie, on compte deux liens. Mais si dans un même sous-chapitre l’énergie cinétique apparaît deux fois pour présenter le Transfert d’énergie, on compte ce lien seulement une fois.
Ce dénombrement, objet après objet, permet une première appréhension de la complexité de l’Energie dans les manuels.
II.2. Fonction des occurrences
Le dénombrement précédent s’accompagne nécessairement d’une analyse qualitative pour distinguer les fonctions envisagées.
Avec le dénombrement séparé des relations internes et des liens d’usage, des précisions sur la fonction des objets étiquetés comme objets énergétiques peuvent donner un premier aperçu de leurs « raisons d’être » dans le manuel. Il s’agit de se demander pour chacun : «A quoi son existence dans le manuel sert-il ? Quels objets le « poussent » à vivre ? »
Une première précision peut être apportée par les questions :
« A quoi servent les différentes occurrences de l’objet ? Quels sont les objets-cibles de l’objet-source O(e) étudié ? ». Autrement dit, « quels sont les objets qui apparaissent dans le lien d’usage de l’objet-source, pour être étudiés, considérés ou présentés ? »
Si ces objets-cibles sont des O(e), nous les recensons, si ce sont des objets non-énergétiques O(ne), nous le signalons.
Etudier ces objets-cibles relatif à un objet donné nous permet de :
• Dégager une signification de l’objet donné : « Pour étudier quoi apparaît-il ? »
• Voir l’importance de cet objet dans la vie de l’Energie : « Pour combien d’objets énergétiques est-il présent ? N’est-il présent que pour des objets non énergétiques ? ». Etudier systématiquement tous les objets énergétiques repérés permet la construction d’une image de la complexité de leurs liens. Leurs conditions de vie peuvent être alors précisées par l’étude de leur « façon » d’apparaître : « Comment les O(e) apparaissent-ils ? De quelle manière se présentent-ils ? »
II.3. Contexte des raisonnements
La question précédente nous conduit à étudier le contexte dans lequel les O(e) se présentent. Nous avons distingué deux contextes que nous avons appelés respectivement « Raisonnement énergétique (R(e) » et « Raisonnement non-énergétique (R(ne) ». D’où la question :
« Dans quels contextes les O(e) se présentent-ils ? Par le raisonnement énergétique ou par le raisonnement non énergétique ? »
Un objet se présente dans un R(ne) quand :
l’objet n’est pas en relation avec d’autres O(e)
ou quand l’objet ne figure en relation avec d’autres O(e) que comme simple dénomination. Par exemple : quand il se présente sans discours explicatif dans une formule pour calculer/appliquer.
L’apparition d’un objet est considérée comme prise dans un R(e) quand : l’objet est en relation avec plusieurs O(e) avec des explications.
Cette relation existe à l’intérieur, soit d’un paragraphe, soit d’un sous-chapitre. Par exemple : dans une phase d’étude d’un système mécanique, il peut n’y avoir que la relation entre le Travail et la force. Mais juste avant, dans le même paragraphe ou dans le même sous-chapitre, ce Travail a été présenté comme un mode de Transfert d’énergie. Nous considérons que le Travail est associé à un R(e).
Pour les objets énergétiques repérés, distinguer ainsi les contextes de leur présence nous permet de :
caractériser les réseaux de relations dans lesquels ils sont pris ;
rendre compte par cette caractérisation de la vie de ces objets dans le thème de l’Energie.
Après avoir repéré (ou étiqueté) les objets énergétiques par la référence à la liste et caractérisé leur contexte, nous pouvons finalement apprécier si ces objets sont globalement ou non dans un « environnement énergétique ». Ceci passe par un examen de l’ensemble des résultats obtenus objet après objet.
II.4. Exemples de mise en œuvre
Extrait du Manuel « Physique de 1ère S » - Hachette (1994)
Par cet extrait, nous voulons montrer un exemple de différentes fonctions de différents objets énergétiques.
Figure 1. Exemple deux contextes différents de
l’apparition des objets énergétiques dans le manuel Hachette (1994, p.181)
Trois O(e) sont présents dans ce sous-chapitre : Transformation de l’énergie, Chaleur et Travail.
- La Transformation de l’énergie apparaît pour étudier la machine à vapeur qui n’est pas un objet énergétique de notre liste.
L’objet Transformation de l’énergie a donc une occurrence pour l’étude d’un objet O(ne), associée à un R(e) car il est en relation avec le Travail et la Chaleur pour présenter un phénomène énergétique. - Le Travail et la Chaleur sont là pour faire apparaître la Transformation de l’énergie. Ils sont aussi associés à un R(e).
- Dans la deuxième phrase, le Travail a encore une autre occurrence pour se caractériser lui-même en relation avec la force. C’est donc R(ne), une définition mécanique.
Extrait du Manuel « Physique de 1ère S » - Hachette, 2001 (p. 126 et 128)
Par cet extrait, nous voulons montrer la nature particulière de l’objet Forme d’énergie avec plusieurs relations internes possibles.
Figure 2. Exemple des contextes d’apparition des
objets énergétiques dans le manuel Hachette (2001, p.126)
Dans ce sous-chapitre 1, l’énergie cinétique se présente trois fois pour deux fonctions. La première fois et la troisième fois sont comptées pour une seule occurrence car elles ont le même but : construire l’énergie potentielle. Ces occurrences de l’énergie cinétique servent à aborder des relations internes de l’objet Forme d’énergie. La deuxième fois a pour fonction de décrire la Transformation de l’énergie.
Ici, la Transformation de l’énergie est donc considérée avec la fonction de construire l’énergie potentielle.