VIII.1.11.4 Comparaison Soc / non SOC

Nous allons tenter dans cette partie d'évaluer les éventuelles différences significatives entre les deux populations étudiées au sujet des grandes tendances dégagées précédemment.

Il est utile de rappeler à ce stade que cette question est fortement concernée par ce qui peut faire la spécificité du contenu proposé par le groupe SOC. Plu précisément, un point fondamental de ce contenu aide à traiter cette question. En effet, le lien entre la fréquence de vibration et le caractère aigu /grave est présenté par le groupe SOC comme une modélisation fondamentale dans l'enseignement de la physique au sujet du son (avec le lien dialectique amplitude – niveau sonore et sans nier le caractère simplificateur de ces liens). La fréquence est dans ce cadre définie précisément (voir modèle de la vibration du groupe SOC). L'effet de ce type de relation modélisante sur l'évolution des réponses à certaines questions (question I et N en particulier) a déjà été souligné ou le sera par la suite (question T et A). Nous pouvons donc nous attendre ici à une évolution plus importante des élèves ayant suivi le contenu SOC vers une causalité attribuée à la vibration, mais surtout vers une invocation plus importante après enseignement de l'augmentation de la fréquence.

Cependant, il ne faut pas oublier que le groupe SOC fait également du modèle microscopique un point fondamental. Ce modèle décrit en particulier le mouvement de vibration des particules comme lié au mouvement vibratoire de l'objet source. Une bonne compréhension et utilisation de ce modèle peut même permettre de conclure à un rapprochement des zones de compressions dans le milieu (ou diminution de la longueur d'onde, concept introduit dans ce modèle). Ainsi, si la prégnance de ce modèle (dans le cas où il est compris et utilisé) devient trop importante, la réponse peut invoquer une modification du milieu au lieu d'invoquer une modification de la vibration. Ceci suppose cependant une relative maîtrise du fonctionnement du modèle, ce qui, nous l'avons vu par ailleurs, est une difficulté que peu d'élèves surmontent réellement.

Les résultats comparés peuvent quoi qu'il en soit être l'occasion d'estimer l'effet d'un contenu d'enseignement basé sur la modélisation (comme l'est le contenu SOC) sur une question qui invite justement à modéliser.

Commençons par observer les réponses concernant la localisation de la cause de l'évolution sonore (choix multiple). Les résultats sont regroupés dans le diagramme VIII.1-38 ci-dessous.

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diagramme VIII.1-38 : question S, évolution des réponses au choix multiple selon la population

Nous ne revenons pas sur les proportions relatives des différents choix. Les pourcentages pour "au niveau de la vibration" sont forts avant et après enseignement pour les deux populations et l'augmentation ne peut être alors que limitée (et donc la différence d'augmentation aussi). Nous pouvons néanmoins noter une tendance importante à une augmentation plus forte de ce choix (cause "vibration") pour la population SOC. En effet ce choix augmente de 25% pour la population SOC contre 9% seulement pour l'autre population. Ceci confirme l'utilité (et la capacité à être utilisé) du modèle de la vibration proposé par SOC sur ce type de situation. La cause première est bien attribuée à quelque chose que se passe au niveau de la vibration.

10% des élèves des classes SOC continuent à invoquer une modification dans le milieu, pourcentage qui résulte de façon quelque peu symétrique d'une baisse plus importante que pour les autres élèves.

La diminution des non réponses et des réponses "je ne sais pas" pour la population SOC est également plus importante. Cette tendance demanderait cependant à être confirmée par des échantillons plus importants.

En fait, pour rendre compte de la différence de capacité à répondre des deux populations, il est préférable de s'intéresser aux taux de non réponses une fois une case cochée plutôt qu'aux taux de cases non cochées. Nous avons déjà dit que l'absence de précision de ce qui change, une fois une case cochée, était courante (non réponses ou "je ne sais pas ce qui change"), et qu'elle révélait une difficulté réelle à répondre malgré une intuition sur la localisation de la cause. Nous avons regroupé dans le diagramme VIII.1-39 ces cas pour chaque population, ramenés aux nombres d'élèves ayant coché une des deux cases proposées.

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diagramme VIII.1-39 : question S, taux d'absence ou d'impossibilité de justification selon la population

Il est alors tout à fait remarquable de constater que ce taux diminue légèrement pour les élèves ayant suivi le contenu SOC alors qu'il augmente de 13% pour les autres. Si l'on considère que les cas dus à un manque de temps sont en proportion égale dans les deux populations, les élèves n'étant pas dans une classe SOC semblent donc plus démunis après enseignement qu'avant pour répondre de façon précise à la question. C'est essentiellement cette précision demandée qui appelle une modélisation (quel événement ou phénomène dois-je mettre en relation avec le son plus aigu ?). On peut donc conclure que cette activité de modélisation n'est en rien devenue plus facile après enseignement, bien au contraire.

Nous allons maintenant confirmer ceci en analysant les précisions fournies par les élèves selon leur appartenance à l'une ou l'autre des populations.

Tableau VIII.1-8 : question S, faiblesse des nombres d'élèves qui cochent la 1ère case (entre ce qui vibre et l'oreille) et qui donnent une précision sur ce qui change
SOC avant SOC après Non SOC avant Non SOC après
14 9 12 8

Il serait donc illusoire de dégager des différences de comportements sur des échantillons aussi petits.

Tableau VIII.1-9 : question S, nombres d'élèves qui cochent la 2e case (au niveau de la vibration) et qui donnent une précision sur ce qui change
SOC avant SOC après Non SOC avant Non SOC après
44 87 53 70

Le diagramme VIII.1-40 fournit la répartition des réponses des élèves ayant coché la 2e case (au niveau de la vibration).

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diagramme VIII.1-40 : question S, précision de ce qui change (au niveau de la vibration) selon la population

Il est remarquable de constater une évolution plus importante du recours au concept de fréquence pour la population SOC (de 7 à 41 réponses contre 1 à 29 pour la population non SOC). La différence entre les deux populations à ce sujet est peut-être moins importante que ce à quoi nous pouvions nous attendre, en tous les cas moins importante que les différences constatées sur d'autres questions au sujet de l'utilisation de ce concept. Ceci semble indiquer que le concept est bien présenté par les contenus autre que SOC mais que les élèves y recourent moins largement, c'est-à-dire pour des situations moins diverses. Il faut que le contexte soit très proche du contexte qui a été lié à fréquence en classe (comme c'est la cas ici) pour que les élèves "activent" ce concept.

Notons que le pourcentage d'élèves mentionnant une idée voisine de la "rapidité" de la vibration (vitesse, fréquence...) passe de 33% à 65% pour la population SOC, et de 17% à 46% pour l'autre population. Cette idée dépasse donc largement la moitié des réponses après enseignement pour la population SOC.

Par contre, ni le contenu proposé par la groupe SOC ni un autre n'induit une diminution de l'usage des termes courants "rapidité" et "vitesse" (de la vibration). Il serait intéressant de savoir si ceci est dû à l'utilisation de "rapidité de la vibration" comme un moyen d'expliciter le phénomène. Avoir recours à une telle expression peut être le signe, pour certains élèves, d'une compréhension de ce qui se passe, alors que l'invocation d'une augmentation de la fréquence, savoir qu'ils jugent plus scolaire, ferait plus difficilement sens pour eux. Nous percevons là la difficulté des élèves à utiliser des concepts de la physique lorsqu'ils disposent de termes du langage courant pour décrire les phénomènes en jeu.

Les nombres d'élèves produisant des réponses mentionnant quelque chose liée à l'amplitude de la vibration sont assez petits. Il n'y pas de différence significative entre les deux populations à ce sujet. Enfin, l'étude lexicale dont nous allons parler juste après nous indique qu'intensité n'est plus cité que par des élèves non SOC après enseignement.