On a signalé que les élèves de cette classe avaient tous passé un test écrit comportant des questions classiques en didactique de l’optique géométrique. En particulier la question 3 qui est reproduite figure 9-1, est directement issue des travaux de Goldberg et McDermott (1987 p. 110).
La réponse d’Emmanuel à cette question 3 est très claire (voir la reproduction de son test en annexe 6 (volume II p. 92) ; il manifeste une connaissance en acte qui regroupe deux éléments essentiels :
l’image du filament à travers la lentille peut se matérialiser n’importe où derrière la lentille ; sur son schéma dans le test, il indique deux positions de l’écran d’observation, dans chaque position l’image du filament est représentée nette et inversée ;
cette image est plus ou moins grande suivant la largeur du faisceau émergent où on place l’écran qui sert à la matérialiser. On verra plus loin que la taille de l’image est pour lui un caractère très important ; son commentaire et son dessin l’indiquent clairement.
On peut noter deux éléments supplémentaires : la nature de la lentille intervient dans la taille de l’image ‘(« le filament va être agrandit (sic) ou réduit selon la lentille »’); le schéma s’appuie sur une correspondance entre l’objet et ses images assurée par des demi-droites partant des extrémités de l’objet et passant par le centre de la lentille.
On pourrait se demander si une telle conception de l’image à travers une lentille ne vient pas d’une confusion avec la pseudo-image donnée par un trou d’aiguille percé dans un écran, ce que laisserait justement penser cette utilisation de deux rayons passant par le centre optique ; on a classiquement fait ce reproche à l’étude de la « chambre obscure », et c’est pourquoi cette étude a été rejetée du programme de quatrième en 1993 (voir Viennot, 1994, p. 125). Mais en réalité cette étude ne figure pas non plus dans le programme de Techniques des Sciences Physiques, et Emmanuel ne se souvient pas d’en avoir jamais entendu parlé (entretien du 21 octobre 1996). La conception initiale d’Emmanuel ne vient pas de là, nos données ne nous permettent pas de localiser précisément son origine. Sans doute pourrait-on l’attribuer aux événements de la vie quotidienne, comme nous l’avons décrit dans le chapitre 3 de ce travail.
Cette conception fait nettement penser à celle, bien étudiée dans la littérature de didactique de l’optique, de ‘« l’image voyageuse »’ (Viennot, 1996 p. 42) : l’objet émet une image en même temps que la lumière, véhiculée par celle-ci, qui subit diverses transformations dans les systèmes optiques que la lumière traverse (retournement dans une lentille, écornage par un cache ...). Ce que dit Emmanuel dans le test est très clair à cet égard : ‘« l’écran coupant plus tôt image émise par l’ampoule34 »’ ; et dans la réponse à la question suivante, qui demande ce qui se passe si on place un cache couvrant la moitié supérieure de la lentille, Emmanuel répond qu’on ne verra pas le bas de l’objet car ‘« l’image est inverse (sic) au niveau de la lentille »’. La conception élémentaire qu’on peut obtenir une image sur un écran placé n’importe où derrière la lentille se retrouve également dans les travaux de Goldberg et McDermott (1987, p. 111, question 3) et dans les résultats obtenus par Galili et Hazan (2000, p. 61, facette 3).
C’est nous qui soulignons.