2.3 Stella

Stella est à l’origine un logiciel d’économie, qui fonctionne sur PC, et qui a été en quelque sorte détourné par des didacticiens de la physique (voir Schecker, 1990, pour de nombreux exemples ; Hucke, 2000, pp. 19-20 et 51-52) pour en faire un « système de construction de modèles » (MBS pour model building system).

Stella comporte deux interfaces liées entre elles :

• Une interface iconographique, où l’utilisateur peut créer des représentations symboliques de grandeurs physiques intervenant dans le système qu’il modélise, mais surtout indiquer au système les relations qui existent entre elles (que telle grandeur est la dérivée de telle autre par rapport au temps, par exemple) ; on obtient ainsi une représentation qualitative fonctionnelle du système ;

• Une interface numérique, où l’utilisateur peut indiquer sous la forme mathématique habituelle des relations fonctionnelles également, donc plus détaillées, et donner par exemple la valeur des paramètres numériques qui régissent ces fonctions ; il peut également y faire apparaître des graphiques, comparer des valeurs mesurées (issues d’un logiciel d’acquisition comme Cassy, par l’intermédiaire d’un fichier de valeurs) à des valeurs calculées à partir des valeurs des paramètres qu’il a indiquées ; il peut donc ajuster ces paramètres etc.

L’expérience prouve que des étudiants de premier cycle universitaire maîtrisent rapidement le langage de ce logiciel, et peuvent l’utiliser dans le cours d’une séance de Travaux Pratiques.

Il s’agit donc d’un logiciel de modélisation, qui rend possible la vérification d’hypothèses puisqu’il peut par exemple fournir sous forme numérique et graphique la solution graphique d’une équation différentielle que les étudiants ne sauraient pas résoudre seuls.

Stella n’a pas été utilisé en optique géométrique dans des études antérieures ; nous n’avons pas choisi ce logiciel non plus pour notre propre travail. La raison en est simple : le fonctionnement de Stella est basé sur l’implémentation des mécanismes de la dérivation, et cela le rend apte à intervenir dans les phénomènes dépendant du temps, variant avec le temps, c’est le cas en mécanique ; les travaux cités plus haut portent effectivement sur l’aide que Stella peut apporter à l’apprentissage de la mécanique. Or l’optique géométrique est un domaine où le temps n’intervient pratiquement jamais, où les phénomènes sont stationnaires : la grande vitesse de propagation de l’onde lumineuse rend en quelque sorte muette cette propagation dans les lois de l’optique géométrique. Les changements observés se limitent à des variables d’espace. Stella ne peut donc convenir.