Un fort taux de bonnes réponses
Parmi les 251 élèves qui répondent à cette question, 13% ne savent pas si le son va plus vite ou ne répondent pas, et ils ne sont qu'un peu plus de 12% à affirmer que le son va plus vite. Ainsi les trois quarts des élèves affirment que le son ne va pas plus vite, ce qui peut paraître peu dans la mesure où le contenu d'enseignement insiste normalement sur l'indépendance de la vitesse avec l'amplitude et la fréquence d'un son. Ce pourcentage est similaire à ceux trouvés dans d'autres conditions sur le même sujet (en particulier Maurines (1998) donne 21% après enseignement de l'ancien programme de 1ère sur les ondes). D'autres études semblent indiquer de façon logique que le pourcentage est un peu plus fort avant enseignement (Maurines annonce 40%, Varaine et Treillard (1998) une proportion de l'ordre de 35%).
Un taux de justification de 80%
Si nous occultons les élèves n'ayant pas coché de case ou ayant répondu "je ne sais pas", il reste 219 élèves s'étant prononcés. Parmi ceux-là, seuls 178 (81%) justifient leur réponse (on ne compte pas dans ces 178 les 8 élèves qui paraphrasent complètement l'énoncé de la question). Sans qu'on puisse vraiment en connaître les raisons, il y a donc, en comparaison d'autres questions, une difficulté à justifier la case choisie. Cette absence de justification est en proportion légèrement supérieure chez les élèves pensant que le son va plus vite (32%) que chez ceux pensant qu'il ne va pas plus vite (17%).
Un quart des élèves seulement évoquent l'indépendance entre la vitesse et une propriété physique du son.
Comme nous l'avons mentionné ci-dessus, une des questions importantes que nous nous posons porte sur la capacité à justifier la réponse choisie en terme de paramètres, de concepts physiques, ce que nous avons finalement regroupé au chapitre précédent sous le terme "propriétés" (fréquence, amplitude, intensité, volume, puissance, niveau acoustique, niveau sonore). Comme nous l'avons dit par ailleurs ces notions sont partagées entre les concepts correspondants de la physique ou les concepts de la vie quotidienne. En aucun cas on ne considère dans cette catégorie les adjectifs qui permettent de décrire une perception (fort, faible, aigu, grave, long, court...).
On considère donc logiquement que le force du son, du fait de la proximité lexicale du terme "fort" n'est pas une propriété du son. On observe un peu moins d'un quart des élèves qui invoquent explicitement l'indépendance de la vitesse et d'une de ces propriétés, ce qui est bien inférieur au pourcentage qu'obtient Maurines au sujet de l'explicitation des "liens entre amplitude sonore et vitesse de propagation" (1998, p.3)32. On peut raisonnablement penser que ceci est permis par l'enseignement suivi dans la mesure où le lien entre ces termes et le son ne sont même pas effectués avant enseignement (voir plus loin les résultats de la question A). L'enseignement permet donc bien les raisonnements en termes de propriétés physiques et le recours à ces concepts pour interpréter la présente situation.
Il paraît de plus raisonnable d'ajouter à ces 23% les 7% qui ne font que préciser qu'il n'y a que telle ou telle propriété qui change quand on crie plus fort (sous-entendu pas la vitesse). Ceci renforce la tendance dégagée ci-dessus
Ces résultats, ainsi que les suivants, sont mentionnés dans le diagramme VIII.1-11:
La vitesse est constante
Environ un cinquième des élèves (21%) donnant une explication ne s'intéressent pas au fait qu'un des sons émis est supposé plus fort. Ils utilisent un argument d'autorité, en accord avec un des points fondamentaux du savoir à enseigner, qui présente la vitesse du son comme une constante du milieu. Quelques nuances cependant. Sur les 45 élèves concernés, 10 précisent que la vitesse est constante dans l'air et 16 qu'elle est constante dans un milieu donné. On retrouve là l'importance donnée par la physique au milieu comme facteur déterminant la vitesse de propagation du son.
la vitesse est constante dans l'air
la vitesse est constante dans un milieu donné
la vitesse (ne) dépend (que) du milieu
On atteint alors 19% des justifications, ce qui là encore est important dans la mesure où la situation n'évoquait en rien le milieu de propagation.
Dépendance fréquence – vitesse
Même si c'est plus anecdotique, il est intéressant de remarquer que 9% des justifications mettent en relation fréquence et vitesse. Certains points de vue explicitent même une relation entre la fréquence et la vitesse de vibration, confondue alors avec la vitesse du son.
On peut s'étonner de voir ici invoquer la fréquence alors que la physique n'incite pas à le faire pour cette situation. Il est cependant possible de voir cette tendance comme un moyen d'utiliser le concept de fréquence, qui, comme on le verra par ailleurs (questions A, T), est un concept émergeant de façon significative après enseignement. Les élèves de la population SOC sont deux fois plus nombreux à produire ce type de justification que les autres élèves (16 au lieu de 7), ce qui va dans le sens de la tendance plus générale que nous mettrons en évidence plus loin.
- fausses : 31 (15,5%)
- justes : 159 (79%)
- indéterminées (réponses inexploitables ou incompréhensibles du point de vue de la physique) : 11 (5,5%).
Les réponses sont donc globalement justes. Parmi celles-ci, mentionnons 6 énoncés a priori hors sujet du point de vue de la physique : il s'agit des réponses évoquant la fréquence ou la durée (avec mention ou non de l'indépendance de ces paramètres et de la vitesse).
Remarquons enfin que l'essentiel des réponses se font bien dans le cadre conceptuel 2, peut-être même plus, du fait de l'importance donnée à la constance de la vitesse, que ce que nous aurions pu prévoir (les deux autres cadres conceptuels sont assez peu utilisés).
Il semble bien cependant que dans ce dernier cas, la reformulation de l'explicitation soit faite par le chercheur, les productions des élèves restant bien davantage au niveau des descripteurs perceptifs.