Les types d’évolution

Nous présentons tout d’abord les connaissances nouvelles construites par les élèves lors de cette séquence. Pour cela nous avons sélectionné les facettes correspondantes aux concepts nouvellement enseignés en 1ère S. Les résultats sont présentés dans les tableaux

• Pour L, les facettes suivantes sont nouvelles, nous les présentons dans l’ordre chronologique d’apparition :
• Il n’y a pas de lien entre la somme de forces exercées et la variation de la vitesse
• Il n’y a pas de lien entre la somme de forces exercées et la valeur de la vitesse
• La relation dynamique est « si la vitesse du centre d’inertie de ce système varie alors la somme des forces qui s’exercent sur le système n’est pas nulle»
• Le vecteur de somme de forces et le vecteur de variation de la vitesse sont colinéaires et de même sens
• La relation dynamique est «le vecteur de somme de forces et le vecteur de variation de la vitesse sont colinéaires et de même sens»
• On trouve le vecteur de la variation de vitesse en faisant la soustraction des deux vecteurs
• Pour la soustraction vectorielle, on prend le moins vecteur.
• Dans ces facettes, la relation de la dynamique apparaît. C’est la connaissance essentielle de l’enseignement. On voit qu’il y a une évolution dans la mesure où le contraire de cette relation est proposé tout d’abord par L. On voit également l’importance de la vitesse mise en jeu dans des facettes différentes : calcul vectoriel, relation entre le résultat du calcul vectoriel et la variation de la vitesse. Notons que cette dernière relation n’est pas évidente pour les élèves (ainsi lors de l’activité 3, les élèves avaient réalisé la construction vectorielle de la variation de la vitesse mais quelques instants plus tard affirment que la vitesse ne varie pas).
• Nous considérons que la relation de la dynamique a été construite par L à partir du principe d’inertie. L met souvent en œuvre le type de mouvement et son lien avec la force dès l’activité 1 (voir tableau 1 chapitre 1). Au cours de l’activité 3 il relie à nouveau force et mouvement puis force et variation de la vitesse ; il construit également des liens entre des types de mouvement spécifique et la variation de la vitesse.

Notre analyse sur le changement nous a conduit à préciser certains types de changement. Nous avons observé les types suivants :

Apparition nouvelle : par exemple Adrien ne connaît pas le diagramme interaction, L lui présente les règles de cette représentation et il apprend à construire ce diagramme (activité 4 étapes 2a.1 et 2a2 ).

Différenciation : Par exemple Adrien ne différencie pas au début la force exercée par le sol et celle exercée par la Terre et après des échanges avec L il les différencie (question 3, étape 1b.1)

:un autre exemple est relatif à la différenciation de plusieurs composantes de la vitesse : son module et sa direction et son sens. Aussi bien pour L que pour A, on observe que dans un premier temps la vitesse dans un mouvement circulaire est constante et qu’ensuite ils établissent une différence entre module et direction (activité 3, étape 5b.4)

Généralisation : Par exemple L considère au début que la Terre exerce toujours une force mais avec une direction qui peut varier alors qu’ensuite la force exercée par la Terre est toujours verticale vers le bas (activité 4, étape 5.5)

Remplacement : par exemple, Adrien considère que si un objet B exerce une force sur A, A n’exerce pas nécessairement une force sur B. Ultérieurement il change et accepte que si A agit sur B, B agit sur A.

Cependant ces changements sont insuffisants pour caractériser les évolutions. Notre analyse a montré combien la multiplicité des facettes intervient dans l’évolution conceptuelle.

Ceci nous conduit à proposer comme de nouveaux travaux sur le rôle d’un grand nombre de connaissances dans la construction conceptuelle. Comme nous avons commencé à le montrer la description à deux niveaux : les facettes et les grandes facettes est probablement à approfondir.