3.5.3. Registres sémiotiques

La formation du savoir scientifique est inséparable du développement de symbolismes spécifiques pour représenter les objets et leur relation (Gragner, 1979, cité par Duval, 1995). Selon Duval (1995), un concept peut être représenté de différentes manières. Il évoque plusieurs registres sémiotiques: la langue naturelle, les graphes, la géométrie vectorielle, les schémas, les formules algébriques, etc., la langue naturelle constituant pour lui un "registre à part", c'est l'organisation sémiotique par excellence.

Chacune des différentes représentations apporte une information spécifique à son sujet et c'est la compréhension de l'ensemble des représentations qui permet de donner du sens au concept. Ainsi, "la compréhension (intégrative) d'un contenu conceptuel repose sur la coordination d'au moins deux registres de représentation, et cette coordination se manifeste par la rapidité et la spontanéité de l'activité cognitive de conversion" (Duval, 1993). "Se contenter de proposer des représentations multiples sans mener d'activité visant à établir des liens entre ces représentations pourrait être contre-productif du point de vue de l'apprentissage" (Tiberghien & Vince, 2005).

La mise en œuvre de différents registres sémiotiques peut être fructueuse pour l'apprentissage, cependant le passage d'un registre à l'autre n'est pas évident pour les élèves:

‘"Le passage d'un système de représentation à un autre ou la mobilisation simultanée de plusieurs systèmes de représentation au cours d'une même démarche, phénomènes si familiers et si fréquents dans l'activité mathématique, n'ont rien d'évident et de spontané pour la plupart des élèves et des étudiants. Ceux-ci, le plus souvent, ne reconnaissent pas le même objet à travers les représentations qui peuvent en être données dans des systèmes sémiotiques différents (…) Et, de façon plus significative, un tel cloisonnement persiste même après un enseignement ayant largement utilisé ces différents systèmes sémiotiques de représentation" (Duval, 1995, p.5)’

D'ailleurs de nombreux travaux de didactique ont mis en avant des difficultés d'élèves liées à l'utilisation de certaines représentations sémiotiques d'un concept comme la représentation graphique (McDermott & al., 1987) et la représentation vectorielle (Meltzer, 2005 ; Jiménez & Perales, 2001).