Éléments de didactiques

 

ENSEIGNER AUTREMENT!

 

3.1 Différence entre animation et simulation

Les sites qui existent sur Internet, dans lesquels on trouve des animations ou des

simulations, utilisent ces deux terminologies comme synonymes. En ce qui nous

concerne, ces deux appellations ne sont pas équivalentes. Pour nous, l’animation est

une représentation animée d’un phénomène donné sans modélisation particulière

apparente. Cʹest-à-dire que le modèle sous-jacent est où bien inexistant où simple et

implicite.

En ce qui concerne la simulation, son rôle est différent de l’animation. Cette

différence, n’est pas une différence de forme. Car toutes les deux sont composées

d’images et de figures animées. De plus, une animation peut être du point de vue

esthétique plus jolie à voir et peut aussi reproduire un phénomène ou un événement

d’une façon très fidèle, mais le modèle sous-jacent n’est pas explicite.

La différence est donc, une différence de fond. La simulation a pour fonction principale

la représentation d’un phénomène que nous voulons étudier, et qui est impossible de le

percevoir directement avec nos sens ou par une expérience classique que nous avons

l’habitude de faire avec les élèves dans les laboratoires. Une simulation n’est pas

construite gratuitement, elle vient aider les apprenants soucieux de comprendre le

pourquoi des choses. Son premier rôle est d’aider ces apprenants dans leur construction

d’une image mentale d’un phénomène donné qu’ils ont connu à travers des outils

mathématiques (graphisme, courbes, formalisme physico-mathématique,

diagrammes…), mais qui a gardé son caractère abstrait parce que les apprenants

n’arrivent pas à lui donner du sens. Ces outils très performants et utiles pour le

physicien restent sans point d’ancrage30 réel pour les élèves ou les étudiants.

Ce que nous appelons « point d’ancrage » est la description qualitative du phénomène étudié.Certains concepts et phénomènes sont difficiles à représenter. Nous citerons

Comme exemple, l’onde, l’énergie, l’électricité… que les physiciens maîtrisent plus ou moins

bien par l’intermédiaire du formalisme mathématique et qui sont restés pour l’élève des

concepts flous présentant beaucoup d’ambiguïté à défaut de se faire une image mentale

de ces derniers. Cette image mentale peut être construite grâce aux simulations surtout

lorsque le phénomène ou le concept étudié est variable dans le temps et dans l’espace.

Le rôle de la simulation ne s’arrête pas à la représentation imagée d’un phénomène

donné, elle doit assurer deux autres fonctions : l’explication et la prédiction.

Nous retrouvons ici deux fonctions principales qui caractérisent le modèle et que nous

avons déjà traitées précédemment. Pour assurer ces trois fonctions la simulation doit

être construite à partir d’un modèle. Chose qui nous amènerait à associer le mot

simulation au mot modèle, pour l’appeler désormais la simulation modélisante pour

lever tout équivoque avec le mot simple de simulation qui a été souvent confondu avec

le mot animation.

La différence entre animation et simulation dépend donc de deux facteurs :

- Le premier est le degré de complexité du modèle.

- Le second est le degré de son explicitation.

Le schéma présenté ci-dessous (voir figure C-1-8) résume ce que nous venons de

préciser à propos de la différence entre les animations et les simulations.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La simulation en physique

J.P. GEMY31 définit la simulation dans un article publié dans l’Encyclopédia Universalis

(2002) comme suit :

« La simulation est l’expérimentation sur un modèle. C’est une procédure de

recherche scientifique qui consiste à réaliser une reproduction artificielle (modèle) du

phénomène que l’on désire étudier, à observer le comportement de cette reproduction

lorsque l’on fait varier expérimentalement les actions que l’on peut exercer sur celleci,

et à en induire ce qui se passerait dans la réalité sous l’influence d’actions

analogues. »

De cette définition, nous pouvons tirer trois points essentiels.

1. On simule toujours à partir d’un modèle.

2. La simulation est une procédure de recherche scientifique.

3. La simulation permet d’induire ce qui se passerait dans la réalité si l’on

faisait varier expérimentalement les actions que l’on peut exercer sur celleci.

Les questions qui se posent ici sont :

Dans quel cas les physiciens font-ils appel aux techniques de simulation dans leurs

travaux de recherche ? Quel est le statut des techniques de simulation en physique ?

A la première question que nous nous sommes posés, J.P. GEMY nous répond que le

physicien a recours à la simulation dans deux cas. Le premier est lorsqu’il se trouve

dans l’impossibilité de recourir à l’expérimentation directe, en raison de considérations

morales, d’impératifs temporels, de contraintes budgétaires, ou d’obstacles naturels. Il

répond un peu plus loin sur la valeur scientifique des résultats issus de

l’expérimentation par simulation :

« Pour que l’expérimentation sur le modèle ait une valeur scientifique, il faut

évidemment que le modèle constitue une reproduction satisfaisante de la réalité,

c’est-à-dire qu’il repose sur des bases théoriques assurées. »

L’auteur met une condition pour que l’expérimentation sur modèle (ici, il fait allusion à

la simulation) ait une valeur scientifique. Il faut que le modèle sous-jacent constitue une

reproduction satisfaisante de la réalité. Il a utilisé ici le mot « satisfaisante » et non le

mot « fidèle », car le modèle ne reproduit pas la réalité, mais une partie de cette réalité,

vue par ce lui qui essaye de la modéliser. Dans ces conditions, la simulation peut se

substituer à l’expérimentation directe et les résultats issus de cette dernière peuvent être

utilisées pour construire une théorie.

Le second type est celui où l’on ne dispose pas de bases théoriques solides, et où

l’on cherche précisément à élaborer une théorie qui permette de rendre compte des

données d’observation grâce aux techniques de simulation. On peut alors définir

avec précision les conséquences concrètes des différents modèles théoriques

possibles et déterminer lequel fournit l’approximation la plus correcte de la réalité.

La simulation numérique32 modélisante peut être suivant les cas en amont ou en aval de

la théorie. Elle peut mener à l’élaboration d’une théorie comme elle peut conduire au

raffinement d’une théorie en construction.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Remarque :

Le monde des simulations des physiciens et des ingénieurs est représenté en

pointillé, car les relations qui lient la réalité empirique aux modèles et aux théories

peuvent exister sans faire appel aux simulations. De même la relation liant les théories

aux modèles est représentée par une flèche à double sens en pointillé, pour dire que

cette relation peut ne pas avoir lieu.

3Nous avons ajouté le mot numérique pour faire la distinction avec la plus ancienne des simulations : la

simulation analogique utilisée jusqu’à nos jours par les cybernéticiens et qui consiste à construire un

modèle réduit ou une maquette dont le fonctionnement présente des analogies avec le déroulement du

phénomène qu’on veut étudier.