2. Analyse des conceptions en optique géométrique

Depuis trente-cinq ans, les didacticiens des sciences physiques ont travaillé sur les conceptions antérieures des élèves, en particulier dans le domaine de l’optique géométrique. Dans ce domaine, les conceptions se déroulent autour des trois concepts de base suivants : “ lumière ”, “ image ” et “ vision ”. La lumière est un concept de base pour introduire les différentes notions au niveau de l’enseignement d’optique. C’est un phénomène rencontré en permanence dans la vie quotidienne des individus. Les travaux qui se sont intéressés aux conceptions de la lumière et de la vision en optique géométrique sont multiples (Tiberghien 1983, Guesne 1985, Goldberg et MacDermott 1986 et 1987, Kaminski 1991, Galili 1993, Vosniadou 1994, Viennot 1996, Galili et Hazan 2000, …). Ces travaux ont montré que l’élève construit ses propres idées sur la lumière à partir des expériences vécues quotidiennement et des connaissances véhiculées dans son entourage.

Les principales conceptions mises en évidence chez des élèves de toutes cultures, avec une fréquence d’apparition variable suivant leur âge, par les travaux antérieurs en didactique de l’optique géométrique sont les suivantes :

• « le bain de lumière » : la lumière est un état du monde, elle baigne la totalité des objets visibles, ce n’est pas un phénomène de propagation.
• « le feu visuel » : l’œil voit parce qu’il envoie des rayons visuels palper les objets qui sont à sa portée, et en retire ses informations.
• « le point de vue holistique de l’objet lumineux » : un objet est un tout, qui émet globalement de la lumière envisagée comme un tout ; on peut représenter cette lumière émise et mener des raisonnements sur elle à partir d’un endroit quelconque de l’objet.
• « l’image voyageuse » : un objet émet une image, qui voyage le long du faisceau de lumière émis par l’objet, traverse les systèmes optiques en subissant éventuellement certaines transformations, et peut être observée n’importe où après le système optique en portant la trace de ces transformations (Viennot, 1996 ; Buty, 2000).