Éléments de didactiques

 

ENSEIGNER AUTREMENT!

 

 

L’analogie en physique

La notion d’analogie a été utilisée depuis très longtemps en sciences.

Son usage premier, était en mathématiques pythagoricienne. Elle

était la formule ramenant des termes inégaux proportionnellement comparés à une identité de rapport (a/b = c/d)12.

Sous cette forme première, l’analogie correspond à une identité

entre deux grandeurs. En physique, l’usage de l’analogie avait pour ambition d’unifier 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 l’électromagnétisme. Mais dans d’autres cas, l’analogie a été utilisée

Mais la théorie unificatrice n’a pas vu le jour.

L’unification de deux domaines, n’est pas une fonction immuable du

raisonnement analogique. Sa fonction principale est d’aider le

physicien dans sa démarche de conceptualisation d’un nouveau phénomène, en faisant le rapprochement

avec un domaine déjà connu et conceptualisé. Pour le physicien, l’analogie est un outil

utilisé en amont pour créer une théorie ou pour conceptualiser un phénomène donné.

Mais, il peut s’en servir aussi en aval, dans le but de familiariser une nouvelle théorie

auprès de son public et d’illustrer de la sorte, certaines idées abstraites de sa théorie.

Gaston Bachelard disait à propos de l’analogie entre une pompe et un générateur

électrique :

« Précisément, la science moderne se sert de l’analogie de la pompe pour illustrer

certains caractères des générateurs électriques ; mais pour tacher d’éclaircir les idées

abstraites de différence de potentiel, d’intensité de courant. On voit ici un vif

contraste des deux mentalités : dans la mentalité scientifique, l’analogie hydraulique

joue après la théorie. Elle joue avant dans la mentalité préscientifique. »13

Dans cette citation Bachelard reconnaît l’utilité de l’analogie hydraulique pour illustrer

des « idées abstraites » comme la force électromotrice d’un générateur. Mais il ne pense

pas que l’analogie puisse servir à la construction d’une idée abstraite. Pour critiquer ce

point de vue, J.L CANAL rappel les engrenages de MAXWELL, qui l’ont conduit à

élaborer une des plus grandes théories en physique : L’électromagnétisme. Il ajoute que

Maxwell lui-même a écrit à propos de l’analogie :

« Par analogie physique, j’entends cette ressemblance partielle entre les lois d’une

science et les lois d’une autre science qui fait que l’une des deux peut servir à

illustrer l’autre. »14

3 Les critiques de l’analogie

Certains travaux en didactique ont montré que l’usage de l’analogie peut

renforcer certaines conceptions erronées des élèves. Dans le cas de l’électrocinétique, le

domaine qui nous intéresse dans ce présent travail, l’analogie hydraulique qui consiste

à dire que le courant électrique est similaire à un courant d’eau qui coule dans un fleuve

en partant d’un endroit élevé vers un endroit d’altitude inférieure est une analogie qui

renforce le raisonnement séquentiel15 des élèves. Cette analogie renforce aussi, l’idée

que le courant électrique est de nature substantialiste, comme l’est le courant d’eau.

J.L CANAL partisan de l’utilisation de l’analogie dans l’enseignement de

l’électrocinétique défend son point de vue en se référent à une citation de Evelyne

CAUZILLE MARMECHE et Jacques MATHIEU16 a propos de l’analogie courant

électrique/circulation d’eau :

« On sait que dans de tels cas la plupart de relations et propriétés des deux systèmes

sont différentes. Seul un sous-espace restreint peut être considéré comme analogue

dans les domaines sources et dans le domaine cible. A l’autre extrême, les situations

 

comparées sont isomorphes (pour expert) dans la mesure où leur structure et les

objets en jeu sont similaires : les stratégies à développer sont identiques. »

J-L. CANAL ajoute que :

« L’intérêt d’une analogie entre deux systèmes serait donc lié à la dimension du

sous-espace commun aux deux. Ainsi convenons que l’analogie hydraulique ne peut

être condamnée a priori, nous en définirons plusieurs susceptibles d’être 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 s’orienter vers des analogies modélisantes satisfaisantes : c’est

ce qui ce produira en électrocinétique quand on passera d’une 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. »

L’analogie est un outil puissant aux mains de qui sait s’en servir. Cet outil

devient indispensable, si on ne trouve pas un autre moyen de concrétiser pour l’élève

des concepts qui sont abstraits comme c’est le cas pour la tension électrique. De plus, si

des savants théoriciens comme J.C. MAXWELL et A. EINSTEIN l’ont utilisé, le premier

pour construire sa théorie d’électromagnétisme et le second pour vulgariser ces travaux

qui sont complexes et abstraits pour qu’ils deviennent accessibles à un public non

spécialisé17. Pourquoi refuserions-nous en didactique à le faire ? Surtout lorsque nous

n’avons pas un autre moyen pour aider l’élève dans sa quête du sens.