Éléments de didactiques

 

ENSEIGNER AUTREMENT!

La réalité

Définir la réalité est une tâche loin d’être facile. La réalité est un concept philosophique

à caractère polysémique qui a depuis au moins vingt-cinq siècles (depuis Platon) animé

les débats entre les Solipsistes et les empiristes.

Dans ce présent travail, nous ne reviendrons pas sur ces débats, mais nous essayerons

de faire l’état de la question actuelle et la position adoptée par les didacticiens

concernant ce concept polémique.

En ce référent au livre de Guy ROBARDET et Jean-Claude GUILLAUD (1997)18. Le

débat actuel confronte les idéalistes et les réalistes :

« …L’idéalisme considère que la réalité se réduit aux idées de l’esprit. Seules

existent, pour un homme, l’idée qu’il se construit des phénomènes, et il est vain

d’essayer de saisir une autre réalité que celle là. Une position plus nuancée de

l’idéalisme est l’agnostique refuse de se poser la question de l’existence de la réalité

profonde des choses pour la simple raison qu’il la considère comme inaccessible. »

La question qui se pose ici : de quel coté se place la didactique ? Les auteurs du livre

nous répondent :

« La didactique, avec la grande majorité des scientifiques contemporains, opte

résolument pour une physique soumise au principe de réalité. Les savants les plus

illustres, se sont, en effet reconnus et se reconnaissent encore dans les principes

généraux du réalisme. »

2.1.1 Qu’est ce que le réalisme ?

Selon G. ROBARDET et J.C. GUILLAUD, être réaliste revient à :« …considérer qu’il existe un monde, une réalité des objets et des êtres, distincts et

indépendants de notre pensée… Le réalisme, c’est donc l’idée qu’il existe quelques

choses de donné, de déjà là que nous identifions au monde et qui s’impose de manière

incontournable à la science. »

Il y a deux types de réalisme. Le premier est le réalisme naïf qui a connu son apogée au

XIXème siècle. Le second est le réalisme abstrait qui s’est développé avec l’émergence de

la mécanique quantique et la théorie de la relativité. G. ROBARDET et J.C. GUILLAUD

(1997) définissent ces deux types de réalisme comme suit :

« Le réalisme naïf postule une réalité connaissable de l’absolue, indépendante de nos

observations comme de nos instruments de mesure. Il considère le travail scientifique

comme une sorte d’exploration de cette réalité, le chercheur partant à la découverte

des lois de la nature. Cette position ontologique soutient donc l’ordre naturel du

monde se trouve à l’origine des phénomènes et des lois et que le but de la science est

d’en couvrir les mécanismes cachés. Cette forme relativement naïve du réalisme,

assez courante jusqu’au siècle dernier, s’est transformée de nos jours en réalisme

abstrait avec le développement de la mécanique quantique et de la théorie de la

relativité. Selon le réalisme abstrait, une partie de la réalité nous échappe car nous

sommes dans l’impossibilité de la comprendre aujourd’hui. »

2.1.2 Le monde réel et la réalité sensible ou empirique

Parmi les physiciens réalistes contemporains, on trouve Albert Einstein. Une citation

très célèbre de ce dernier (1983)19 évoque sa propre conception de la réalité et la relation

qui lie les théories à cette réalité.

« Dans l’effort que nous faisons pour comprendre le monde, nous ressemblons

quelques peu à l’homme qui essaie de contempler le mécanisme d’une montre fermée.

Il voit le cadran et les aiguilles en mouvement, il entend le tic-tac, mais il n’a aucun

moyen d’ouvrir le boîtier. S’il est ingénieux, il pourra former quelques images de

mécanisme, qu’il rendra responsable de tout ce qu’il observe, mais il ne sera jamais

sûr que son image soit la seule capable d’expliquer ses observations. Il ne sera jamais

en état de comparer son image avec le mécanisme réel, et il ne peut pas se représenter

la possibilité ou la signification d’une telle comparaison. »

Tout effort de théorisation d’un phénomène donné revient à former quelques images de

mécanisme que le scientifique rendra responsable de toutes ces observations. Le travail

de théorisation aussi ingénieux soit-il, n’est autre qu’un essai de construction d’un

mécanisme d’une image de la réalité vue par celui qui essaye de la théoriser et non du

mécanisme de la réalité elle-même. Einstein croyait donc à l’existence « d’un monde réel

 

derrière le monde des sensations »20. Les théories, les lois et les modèles ne sont pas en

relation avec le monde réel mais plutôt avec le monde des impressions sensibles.

« Les théories physiques essaient de former une image de la réalité et de la rattacher

au vaste monde des impressions sensibles »21

Vu sous cet angle, il n’y a aucune théorie qui peut prétendre expliquer le monde réel.

Toutes les théories cherchent à construire des structures formelles, mathématiques

permettant de représenter des phénomènes du monde sensible. Ce monde sensible que

nous appelons réalité empirique22 est la partie de la réalité qu’on peut la soumettre à

l’observation et aux mesures. La réalité empirique est une réalité construite par l’esprit

humain et dont l’aspect scientifique relève d’une rationalité à la fois instrumentale et

formelle. Instrumentale, parce qu’elle peut être soumise à l’observation et à la mesure

par l’intermédiaire de nos sens ou des instruments de mesure. Formelle, car elle peut

être décrite en terme de lois, de formalismes physico-mathématiques, de graphiques, de

symboles…Ce mot englobe les phénomènes, les faits, les objets…

2.2 Le modèle en sciences physiques

2.2.1 Qu’est ce qu’un modèle ?

Le terme modèle est très employé dans différentes disciplines et offre une multitude de

sens. Il suffit de se référer aux définitions de dictionnaires, d’encyclopédies et aux

définitions données par les épistémologues, scientifiques et didacticiens pour se rendre

compte du caractère polysémique de ce mot.

Dans le dictionnaire Larousse23, ce mot possède neuf significations. Nous retiendrons

trois.

1. La première se réfère à la pratique courante, désigne l’objet à imiter : ce qui est

donné, ou choisi, pour être reproduit. Copier un modèle.

2. La seconde est celle utilisée dans le champ de la didactique : Structure

formalisée utilisée pour rendre compte d’un ensemble de phénomènes qui

possèdent entre eux certaines relations. Modèle mathématique : représentation

mathématique d’un phénomène physique, économique, humain, etc.…, réalisé

afin de pouvoir mieux étudier celui-ci.

3. Enfin, le modèle est : une représentation schématique d’un processus, d’une

démarche raisonnée. Ce modèle est nommé modèle linguistique.

Dans l’encyclopédie Universalis (édition 2000, version CDROM), Mouloud Noël24

présente un article de plus de soixante pages dans lequel il donne les différentes

significations de ce mot dans les différentes disciplines (Mathématiques, physiques,

géologie, biologie…). La signification de ce mot varie d’une discipline à une autre. Et

parfois dans une même discipline, ce mot peut prendre plusieurs significations.

Mouloud Noël commence son article par l’affirmation que l’origine de la notion modèle

est technologique :

« Le langage de la philosophie aiderait peu à éclairer l’origine de la notion de modèle,

qui a reçu un emploi très large dans la méthodologie des sciences. Cette origine est

technologique: le modèle est d’abord la «maquette», l’objet réduit et maniable qui

reproduit en lui, sous une forme simplifiée, «miniaturisée», les propriétés d’un

objet de grandes dimensions, qu’il s’agisse d’une architecture ou d’un dispositif

mécanique; l’objet réduit peut être soumis à des mesures, des calculs, des tests

physiques qui ne sont pas appliqués commodément à la chose reproduite. De là, le

terme a acquis une vaste portée méthodologique, pour désigner toutes les figurations

ou reproductions qui servent les buts de la connaissance. »

Cet objet « miniaturisée » prend forme en sciences physiques d’une trame qui se

substitut provisoirement à la complexité de la nature :

« D’où le nom de «modèles», conçus alors comme des «canevas» qui se substituent,

provisoirement, à la trop grande complexité de la nature. Sans être en contradiction

avec l’expérience effective, les modèles se proposent d’en donner une simplification

systématique. »

2.2.2 Relation du modèle avec la réalité empirique

G. ROBARDET et J.C. GUILLAUD, (1997) définissent la relation qui lie les modèles avec

la réalité empirique qu’il est supposé représenter :

« Le modèle est un instrument théorique construit en vue d’interpréter et de prévoir

des événements concernant des phénomènes n’ayant apparemment peu de rapport

entre eux. Les modèles partagent ce caractère essentiel avec les théories, mais à la

différence de ces derniers, chacun n’opère que sur une partie plus limitée, plus

localisée de la réalité empirique, sur un nombre plus réduit de phénomènes

susceptibles de se manifester dans un nombre plus faible de situations. A travers

l’étude de ces situations, le chercheur s’occupe de la connaissance des phénomènes. Il

est ainsi conduit à élaborer un modèle. Il utilise pour cela des langages des systèmes

de signes consistant en des figures, des graphiques, des symboles mathématiques ou

plus simplement des propositions formées avec des mots. »25

Selon ces auteurs, les modèles partagent avec les théories, les propriétés d’interprétation

et de prévision. Mais à la différence de ces derniers, les modèles ne rendent comptes

que d’une tranche de la réalité empirique. Ils ajoutent qu’un modèle peu être constitué

de figures, de graphiques, de symboles et de mots.

2.2.3 Relation du modèle avec les théories

Avant de préciser les relations qu’entretiennent les modèles avec les théories, il faut que

nous définissions ce que nous entendons par le mot théorie. Pour le définir, nous

adoptons l’idée que G. ROBARDET et J.C. GUILLAUD se font de cette notion :

Une théorie est un ensemble cohérent et structuré de concepts, de règles de principes et

de lois construites par les scientifiques pour rendre compte de la réalité empirique. Elles

sont par nature hypothétiques, révisables et tendent à l’universalité.

Concernant la distinction entre modèle et théorie, ces auteurs ajoutent :

« Un modèle se distingue principalement d’une théorie par le caractère localisé de la

réalité sensible qu’il permet d’étudier. Cʹest-à-dire par le nombre ou le caractère

limité des phénomènes qu’il explique. Comme les théories, il entretient avec cette

réalité des relations dialectiques et non pas hiérarchiques. »26

2.2.4 Le modèle en amont de la théorie

Un modèle peut être à la base de l’élaboration d’une théorie. Une citation de

R.FEYNMAN (1980)27 montre bien qu’un modèle peut être à la base du fondement

d’une théorie. Mais une fois que la théorie prend sa forme finale. Le modèle perd sa

fonction et peut tomber dans l’oubli.

« Très souvent, les modèles sont d’un grand secours et la plupart des professeurs de

physique tachent d’enseigner comment utiliser des modèles, et comment acquérir un

bon sens physique de la façon dont les choses vont marcher. Mais les grandes

découvertes finissent toujours par s’abstraire du modèle, et le modèle ne sert plus à

rien. Maxwell découvrit l’électrodynamique en se servant d’un tas de roues et

d’engrenages imaginaires remplissant l’espace. Mais quand on se débarrasse de tous

les engrenages et de tous ces trucs dans l’espace, ça marche aussi bien. »

2.2.5 Le modèle en aval de la théorie

Le modèle peut être construit par les scientifiques même lorsqu’il y a déjà une théorie

qui rend compte du phénomène étudié. Le modèle peut même grader sa cohérence

pour expliquer des résultas expérimentaux sans se référer à aucune théorie. G.

ROBARDET et J.C. GUILLAUD disaient à ce propos :

« Dans la pratique, le chercheur qui étudie un phénomène dans son laboratoire a-t-il

systématiquement recours aux théories ? La réponse à cette question est le plus

souvent négative pour une raison bien simple : avec le progrès et le développement

scientifique des siècles derniers, les théories sont devenues très lourdes et très

complexes. Cela conduit le scientifique, penché sur un problème donné, à élaborer des

outils rationnels moins ambitieux mais néanmoins parfaitement adaptés à

l’interprétation et à la prévision du phénomène. Ces outils plus modestes, mais

fonctionnels, seront appelés modèles.»28

2.2.6 Les fonctions du modèle :

Le modèle partage avec les théories les mêmes fonctions que nous rappelons cidessous

:

- Représenter ou rendre compte d’un phénomène

- Expliquer et interpréter

- Prédire

La première fonction du modèle est la représentation du phénomène étudié, auquel, il

est généralement impossible d’accéder directement avec nos sens. Cette fonction est

connue aussi sous l’appellation : Rendre compte d’un phénomène. Vu sous cet angle, le

modèle sera le moteur de la construction d’une image mentale d’un phénomène donné.

Les deux autres fonctions sont celles les plus reprises par la majorité des auteurs déjà

cités ci-dessus. Concernant les fonctions d’un modèle ROBARDET et GUILLAUD

disaient :

« On attend, en effet d’un modèle, non seulement qu’il rende compte de phénomènes,

mais encore, et même surtout, qu’il soit capable de nous aider à les prévoir. Sans ce