Les moments de la (première) rencontre avec OSv et OSM et d’exploration des types de tâches et de l’émergence de la technique dans la

séance de P1.

(Tours de parole T3 à T193 et T312 à T367))

Les premières rencontres avec l’organisation scientifique OSv et émergence de τ1v et

τ2v (T3 à T193)

La séance de P1 a commencé par l’inscription au tableau (Figure 32) de l’objet du cours (Énoncé P1-2) à savoir la vérification de la loi d’Ohm. Puis P1 en en donne lecture en montrant du doigt ce qu’il a écrit comme titre.

(Énoncé P1-2) à savoir la vérification de la loi d’Ohm. Puis P1 en en donne lecture en montrant du doigt ce qu’il a écrit comme titre.

3P1-2 : <Aujourd’hui nous allons dérouler une activité, sur la vérification de la loi

d’Ohm …

>

Cette mention au tableau et la déclaration de l’enseignant P1 constituent les « premières

rencontres annoncées » (Chevallard, 1999, p.20) avec l’organisation scientifique de la

vérification de la loi d’Ohm.

Figure 32: Trace A1 du titre de la séance de P1

Elles se suffisent à elles-mêmes pour leur fonction introductive et surtout informative sur l’objet de la séance. Mais les « premières rencontres vraies » (Chevallard, Ibid) apparaissent discrètement avec la construction de l’organisation scientifique annoncée. Le type de tâche ayant été désigné comme occupation du jour, l’enseignant appelle la classe à l’exploration d’emblée de ce qu’il faut faire en premier, à savoir, la constitution du matériel à utiliser pour « vérifier la loi d’Ohm » et la manière de le monter dans un circuit électrique.

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11P1-6 : <Alors vous allez me rappeler comment brancher chaque appareil dans un circuit>

Ces deux premiers questionnements apparaissent clairement comme étant un sous-moment de l’exploration de de la technique τv de vérification de la loi d’Ohm. Cette tâche d’identification et de l’utilisation du matériel requis pour l’objet d’étude est une tâche coopérative et dirigée complétement par P1 (énoncé T3 à T30).

À la suite de cette entame, P1 engage les élèves à répondre, individuellement et en groupe, aux consignes de la fiches d’activités mises à leur distribué. Il s’agit d’abord de la mesure de la résistance d’un conducteur ohmique, de la réalisation d’un montage permettant de mesurer une série de valeurs de tension aux bornes du conducteur ohmique et d’intensité de courant correspondant afin d’en faire une exploitation pour mettre en évidence une relation de proportionnalité entre ces grandeurs électriques. Mais après une dizaine de minutes, l’enseignant ayant constaté les difficultés des élèves à réaliser les différents montages entreprend alors de passer de groupe en groupe pour les aider à réaliser le montage qu’il a schématisé au tableau ( Trace A3) puis aider à réaliser les mesures de résistance puis de tension et d’intensité ( Énoncés T31 à T112). Il laisse les élèves répondre aux diverses questions de la fiche pendant une trentaine de minutes puis décide de faire la mise en commun après que chaque rapporteur affiche au tableau la production de son groupe (Traces A5 à A8)

112P1-56 : < XXX on va arrêter d’accord. Nous allons faire le travail collec/ tif. Nous

allons passer hein nous allons travailler ensemble nous allons échanger ensemble sur ce que vous avez fait sur les résultats que vous avez à votre niveau. Ça peut aller ?>

Alors à tours de rôle chaque rapporteur lis la réponse à chacune des questions posées sur la fiche expérimentale, réponses que l’enseignant met en relations avec les réponses des autres groupes pour essayer d’aboutir à un construit (Énoncés T113 à T207). Pendant cette phase de co-construction, nous avons vu l’émergence de sous-moments consacrés à la mesure de résistance d’un conducteur ohmique, de réalisation d’un montage pour des mesures de tensions et d’intensités du courant traversant le conducteur ohmique ainsi que la consignation d’un tableau de données de mesures en vue de son exploitation. Nous montrons l’exemple de la production du groupe 4 (Figure 37), seul groupe à réussir à faire des mesures correctes sur lesquelles l’enseignant s’est basé pour faire son cours :

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251 P1-124 : <Je vais utiliser les valeurs obtenues avec le groupe quatre>.

L’exploitation des données du tableau de mesures a consisté au calcul des rapports de la tension U aux bornes du conducteur ohmique sur l’intensité I du courant correspondant.

Figure 33 : Trace production du groupe 4

Les rapports étant constants alors la conclusion est que les deux grandeurs sont proportionnelles (tours de parole T113 à T165) :

135 Vivien-2 : <Complétons le tableau suivant en calculant le rapport U sur I. Je constate que la valeur R lue de la résistance dans chaque cadre sont presque les mêmes.>

149 Vivien-4 : < La tension U aux bornes du conducteur ohmique et l’intensité I du courant qui le traverse sont proportionnelles>

165 P1-82 : <Bon on va reformuler hein. On peut peu là il y a t va corriger. On peut conclure que. On peut conclure que +++ U et I sont proportionnelles n’est-ce pas ?>

Cette phase d’exploration de la technique relative à la vérification de la loi d’Ohm par une exploitation purement numérique des données de mesure de grandeurs électriques (technique τ1v) aboutit à la première rencontre vraie de la classe avec le type de tâche Tv (énoncés T187 à T189) :

187P1-92 : < … Oui. Qu’est-ce que nous venons de faire ensemble ? Oui Vivien 188Vivien-7 : < Nous venons de vérifier euh nous venons de vérifier la loi d’Ohm> 189P1-93 : < Très bien. Et. Qu’est-ce qu’on a fait en voulant vérifier la loi d’Ohm ?>

Les questions qui suivent (tracé de la courbe U= f(I), nature de cette courbe et conclusion relative à la tension par rapport à l’intensité) imposent une nouvelle

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technique relative au même type de tâches Tv à savoir l’exploitation purement graphique des données de mesure de grandeurs électriques (technique τ2v). Aucun des quatre groupes n’a pu construire la caractéristique intensité tension du conducteur ohmique. Alors l’enseignant aide le groupe 2 à tracer la caractéristique et indique clairement à un des élèves du groupe de dire à la classe qu’il s’agit bien d’une droite passant par O (Énoncés T154 à T162). Il parvient à faire dire aux élèves que la courbe obtenue est une droite passant par l’origine des coordonnées. Mais ceux-ci n’ont pas pu conclure de la relation de proportionnalité en la tension et l’intensité du courant. L’analyse a priori que nous avions faite avait prévu ce fait. En effet la notion de droite ou d’application linéaire qui pourrait permettre de conclure que le fait que la droite U=f(I) passe par l’origine des coordonnées traduisait la relation de proportionnalité qui existe entre U et I. Il le dira lui-même (énoncé 163P1-83) :

163P1-83 : < …Et vous avez constaté que le graphique passe par l’origine O du repère. Et c’est une droite. Cela confirme la notion de proportionnalité que vous évoquez n’est-ce pas ?>

Nous avons interrogé l’enseignant à ce sujet et il nous a confié que, pour lui, le tracé de la caractéristique n’aura servi qu’à montrer aux élèves qu’il est une droite linéaire pour les conducteurs ohmiques et qu’il était inutile de se mettre à expliquer aux élèves une notion qu’ils ne rencontreront qu’en classe supérieure. « …pour moi il ne faut pas

encombrer les enfants avec ces notions-là, ils vont voir ça en troisième,…on a vérifié la proportionnalité avec le tableau des mesures, c’est déjà bon je crois.. ».(Voir

transcription de l’entretien avec les enseignants à l’annexe 3)

Les premières rencontres avec le type de tâches TM et mise en place improbable d’une

technique associée.

La séance de l’enseignant a donné l’occasion de deux rencontres avec le type de tâches

Tv : « vérifier la loi d’Ohm » lié à l’organisation scientifique OSv de la vérification de la loi d’Ohm avec l’émergence de deux techniques (τ1v et τ2v). Cette organisation scientifique a débouché sur une deuxième organisation scientifique, que nous nommons

OSM lié au type de tâches TM : « déterminer la relation mathématique qui traduit la loi d’Ohm ». Lors de cette séance, la première rencontre avec cette organisation scientifique s’est fait dans la perspective de l’institutionnalisation de l’énoncé de la loi

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d’Ohm et marque la fin de la construction du savoir relatif à l’établissement de cette loi.

182 P1-89 : < bien nous allons passez à la question à la dernière question d’accord?> 183 Milognon-9 : < d trouve alors la relation mathématique entre U I et R>

Ce type de tâches une fois annoncé n’a fait l’objet d’aucun travail exploratoire d’une technique. L’enseignant a juste institutionnalisé la réponse d’un élève qu’il écrit au tableau pour que les élèves la note dans leur cahier (énoncés T185 à T187). Et pourtant les occasions de faire émerger une technique ne manquent pas. En effet l’enseignant aurait pu s’appuyer sur la production du groupe (trame A8) annoncée par Camille (141Camille-2 : <tableau des mesures. Constat j’ai constaté que les rapports U sur I

se ressemblent au celui de la valeur R lue de la résistance.>) pour faire observer qu’en

arrondissant les différents rapports U/I à l’unité, à l’exception de la mesure (0,87 A ; 2,9 V), on obtiendra la valeur de la résistance qui était mesurée en début de séance. Alors il justifierait l’obtention de la relation R= U/I qui constituerait une conséquence ou la suite logique de la technique τ1v. Par ailleurs, l’enseignant pouvait surfer sur l’émergence de la technique τ2v. Il ferait une exploitation de la caractéristique pour en déterminer la pente qui égalerait alors la valeur de la résistance mesurée en début d’exploration de la technique. Il conclurait alors de l’égalité entre U/I et R. Mais cette dernière possibilité ne semble pas à l’autre du jour étant donné que la notion de d’application linéaire n’était pas connue des élèves en ce moment, comme nous l’avons évoqué plus haut. C’est à l’occasion du moment du travail de la technique de vérification de la loi d’Ohm que l’enseignant demande aux élèves de rappeler la technique de vérification de cette. Cette technique n’était pourtant pas déployée. Mais sa question ne suscita aucune réponse. Alors il fournit la réponse toute faite (Énoncé

292P1-145).

Nouvelle rencontre avec le type de tâche Tv émergence de la technique τ3v (tours de

parole T312 à T367)

Au cœur de la phase de travail de la technique de vérification de la loi d’Ohm qu’apparait à nouveau le type de tâches Tv : « vérifier la loi d’Ohm ». La question de la technique a été posée par P1 clairement comme le montre l’énoncé T312 :

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312 P1-155 : < Très bien. C’est ça. C’est l’expression mathématique de la loi d’Ohm. Comment vérifie-t-on la loi d’Ohm ?...>

En procédant par un jeu de question-réponse en en s’appuyant sur les réponses de ses élèves les plus brillants en apparence (Audran avec 22 tours de parole, Milognon 18, Jean-Bosco 11 et Vivien 12 interventions), l’enseignant, fait émerger une nouvelle technique de vérification de la loi. Elle procède d’une mesure de la tension aux bornes d’un conducteur ohmique, de la mesure de l’intensité du courant qui le traverse, de sa résistance puis si elles vérifient l’une des trois relations mathématiques équivalentes qui traduisent la loi d’Ohm à savoir : R=^𝑈

𝐼; U=R.I ou ^𝑈

𝑅= I (énoncé 337P1-167).

Nous pouvons nous interroger sur la pertinence de cette nouvelle technique dans la mesure où elle ne préconise pas plusieurs essais de mesure de tension et de courant ainsi qu’elle n’évoque pas la relation de proportionnalité entre tension et intensité du courant électrique, ce qui est par ailleurs le sens même de la loi d’Ohm.

8.2.2.3. Le moment de la constitution de l’environnement