II.2011Hypothèse d’apprentissage des représentations sémiotiques

D’après Duval (1995, p.21), les systèmes sémiotiques permettent d’accomplir trois activités cognitives inhérentes à toutes représentations⁷. En effet, Duval (1995, p. 61) précise que ’ ‘l’activité conceptuelle implique la coordination des registres de représentations’ ’ et il poursuit : ’ ‘il faut qu’un sujet soit parvenu au stade de la coordination de représentations sémiotiquement hétérogènes, pour qu’il puisse discriminer le représentant et le représenté, ou la représentation et le contenu conceptuel que cette représentation exprime, instancie ou illustre’ ’. Duval (1995, p. 68) ajoute que parvenir à cette distinction du représenté et du représentant (’degré de liberté du sujet’) est ’ ‘essentiel pour qu’il ait compréhension conceptuelle ou possibilité d’un traitement formel des représentations sémiotiques d’un objet’ ’.

Chacune de ces activités cognitives est présentées pour trois représentations du concept de fréquence (Tableau 2) et complétée des difficultés qu’un apprenant peut rencontrer (Duval, 1995, Ainsworth et al., 1996). Ces trois activités sont les suivantes :

• ’ ‘constituer une trace (...) qui soit identifiable comme une représentation de quelque chos’ e’.
  La trace matérielle du concept de fréquence apparaît effectivement sous forme d’un texte et d’une d’image. La diversité des systèmes de représentation sémiotique (les représentations graphiques, l’écriture symbolique, le langage naturel,...) peut nécessiter un apprentissage spécifique de chacun des systèmes.

• ’‘transformer les représentations par les seules règles propres du système(...) de façon à obtenir d’autres représentations pouvant constituer un apport de connaissance par rapport aux représentations initiales’’.
  La possibilité de transformation d’une représentation, au sein d’un même système, apparaît, par exemple, avec l’écriture symbolique. La fréquence peut éventuellement être exprimée en fonction de la période ou de la pulsation (ω) si l’on sait que f = 1/T = ω/2π. Il s’agit bien de transformations au sein d’un même système sémiotique. Ce traitement peut consister aussi à reformuler la définition de la fréquence de vibration pour l’expliquer.

• ’‘convertir les représentations produites dans un système en représentations d’un autre système, de telle façon que ces dernières permettent d’expliciter d’autres significations relatives à ce qui est représenté’’.
  L’activité de conversion est mise en oeuvre par exemple par un élève lors de la détermination de la fréquence à partir d’une animation. Il est censé, d’abord convertir le mouvement de la membrane du haut-parleur (représentation dynamique que nous détaillons par la suite) en un nombre d’allers-retours (représentation symbolique), puis de coordonner le nombre d’allers-retours comptés en une durée donnée avec la définition de la fréquence (langage naturel), pour déterminer la valeur de la fréquence. Cette activité de conversion est difficile pour les élèves car elle nécessite de se représenter un même concept d’une autre manière et de ’comprendre’ le lien entre différentes représentations d’un même représenté : chaque représentation apportant des informations bien spécifiques par rapport au concept en jeu.