LE MONDE DE LA NATURE ET LE MONDE DES ARTÉFACTS
DANS L’ENSEIGNEMENT PRESCRIT DE LA PHYSIQUE
AU LYCÉE : DES EXPÉRIENCES POUR LES RELIER
Claude LUC
IUFM, Reims – LIREST, Cachan
MOTS-CLÉS : SCIENCE ET TECHNOLOGIE - OBJETS TECHNIQUES - EXPÉRIENCES –
CURRICULUMS FORMELS - ENSEIGNEMENT DE PHYSIQUE
RÉSUMÉ : Cette communication a pour objet de présenter trois caractères évolutifs d’un
enseignement de technologie que nous avons pointé dans l’enseignement prescrit de la physique au lycée : sa place, les regards à porter sur les objets techniques, les rapports qu’il doit entretenir avec l’enseignement de la science. Nous avons pour ce faire analysé le contenu des programmes de physique de terminale scientifique de 1865 à 1995. Nous proposons des cheminements expérimentaux pour articuler science et technologie dans l’enseignement de la physique.
SUMMARY : This paper presents three aspects of the teaching of technology developed in the
teaching of the physics curriculums to pupils aged 15-18 : the importance of this reading, the approach to artefacts, the relationship that it has with science teaching. We analysed the content of the physics curriculums for students in their final year at secondary level between 1865 and 1995. We suggest ways in which science and technology might be linked in physics teaching in the future.
Nombre total d OT recensés. 1865 1891 1902 1912 1925 1941 1946 1957 1966 1979 1988 1995 0 10 20 30 40 50 60 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 temps programme. N o m b r e 1. INTRODUCTION
Nous avons ci-dessous trois lignes du premier programme (1865) de terminale scientifique de lycée.
Pesanteur de l’air. - Baromètre. Loi de Mariotte. - Manomètres.
Machine pneumatique. - Pompes. - Siphons. - Aérostats.
Au-delà de l’enseignement de science prescrit, ce texte fait nommément référence à des objets techniques (OT) et, conséquemment à des connaissances les concernant. L’enseignement prescrit de la physique au lycée doit donc comporter deux composantes : une composante scientifique orientée vers les phénomènes de la nature et une composante technologique orientée vers le monde des artéfacts. L’objet principal de notre communication est l’enseignement de technologie que prescrivent dans les curriculums formels de physique de lycée.
2. LES QUESTIONS POSÉES ET LE CORPUS
Pour caractériser l’enseignement de technologie dans l’enseignement de la physique nous avons analysé les textes curriculaires sous le questionnement suivant :
1 - Quelle place réserve-t-on à l’enseignement de technologie ?
2 - Quels sont les regards que les auteurs des programmes demandent de porter sur les OT ? 3 - Quels sont les rapports que doivent entretenir enseignement de technologie et de science ?
4 - En prolongement, quels cheminements expérimentaux pourraient articuler science et technologie dans l’enseignement réel de la physique ?
Nous avons rassemblé et analysé les textes des programmes de physique de terminale scientifique suivants : 1865-1891-1902-1912-1925-1941-1946-1957-1966-1979-1988-1995 (Luc, 1998).
3. LA PLACE DE L’ENSEIGNEMENT DE LA TECHNOLOGIE
3.1 Les critères permettant de repérer cette place
Nous avons retenu comme indicateur de la place que les auteurs de programme ont voulu accorder à l’enseignement de technologie, le nombre des
OT présents dans les textes. Nous considérerons comme OT, tout objet matériel fabriqué par l’homme. Nous avons recensé dans les documents tous les objets nommés ayant un caractère artéfactuel quel qu’en soit l’usage voulu ou la taille.
3.2 Les résultats (graphique 1)
Nous constatons qu’il y a toujours présence d’OT dans les textes programmes de physique et donc il y a toujours présence d’un enseignement de technologie. Mais, sa place est très liée aux changements curriculaires. Trois périodes semblent baliser l’évolution de cette place : Graphique 1
- avant 1925, où le nombre des OT est conséquent ;
- entre 1925 et 1979, où le nombre des OT est peu élevé, l’enseignement de technologie est marginalisé en raison de la réforme de 1902 qui privilégie l’enseignement de la science ;
- depuis 1979, avec la réforme Lagarrigue, où l’enseignement de la physique est voulu plus en rapport avec le monde des techniques.
4. LES REGARDS QUE L’ON DOIT PORTER AUX OBJETS TECHNIQUES
4.1 Aperçu théorique
Pour caractériser la technologie savante ou son enseignement, des auteurs ont développé les concepts de regard ou de point de vue à porter sur les OT. Pour Haudricourt (1988), le point de vue essentiel à porter sur les OT, c’est le point de vue humain de leur fabrication et de leur utilisation. Deforge (1985) privilégie quatre regards savants pour traiter du monde des OT : leur production, leur consommation, leur utilisation et les OT en tant qu’êtres. Martinand (1995) à des fins curriculaires, propose une palette plus étendue de points de vue pour aborder le monde artefactuel : leur structure, leur fonction, leur principe, leur production, leur commercialisation, leur utilisation.
4.2 La grille de recensement des regards prescrits
Nous avons construit une grille de recensement de l’approche des prescrite OT comportant trois types de regards : le regard outil, le regard étude externe, le regard étude interne. Nous avons considéré comme objet outil, tout OT dont le nom est accompagné de termes prescrivant son utilisation. Nous avons recensé comme objet à étudier de façon externe, (OEE) tout OT pour lequel on prescrit une étude globale de son fonctionnement sans faire référence à sa structure ou à son phénomène principe. Enfin, nous avons noté comme objet à étudier de façon interne, (OEI) tout OT dont le texte prescrit l’étude de son phénomène principe et de sa structure interne.
4.3 Les résultats (graphique 2)
Au cours de la période curriculaire, on note une évolution des regards à porter sur les OT avec deux grandes périodes :
- avant 1966, le regard dominant à porter sur les OT est celui de leur étude interne ;
- après 1966, on assiste à un rééquilibrage des regards à porter sur les OT. Graphique 2
Le regard outil apparaît en 1902, avec la mise en place des exercices pratiques (nos actuels TP).
Evolution du regard à porter sut les OT.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 temps programme.
5. LES RAPPORTS ENSEIGNEMENT DE SCIENCE ET DE TECHNOLOGIE
5.1 Les deux types de rapports envisagés et leur recensement dans les textes
On peut envisager que l’approche d’un OT dans l’enseignement de la physique entretient un double rapport avec celui de la science : celui de sa construction et celui de son application. Dans le rapport d’application, les connaissances scientifiques sont à établir préalablement à celles concernant l’OT. Dans les textes curriculaires, le nom de l’OT est alors cité après le libellé des contenus scientifiques. Dans le rapport de construction des savoirs, l’OT doit être utilisé ou étudié préalablement à l’établissement des connaissances scientifiques. Dans les textes curriculaires, le nom de l’OT est alors cité avant le libellé des contenus scientifiques.
5.2 Conclusions concernant l’évolution des rapports enseignement de technologie et de science
Dans l’enseignement prescrit de la physique, les rapports technologie et science ont fortement évolué entre 1865 et 1995. Nous pouvons dégager trois périodes :
- avant 1902, c’est une période fortement “applicationniste”, où la science doit être au service de la compréhension du monde des artefacts ;
- entre 1902 et 1979, c’est une période “applicationniste et constructiviste” où l’approche des OT doit viser la construction et l’application des savoirs scientifiques.
- après 1979, c’est une période constructiviste, où l’on doit aborder les OT pour bâtir la science.
6. CONCLUSION GÉNÉRALE SUR L’ENSEIGNEMENT DE TECHNOLOGIE
L’analyse des contenus des textes curriculaires de physique fait ressortir que l’enseignement de cette discipline a toujours comporté une composante technologique orientée vers l’approche des OT. Cet enseignement, en termes de place, de regards à porter sur les OT et de rapports avec celui de la science a connu, entre 1865 et 1995, une évolution en trois périodes.
Une période “applicationniste”, entre 1865 et 1902, avec une forte présence des OT à aborder sous le regard dominant de l’étude interne, pour laquelle tout savoir de science trouve son application dans le phénomène principe des artefacts.
Une période “constructiviste et applicationniste”, entre 1902 et 1979, avec un faible nombre des OT relevés dans les textes. Ces quelques OT sont à approcher sous les regards outil et étude interne, pour construire et appliquer la science.
Une période “constructiviste”, depuis 1979, avec une forte remontée du nombre des OT présents. Ces OT sont à aborder selon les regards outil, étude interne et externe, pour construire la science.
7. QUELLES EXPÉRIENCES POUR RELIER SCIENCE ET TECHNOLOGIE ?
Nous souhaitons montrer dans ce paragraphe que des expériences (relevant de regard interne et externe à porter sur un OT choisi) permettent de mettre en rapport science et technologie. Nous prendrons expérience au sens de Thom (1986) en tant que perturbation contrôlée d’un système matériel pour en étudier les réponses grâce à des appareils.
7.1 Explorer le comportement d’un l’OT en fonctionnement lors de son étude externe
Il s’agit de répondre expérimentalement à la question comment faire fonctionner et comment fonctionne cet OT. On utilise alors les méthodes de la science avec pratiques de tests, mesurages, modélisation, afin de construire les connaissances technologiques propres à l’étude externe de l’OT. Ces connaissances relèvent de deux registres : celui du référent empirique et celui du modèle (loi des tensions d’un transformateur par exemple).
7.2 Construire la science universelle et utile
Il s’agit de répondre à la question : quelle science est mise en œuvre dans l’OT avec deux étapes. - Quels sont les organes responsables (étude interne de structure) ?
On peut questionner les élèves sur les organes potentiellement porteurs du phénomène principe puis vérifier, lors du démontage, la présence ou non des organes prévus (bobines, noyau du transfo).
- Quel est le phénomène principe ?
Les organes repérés par étude de la structure permettent aux élèves de découvrir le matériel expérimental susceptible de produire le phénomène et ce, sans monstration, d’entrer en science.
- Étude du phénomène principe.
Il s’agit de construire expérimentalement, avec le matériel de laboratoire, des connaissances universelles sur le phénomène scientifique. Elles relèvent du registre du référent empirique et du registre du modèle (lois des tensions avec maquette de transformateur démontable).
7.3 Appliquer la science construite au comportement de l’OT pour comprendre son fonctionnement
La simulation et la comparaison de connaissances permettent de relier science et technologie. Par simulation, le dispositif expérimental ou la maquette simulent le fonctionnement de l’OT réel. On peut aussi comparer (registre à registre) les connaissances établies sur le phénomène et celles établies sur l’OT. Au niveau du registre du référent empirique, on peut comparer : les organes internes de l’OT à ceux du dispositif expérimental (bobines et noyau magnétique) ainsi que les connaissances qualitatives établies sur le dispositif expérimental et sur l’OT. Au niveau du registre du modèle, on peut comparer le modèle expérimental établi sur l’OT à celui établi sur le dispositif expérimental. Par simulation et comparaison de connaissances on établit une liaison forte entre science et technologie. L’élève est ainsi amené à utiliser les méthodes de la science pour décrire le fonctionnement des OT, à construire la science et à l’appliquer, pour comprendre le fonctionnement des mêmes OT.
BIBLIOGRAPHIE
DEFORGE Y., Technologie et génétique de l’objet industriel, Maloine, 1985.
HAUDRICOURT A.-G., La technologie science humaine, recherches d’histoire et d’ethnologie des
techniques, Éditions de la maison des sciences de l’homme, 1987.
LUC C., Place et rôle de l’objet technique dans les programmes et l’enseignement de la physique au
lycée, Thèse, ENS Cachan, 1998.
MARTINAND J.-L., Rudiments d’épistémologie appliquée pour une discipline nouvelle : la technologie, in M. DEVELAY, Savoirs scolaires et didactique des disciplines. Une encyclopédie pour
aujourd’hui, ESF, 1995.
THOM R., La méthode expérimentale : un mythe des épistémologues (et des savants ?), in J. Hambuger, La philosophie des sciences aujourd’hui, Gauthier-Villars, 1986.
