Dykstra

Dykstra (1992 a,b) proposent trois types de changement conceptuel : différentiation, extension d’une classe, re-conceptualisation. Il parle des changements qui réfèrent aux connaissances des étudiants sur comment le monde fonctionne ou sur comment il est constitué. De plus il considère que les connaissances peuvent être opératoires dans des situations différentes. Il donne l’exemple sur la force concernant le changement conceptuel (1992b, p.14, figure 2).

Figure 2 (reprise de Dykstra (1992b) Une série de changements conceptuels.

Dykstra précise (traduction libre) : "Les étudiants démarrent en physique avec la conception: "un mouvement implique une force" (colonne de gauche). Après une série d'activités, les élèves commencent à comprendre les relations entre différentes quantités utilisées pour décrire le mouvement de chaque objet à partir de graphes (distance/ temps, vitesse / temps et accélération/temps). Ils commencent à discriminer différents mouvements du fait, partiellement, de leur compréhension des significations des termes utilisés pour décrire le mouvement tels que dans leurs compte rendus de la chute des objets (chute libre), ils réfèrent à "aller plus vite" ou "accélération" au lieu de juste "tomber". Ceci prend en compte la distinction entre la première et la deuxième colonne de la figure 2.

Cette différentiation du mouvement ne change pas, par elle-même, les conceptions des élèves sur les causes du mouvement, mais elle génère une division [ou encore une différentiation] conceptuelle du mouvement. En ce qui concerne la causalité, ce changement fournit une base pour élaborer ou enrichir leur conception du moment. Par exemple, les élèves diront que pour maintenir une vitesse constante, un surplus constant de force est nécessaire, et si il y a un changement de vitesse, alors le surplus de force est aussi modifié. Ils n'ont pas encore la conception Newtonienne : une accélération constante implique un surplus constant de force [somme des forces non nulles]. Cette situation est décrite dans la seconde colonne de gauche de la figure ci dessus (conception initiale raffinée).

Dans le cas de différentiation, les nouveaux concepts apparaissent à partir de concepts plus généraux existants ; ainsi vitesse et accélération se distinguent des idées plus générales de mouvement en cinématique. Quant à l’extension d’une classe, il s’agit de concepts existants, qui prennent un sens différent, ils recouvrent une notion plus large. Par exemple, l’immobilité et la vitesse constante deviennent équivalente comme dans le point de vue newtonien. Dans le cas de re-conceptualisation, il s’agit d’un changement significatif de la nature et des relations entre les concepts, le changement de "la force implique le mouvement" vers "la force implique l'accélération".