De la même façon que pour l’induction, nous voulons associer chacune des étapes du raisonnement déductif à des actions possibles à l’intérieur de l’environnement d’apprentissage. Comme nous l’avons mentionné dans la section précédente, le passage de l’induction à la déduction est amorcé lors de la proposition d’un modèle pour expliquer le phénomène. Il faut bien comprendre que l’amorce d’un raisonnement déductif, s’il peut se faire suite à un raisonnement inductif, peut aussi avoir lieu au tout début de la démarche de l’élève et l’environnement d’apprentissage devrait idéalement être capable d’en rendre compte.
5.3.1. Choix d'un phénomène réel à expliquer
Cette étape marque le début d’un processus de raisonnement déductif où l’élève choisit un phénomène à expliquer à l’aide d’un modèle. Comme pour l’amorce du raisonnement inductif, nous cherchons la première action effectuée à l’intérieur de l’environnement d’apprentissage qui puisse indiquer que le choix du phénomène a effectivement été fait. Puisque l’explication sera faite en proposant un modèle, nous
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proposons que la création des objets dans la fenêtre de simulation serve de point de repère pour cette étape. Il est à noter que nous avions proposé les mêmes actions pour identifier la dernière étape du raisonnement inductif. Cela nous apparaît raisonnable et à notre avis n’introduit pas d’incohérence dans l’identification des ces étapes puisqu’on peut affirmer que, si la dernière étape de l’induction a été identifiée, c’est qu’un phénomène a déjà été choisi au début de la démarche inductive. Pour ces mêmes actions, nous accordons donc priorité à l’identification de la dernière étape du raisonnement inductif (dans son contexte particulier) par rapport à l’identification de la première étape du raisonnement déductif.
Dans le scénario fictif de l’étude du mouvement d’un projectile, aucune ligne ne serait ajoutée dans le fichier d’enregistrement des actions puisque la dernière étape en induction aurait été identifiée. Dans un autre scénario, une ligne pourrait être ajoutée :
2003/02/20 13h56, D-1, créer boule=1.
Cette ligne comporterait la date, l’heure, l’identification de l’étape (D-1 signifie 1ere
étape en déduction) et une brève description.
5.3.2. Formulation de propositions permettant d'expliquer le
phénomène
Cette étape correspond au moment où l’élève, après avoir choisi un phénomène à expliquer, établit les propriétés essentielles qui lui permettront de construire un modèle expliquant le phénomène et d’en déduire des prédictions. Dans l’environnement d’apprentissage, nous proposons que les actions correspondant à cette étape soient celles qui permettent de modifier les paramètres associés aux objets de la fenêtre de simulation précédemment créés. En effet, puisque le modèle est représenté à l’aide de ces objets, la modification de leurs propriétés correspond bien à l’ajustement du modèle.
Dans le scénario fictif de l’étude du mouvement d’un projectile, on peut imaginer que l’élève poursuit sa démarche en proposant un modèle de la situation composé d’un objet qui effectue un mouvement. Il ajuste les paramètres de la boule créée pour qu’elle s’ajuste bien à la première image de la séquence vidéo. L’environnement ajoute alors la ligne suivante dans le fichier d’enregistrement des actions :
2003/02/20 14h01, D-2, modifier boule=1, vx=3.
Cette ligne devrait apparaître juste après celle qui identifie la dernière étape en induction.
5.3.3. Déduction de conséquences associées aux propositions
Cette étape correspond au moment où l’élève utilise les propositions précédemment formulées pour en déduire des conséquences ou des prédictions qui pourront être mises à l’épreuve dans la réalité. Dans l’environnement d’apprentissage, l’observation des conséquences suppose que l’élève avance la simulation (ou la recule s’il tente de modéliser une situation à partir de son état final). Suite à cette observation, l’élève peut évidemment choisir de modifier ses propositions et d’en
102 Chapitre 5
observer les conséquences à nouveau dans un processus itératif, comme le fait un chercheur engagé dans un processus de modélisation scientifique. Nous proposons donc que l’action d’avancer ou de reculer la simulation serve à identifier l’étape de la déduction de conséquences associées aux propositions. Pour que cette étape soit effectivement identifiée, il ne faut pas qu’une image ait été créée préalablement. Dans le scénario fictif de l’étude du mouvement d’un projectile, aucune ligne ne serait ajoutée dans le fichier d’enregistrement des actions puisqu’une image a déjà été créée. Dans un autre scénario, une ligne pourrait être ajoutée :
2003/02/20 13h56, D-3, avancer sim t=1. Cette ligne utiliserait la même syntaxe que précédemment.
5.3.4. Consultation de données provenant de la réalité
Cette étape correspond au moment où l’élève obtient des mesures dans le but de les comparer avec les conséquences déduites précédemment. Dans l’environnement d’apprentissage, comme nous l’avons mentionné précédemment, les données provenant de la réalité sont contenues dans des images représentant des situations ou dans une séquence vidéo. Ainsi, il apparaît naturel de considérer que la création ou la modification des images nous servent à identifier l’étape de la consultation de données provenant de la réalité. Il est à noter que cette consultation peut aussi avoir lieu au début du raisonnement déductif, pour identifier les objets nécessaires à la construction du modèle (par l’insertion d’une image représentant la situation initiale, par exemple). Il s’agit quand même, dans ce cas, d’une consultation de la réalité. Il faut aussi remarquer que la création des images a déjà été associée à une des étapes du raisonnement inductif et qu’il nous faut donc établir un critère permettant de différencier ces deux identifications possibles. Nous proposons que la présence d’objets (boule, espace, mur, chaîne) dans la fenêtre de simulation nous permette de reconnaître un raisonnement déductif (puisque ces objets sont associés à un modèle par cette séquence). L’absence de ces objets nous indiquera qu’il s’agit d’un raisonnement inductif.
Dans le scénario fictif de l’étude du mouvement d’un projectile, on peut imaginer que l’élève choisit de créer une seconde séquence vidéo (avec un angle de projection différent) pour vérifier son modèle. La ligne suivante est alors ajoutée dans le fichier d’enregistrement des actions :
2003/02/20 14h05, D-4, modifier image=projectile45.avi.
5.3.5. Analyse permettant de confirmer ou d'infirmer les
propositions
Cette étape marque la fin d’un processus de raisonnement déductif et boucle le cycle de la modélisation scientifique lorsque le point de départ est la réalité. Elle correspond au moment où l’élève effectue la comparaison entre les conséquences déduites et les valeurs mesurées dans le but de mettre à l’épreuve les propositions qu’il a formulées. Dans l’environnement d’apprentissage, la comparaison peut se faire de deux façons. Dans un premier temps, l’élève peut comparer directement la
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séquence d’images associées à la simulation avec une séquence vidéo réelle, en faisant avancer les deux séries d’images en même temps. Cette action devrait permettre d’identifier le début de l’analyse permettant de mettre à l’épreuve les propositions.
Bien que cette façon de comparer soit intéressante, elle ne permet pas de comparer les paramètres autres que la position et le fait que les images soient examinées une par une rend difficile une analyse permettant de confirmer ou de rejeter formellement une proposition. Une seconde façon d’effectuer la comparaison consiste, pour l’élève, à afficher dans la fenêtre du grapheur les courbes simulées et à les analyser dans le but de les comparer aux données provenant de la réalité. Cette façon de faire a l’avantage de permettre de considérer tous les paramètres disponibles durant l’ensemble de l’intervalle de temps de la simulation. Nous proposons donc que l’action d’afficher les courbes simulées serve aussi à identifier le début de l’analyse permettant de mettre à l’épreuve les propositions.
Après avoir affiché la courbe simulée, l’élève peut vouloir la comparer à une courbe expérimentale. Dans ce dernier cas, pour obtenir les courbes expérimentales, il devra mesurer explicitement les valeurs des coordonnées sur les images, obtenir les paramètres calculés à partir de ces valeurs et afficher les courbes expérimentales obtenues. Nous croyons que cette séquence d’actions est alors suffisamment complexe pour justifier qu’elle soit associée aux étapes correspondantes d’un raisonnement inductif présentées précédemment. Ainsi, la dernière étape du raisonnement déductif pourra être suivie de certaines étapes du raisonnement inductif qui permettront de boucler le cycle de la modélisation scientifique.
Dans le scénario fictif de l’étude du mouvement d’un projectile, on peut imaginer que l’élève choisit d’avancer la simulation pour la comparer à la séquence vidéo. La ligne suivante est alors ajoutée dans le fichier d’enregistrement des actions :
2003/02/20 14h03, D-5, avancer vidéo, t=1.
Cette ligne pourrait apparaître à la toute fin du fichier d’enregistrement des actions. Puisque nous venons de présenter la dernière étape du raisonnement déductif, nous avons résumé dans le tableau suivant l’ensemble des associations proposées pour ce type de raisonnement.
Tableau XI. Associations des étapes du raisonnement déductif avec les actions de l’élève dans l’environnement d’apprentissage
No Étape Action
D-1 choix d'un phénomène réel à expliquer créer boule créer mur créer chaîne D-2 formulation de propositions permettant d'expliquer
le phénomène
modifier boule modifier espace
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No Étape Action
modifier chaîne D-3 déduction de conséquences associées aux propositions avancer/reculer simulation D-4 consultation de données provenant de la réalité créer/modifier image D-5 confirmer ou d'infirmer les propositions analyse permettant de avancer/reculer vidéo créer courbe simulée
Nous nous référerons à ce tableau synthétique dans la prochaine section.
De façon plus graphique, la Figure 13 présente une copie d’écran de ce que pourrait être le cheminement complet de l’élève en induction et en déduction pour le scénario fictif du projectile.
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