2.1 Learning about light

Les principaux concepteurs de ce logiciel sont Goldberg¹², Bendall et Galili¹³, de l’Université de San Diego (USA). Sa mise au point incorpore de très nombreuses études sur les conceptions des élèves sur les phénomènes lumineux et en optique géométrique, dont nous avons fait mention au chapitre 3.

Learning about light, qui fonctionne sur Macintosh, se présente comme un ensemble de programmes séparés ; on y accède par l’intermédiaire d’un menu général, auquel on peut revenir à tout instant. L’ensemble des sujets de l’optique géométrique élémentaire est traité. On trouvera une analyse détaillée de ce programme dans l’annexe n° II/1 (volume II, page 3). Il s’agit fondamentalement d’un tutoriel, qui présente des questions auxquelles l’étudiant peut répondre de façon autonome.

Sommairement résumée, la présentation typique de chaque partie de Learning About Light se caractérise par :

• la superposition de commentaires sonores et d’une représentation animée d’expériences à l’écran ;

• le passage fréquent de la visualisation des expériences d’une vue en perspective à une vue orthographique ;

• la superposition à l’écran de la vue orthographique et d’une vue de face d’un écran d’observation : on peut ainsi corréler la position des différents appareils et l’aspect de ce qui est observé sur un écran à la sortie de la lentille, par exemple ;

• la possibilité pour l’étudiant de superposer des tracés de rayons au dessin représentant le matériel d’optique, grâce à un éditeur de dessins.

Comme nous l’avons mentionné au chapitre 3, un article de Goldberg et Bendall (1992) décrit des conditions possibles d’utilisation de ce logiciel :

• la durée d’enseignement est de 16 h ;

• les étudiants disposent de deux salles, l’une qui contient le matériel expérimental et dans laquelle se déroulent les discussions, l’autre qui contient le matériel informatique ;

• ils font des expériences d’abord, puis vont utiliser la partie correspondante du tutoriel et reviennent faire la même expérience ensuite ;

• l’objectif revendiqué de cette méthode de travail est de faire tracer aux étudiants les diagrammes de rayons correspondant aux phénomènes lumineux étudiés.

On peut faire les remarques suivantes :

• Les objets représentés sur l’écran et les mots du texte renvoient quasi exclusivement à des objets matériels ou à des événements. Les éléments du modèle (les rayons) sont dessinés par l’utilisateur sur la même représentation que les objets simulés, à fois dans la fenêtre principale et le cas échéant dans les fenêtres explicatives : on peut en inférer que les auteurs accordent une importance relative à la distinction des deux mondes, ou pour le moins n’estiment pas que les élèves aient des difficultés à passer de l’un à l’autre.

• Le modèle tracé par l’étudiant n’est pas réellement lié au dessin sur lequel il est réalisé : si dans la suite du déroulement du tutoriel le dessin est amené à se déformer, les rayons tracés « ne suivent pas », et l’utilisateur doit tracer de nouveau des rayons adaptés à la nouvelle situation. Inversement, l’utilisateur n’a pas la latitude d’agir sur les représentations des objets du champ expérimental.

• Que l’utilisateur produise sa propre réponse ou non aux questions posées par le logiciel, il obtient la réponse correcte en cliquant sur un bouton destiné à cet usage.

• La plupart des rayons tracés dans des représentations d’instruments d’optique sont dans des positions particulières (axes de symétrie, normales...).

• Le principal problème de l’optique géométrique auquel ce logiciel répond est le hiatus entre vue orthographique, vue en perspective et vue de face. Nous avons signalé dans le chapitre 3 de ce travail que ce point était fréquemment mentionné dans l’analyse des difficultés des élèves (voir par exemple Ronen, 1993).

Si on essaye d’appliquer à Learning About Light les catégorisations précédentes, il faut le considérer comme un tutoriel, sans simulation ni modélisation internes ; en effet il ne comporte pas de modèle de l’optique géométrique implémenté : en conséquence, les éléments que l’élève peut tracer sous la forme de rayons ne reçoivent pas de validation interne au logiciel. Par contre l’étudiant mène bien des activités de modélisation dans la mesure où il trace des rayons, basées sur des conjectures ; l’éditeur de dessin joint au logiciel le lui permet. Par ailleurs, le déroulement du logiciel n’est pas orienté par les réponses de l’apprenant.