VIII.1.11.3 Résultats essentiels

• Quelle signification du taux de réponses ?
  Le taux d'absence d'information est de 20% avant enseignement. 12% des élèves affirment ne pas savoir répondre, 4,5% ne donnent pas de réponse et 3% affirment ne pas comprendre la question. Ce dernier point est assez important puisque seuls 8 élèves explicitent une non compréhension ce qui confirme que globalement, la question est vue comme une question à laquelle il est a priori possible de répondre. Pour une question qui peut être jugée difficile de part le type d'activité qu'elle nécessite, la proportion d'un cinquième d'élèves ne cochant aucune des deux cases avant enseignement est plutôt faible. Il serait de plus prudent de minimiser ce chiffre dans la mesure où certaines non réponses ou certains "je ne sais pas" (sans qu'on puisse les quantifier) ont été produits par manque de temps pour terminer le questionnaire.
  Après enseignement, le taux d'absence d'information est quasiment divisé par deux. Il n'y a plus d'élèves qui affirment ne pas comprendre la question. 6% ne donnent pas de réponse (pourcentage donc sensiblement constant qui peut lui aussi s'expliquer largement par le manque de temps) et ils ne sont plus que 5% à affirmer ne pas savoir.
  Le taux d'absence d'information de 20% avant enseignement doit aussi être interprété en prenant en compte le pourcentage d'élèves cochant une case sans donner le moindre mot d'explication (ce qui est parfois le moyen de considérer qu'on a répondu sans vraiment répondre, pour "se débarrasser" de la question, le cas extrême étant la réponse au hasard). Or ce taux d'absence d'information (concernant la précision demandée) est de 40% des élèves ayant coché une des deux cases avant enseignement (79 sur 198 élèves). Sur ces 79 élèves, 30 affirment même par écrit ne pas savoir ce qui change. Tout se passe comme si ces élèves avaient juste une intuition sur l'endroit où se déroule la modification. On voit donc que le fait de cocher une case n'implique pas la possibilité de se prononcer davantage. On retiendra globalement la difficulté à répondre plus en détail à cette question avant enseignement.
  Après enseignement, 49 élèves sur 222 ayant coché une case ne donnent pas d'information (22%). La proportion chute donc de façon importante mais il y a encore plus d'un cinquième des élèves ne pouvant justifier leur choix. Vu le contexte du problème ici posé, nous pouvons difficilement attribuer ceci au caractère évident de la réponse, comme nous l'avons fait pour d'autre questions.
  Au total, ce sont 52% des élèves qui ne donnent pas d'informations écrites sur cette question (autre que "je ne sais pas", "je ne comprends pas" ou une case cochée), 31% des élèves après enseignement.
  On observe donc globalement un apport important de l'enseignement sur la capacité à interpréter la situation proposée même si le taux d'élèves ayant du mal à répondre reste important.

• Un événement qui a lieu très majoritairement au niveau de la vibration
  En gardant à l'esprit toutes les précautions liées à ce que nous venons de dire au sujet des choix qui peuvent être fait sans idées très précises (voire au hasard), nous pouvons quand même analyser les réponses au choix multiple. Rappelons que ce choix ne constitue qu'une partie de la réponse demandée en indiquant la localisation de l'événement cause du caractère plus aigu du son. Les résultats sont regroupés dans le diagramme VIII.1-36.

  

  diagramme VIII.1-36 : question S, réponses au choix multiple

  La causalité est donc très largement attribuée à la vibration (tout au moins à l'objet qui vibre), ce point de vue tendant à augmenter après enseignement pour représenter plus des trois quarts des réponses. Ce n'est donc pas l'enseignement qui rend ce point de vue dominant. Comme nous pouvions nous y attendre, la cause des changements de sensation perceptive est largement attribuée à l'objet source (transparence du milieu). L'enseignement ne fait que renforcer ce point de vue, ce qui n'a rien d'étonnant comme on l'a déjà vu. Ceci permet également de dire que les réponses se font bien plus dans le cadre conceptuel 3 que dans le cadre conceptuel 2 "son hors source". Il reste néanmoins un peu plus de 10% d'élèves (28) qui estiment après enseignement que le son plus aigu est lié à quelque chose qui a lieu entre la source et l'oreille. Il reste à savoir si ces 10% produisent cette réponse du fait de l'enseignement reçu. En fait, plus d'un tiers de ces 28 élèves ne donnent pas d'éléments de réponses (9 non réponses et 2 "je ne sais pas") et près d'un cinquième répondent d'un point de vue microscopique probablement importé de l'enseignement (exemple très élaboré de ce type de réponse : P10206 après "les molécules seront comprimées un plus grand nombre de fois dans un temps donné (fréquence)"). Sur ces 28 élèves, 8 cochaient déjà la même case avant enseignement mais 11 pensaient que la cause se situe au niveau de la vibration. Ces 11 élèves ont donc changé de point de vue et il est raisonnable de penser que ceci est dû à une meilleure connaissance de ce qui se passe dans le milieu. Au sujet de ce qui change dans la situation, avant enseignement, l'essentiel des élèves cochant "entre ce qui vibre et l'oreille" ne donnent pas d'explication (22% d'entre eux, 11 sur 49), un quart ne sait pas dire ce qui change (25%, 12 sur 49), et une près d'un cinquième redécrit l'évolution à l'aide d'un paramètre physique (18%, 9 sur 49). Nous allons essentiellement étudier à partir de maintenant les justifications (précisions) fournies par les élèves pensant que la cause de la variation du son est située au niveau de la vibration. Les justifications les plus fréquentes sont regroupées dans le diagramme VIII.1-37.

  

  diagramme VIII.1-37 : question S, évolution des justifications les plus fréquentes
• En quoi la vibration est-elle modifiée ?
  Ils sont 149 élèves avant enseignement et 194 après enseignement à penser que l'évolution de la perception est due à quelque chose qui se passe au niveau de la vibration (2e case). Il y a donc une évolution importante de ce point de vue.
  Comme nous l'avons déjà dit le nombre d'élèves ne justifiant pas leur choix ou n'étant pas capables de le faire reste important même après enseignement.
  Les autres réponses peuvent être regroupées selon les catégories suivantes :

  • Les réponses qui invoquent la "rapidité" de la vibration.
    Nous utilisons volontairement le terme "rapidité" ici dans la mesure où il n'est pas présent dans le savoir à enseigner mais utilisé par les élèves pour dire que la fréquence de vibration augmente. Ce terme est explicitement utilisé par environ 15% des élèves (ayant cochée la 2e case) aussi bien avant qu'après (avec une légère augmentation). Nous estimons que cette formulation ainsi que celle qui invoque l'augmentation de la vitesse de vibration sont des formulations en langage courant d'une idée qui, en termes plus scientifiques, s'exprimerait sous une forme du type "augmentation de la fréquence". Voici quelques exemples de réponses relevées avant enseignement :

    • L11123 ‘"elle est devenue plus rapide"’ (formulation très souvent utilisée)

    • L13101 ‘"la vibration est plus rapide’"

    • L13109 ‘"la vibration a un rythme plus rapide’"

    • L04120 ‘"l'objet vibre plus ou moins rapidement’"

    • L07101 ‘"elle est plus rapide et plus tendue’"

    • L07301 ‘"vibration plus rapide des membranes"’

    • L07111 ‘"la vibration est plus rapide et moins espacée’"

    • L11109 ‘"si le son devient plus aigu c'est qu'il y a ralentissement de la vibration"’

    • L11118 ‘"la vibration est plus accélérée"’

    • L01127 ‘"elle vibre plus vite"’

    Cette idée globale de rapidité, qui apparaît comme la réponse correcte du point de vue du savoir à enseigner (au choix des termes près), est exprimée dans 23% des cas avant enseignement (35 sur 149, dont 13 redoublants!) et le pourcentage double après enseignement (107 sur 194). Il est donc remarquable que la justification d'un son devenant plus aigu ne soit attribué à l'idée de rapidité de vibration que par 32 élèves sur 211 non redoublants avant enseignement (15%). Ce résultat tend à justifier le choix du groupe SOC quant à l'importance à donner à l'établissement de liens (sans masquer les simplifications dont ils résultent) entre paramètres perceptifs et concepts physiques caractérisant les événements.
    Outre l'augmentation importante de ces "bonnes" réponses que l'on peut raisonnablement attribuer à l'enseignement suivi, il est remarquable de noter l'évolution des termes et des concepts utilisés pour exprimer cette idée. Si les termes "rapidité" et "vitesse" restent assez utilisés (ce dernier n'étant pas sans risque de confusion avec la "vitesse du son"), le concept de fréquence, quasiment pas utilisé avant enseignement prédomine ensuite avec plus de 35% des cas. Il y a donc une évolution forte vers l'utilisation d'un concept de la physique suffisamment efficace pour décrire l'idée à exprimer. Remarquons cependant que l'utilisation du terme fréquence ne garantit pas la compréhension de ce qui se passe effectivement mais peut apparaître dans certains cas comme la récitation d'un savoir scolaire appris. Notons aussi que nous n'avons pas distingué ici les réponses qui mentionnent une augmentation de la fréquence de celles, beaucoup moins nombreuses, qui mentionnent une diminution.
    Nous pourrions enfin ajouter à ces réponses celles qui évoquent maladroitement, ou moins explicitement, la même idée. Ces réponses sont par exemple :

  • P02331 ‘"le nombre de vibration est supérieur à celle d'avant"’

  • P13103 ‘"il y a plus de Hertz"’

  • P07112 ‘"si le son est plus aigu il y a un plus grand nombre de vibrations’

  • P07124 "‘les vibrations sont plus rapprochées’"

  • P07313 "‘elle est plus courte’"

  • L10227 ‘"elle est plus courte"’

  • L07302 ‘"les vibrations sont moins espacées"’

Ces réponses sont au nombre de 9 après enseignement et 4 avant, ce qui a pour effet de donner un peu plus d'importance encore à l'idée d'une augmentation de la fréquence de vibration.
On peut enfin vérifier qu'il y a bien un phénomène de glissement lexical vers fréquence. En effet parmi les 28 élèves parlant de rapidité, de vitesse ou exprimant la même idée de façon floue, 12 répondent en terme de fréquence après enseignement tandis que 8 continuent à utiliser les même termes.

Les réponses qui invoquent un concept que le savoir à enseigner relie au niveau acoustique.

Nous regroupons dans cette catégorie les réponses affirmant que ce qui est modifié au niveau de la vibration est la force, l'intensité ou l'amplitude. Ces concepts, qu'ils soient quotidiens ou scientifiques sont liés à l'augmentation du niveau acoustique. Les pourcentages globaux sont 19% avant et 12% après. Il y a donc une chute symétrique à l'augmentation des réponses en termes de "rapidité", elle aussi due à l'enseignement. Là encore l'évolution lexicale est importante : les concepts quotidiens de force et d'intensité tendent à disparaître pour le premier, à s'effacer pour le second, alors que la concept d'amplitude émerge. Il y a donc un glissement sémantique important qui peut révéler une évolution de la précision de ce que l'élève veut dire.

Signalons que, parmi les élèves ayant coché la 2e case "vibration", 12% produisent une réponse erronée produit de la confusion, dans la relation avec le caractère aigu / grave, entre fréquence et amplitude.

Remarque : sur les 24 redoublants ayant coché cette case avant enseignement, 9 citent la rapidité de la vibration, 1 cite la vitesse, 3 la fréquence, 1 la force et 1 l'amplitude. Nous émettons alors l'hypothèse que l'idée qui reste quelques temps après l'enseignement est celle de rapidité (exprimée à l'aide de termes courants). Ceci confirme également que passer le questionnaire juste après enseignement renforce l'utilisation d'un vocabulaire "scientifique".