A. GIORDAN, J.-L. MARTINAND et D. RAICHVARG, Actes JIES XXV, 2003
INTERETS DU PROFIL CONCEPTUEL DANS
LA CONSTRUCTION D’UNE SEQUENCE D’ENSEIGNEMENT
Najoua ZAIANE
LIRDHIST, Université Claude Bernard Lyon 1 & EDIPS, Université de Tunis
MOTS-CLES : RAYONNEMENT – PROFIL EPISTEMOLOGIQUE – PROFIL CONCEPTUEL – APPRENTISSAGE
RESUME : À partir d’une étude préliminaire sur les conceptions d’élèves et d’étudiants tunisiens à propos du rayonnement, nous envisageons d’exploiter les résultats obtenus en vue d’une organisation d’un apprentissage. Ce processus nécessite d’abord de la part du chercheur une prévision de la structuration et de l’évolution conceptuelles des connaissances des apprenants. La construction historique des théories du rayonnement, structurées par le profil épistémologique, peut nous aider à construire les profils conceptuels des apprenants avant apprentissage pour gérer après un enseignement.
ABSTRACT : From a preliminary study about conceptions of Tunisian pupils and students concerning the radiation, we plan to exploit the results obtained for an organization of an apprenticeship. This process requires a forecasting of the conceptual structuring and evolution of pupils knowledge. The historical construction of the theories of the radiation, structured by the epistemological profile (Bachelard, 1975), can help us to construct the conceptual profiles (Mortimer, 1995) of pupils and students before apprenticeship to be able to manage after an adequate teaching.
1. INTRODUCTION
Devant la persistance des conceptions premières des apprenants, reconnues par quelques professeurs et chercheurs, nous avons été conduits à mettre en cause le modèle de changement conceptuel pour lequel les conceptions doivent être abandonnées ou dépassées. Nous présupposons, comme Mortimer (1995), que l’apprenant n’a pas une seule cohérence ni un seul état cognitif de degré de conceptualisation précise, mais mobilise ses connaissances selon les aspects : conceptuel, contextuel et socioculturel. Ainsi, l’apport de ce modèle est qu’il est différent du modèle constructiviste d’apprentissage et de celui du changement conceptuel. Nous adoptons le modèle de profil conceptuel, tel qu’il a été proposé par Mortimer (1995), et qui fait référence au profil épistémologique (Bachelard, 1975). Cela nous conduit à construire, relativement au concept de rayonnement, le profil épistémologique et le profil conceptuel des élèves (3e année) et des étudiants
(1re année du premier cycle universitaire) tunisiens.
2. ETUDE THEORIQUE : LE PROFIL EPISTEMOLOGIQUE ET LE PROFIL CONCEPTUEL
2.1 Le profil épistémologique. Cas du rayonnement
Dans cette partie nous nous référons au travail de G. Bachelard portant sur le profil épistémologique. C’est un outil théorique relatif à un concept donné, lié à un contexte réel et construit à partir des comportements de l’esprit scientifique lors de sa formation. Son origine s’explique par le fait que dans l’histoire et au cours de la construction et de l’évolution d’un concept, il y a eu un débat philosophique entre les scientifiques. D’où est né le besoin de classer ces cultures selon une échelle conceptuelle. Le profil épistémologique présente différentes caractéristiques : d’une part il dépend de plusieurs facteurs tels que le producteur scientifique, la culture, l’usage, le stade rationnel et le champ de la réalité. D’autre part, il évolue et suit un axe repérant les hiérarchies philosophiques des connaissances. Pour expliciter les différents états cognitifs d’un scientifique dans leurs évolutions, Bachelard a proposé un schéma pour le profil conceptuel permettant d’ordonner d’une manière croissante les catégories philosophiques relatives à l’évolution d’un concept donné à travers sa construction dans l’histoire et cela comme suit : le réalisme naïf, l’empirisme, le rationalisme classique, le rationalisme moderne et le rationalisme dialectique. Ainsi, il inscrit le progrès de l’esprit scientifique dans un cadre général philosophique et psychologique permettant d’expliquer les aspects de la réalité.
A partir de l’histoire de l’évolution du concept de rayonnement, nous avons classé selon une rationalité croissante, en les spécifiant du point de vue philosophique, les théories relatives au concept de rayonnement. Nous avons essayé de présenter ces connaissances scientifiques, mais d’une manière dépersonnalisée, selon le schéma du profil épistémologique comme suit :
- le réalisme naïf (le rayonnement est considéré comme une substance qui est identifiée au calorique : on parle de chaleur rayonnante. Ce sensualisme a été exprimé aussi à travers la théorie du rayon visuel par les aspects visible, matériel et localisé de la lumière.) ;
- l’empirisme positiviste (la théorie de la lumière se base sur l’observation et sur les lois géométriques et photométriques visuelles. Dans ce cas, la méthode empiriste inductiviste, centrée les phénomènes et des événements lumineux, a introduit l’instrument de mesure. On fait correspondre ainsi à la lumière une seule vérité perceptive et quantitative.) ;
- le rationalisme classique (les interprétations de l’action de la lumière ont été partagées entre des propriétés corpusculaires relevant de la matière et les propriétés ondulatoires. Il s’agit aussi d’un début d’essai de généralisation du cadre d’étude énergétique de la matière pour l’appliquer au rayonnement. Cette transition a été préparée par la théorie électromagnétique.) ;
- le rationalisme complet (la réalité du rayonnement dépend des exigences théoriques et mathématiques. Les phénomènes d’émission et d’absorption sont expliqués, par des équations continues, comme des transformations énergétiques entre le rayonnement et la matière. Nous citons les théories classiques de la thermodynamique du corps noir. Ajoutons que, dans cette catégorie, la photométrie a évolué d’une théorie visuelle vers une théorie énergétique.) ;
- le rationalisme discursif (qui attribue au rayonnement une notion dialectisée et rationnelle, ce qui a préparé une description quantique complexifiée. La réalité du rayonnement a évolué vers l’immatériel et l’abstrait avec la physique quantique et la construction rationnelle de particules photoniques. Son échelle de description change du macroscopique vers le microscopique et de la certitude vers la probabilité. Le rayonnement, comme la matière, est de l’énergie qui a dans ce cas un caractère discontinu. On a dû alors concilier la théorie quantique du rayonnement avec la théorie ondulatoire et ce, par la mécanique ondulatoire.).
2.2 Le profil conceptuel. Caractéristiques et fonctions
Dans ce travail, nous nous situons par rapport au profil conceptuel (Mortimer, 1995 ; Gobara, 1999). C’est un modèle qui a comme origine le profil épistémologique mais appliqué dans un contexte d’apprentissage. Il constitue un outil qui dépend du concept en jeu, du contexte, et de la culture. Il permet de repérer et comprendre le passage des connaissances communes aux connaissances scientifiques. Il est constitué de catégories de degrés de conceptualisation croissantes et leur évolution constitue un signe d’une conceptualisation de plus en plus complexe. Le profil
conceptuel, contrairement au changement conceptuel, se place dans une perspective non constructive mais sociale. En effet, d’après Mortimer (Mortimer, 1995), l’apprentissage ne s’accompagne pas toujours de processus d’adaptation ou de confrontation. Les conceptions ne devraient pas être abandonnées par rupture avec les obstacles car le profil conceptuel est constitué par plusieurs catégories de théories de l’apprenant de degrés de conceptualisation croissantes pour tenir compte de la coexistence, dans leurs évolutions, des différents modes de pensée. L’apport du profil conceptuel est qu’il prévoit une évolution conceptuelle et permet d’envisager de nouveaux apprentissages.
3. METHODOLOGIE
Notre appui d’analyse est un questionnaire constitué par dix questions. Ces dernières sont construites dans des contextes différents. L’échantillon choisi est constitué par vingt élèves (3e année secondaire) et vingt étudiants (1re année du premier cycle universitaire). Nous avons construit une grille d’analyse applicable sur l’ensemble des questions, à la fois aux élèves et aux étudiants et ses éléments de référence sont : physique, épistémologique, institutionnel et d’expérience quotidienne et ce, en référence avec le rayonnement. La méthode d’analyse est à la fois qualitative (indicateurs de repérage des catégories conceptuelles) et quantitative (fréquence de pratique d’une catégorie). Nous avons demandé à l’apprenant des productions graphiques (dessins, symboles, schémas) légendées pour représenter le rayonnement.
4. RESULTATS : LE PROFIL CONCEPTUEL RELATIF AU RAYONNEMENT
Nous précisons d’abord que les productions recueillies des apprenants sont dépendantes de contextes d’explicitation précis portant sur les propriétés énergétiques du rayonnement.
Nous sommes partis des résultats sur les conceptions (Zaïane, 1999) et sur le profil épistémologique pour nous éclairer sur l’organisation hiérarchique des catégories conceptuelles des apprenants, repérées par des proto-théories que nous assimilons à des théories (qui ne relèvent pas de la théorie du physicien et qui, comme les conceptions sont implicites, locales, stables et non conscientes) traduisant une complexité évolutive des états cognitifs relatifs au statut du rayonnement. Nous insistons sur le fait que le profil conceptuel construit permet une prévision du changement conceptuel, associée à une autre prévision des obstacles liés à des difficultés d’apprentissage, définis en fonction des théories et modèles en physique du rayonnement (Fig. 2).
Profils conceptuels des élèves et des étudiants 0 20 40 60 80 100 120 familière énergétique classique photométrique énergétique quantique Théories Fréquences
Fréquences des étudiants fréquences des élèves
Figure 2 : Profils conceptuels des élèves et des étudiants
Les théories familières des élèves et des étudiants
0 10 20 30 40 50 60
sensualiste substantialiste matérialiste de l'éclairage
Sous catégories familières
Fréquences
Fréquences des élèves Fréquences des étudiants
Figure 3 : Théories familières des élèves et des étudiants
Dans la première catégorie présentée par la théorie familière (Fig. 3), le système de connaissances des apprenants est spontané et naturel et il est lié à l’ensemble des expériences de la vie quotidienne. Pour la sous catégorie sensualiste (7 % élèves, 4 % étudiants) les explications font référence à une sensation immédiate, soit de la perception ou de la sensation de chaud. Dans la sous catégorie de la substance (9 % élèves, 9 % étudiants), la nature du rayonnement est substantielle, elle est immatérielle et irréelle et le rayonnement est conceptualisé comme une chaleur rayonnante. Dans la sous catégorie matérialiste (51 % élèves, 54 % étudiants), le rayonnement se rapproche de la matière par ses propriétés d’objet (modèle de mouvement de particules matérielles, modèle de rayon comme une trajectoire rectiligne ou ondulée entre la source et le récepteur). La sous catégorie de l’éclairage (33 % élèves, 33 % étudiants) utilise l’œil comme un instrument d’appréciation qui n’est pas précis. Il y a alors renvoi à une quantité de lumière appréciée et subjective permettant une comparaison et estimation visuelles. La catégorie de la théorie énergétique classique, se manifeste soit par une interaction lumière-matière soit par les propriétés électromagnétiques du rayonnement. Dans la catégorie de la théorie photométrique physique, on tient compte de l’énergie lumineuse et elle est mesurable. Concernant la théorie énergétique quantique, placée du côté de la mécanique quantique, l’énergétique du rayonnement est discontinue. On peut être en présence d’un ensemble de photons ou d’une dualité onde-corpuscule.
5. CONCLUSION ET PERSPECTIVES
Bien que le questionnaire ne nous ait pas permis d’obtenir des résultats au niveau de notre analyse fine des catégories conceptuelles des apprenants, puisque nous n’avons pas obtenu des modèles associés aux théories des apprenants, nous avons pu remarquer que :
- La fréquence la plus grande des réponses des élèves et des étudiants est du côté de la catégorie familière. Pour les étudiants, les fréquences des théories sont déplacées vers des catégories qui relèvent de théories plus évoluées (des familières vers les énergétiques).
- Lors de la construction d’une situation problème, il serait nécessaire que l’organisation des séquences s’adapte aux données obtenues sur les catégories du profil conceptuel. Pour valider notre situation d’apprentissage, nous projetons de repérer et de suivre l’évolution conceptuelle des profils après enseignement.
BIBLIOGRAPHIE
BACHELARD G. (1975). La philosophie du non. Paris : PUF.
Apprentissage et didactique, où en est-on ? Paris : Hachette. (p. 98-126).
MORTIMER F. (1995). Conceptual change or conceptual profile change ? Science & Education, 4, 267-285.
TAKECO GOBARA S. (1999). Profil conceptuel et situation problème : une contribution à l’analyse de l’apprentissage de la périodicité en physique. Thèse de doctorat. Lyon 1.
ZAIANE N. (1999). Les conceptions des élèves et des étudiants à propos du rayonnement. Rôle de la production symbolique dans une situation d’explicitation. Mémoire de DEA. Tunis.
