L'ENSEIGNEMENT DE LA TECHNOLOGIE
DANS L'ENSEIGNEMENT DE LA PHYSIQUE AU LYCÉE
Claude LUC
I.U.F.M. Reims - L.I.R.E.S.T., E.N.S. Cachan
MOTSCLÉS: OBJET TECHNIQUE TRAVAUX PRATIQUES MODÉLISATION -SCIENCE - TECHNOLOOIE.
RÉSUMÉ : Dans l'enseignement de la physique au lycée, il y a présence traditionnelle d'un enseignement de technologie orienté vers l'étude d'objets techniques (OT). Nous rendons compte dans cet article de l'analyse de séquences réelles de travaux pratiques de lycée consacrées à l'étude de deux DT : le haut-parleur et le microscope. Nous avons décrit et modélisé le déroulement de tels enseignements. Nous avons aussi dégagé et caractérisé les regards sous lesquels sont approchés ces OT ainsi que l'articulation de ces regards.
SUMMARY : ln the framework of the teaching of physics within secondary schools, il is usually resorted to technology. This one is devotedtothe study of technical objects (TO). The present article accounts for the analysis of reai secondary schools practicle worksaimedat the study of two TO : the loudspeaker and the microscope. At first, the course of those practicai works willhedescribed and modelled. The ways of approching TO will thenhedrawn and defined. And finally, the these way approaches are linked willheemphasized.
1. INTRODUCTION
L'examen sur une longue période des textes curriculaires de physique des filières scientifiques de
lycée nous amèneàconstater que le contenu de cene discipline de fonnation fait référenceàdela
science mais aussiàun nombre conséquent d'objets techniques (DT). Ainsi, de façon traditionnelle,
l'enseignement de la physique au lycée compone un enseignement scientifique et un enseignement de technologie. Nous rapponons dans cet anicle l'analyse de curriculums réels (des séances de travaux pratiques [TP] de lycée) afin de saisir les caractéristiques de l'enseignement de technologie dans l'enseignement de la physique.
2. LES QUESTIONS DE RECHERCHE
1- Quelles sont les caractéristiques du déroulement de séquences consacrées à l'étude d'DT? 2- Quels sont les regards ponés sur les DT dans l'enseignement de la physique au lycée ? 3- Comment ces regards sont aniculés ?
3. LE CORPUS ANALYSÉ
Nous avons procédé à l'enregistrement vidéo et analysé deux types de séquences: neuf séquences de TP de seconde de 1h30 ayant pour thème l'étude du haut-parleur (HP) et trois séquences
d'enseignement de spécialité en terminale scientifique consacréesàl'étude du microscope. Les douze
classes sont différentes et animées par des professeurs différents. Pourquoi avoir privilégié ces deux types de séquences? Pour le HP : c'est un DT du monde quotidien nouvellement introduit dans les
programmes,ildoit ftre approché selon trois regards (la fonction, la structure interne, le principe:la
force de Laplace),ildoit être utilisé pour établir le modèle expérimental F=ki (linéarité force intensité).
Quant au microscope,ils'agit d'un DT traditionnel (mais l'enseignement de spécialité est nouveau).
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doit ftre approché selon les mfmes regards que le HP, et doit être simulé par un dispositif expérimental.
4. LES CARACTÉRISTIQUES DU DÉROULEMENT DES SÉQUENCES
4.1 Les étapes de déroulement des séquences
Les deux types de séquences component une succession d'étapes.
Chaque étape est constituée d'activités des élèves ou du professeur centrées sur un dispositif
expérimental ayant un signal en entrée. Les dispositifs rencontrés (les ordonnées delafigure 1) dans
les séquences HP sont: l'objet concret HP, les maquettes pédagogiques, les dispositifs bobine-aimant, les dispositifs fil-aimant (objets scientifiques au sens de Scache). Ces dispositifs sont traités
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Figure 1(les abscisses de la figure 1) sans signal d'entrée (1= 0). avec une intensité continue, avec une intensité alternative.
Les dispositifs rencontrés pour le microscope sont : le réel. le montage simuléàdeux lentilles, la lentille seule (objecûfou oculaire).
Ces dispositifs sont traités sans lumière, avec des faisceaux de lumière. avec un objet lumineux. Toutes les séquences présentent donc des étapes identifiables par deux critères communs : le dispositif et son signal d'entrée. 'Nous avons représenté (figure 1) toutes les étapes d'une séquence sur le HP. Chaque étape, matérialisée par une case, est repérée par ses deux coordonnées la nature du signal et le dispositif. Les nombres 0,1,2.. et les flèches indiquent l'ordre de succession des étapes.
Àl'intérieur de chaque case, nous avons décrit les activités de l'étape et leur durée.
4.2 Les caractéristiques des étapes
Dans les séquences HP, les étapes sont nombreuses (de 3 à8). C'est le professeur qui décide du changement d'étape, sans justification. Dans les séquences microscope, les étapes sont moins nombreuses (de 3 à 5) mais l'aniculation reste peu explicite. Les étapes de grande durée (40 à 80 minutes) concernent les activités des élèves individuelles ou en binômes (montage et mesures pour le HP, calculs et tracés pour le microscope).
4.3 Représentation des séquences en plans successifs de modélisation
Nous avons représenté chaque étape par son plan de modélisation. Le plan de modélisation représente les activités d'une étape lues selon le schéma de la modélisation à deux registres (Martinand. 1997). Le schéma de la modélisation distingue deux registres dans les activités de modélisation: le registre du référent empirique et le registre du modèle. Le registre du référent empirique comprend les objets, les dispositifs, les phénomènes ainsi que les connaissances empiriques et descriptives sur les
dispositifs et sur les phénomènes.
Le registre du modèle est celui d'une représentation construite sur ce référent emptnque. Concrètement la zone "en bas" de chaque plan de Jn<X.Iélisation matérialise le registre du référent empirique avec : le dispositif, son signal d'entrée et un aperçu des connaissances empiriques dégagus sur
le
phénomène ou le dispositif, Dansla"zone haute" des plans de modélisation nous avons fait figurer les modèles établis ou manipulés.La figure 2 représente la
succession des plans de
modélisation de la séquence sur le HP décomposée en étapes àla
figure 1, depuis le plan de début (plan 0), jusqu'au plan de finde
séquence (plan 6). La flèche à double sens qui relie les connaissances descriptives de deux étapes symbolise les raisonnements analogiques utilisés par le professeur interpréter les connaissances d'une étape à la lumière des
connaissances déjà établies à une Figur.2 • Los plans successifs d. modélisation d'une séGue"ce ,.,,' EF
étape précédente.
La simulation d'un dispositif par un autre est symbolisée par une flèche orientée du dispositif simulant vers le simulé.
S. LES REGARDS SOUS LESQUELS LES OT SONT ABORDÉS DANS LES SÉQUENCES
Dans les séquences analysées, les deux types d'OT sont abordés sous les trois regards prescrits : structure, principe et fonction.
5.1 Le regard de structure
Les élèves doivent repérer dans chaque CYr les organes essentiels qui permettent d'identifier ou de reconnaître le phénomène principe mis en œuvre dans l'OT. Dans les séquences sur le HP, on y consacre très peu de temps (quelques minutes, très rarement en début de séquence)etle rapport entre les organes de structure du HP et ceux du dispositif expérimental "force de Laplace" est peu mis en valeur. Dans les séquences sur le microscope, on n'y consacre pas plus de 8 minutes, mais ce moment vient toujours en début de séquence, ce qui permet d'établir une relation étroite entre les organes du microscope réel et ceux du microscope simulé.
5.2 Le regard de principe
Les élèves doivent étudier le phénomène physique universel mis en œuvre dans l'OT. Nous avons considéré comme relevant du regard de principe toutes les connaissances sur le phénomène utilisées par la suite pour comprendre le fonctionnement de l'OT. Dans les séquences sur le HP, on commence presque systématiquement par l'étude du phénomène principe force de Laplace, mais on n'utilise que les connaissances qualitatives et empiriques (et pas du tout le modèle F=ki) pour interpréter le fonctionnement de l'OT. Dans les séquences sur le microscope, on consacre l'essentiel du temps à des activités sur modèles de calculs algébriques et de constructions graphiques. Les connaissances des deux registres de modélisation ont été utilisées pour interpréter le fonctionnement du microscope. 5.3 Le regard fonctionnel
Il est prescrit par les textes officiels de décrire le comportement des deux OT en fonctionnemenL Dans les séquences sur le HP, ce temps est le plus souvent liIIÙté à quelques minutes, en fm de séquence, voire inexistant. On se contente d'observations qualitatives au stroboscope. Dans les séquences sur le microscope, l'approche fonctionnelle est toujours présente, les durées sont conséquentes, mais là
aussiils'agit d'observations qualitatives.
5.4 Les articulations entre les différents regards
Nous avons été amené à constater une articulation forte entre les trois regards dans les séquences sur le microscope et une articulation faible dans les séquences sur le HP. Dans les séquences sur le HP, le regard de structure est peu relié à celui de principe et on n'a utilisé que les connaissances empiriques pour interpréter le fonctionnement de l'OT. On a donc une faible interaction entre les trois regards. Pour le microscope, le regard de structure précède toujours le regard de principe, les connaissances
empiriques et celles issues des activités sur modèle ont été utilisées à des fins d'interprétation. Ona
donc une forte interaction entre les trois regards.
6. CONCLUSION : L'ENSEIGNEMENT DE TECHNOLOGIE ET SES RAPPORTS AVEC L'ENSEIGNEMENT DE LA SCIENCE
Nous dirons en conclusion que l'enseignement de technologie dans l'enseignement de la physique est
une approche du monde des objets lÏIIÙtée àtrois regards (structure, principe, fonction). Ces trois
regards ne sont pas toujours articulés dans les curriculums réels. L'enseignement de technologie
souffre alors d'un manque de rapports avec celui de la science et inversement. D'autres regards sur le monde des OT sont possibles; leur utilisation, leur conception, leur fabrication, leur histoire, pour n'en citer que quelques uns.
BIBLIOGRAPHIE
LUC C., Place et rôle de l'objet technique dans les programmes et l'enseignement de la physique au lycée,Thèse LIREST ENS Cachan, 1998.
MARTINAND J.-L., Introductionàla modélisation,Actes du séminairededidactique du L1REST
1994-1995, Cachan, 1997.
SCACHE D., Référence technique et classe laboratoire de sciences physiques en LP, Thèse université des sciences et technologies de Lille, 1993.
