II.3.3.3 Des connaissances qualitatives mais sans véritable modélisation

Il y a probablement un décalage entre le poids des calculs dans le savoir à enseigner (il n'y a que deux formules explicitement citées dans les 31 compétences exigibles) et l'importance que la pratique et les activités effectives leur consacrent. L'essentiel des contenus reste donc quand même qualitatif. Il s'agit par exemple de connaître les conditions d'existence d'un son, le ‘"domaine des fréquences audibles de l'oreille humaine"’, d'expliquer ‘"pourquoi le haut-parleur émet des sons de fréquence égale à celle de la tension appliquée"’ ou encore de savoir pour le phénomène de propagation que ‘"les vibrations de l'émetteur engendrent de proche en proche celles du milieu"’ (B.O. E. N., septembre 1992).

Il est alors remarquable de constater que les connaissances déclaratives et procédurales qui sont mentionnées dans le programme induisent peu d'activités de modélisation, au sens où les élèves seraient invités à utiliser un modèle de la physique (et à en avoir conscience) pour interpréter et/ou prévoir des situations expérimentales ou empiriques. Cette activité n'est pas même mentionnée dans les textes introductifs (activités à privilégier) ou dans les commentaires (alors que modéliser occupe une place importante dans le programme de chimie). Nous ne parlerons pas ici des savoirs annexes qui peuvent induire l'utilisation d'un modèle (on peut penser en particulier à la loi de Laplace). Pour le son en tant que tel, il nous semble important de signaler deux points propices à l'activité de modélisation.

D'une part, la compétence exigible ‘"un émetteur sonore est une surface vibrante qui met en mouvement le milieu matériel au voisinage"’ peut être l'occasion de relier tout son perçu avec la vibration d'une surface matérielle ainsi que les liens qui sont indiqués dans le programme entre les caractéristiques du son et de la vibration (lien explicite pour hauteur et fréquence, implicite pour intensité et amplitude). Ce sera le sens du "Modèle de la vibration sonore" que nous développerons plus loin.

D'autre part, le mécanisme de propagation est explicitement au programme puisqu'il est attendu que l'élève ‘"sache que les vibrations de l'émetteur engendre de proche en proche celles du milieu"’. Les exemples macroscopiques sont également mentionnés ainsi qu'une interprétation microscopique. Dans les commentaires, il est indiqué que la description microscopique contribue également à la construction d'une représentation correcte des phénomènes, sans précision au sujet de la nature de cette description. Quel modèle microscopique est alors choisi ? Un modèle microscopique aurait pu être avantageusement décrit dans le programme. De plus il n'est fait aucun lien entre description microscopique et longueur d'onde, alors que celle-ci pourrait par ce biais prendre un autre sens que la distance parcourue par le son pendant une période. Les aménagements n'ont pas contribué à préciser cette partie, tout au contraire puisqu'il suffit dès lors de borner cette partie à l'affirmation selon laquelle ‘"le son est une oscillation de pression qui se propage’ ". Nous pensons pour notre part que seul le physicien est apte à capter le sens d'une telle phrase. Pour l'élève les concepts d'oscillation et de pression ne sont pas clairement définis et quand bien même ils le seraient indépendamment, que devient alors une oscillation de pression qui se propage ? Nous proposerons dans la suite de notre travail un modèle microscopique de la propagation des sons.

L'élaboration et l'utilisation des deux modèles descriptifs que nous venons d'évoquer restent entièrement à la charge de l'enseignant, alors que ces phases nous paraissent fondamentales pour une compréhension élémentaire des phénomènes sonores.