LE RAISONNEMENT

SPONTANE

EN DYNAMIQUE ELEMENTAIRE

Cet exposé se situe dans le cadre limité d'une matière : la physique. On rencontrera sans doute, en chemin, des éléments transposables à d'autres domaines de la connaissance, mais dans un premier temps, on se souciera davantage de préciser quelques points plutôt que de les insérer dans une théorie globale.

L'idée de départ est que la façon dont chacun raisonne, en particulier en physique, n'est pas seulement l'effet de l'enseignement reçu. Il y a une matière « spontanée » * de raisonner qui n'est pas quelconque et qui ne traduit pas seulement une absence ou une déformation de connaissances scolaires. Et il se pourrait bien, d'ailleurs l'idée n'est pas nouvelle, que certains échecs que l'on enregistre dans l'enseignement s'expliquent en partie par des conflits non explicités entre la matière enseignée et certains modes de raisonnement spontanés. Le parti pris que nous avons adopté dans notre équipe ** est d'élucider autant que possible, sur quelques points, les raisonnements spontanés les plus fréquents. Ceci laisse

provisoirement de côté de multiples aspects, notamment de type proprement pédagogique : structure de la matière, stratégie pédagogique, place de l'enseignant dans le processus d'apprentissage, etc. C'est un travail qui part d'une pratique pédagogique, dont le but est de contribuer, à terme, à une amélioration de l'enseignement, mais dont l'objet immédiat est plutôt une « étude de terrain » : on s'intéresse à l'étudiant lui-même, ou à l'élève, pour en comprendre les raisonnements propres.

Nous avons travaillé essentiellement en mécanique, sur deux thèmes : les changements de référentiels (1, 2) et celui dont je parlerai ici : les relations entre force énergie et mouvement. Ce champ d'investigations est indiqué à plusieurs titres :

— Les relations entre force énergie et mouvement sont à la base de la physique et déterminent sans doute pour une large part le comportement ultérieur des étudiants.

— Elles font, en outre, l'objet d'un modèle simple du point de vue formel ; la dynamique newtonienne établit

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une relation linéaire : F = my, entre le vecteur force exercée sur une masse ponctuelle, et une caractéristique du mouvement, le vecteur accélération, qui est un taux horaire de variation du vecteur vitesse.

— Enfin il est manifeste dès à présent que ce modèle formel ne coïncide que très partielielment avec l'approche intuitive généralement répandue, selon laquelle un mouvement suppose une force agissant dans le même sens, et l'immobilité, même passagère, suppose l'absence de force. C'est entre force et vitesse, plutôt qu'entre force et accélération que, spontanément, on établirait une relation linéaire.

Je voudrais montrer, rapidement, à quel point ce type de tendance spontanée survit à l'enseignement, et en analyser un peu plus finement les rouages. Certes, il n'est pas question d'observer ce qui se passe réellement dans la pensée d'un étudiant, ni même de savoir de quoi on parle exactement en disant cela. Mais on peut faire apparaître des ensembles question-réponse à la fois fréquents et difficilement imputables à l'enseignement seul. Le problème est ensuite de dépasser le stade d'un simple catalogue. Il faut donc faire une hypothèse sur la façon dont les étudiants ont raisonné pour aller de la question à la réponse, du type « tout se passe comme si ».

Mais chaque « question-réponse » peut donner lieu à une foule d'hypothèses : « le texte est irréaliste », « les élèves n'ont pas compris la question », « telle erreur est induite par l'enseignement..., par le langage courant... », « la difficulté est d'ordre mathématique », « ils ont confondu ceci et cela », etc. On peut se demander ce qui autorise à choisir et à décider que telle interprétation vaut mieux que telle autre.

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