7. synthèse de cette étude sur l’apprentissage réalisé

À suivre ainsi de façon détaillée le cheminement intellectuel d’Emmanuel, une cohérence de son évolution apparaît, qu’on peut caractériser comme un changement de ses critères d’appréciation de l’image optique.

Ce qu’il y a de frappant dans sa conception initiale, et qu’on retrouve tout au long de cette séquence, c’est l’importance de la taille de l’image. Cette taille constitue un véritable critère d’orientation de ses raisonnements. Ainsi dans la situation 2 (foyer principal image), les réponses qu’il fournit sur la question de savoir où on doit placer la pellicule sont toutes dérivées de la volonté d’avoir une taille suffisante pour la photographie de la constellation d’Orion. Que l’image en question soit nette ou non est secondaire, puisqu’on peut considérer qu’il pense que l’image peut être nette n’importe où. La netteté de ce qu’on perçoit est un critère qu’il n’utilise pas.

Or cette netteté est le critère essentiel du point de vue de la physique, dans le champ expérimental : pour le physicien, il y a image quand ce qu’on perçoit est net. Dans le champ théorique, cela correspond au fait que l’image est localisée à l’endroit précis où tous les rayons émergents se recoupent exactement, et c’est le stigmatisme absolu. Qu’on mette l’écran d’observation ailleurs, et on n’a plus le droit de parler d’image pour désigner ce qu’on y observe. Mais deux réalités viennent perturber dans l’acte d’enseignement cette belle ordonnance de la physique.

La première réalité est d’ordre épistémologique. Dans le champ expérimental, la limite de résolution des récepteurs qu’on utilise, et en définitive de l’oeil humain, conduit à constater l’existence d’une latitude de mise au point : il y a une plage de positions de l’écran d’observation où on ne sait pas dire si ce qu’on perçoit est net ou non. Dans le champ théorique, pour la plupart des systèmes optiques, les rayons émergents ne se coupent pas exactement au même endroit, il n’y a pas stigmatisme absolu ; par contre, en particulier en limitant l’ouverture du faisceau incident, les rayons émergents se coupent dans une zone suffisamment resserrée pour qu’on puisse la considérer comme ponctuelle, précisément parce qu’on sait que dans le champ expérimental on ne verra pas la différence : c’est le stigmatisme approché.

La deuxième réalité est d’ordre langagier. L’enseignant lui-même (et tout enseignant) parle à plusieurs reprises « d’image nette ». Ce qui, à strictement parler du point de vue de la physique, est un pléonasme. Cette expression marque un surgissement dans le langage didactique de l’enseignant du langage de la vie quotidienne, dans lequel « image », comme nous l’avons déjà mentionné, indique quelque chose qui ressemble plus ou moins à l’objet. Cette influence de la vie quotidienne est nécessaire : l’enseignant est là pour communiquer avec ses élèves, ils doivent avoir un langage commun, c’est une condition pour que les élèves puissent passer, guidés par l’enseignant, du monde (et du langage) de la vie quotidienne au monde (et au langage) de la physique.

Mettons-nous à la place des élèves. Dans leur monde habituel, l’image est une réalité sur laquelle les problèmes de taille se posent plus souvent que les problèmes de netteté. Si je ne vois pas une image, c’est la plupart du temps qu’elle est trop petite (ou que mon récepteur personnel est défectueux, il faut que je porte des lunettes, ou insuffisant, il faut que je prenne une loupe). Si l’image n’est pas nette, il suffit de tourner un bouton sur l’appareil qui la produit, sans bien savoir à quoi correspond le réglage de ce bouton, et sur le même écran placé au même endroit tout s’arrange. Quand ils arrivent en classe de physique, leur enseignant leur parle aussi d’image nette, ce qui laisse évidemment supposer qu’elle peut ne pas être nette. Quand ils font la manipulation, ils voient bien qu’il y a toute une plage de positions de l’écran où ce qu’on obtient sur lui ressemble plus ou moins à l’objet. Ces deux facteurs concourent à ce qu’une conduite possible des élèves soit d’accorder a priori une plus grande importance à la taille de l’image qu’à sa netteté, de donner à une conséquence (la taille) la place qui revient à la caractéristique essentielle et principale (la netteté) ; et c’est ce qu’a tendance à faire Emmanuel.

Ce qu’a produit chez lui l’enseignement qu’il a suivi, et que nous avons observé, c’est un renversement de l’importance de ces deux attributs. Dans le cas d’Emmanuel, et dans le cas de cette séquence d’enseignement, l’apprentissage consisterait donc essentiellement en un changement de l’importance accordée à deux aspects complémentaires de la phénoménologie et de la théorie physique mises en jeu. Ce changement reste cependant bien fragile, et l’importance du facteur taille reste grande, comme le montre son comportement dans les manipulations de la situation 15 (la lunette astronomique).

Cette conclusion nous conduit à réévaluer ce que nous avons appelé « la conception initiale » d’Emmanuel. Dans le tableau 1 ci-dessus, nous avons énuméré un certain nombre d’idées formulées à partir des actes ou des verbalisations d’Emmanuel, lorsqu’il était placé dans des contextes variés. Nous avons signalé que la diversité de ces contextes interdisait a priori de prêter à Emmanuel une structuration et une cohérence totale à ces différentes idées. Mais notre étude permet d’avancer l’hypothèse que la cohérence cherchée est fournie par l’importance primordiale accordée à la taille de l’image. C’est une véritable épine dorsale, une préoccupation incessante d’Emmanuel, qu’on voit se manifester tout au long de la séquence d’enseignement, de façon certes différente suivant le contexte. Cette importance accordée à la taille forme un ensemble cohérent avec les autres composantes de la « conception initiale » : c’est cohérent d’accorder la première place à la taille de l’image et de considérer l’objet (et l’image) comme un tout, de placer l’image n’importe où derrière la lentille pourvu qu’elle soit grande, de la déterminer par la taille du faisceau émis par un point de l’objet ; inversement, c’est la croyance que l’image peut apparaître n’importe où qui autorise à s’occuper du seul aspect intéressant, la taille (puisque la localisation n’a pour effet que de changer cette taille).

C’est pourquoi il est bien évident que l’apprentissage ne s’est pas limité, dans le cas d’Emmanuel (et cela ne lui est sans doute pas spécifique) à remplacer une idée de sa conception initiale par une idée conforme au point de vue de la physique. C’est l’articulation et le poids spécifique des différentes composantes qui a été modifié par les actions du milieu didactique. On peut se demander d’ailleurs si le changement de point de vue a tout modifié, ou si certaines composantes (par exemple la propension à considérer un objet comme un tout) n’ont pas été invariantes dans cette transformation. Rien n’indique en tous cas dans la suite que cette composante particulière ait été bouleversée, la situation 15 (lunette astronomique) en donne l’exemple.

Il est par ailleurs remarquable, quoique peu étonnant, que le renversement de critères se produise dans la situation 9 (autocollimation), soit une semaine et environ trois heures de cours après la situation 6, qui dans la séquence construite, était censée énoncer clairement le critère de formation de l’image selon le point de vue de la physique ; en particulier Emmanuel a fait au moins trois manipulations où le critère expérimental de la mise au point de l’image était utilisé avant de se rendre compte qu’il était primordial et qu’il avait des conséquences dans le champ théorique. En constatant ce retard entre l’énoncé d’une connaissance et sa prise en compte par l’apprenant, on ne peut que plaider pour l’utilisation systématique de la redondance dans l’enseignement de la physique.