VIII.1.2.3 Résultats essentiels

• Un phénomène connu
  Le diagramme VIII.1-5 indique que 83% des élèves affirment que le son se déplace, 7% pensent le contraire (en fait un quart d'entre eux, soit 5 élèves, réfutent le terme "déplacer" sans réfuter l'idée de propagation du son) et 10% ne savent pas.

  

  diagramme VIII.1-5: question C, résultats du choix multiple

  Nous pouvons donc estimer que le déplacement du son est largement connu avant enseignement même s'il faut tempérer ce résultat par un effet de formulation de la question qui incite à répondre en ce sens, en particulier du fait de la demande d'un exemple illustrant la réponse. On notera quand même qu'il reste presque 20% des élèves pour lesquels le déplacement du son n'est pas acquis, dont la moitié n'a pas d'avis.
  Le contenu d'enseignement de seconde insiste énormément sur le déplacement du son et ses propriétés et propose pour l'illustrer (voir le "prouver") des activités qui peuvent prendre du temps. Il n'est pas rare par exemple d'y consacrer au moins un TP (détermination de la vitesse par mesure d'un temps de vol ou par mesure de "temps d'écho" comme il est mentionné dans les commentaires du programme) et de s'intéresser au premières mesures historiques de la vitesse du son (ce qui est également mentionné dans les commentaires du programme). Ce qui constitue une des connaissances essentielles de seconde est finalement une évidence pour quasiment tout le monde. Il y a donc là un certain décalage entre l'importance que la propagation du son occupe dans le contenu de seconde et la connaissance finalement assez largement partagée des élèves avant enseignement.
  Par contre c'est dans la capacité à interpréter ce déplacement quelque peu délaissée, comme on l'a vu au chapitre II, par les textes officiels que l'enseignement peut trouver sa justification, puisque la difficulté à apporter des preuves va se révéler manifeste.

• Une justification difficile
  Une proportion de 19% des 247 élèves ne donne pas de justification ce qui est un des taux les plus élevé sur l'ensemble des questions. Les élèves semblent donc relativement démunis pour justifier le déplacement du son.

• Des justifications en terme d'objets et d'événements
  En fait les élèves sont relativement démunis pour justifier le déplacement du son surtout lorsqu'il s'agit de le faire à l'aide d'autre chose qu'une situation particulière, plus ou moins quotidienne pour eux. L'essentiel des justifications (au moins les trois quarts d'entre elles) se fait en terme de description des objets et des événements. La contextualisation semble donc être un moyen pratique de justifier l'affirmation fournie, quelle qu'elle soit. La situation ou l'exemple donnés sont souvent mis au service d'une idée plus générale (qui relève davantage d'un modèle) comme le rayonnement ou la diffusion du son dans l'espace disponible, la réflexion des sons... Le passage d'un problème non contextualisé à une situation particulière ne semble donc pas poser trop de problème. Ceci peut se comprendre par le fait qu'on invitait à donner éventuellement un exemple, mais ce résultat laisse quand même penser que les élèves manquent d'outils conceptuels d'interprétation sur ce type de situations.
  Les élèves qui ne fournissent pas d'exemple (environ un quart de ceux qui justifient) ne répondent pas pour autant toujours à l'aide de concepts de la physique ou de raisonnements complexes. En effet 10% des justifications sont constituées d'arguments de type encyclopédique sur le déplacement même ou sur l'existence de la vitesse du son mais ne dénotent pas une utilisation d'un raisonnement en termes de concepts scientifiques. On peut citer par exemple :

  • L10230 ‘"la vitesse du mur du son"’

  • L11119 ‘"je n'ai pas de d'exemple, je le sais c'est tout."’

  • L10206 ‘"j'ai souvent entendu dire que le son se déplaçait mieux dans l'eau que dans l'air" (c'est lui qui souligne)"’

  • L10216 ‘"lorsqu'on parle de vitesse du son, c'est qu'il se déplace’"

  • L04112 ‘"sinon on ne parlerai pas de vitesse du son : le mur du son"’

  • L04115 ‘"le son a une vitesse de déplacement"’

  • L13111 "‘je crois qu'il se déplace à 3000m/s"’

  De plus, 8% des justifications consistent en une précision de la proposition de l'énoncé, en précisant soit ce qui se déplace (onde, vibration) soit le verbe d'action (se propager au lieu de se déplacer par exemple). Si l'utilisation de ces termes permet de donner un "habillage" scientifique à la question, elle n'indique rien de précis sur la compréhension effective de ces termes.

• Des réponses très diverses
  Le point précédent explique partiellement la diversité globale des justifications. Celle-ci est telle qu'il est difficile de dégager des groupes de réponses qui dépassent 25%.

• Le son existe en dehors de la source
  Dans la mesure où la quasi-totalité des élèves indiquent que le son se déplace, il n'y a rien d'étonnant à ce que les réponses soient formulées dans le cadre conceptuel 2 (pas forcément seul cependant) : c'est le cas de 83% des justifications (166 sur 199). Nous comptons ici toutes les réponses qui évoquent explicitement la vitesse ou le déplacement du son ou d'une entité liée au son.
  Un peu plus d'un tiers (36%, codes 24 et 28, voir annexes) des justifications invoque l'existence du son en dehors de la source, qu'il y ait un récepteur ou non. Une bonne partie d'entre eux se réfère d'ailleurs à la situation précédente de la question B (téléphone et deux personnages). Une petite partie (6% du total) évoque un son qui se répand ou qui se diffuse.
  Notons cependant que ceux qui répondent uniquement que si le son ne se déplaçait pas on ne pourrait pas entendre (4%) font implicitement appel à l'existence du son en dehors de la source même s'ils ne le mentionnent pas.
  Concernant les deux autres cadres conceptuels que nous avons envisagés a priori, comme il était à prévoir, les pourcentages sont bien moins importants : 7,5% des justifications (13) peuvent être reliées au cadre conceptuel "perception" et 2,5% (5) au cadre conceptuel "cause-source".

• L'écho ou le rebond : événement pertinent
  19 % (codes 221 et 27, voir annexes) éprouvent le besoin de parler d'écho ou de rebond du son pour justifier le déplacement.

• Décalage temporel peu cité
  En plus des réponses où l'écho est cité, 7% des justifications (222 et 232, voir annexes) évoquent un décalage temporel entre émission et réception ou entre deux réceptions. Cette proportion est faible. Ceci pose question vis-à-vis du savoir à enseigner qui puise énormément dans ces situations d'une part pour mettre en évidence le déplacement du son mais aussi pour effectuer des mesure de la vitesse du son. Le contraste est extrêmement fort entre ce qui a été enseigné et ce qui est utilisé pour justifier le déplacement du son. En fait, les savoirs de type encyclopédique ("‘la vitesse du son existe", "la vitesse du son vaut...", "je sais que ça se déplace..."’) font, comme on l'a vu, plus souvent foi de justification (10 %).

• Reformulation
  Enfin, comme nous l'avons déjà dit, 6% des élèves (8% de ceux qui justifient) répondent en jouant sur la formulation de la proposition. Ce sont ceux qui remettent en cause le terme "déplacer" au profit le plus souvent de propager ou qui substituent vibration ou ondes à son. Sur les 15 élèves concernés, il n'est pas étonnant d'en trouver 6 qui redoublent. Citons les exemples suivants pour illustrer ce type de réponses:

  • L10231 ‘: il ne se déplace pas, il se propage’

  • L07305 ‘"oui, car un son c'est la vibration de l'air donc elle se déplace"’

  • L10203 ‘"un son est comme une onde il se déplace"’

  • L10215 ‘"un son émet des ondes qui se déplacent, par exemple un klaxon"’

  Une grande partie des résultats mentionnés ci-dessus sont résumés dans le diagramme ci-dessous.

  

  diagramme VIII.1-6 : question C, résumé des résultats
• Exemples cités
  Un codage à part (autre que celui qui code les justifications) permet d'explorer les exemples cités quand nous pouvons les repérer clairement. Les cinq exemples attendus et codés étaient :

  1. orage, décalage entre éclair et tonnerre...

  2. écho

  3. feux d'artifice ou coup de canon, de façon générale situation pour laquelle il y a un décalage entre ce qu'on voit au niveau de la source et la perception du son.

  4. avion ou mur du son

  5. instrument de communication par ondes électromagnétiques (exemple : L13107 ‘"Quand une chaîne de radio émet un son, il va bien du lieu où se trouve la chaîne de radio à chez nous"’)

  Ces exemples ne sont cités que dans un tiers (32%) des justifications, ce qui laisse à penser que même si l'essentiel des justifications reste au niveau des objets et des événements, ce ne sont pas sur ces exemples qui peuvent pourtant paraître prototypiques que les élèves s'appuient. Modérons ce propos en rappelant qu'un nombre non négligeable (environ un quart) de justifications ne fournissent pas d'exemples quotidiens. Sur ce tiers, 62% citent l'écho, puis viennent l'avion (16%), la communication par un moyen électromagnétique (13%), et l'orage / éclair (9,5%). Notons bien ici que nous n'avons pas indiqué si les exemples étaient utilisés à bon escient et exploités convenablement. L'exemple "avion" est assez caractéristique de ceci puisque cet objet est vaguement associé à la vitesse du son souvent parce qu'on connaît l'existence du mur du son franchissable par les avions. L'exemple est également cité avec des explications très variées ou floues, ou sans être expliqué du tout. Ainsi tout se passe comme si l'objet "avion" ou l'objet "mur du son" étaient associés de façon prototypique à la vitesse du son sans en connaître davantage sur les mécanismes (complexes) en jeu. Enfin Nous pouvons mentionner quelques situations citées comme exemple, issues généralement du vécu des élèves et souvent réduites à la mise en situation d'un émetteur et d'un récepteur particuliers :

• L10226 ‘"à la télé, une personne en direct a un décalage au niveau du son et de ses lèvres"’

• L10225 ‘"Dans les ordinateurs le son part de la carte son puis sort par les haut-parleurs’"

• L6324 ‘"le son se déplace en même temps qu'une voiture par exemple’

• L10233 "la membrane d'une baffe vibre, d'où l'effet d'un mouvement"

• L10210 ‘"S'il y a de la musique dans une chambre, quand on est de l'autre côté de la porte, on entend le son"’

• L13101 ‘"Lorsque j'entends qqun marcher alors qu'il n'est pas tout près de moi, le son a bien dû arriver jusqu'à moi"’

• L13115 "‘quand un oiseau se déplace en volant et en émettant un bruit en même temps"’