2.2.1 Hypothèses générales

Ces hypothèses générales découlent directement des éléments de cadre théorique qui ont été énoncés au chapitre 1.

• Pour construire un sens aux concepts de la physique, il faut mettre en relation théorie/modèle et champ expérimental. Cela s’applique à tout le monde, mais pour les élèves et dans le cadre de l’enseignement c’est un exercice difficile. Une partie de la difficulté vient du fait que très souvent on laisse croire implicitement aux élèves qu’il n’y a qu’un seul modèle possible. En conséquence, nous avons choisi de rendre explicite dans le discours de l’enseignant l’utilisation des différents modèles physiques, en particulier de bien marquer par des activités spécifiques demandées aux élèves la transition entre les deux modèles mentionnés ci-dessous. Nous faisons donc l’hypothèse que l’explicitation par l’enseignant des processus de modélisation facilite leur apprentissage par les élèves, sans toutefois éliminer complètement la difficulté.

• Les élèves sont influencés dans leurs apprentissages par les savoirs issus de la vie quotidienne ou de l’enseignement suivi antérieurement. Par suite, le contenu de la séquence s’efforcera de faire référence aux savoirs scolaires antérieurement fournis (théoriquement...), et de donner du sens aux situations scolaires en se référant à des situations extérieures, relatives à la vie quotidienne, ce qui est aisé en optique géométrique.

• Placé dans une situation expérimentale, un étudiant construit son propre modèle de cette situation, sous le contrôle de sa théorie préexistante. Cette théorie, et donc le modèle qui en découle, est en général loin de la théorie du physicien dans ce domaine et du modèle qu’un physicien construirait de la même situation. Le fait de fournir aux étudiants à la fois un dispositif expérimental sur lequel ils ont à agir et une représentation (sur l’écran de l’ordinateur) du modèle qu’un physicien se ferait de ce dispositif et des événements qui peuvent advenir lors des manipulations, peut être un moyen de créer des conflits déstabilisant les conceptions non conformes à la physique, ou au contraire une validation et un renforcement d’interprétations conformes.

• La prise de conscience par l’élève de contradictions dans son raisonnement ou entre ses prédictions et la réalité expérimentale peut provoquer l’évolution des conceptions de l’élève.

• Quand ils peuvent, les étudiants utilisent préférentiellement des processus et des stratégies à faible coût cognitif (Bécu-Robinault, 1997). C’est une raison qui explique que les étudiants aient du mal à passer du rayon générique au faisceau correspondant construit sur l’écran de l’ordinateur ou sur une feuille de papier, et à ce qu’ils perçoivent dans la réalité expérimentale : tous les rayons d’un faisceau ayant les mêmes lois de comportement, mais pas le même comportement, par exemple quand un faisceau traverse une lentille, ils doivent utiliser une procédure assez complexe pour penser l’unité de tous les rayons d’un faisceau. Répéter cette opération grâce à la procédure possible avec le modèle matérialisé doit favoriser l’apprentissage.