LES ETATS DE LA MATIERE : DU VECU A LA PHYSIQUE ...
ET RETOUR
M. MEHEUT
M.G. SERE
A. TIBERGHIEN
LIRESPT
Université Paris
VII
Au collège, les enfants expérimentent, décrivent, interprètent des phénomènes qui sont du domaine de la physique. Quels liens cette activité entretient-elle avec la vie quotidienne remplie elle aussi d'objets physiques? Ce problème va être étudié à partir des recherches que nous avons menées à
propos d'apprentissages qui ont lieu dès le début de la sixième ce qui concerne la matière dans ses différents états et quelques-unes de ses transformations. (Meheut, 1985) , (Séré, 1985) , (Tiberghien, 1985) • Cela concerne la chaleur, la température, l'état gazeux, l'ébullition, la
solid1rication, les combustions, etc .•• Ces recherches portent sur les interprétations que donnent les élèves de sixième et de cinquième des phénomènes correspondants, et sur l'évolution de ces représentations vers une lecture plus scientifique.
Le problème est donc
Cette lecture plus scientirique de l'expérience peut-elle surgir de l'étude de phéna.ènes de la vie courante?
Inverse-ent, peut-elle ~dirier le vécu quotidien?
DANS LA Vif!: QUOTIDIENNE, nous faisons appel le plus souvent à des règles, ou même, comme le dit Mac CIel land (198Q), à des rituels, pour conduire une action appropriée dans des situations standard. P. Guidoni (1985) exprime qu'il s'agit de contrôler l'ajustement entre le contexte objectif et le but subjectif qu'on se fixe. Tout ceci est donc bien différent de ce qui se passe dans l'approche scientifique, où on agit, puisqu'on expérimente, mais le plus souvent pour tester une théorie, ou pour mesurer, donc aussi dans le cadre d'une théorie, rarement pour aller "à la pêche" (Hulin, 1983).
Aussi la nécessité de cohérence dans la vie quotidienne n'est-elle pas la même que dans l'approche scientifique. Pour réaliser une action, on peut faire appel à des situations prototypes, des analogies, des images, différents types de raisonnement simultanément, même s'il y a quelquefois des incohérences logiques entre ces différents éléments. Dans l'approche scientifiqu", la nécessité de cohérence ne se situe pas seulement dans la réussite d'une action mais tians la cohérence des interprétations mises en o~uvre. Même si le scientifique doit faire un choix de point de
mécanique, macroscopique, microscopique ••• ), exigence que ces différents points de v" possibilités des théories utilisées.
vue ( point rte vue énergétique, il se donne également comme ., l8nt cohérents au max l.mum des
Considérons d'abord rapidement ce qu'ont été et ce que sont les INTENTIONS DES AUTEURS DE PROGRAMMES.
Historiquement, c'est la Commission Lagarrigue (1971) qui a souhaité introduire l'environnement naturel et technique et l'appareillage d'usage courant dans l'enseignement. Citons par exemple:
"On cherchera dans l'environnement naturel et technique les situations expérimentales concrètes sur lesquelles seront centrées les études des élèves". "Il conviendra d'utiliser d'une manière générale un appareillage d'usage courant plutôt qu'un matériel conçu uniquement à des fins didactiques".
Puis 11 y eut des instructions officielles, qui se sont exprimées par exemple dans les "fiches documentaires" (1977). On retrouve le même souci d'utilisation d'un matériel familier aux élèves des collèges "parce qu' 11s l'ont vu ou employé à la maison".
Enf'in, on note la même attitude dans le programme prévu pour Septembre 1986.
Ce souci d'intégrer ce qui est familier, ce qui est quotidien, provient semble-t-il d'au moins deux raisons principales
- la familiarité des élèves avec certains faits et expériences donne un accès rapide, économique en temps et en matériel
- on constate une motiV"ltion réelle toutes les fois que des objets quotidiens sont utilisés. La physique amusante, chère aux années 1900, a abondamment tablé sur ce fait. Elle utilisait souvent un détournement de la fonction de'! objets, et c'est cela qui semble attrayant. Hais même quand les objets familiers ne sont pas détournés de leur fonction, 11s intéressent et motivent beaucoup les enfants.
PREHIERE PARTIE:
LE VECU QUOTIDIEN PEUT-IL CONSTITUER UNE DES BASES DE L'ENSEIGNEMENT DE LA PHYSIQUE?
Il nous faut d'abord voir à quoi on s'expose si on laisse la vie quotidienne pénétrer l'enseignement. Avec les avantages que nous venons de voir, si on prend en compte la vie quotidienne :
1 - On utilise alors le vocabulaire COIJrant qui présente quelques différences avec le vocabulaire scientifique. La principale difficulté est la polysémie des termes dans le langage courant et leur inadéqu'ltion pour une description en termes de physique.
Pal' exemple, les enfants prennent au pied de la let tre l' expr ession "Faire de l'air". Ou encore, les termes de chaud ou de chaleur font appel suivant les cas à la notion de chaleur ou de température. Enfin, si en classe, le terme brûler si~nifie qu'intervient une réaction chimique de combustion, il n'en e"t pas de même dans le langage courant. Pour les enfants le IIIOt "brûler" peut avoir plusieurs significations. Ainsi, dans la phrase suivante d'un élève de 6ème, ce mot est utilisé dans deux sens différents :
"L'or, quand i l braIe1 il fond.. • tandis que le bois i l disparaît
complétement, i l se transforme tandis que pour l'or si i l fond, on voit quand même que c'est de l'or paroe qu'il garde la même couleur".
vie quotidienne, on laisse émerger des que les enfants se sont forgées au fil des
2 En prenant en compte la représentations , des conoeptions jours dans leur rapport aux objets.
La lecture spontanée qu'ils en ont déjà faite, plus ou moins consciente, est mobilisée. Cependant ce n'est probablement pas tout à fait la même qui émerge dans la vie quotidienne et dans la clas"e, même si probablement ces deux lectures ont des liens et que l'une s'enracine dans l'autre. Dans la classse, devant une expérience qui fait partie de la vie quotidienne, l'enfant est sollicité d'une façon assez différente puisqu'il n'est pas sous la pression de l'action. En classe, on lui del1lande d'interpréter et non d'agir. C'est cette lecture qui émerge dans la classe.
Or c'est une description en terme de phy"ique à laquelle on veut faire parvenir les enfants. On veut leur donner des outils de description, des concepts et des méthodes d'utilisation de ces concepts. Cette lecture ne surgit pas naturellement et en continuité avec la ou les lectures spontanées. Nous allons montrer maIntenant qu'il peut y avoir parfois continuité entre ce" lectures, mais que bien souvent il existe des ruptures entre elles.
2.1 - Pour certaines situations, la lecture spontanée peut constituer une étape vers des conoepts scientifiques , la lecture spontanée a des points communs avec la lecture scientifique choisie au collège.
Par exemple, on note chez les enfants un lien très fort entre substance et température . Ce lien substance-température peut constituer une étape vers la notion de température de changement d'état dans la mesure où il se manifeste par exemple quand les élèves affectent à des subs tances la propriété d' avoir une température maximum quand on les chauffe. Cette température est alors caractéristique de la substance. On a là un point commun avec la température de changement d'état. Ce lien est également un obstacle dans l'acquisition d'un autre aspect fondamental de la notion de température: l'équilibre thermique.
2.2 - Il n' y a souvent pas de 11 en évident entre la pratique et l'interprétation
On a par exemple constaté que la familiarité ne conduit pas forcément à la connaissance, à l'occasion de questions écrites posées en 6ème. Il s'agissait d'un questionnaire écrit posé à 600 élèves (nombre qui permet un traitement statistique), à propos des notions de chaleur, température et de l'état gazeux. Parmi les questions portant sur des connaissances, on avait glissé quelques questions du type: "As-tu déjà vu une ventouse 1", "As-tu déjà allumé seul une gazinière 1", As-tu déjà gonflé un pneu de vélo 1". On a obtenu une indépendance statistique complète
(X
t=
0) entre ces questions et les bonnes réponses à des questions portant sur des connaissances. On a constaté la même chose en entretien individuel.2.3 - De fait, da ns certains cas, 11 Y a un écart illportant entre les deux types de lecture
Par exelllple, la lecture spontanée d'expériences où intervient de l'air comprimé, contient souvent l'expression: "l'air est tassé". Quelques élèves, surtout après enseignement, sont capables de dire: "l'air est plus tassé qu'à l'extérieur". Cette lecture est bien différente de la première, car elle prend en compte plusieurs systèmes, ici la quantité d'air étudiée et l'atmosphère. Une telle lecture permet des comparaisons, des sériations et permet le passage du qualitatif au quantitatif. Il en est de même pour le froid et le chaud. I.'affirlllation : "le glaçon est froid" est bien différente de "le glaçon est plus froid que l'air extérieur ou qu'un autre glaçon".
Par ailleurs, la lecture physique au collège consiste souvent à décrire des états d'équilibre plutôt que des processus ou des phases de changement. Les réactions chimiques sont décrites en termes ,1'état initial et état final et étudiées sous l'angle des lois de conservation. I.es élèves eux s'intéressent plus aux processus, aux phases de changement, Qu'aux états initial ou final, où disent-ils parfois, "il ne se passe rien". Nous l'avons constaté autant à propos de l'étude des combustions que de transformations physiques (Driver 1985; Séré, 1985).
Par ailleurs, dans leurs lectures spontanées, les élèves effectuent un certain nombre de mises en relation, causales ou non, qui sont illicites. Par exemple, d'une perception fréquente dans la vie courante: "ce matériau est chaud", des élèves de 5ème tirent: "ce matériau garde le chaud".
Ainsi, i l faut tenir cOlllpte des continuités qui ruptures. L'apprentissage des concepts nécessite
existent, comme des des questionnements
spéo1riques qui peuvent éventuellement porter eur des phénom~nes de la vie quotidienne. Ils peuvent aussi porter sur des expérienoee oonstruites dans le
but même de favoriser un type donné de leoture. T.a oonstruction de ces expériences doit tenir oompte des typee de leoture issue de la vie courante et des objectifs conceptuels que l'on se fixe. Elle peut consister tout simplement à mettre de côté les aspeots les plus prégnants pour mettre en lumière les aspects plus pertinents par rapport aux objectifs.Cette activité de leoture et d'interprétation d'expériences construites, rejoint modestement l'activité expérimentale de la physique.
DEUXIEME PARTIE
LA PHYSIQUE AU COL LEGE A-T-ELLE UN IHPAcr SUR LA VIE QUOTIDIENNE ?
Dans la vie quotidienne, on trouve des réalités très complexes. Une même situation peut mettre en jeu plueieurs domaines soientifiques et technologiques. Même à l'intérieur d'un seul domaine, le physicien par exemple doit souvent comparer des ordres de grandeur pour choisir parmi plusieurs interprétations.
Quand le professeur veut appliquer un savoir scientifique à un évènement de la vie courante, i l est souvent obligé de superposer à ce savoir des interprétations variées, de niveaux assez différents. On a superposition des descriptions conceptuelles et événementielles.
Exemples :
') Le professeur qui vient d'enseigner le concept de pression est tenté de l'appliquer à l'une des applications les plus importantes de la vie quotidien-ne : le détendeur des bouteilles de butagaz. Cependant le concept enBei~é (pression statique) est tout à fait inadapté à ce cas qui nécessite le concept de pression dynamique.
2) J.M. LEVY-LEBLOND (1986) a donné un exemple de la multiplicité des points de vue qu'on peut et qu'on doit même avoir pour décider si mettre ou non un couvercle sur une casserole d'eau qui ohauffe est une économie d'énergie.
Dans certains oas, la leoture aolentltique peut bien constituer un support de l'action. Autrement dit, les ooncepts physiques fonctionnent pour l'utilisation des objets dans la vie courante, quand le but est l'action. Ainsi, l'étude des propriétés physiques de la matière donne des ocoasions de faire fonotionner une lecture physique dans la vie quotidienne.
1) Les oonnaissances du programme de 6ème sur les oombustions et les produits de combustion, ainsi que le concept de quantité d'air, permettent de bien comprendre la néoessité d'aérer les locaux.
2) L'interprétation des expérienoes de ohangement d'état oomme l'ébullition permet de comprendre oomment on règle une souroe de chaleur pour réaliser une température oonstante d'un bain-marie, par exemple. L'équilibre thermique permet aussi de comprendre qu'il est inutile de régler un thermostat sur une forte température pour en atteindre rapidement une plus faible.
3) Dans le chapitre des économies, il faut aussi noter qu'on peut en réaliser de substantielles pour la simple raison que l'air se dilate: on remet ainsi en état toutes les balles de ping-pong endommagées 1
Que peut donc faire l'enseignement?
Il semble qu'il pourrait aider l'élève à avoir une approche multiple de la même situation. Car la physique n'épuise pas l'ensemble des interprétations de notre environnement dont on a besoin pour agir. Il faut donc garder il
l'enseignement de la physique et à celui de la technologie leur spécificité. Il faut aider les élèves à comprendre ce que sent différents points de vue pour une même situation. Or, ceci n'est pas une habitude que l'on a facilement dans l'enseignement, cal" l' elCpert dans un domaine a tendance il penser Que son discours est nécessairement le seul pertinent. 01" la pertinence dépend du but que l'on s'est fixé (Albertini, 1984). Pour illustrer ce point, on peut citer, avec Albertini, h remarque d'un expert en chèvres devant la Cathédrale de Chartres: "Ce serait un bel abri pour chèvres, malheureusement c'est un peu haut".
On peut donc imaginer un enseignement où l'élève est tantôt dans des situations où le but est de mener à bien une action, tantôt dans des situations où il doit faire une étude scientifique et/ou technologique (Guesne, 1986). Il s'agit alors non plus d'agir, mais d'interpréter.
CONCLUSION
Notre conclusion est donc que la lecture scientifique de l'expérience n'a pas ~ remplacer réellement la lecture spontanée, et ce ne peut être toujours le but de l'enseignement. Nous avons vu que, pour que la pensée s'élabore, 11 faut un besoin (vie quotidienne), ou une llDtivation, une delllande (en classe). Une interprétation née en classe peut très bien ne pas être mobilisée dans la vie quotidienne et même ne pas y être pertinente.
L'enfant, comllle l'adulte, travaille à coût minimum. S'11 suffit d'une interprétation spontanée pour agir, l'un comme l'autre ne I1J)bilisent pas une interprétation scientifiquej une interprétation née en classe peut très bien ne pas être llDbilisée dans la vie quotidienne et même ne pas y être pertinente. Les lectures parallèles sont donc souvent 1é~ttimes, sous peine d'appauvrissement du rapport au réel. Au risque de ne plus pouvoir communiquer dans la vie quotidienne, la polysémie des termes doit persister à un apprentissage des concepts physiques; pour le physicien aussi, on se brûle, et la bougie brûle •••
Ainsi l'ensei~nement doit non seulement permettre aux élèves d'acquérir de nouvelles connaissances mais aussi la façon des les utiliser et leur domaine d'application. Il se doit également de I1J)ntrer la multiplio:lité des points de vue concernant une même situation. Par exemple, l'enseignement de la physique doit établir des ponts avec d'autres domaines scientifiques en particulier la techno10gie,mais aussi avec la vie courante chaque fois que c'est possible. Cette démarche est déjà entreprise, elle est sûrement à continuer.
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