X.2.1.2 Une articulation forte avec les modèles écrits proposés par SOC

Nous avons déjà dit le danger, de notre point de vue, de ce type de recours à une analogie qui devient le sujet principal. Si nous pouvons partager le diagnostic sur les difficultés et les objectifs, nous ne proposons pas ici les mêmes remèdes. Les propositions ci-dessus du GTD nous paraissent maîtrisables que par le physicien qui sait déjà. Procéder de la sorte reviendrait à renoncer à étudier le son. Ce texte exprime cependant le besoin de représentations animées pour le concept d'onde.

Nous avons décrit dans la partie B les raisons pour lesquelles il nous paraît essentiel de proposer aux élèves un modèle de la vibration pour la création sonore et un modèle particulaire de la propagation du son (§ VI.4.). Nous ne revenons pas ici sur ces aspects, explicités également dans d'autres travaux (Arnaud, 1997 ; Robles, 1997). Rappelons juste que ce qui motive une telle entreprise tient essentiellement :

  • à la difficulté d'observation visuelle qui a elle-même plusieurs causes (impossibilité d'observer à l'oeil nu autre chose que des phénomènes macroscopiques, rapidité des événements, petitesse des amplitudes en jeu, nature du milieu...) ; certains de ces éléments ont également pu motiver l'élaboration d'autres simulations particulaires (Méheut, 1996) ;

  • à la complexité des phénomènes en jeu et des instruments de mesures traditionnellement utilisés à ce sujet dans l'enseignement (microphones, oscilloscope).

Nous avons également présenté les avantages spécifiques d'un tel modèle :

  • lien explicite entre ce qui se passe au niveau de la vibration et ce qui est perçu ;

  • proposition d'un mécanisme descriptif pour illustrer comment l'information vibratoire se propage ;

  • découplage de ce qui se passe dans le temps d'une part, dans l'espace d'autre part pour pouvoir dans un second temps mieux faire le lien entre les deux évolutions ;

  • représentation particulaire du concept de longueur d'onde.

Cependant, cette étude avait déjà permis de dégager quelques limites importantes. En particulier, avec un tel modèle écrit, nous avons uniquement recours à des représentations à un instant donné ou à un endroit donné, si bien que la propagation des zones comprimées ne peut être que pensée, mais pas encore visualisée. L'influence de la fréquence et de l'amplitude de vibration sur le mouvement de la source, sur la modification du milieu et sur la longueur d'onde reste à la charge de l'élève, puisqu'il doit pouvoir les générer mentalement (et par l'imagination) en faisant fonctionner le modèle au mieux. De même, la vitesse reste un concept qui n'est pas représenté dans ce modèle. Il nous est apparu très vite, à la suite d'autres travaux (Arnaud, 1997 ; Robles, 1997 ; Foley, 1994) que l'image animée pouvait apporter une contribution tout à fait déterminante pour résoudre, au moins en partie, ces difficultés.

La manipulation du modèle peut de notre point de vue en accroître la compréhension et les possibilités d'utilisation en référence au monde des objets et des événements. Le point de vue de Durey et Beaufils (1998) cité ci-dessous nous paraît à ce titre être une bonne synthèse du processus éventuel par lequel faire vivre le modèle est une voie fructueuse pour l'apprentissage :

‘"Les activités de manipulation de modèles et d'expérimentation sur modèle, clairement situées dans le champ théorique, sont donc a priori tout à fait pertinentes du point de vue de l'apprentissage des sciences. On peut même faire l'hypothèse que, étant plus claires dans leurs objectifs et dans la relation à leur champ de référence (les modèles et les théories) que ne le sont, de leur côté, les expériences de classes par rapport aux démarches expérimentales, ces activités seront porteuses d'une meilleure structuration/conceptualisation des connaissances" (Durey & Beaufils, 1998, p. 72).’

SimulaSON propose donc des simulations qui permettent la manipulation, "l'expérimentation sur les modèles" (Grémy, 1985) suivants :

  • modèle de la vibration pour la création sonore ;

  • modèle particulaire de la propagation du son.

Après une analyse critique des différentes réalisations au sujet des ondes, présentée dans le paragraphe suivant, nous verrons en quoi la simulation par l'image animée que nous proposons s'écarte de ces réalisations.