3.3 La séquentialisation

Nous allons ici décrire de façon détaillée le découpage de la séquence d’enseignement telle qu’il était prévu qu’elle se déroule. Ce découpage est basé sur une organisation en « situations » successives, et nous devons d’abord énoncer les critères qui caractérisent une « situation ».

3.3.1 Qu’appelons-nous « situation » ?

Chaque situation est caractérisée principalement par un contenu d’enseignement spécifique, par l’ensemble des activités demandées aux élèves pour apprendre ce contenu et par les ressources dont ils disposent : à la fois un dispositif expérimental, des cabri-fichiers et les interventions de l’enseignant. Le tableau 7-1 ci-dessous donne une brève description de ces situations.

Tableau 7- 1 : contenu des différentes situations : les numéros des situations sont ceux utilisés par la suite pour les analyses de données ; la colonne “N E” indique le nombre d’expériences réalisées pendant la situation en question ; la colonne “N F” indique le nombre de cabri-fichiers utilisés durant la situation ; la colonne “ordre” indique si l’expérience est réalisée avant l’utilisation de la représentation dynamique (“interprétation”) ou après (“prédiction”).
N° de la situation Contenu d’enseignement N E N F Durée prévue (mn) Ordre
1 Introduction au cadre de l’optique géométrique aucune aucun 15
2 Première condition de Gauss, foyer principal image 1 1 120 interprétation
3 Centre optique aucune 1 15
4 Seconde condition de Gauss, foyers secondaires image 1 1 60 interprétation
5 Foyers objets principal et secondaire 2 2 60 prédiction
6 Image d’un point source comme intersection de rayons aucune 1 60
7 Image d’un objet comme ensemble de points images 1 1 30 prédiction
8 Formule de conjugaison et grandissement 1 1 30 prédiction
9 Focométrie par la méthode d’autocollimation 1 1 40 prédiction
10 Focométrie par la méthode de Bessel 1 1 40 prédiction
11 Focométrie par la méthode de Silbermann 1 1 40 prédiction
12 Propriétés d’une loupe 1 1 60 prédiction
13 Propriétés d’une lentille divergente 1 1 60 prédiction
14 Propriétés optiques et défauts de l’oeil 1 3 60 prédiction
15 Étude d’une lunette astronomique 1 1 90 prédiction

Dans la suite de ce travail nous désignerons les différentes situations par leur numéro d’ordre et par un nom évoquant leur contenu principal. Ces noms sont donnés dans le tableau 7-2 suivant :

Tableau 7-2 : dénomination rapide des situations de la séquence
Numéro d’ordre Nom abrégé
1 Introduction
2 Foyer principal image
3 Centre optique
4 Foyers secondaires image
5 Foyers objets
6 Image d’un point
7 Image d’un objet
8 Formule de conjugaison
9 Autocollimation
10 Bessel
11 Silbermann
12 Loupe
13 Lentilles divergentes
14 Vision
15 Lunette astronomique

La durée prévue pour les différentes situations est approximative ; elle tient compte de la nécessité de corriger des exercices en classe ou de faire des devoirs surveillés pendant certaines séances. La situation n° 2 a délibérément été prévue plus longue, car les élèves étaient mis en présence du logiciel pour la première fois, et d’autre part il leur était posé de nombreuses questions de réflexion auxquelles ils devaient répondre par écrit.

Quand aucune indication n’est portée dans la dernière colonne du tableau 7-1, c’est simplement qu’il n’y a pas d’expériences prévues dans la situation décrite, qu’il n’y a donc pas lieu de se poser la question du rôle que joue le cabri-fichier par rapport à elle. Dans la situation 3, les expériences illustrant les propriétés du centre optique d’une lentille sont difficiles à mettre en oeuvre, aucune n’a donc été retenue. Dans la situation 6, qui se situe entièrement au niveau du modèle, il ne s’agit que de constructions géométriques de l’image d’un point, aucune expérience n’a sa place. En fait on peut dire que les expériences qui donnent un sens à ces constructions géométriques se trouve dans les situations 7 et 8.

Les situations 1 à 5 (inclus) constituent la première partie dont nous avons parlé précédemment. Les autres situations constituent la deuxième partie. La situation 6 joue un rôle charnière, puisqu’à partir du modèle en vigueur dans la première partie elle permet de construire le modèle qui servira dans la deuxième.

Comme on le constate dans le tableau 7-1, la plupart des situations sont construites autour d’une prédiction des résultats d’une expérience à partir d’un usage préalable du modèle matérialisé informatisé. Du moins est-ce le cas dans la deuxième partie de la séquence. Il faut y voir la conséquence d’une hypothèse d’apprentissage signalée plus haut : la prise de conscience par l’élève de contradictions entre ses prédictions et la réalité expérimentale peut provoquer l’évolution de ses conceptions ; cette hypothèse conduit naturellement à multiplier les activités de prédiction. Au début au contraire, la référence à une situation extérieure provoque le recours à l’interprétation par le modèle matérialisé de l’expérience qui simule cette référence extérieure.

La description relativement détaillée de chaque situation est donnée en annexe 3 (volume II p. 14). Il faut insister sur le fait que la description donnée dans cette annexe est celle des situations telles qu’elles étaient prévues au départ, et non la description de ce qui s’est réellement passé lors de l’expérimentation en classe. Ce qui s’est réellement passé est décrit dans les textes de périodisation définis dans le chapitre 6 (voir volume I des annexes), le bilan en sera fait à la fin de ce chapitre. Par ailleurs une analyse des objectifs de chaque situation est donnée lors de l’étude de l’évolution de la conception d’Emmanuel sur l’image, dans le chapitre 9.

Nous allons ci-dessous donner un point de vue sur deux situations, la situation 2 et la situation 9, choisies parce qu’elles différent sous plusieurs aspects, et aussi parce qu’elles jouent l’une et l’autre un rôle important dans notre analyse des comportements de l’élève étudié, comme nous le verrons dans les chapitres suivants.