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Exemples Avantages & Inconvénients des simulations Différence entre Simulation & Animation Les Simulations en physique & en Didactique Lanalogie 1 Rôle.

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1 Exemples Avantages & Inconvénients des simulations Différence entre Simulation & Animation Les Simulations en physique & en Didactique Lanalogie 1 Rôle des simulations modélisantes dans la construction des connaissances des apprenants LA DIDACTIQUE DES DISCIPLINES SCIENTIFIQUES (OPTION : SCIENCES PHYSIQUES) Juin 2004 Présenté par : Jalel Saâdi La Faculté des Sciences de Bizerte * * * * * Master de chimie-physique

2 Exemples Avantages & Inconvénients des simulations Différence entre Simulation & Animation Les Simulations en physique & en Didactique Lanalogie 2 Pour définir lanalogie nous allons nous référer à la définition qui existe dans le lexique dune publication[1] de lINRP :[1] Penser par analogie cest rapprocher deux choses appartenant à des domaines différents, au nom dune ressemblance entre les structures ou les rapports internes de ces choses. « Penser par analogie peut permettre de découvrir (fonction heuristique), de faire comprendre (fonction pédagogique), de se représenter (fonction figurative). En dautres termes elle est un moyen facilitant pour passer de linconnu, et pour figurer ce qui est complexe à penser. Ce mode de raisonnement na pas de pouvoir explicatif mais peut être utilisé comme moteur de la connaissance, en mettant sur la piste dexplications qui seront validées par dautres démarches. En établir les limites est un moyen den maîtriser lusage… » [1][1] Collectif INRP. (1985). Procédure dapprentissage en sciences expérimentales. Col. Rapport de recherche N°3, p 193. Définition de lanalogie

3 Exemples Avantages & Inconvénients des simulations Différence entre Simulation & Animation Les Simulations en physique & en Didactique Lanalogie 3 En physique, lusage de lanalogie avait pour ambition dunifier deux domaines. Les physiciens ont réussi à le faire pour certain domaine, citons par exemple le rattachement des ondes radios aux ondes lumineuses qui ont été réunies par la théorie de lélectromagnétisme. Mais dans dautres cas, lanalogie a été utilisée mais la théorie unificatrice na pas vu le jour. Lunification de deux domaines, nest pas une fonction immuable du raisonnement analogique. Sa fonction principale est daider le physicien dans sa démarche de conceptualisation dun nouveau phénomène, en faisant le rapprochement avec un domaine déjà connu et conceptualisé. Pour le physicien, lanalogie est un outil utilisé en amont pour créer une théorie ou pour conceptualiser un phénomène donné. Mais, il peut sen servir aussi en aval, dans le but de familiariser une nouvelle théorie auprès de son public et dillustrer de la sorte, certaines idées abstraites de sa théorie.

4 Exemples Avantages & Inconvénients des simulations Différence entre Simulation & Animation Les Simulations en physique & en Didactique Lanalogie 4 Gaston Bachelard disait à propos de lanalogie entre une pompe et un générateur électrique : « Précisément, la science moderne se sert de lanalogie de la pompe pour illustrer certains caractères des générateurs électriques ; mais pour tacher déclaircir les idées abstraites de différence de potentiel, dintensité de courant. On voit ici un vif contraste des deux mentalités : dans la mentalité scientifique, lanalogie hydraulique joue après la théorie. Elle joue avant dans la mentalité préscientifique. » Dans cette citation Bachelard reconnaît lutilité de lanalogie hydraulique pour illustrer des « idées abstraites » comme la force électromotrice dun générateur. Mais il ne pense pas que lanalogie puisse servir à la construction dune idée abstraite. Pour critiquer ce point de vue, J.L CANAL rappel les engrenages de MAXWELL, qui lont conduit à élaborer une des plus grandes théories en physique : Lélectromagnétisme. Il ajoute que Maxwell lui-même a écrit à propos de lanalogie : « Par analogie physique, jentends cette ressemblance partielle entre les lois dune science et les lois dune autre science qui fait que lune des deux peut servir à illustrer lautre. »

5 Exemples Avantages & Inconvénients des simulations Différence entre Simulation & Animation Les Simulations en physique & en Didactique Lanalogie 5 Les critiques de lanalogie Certains travaux en didactique ont montré que lusage de lanalogie peut renforcer certaines conceptions erronées des élèves. Dans le cas de lélectrocinétique, le domaine qui nous intéresse dans ce présent travail, lanalogie hydraulique qui consiste à dire que le courant électrique est similaire à un courant deau qui coule dans un fleuve en partant dun endroit élevé vers un endroit daltitude inférieure est une analogie qui renforce le raisonnement séquentiel des élèves. Cette analogie renforce aussi, lidée que le courant électrique est de nature substantialiste, comme lest le courant deau. J.L CANAL partisan de lutilisation de lanalogie dans lenseignement de lélectrocinétique défend son point de vue endisant: « … lanalogie hydraulique ne peut être condamnée a priori, nous en définirons plusieurs susceptibles dêtre utiles. Sa qualité passe par une obligation : définir ses limites… La comparaison des deux domaines doit ainsi permettre de se départir des mauvaises analogies (les conceptions initiales souvent) pour sorienter vers des analogies modélisantes satisfaisantes : cest ce qui ce produira en électrocinétique quand on passera dune pile assimilée à un réservoir qui déverse ses particules électriques en un débit constant à une pile assimilée à une pompe qui agit sur la totalité des particules électriques réparties en permanence dans tout le circuit. »

6 Exemples Avantages & Inconvénients des simulations Différence entre Simulation & Animation Les Simulations en physique & en Didactique Lanalogie 6 Lanalogie est un outil puissant aux mains de qui sait sen servir. Cet outil devient indispensable, si on ne trouve pas un autre moyen de concrétiser pour lélève des concepts qui sont abstraits comme cest le cas pour la tension électrique. De plus, si des savants théoriciens comme J.C. MAXWELL et A. EINSTEIN lont utilisé, le premier pour construire sa théorie délectromagnétisme et le second pour vulgariser ces travaux qui sont complexes et abstraits pour quils deviennent accessibles à un public non spécialisé[1]. Pourquoi refuserions-nous en didactique à le faire ? Surtout lorsque nous navons pas un autre moyen pour aider lélève dans sa quête du sens.[1] [1] Albert EINSTEIN et Léopold INFELD.(1983). Albert EINSTEIN.(1963).

7 Exemples Avantages & Inconvénients des simulations Différence entre Simulation & Animation Les Simulations en physique & en Didactique Lanalogie 7 Les avantages et les inconvénients de lutilisation des simulations dans lenseignement Les travaux de recherches ne sont quà leur début. Les avantages et les inconvénients de leurs utilisations dans lenseignement ne sont pas totalement maîtrisés. Nous essayerons de mettre en lumière les points les plus importants. « Létat actuel des connaissances nous permet de penser que la présentation des informations à laide des animations joue plusieurs rôles importants. Elle permet dattirer et de maintenir lattention du sujet, de représenter le domaine qui implique le mouvement explicite ou implicite, dexpliquer les relations structurelles ou fonctionnelles entre plusieurs composantes des systèmes complexes et daider les sujets à construire les modèles mentaux des domaines en question… » Elle prend tout son sens lorsque le phénomène ou concept simulé est abstrait et dépendant du temps. Denis LEGROS et Jacques CRINON (2002) finissent le paragraphe consacré aux animations par la conclusion suivante : Les avantages

8 Exemples Avantages & Inconvénients des simulations Différence entre Simulation & Animation Les Simulations en physique & en Didactique Lanalogie 8 Les inconvénients Un des inconvénients majeur de lutilisation des simulations dans lenseignement est que les élèves et les étudiants lui attribuent un statut moindre par rapport au statut quils donnent habituellement aux formalismes mathématiques. Les étudiants les perçoivent comme étant ni de la réalité, ni de la théorie. Leffet de distraction. Lors de la première présentation par lenseignant dune simulation, lattention va être focalisée sur les mouvements, les couleurs et les schémas présents dans la simulation. Quelques minutes plus tard, leur attention se focalisera peu à peu sur le contenu et ils passeront à la mémorisation des détails. Une compréhension globale ou une vue systémique ne sera atteinte quun peu plus tard. Cest à dire après avoir vu la simulation à plusieurs reprises. Résumé La phase de distraction La phase de mémorisation des détails La phase de la construction de vue systémique du phénomène simulé.

9 Exemples Avantages & Inconvénients des simulations Différence entre Simulation & Animation Les Simulations en physique & en Didactique Lanalogie 9 La première phase qui est considérée par certains comme un inconvénient sopposant à une construction active des connaissances, nest que passagère. En réalité, cet effet de distraction ne dure que quelques minutes ou quelques dizaines de minutes et satténue au fur et à mesure que lapprenant commence à se familiariser avec ces nouvelles techniques. Cet effet nest pas aussi néfaste quil apparaît, il peut devenir le catalyseur de la construction des connaissances. Au départ, lapprenant considérera la simulation comme un jeu, mais connaissons nous une meilleure méthode pour attirer lattention dun individu et le faire intéresser à quelque chose, voire amorcer tout un processus dapprentissage mieux que par le jeu ? À ce propos Maurice Fleury (1993) disait :

10 Exemples Avantages & Inconvénients des simulations Différence entre Simulation & Animation Les Simulations en physique & en Didactique Lanalogie 10 « De tout temps et dans toute culture, le jeu a toujours constitué un élément essentiel au développement social et intellectuel des jeunes. Selon les sociologues, le jeu est une façon d'aider les enfants ou les adolescents à anticiper les attentes, les normes et les moeurs d'une société. Le jeu peut aussi servir d'outil à l'apprentissage et est qualifié alors d'éducatif. L'avènement de l'ordinateur a passablement fait évoluer le domaine du jeu éducatif et lui a donné des dimensions jusqu'alors insoupçonnées. Jamais auparavant n'avions-nous pu construire des mondes à la fois aussi fantaisistes et aussi prêts de la réalité »[1][1] [1]Maurice Fleury.(1993). [En ligne] Leffet de distraction ne peut devenir un inconvénient que si lapprenant stagne à ce stade et ne passe pas à la phase 2 puis 3. À notre sens cette possibilité ne peut se produire que dans le cas où on ne prend pas en considération lage des apprenants auxquels est dédié cette simulation et surtout si les connaissances visées par cette simulation se trouvent hors de porté des apprenants.

11 Exemples Avantages & Inconvénients des simulations Différence entre Simulation & Animation Les Simulations en physique & en Didactique Lanalogie 11 La 1 ère partie du projetLa 2 ème partie du projet Un exemple en biologie Modèle de Drude


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