Soutenance mémoire
Les Sciences Physiques, une discipline très importante dans le développement technologique actuel semblent être de plus en plus délaissées par les jeunes générations du moins à Madagascar si l’on juge la diminution régulière du nombre d’élèves en série scientifique. La question qui se pose alors est de savoir s’il n’existe pas une toute autre cause d’un tel désintéressement.
Ceci amène à réfléchir sur tous les facteurs qui influencent l’enseignement-apprentissage d’une discipline. Ces facteurs incluent d’une part des paramètres liés sur l’environnement socio-culturel de l’élève et d’autre part des raisons inhérentes à son environnement scolaire. Parmi celles-ci, nous citerons les problèmes d’ordre structurel (absence de laboratoire, de matériels d’expérimentation et de produits chimiques, la documentation très réduite dans les bibliothèques…), d’ordre pédagogique et didactique. La méthode d’enseignement devrait donc être l’objet d’attention particulière à ce sujet. En effet, sciences expérimentales par excellence, la physique et la chimie doivent être abordées selon une méthode expérimentale, mais l’efficacité de celle-ci n’est pas toujours garantie, si encore elle est réellement menée.
Les Sciences Physiques : champ, concept et méthodes
Champ des Sciences Physiques
La physique est une science qui a pour objet l’étude des propriétés de la matière et la détermination des lois qui la régissent. C’est une discipline qui a évolué au cours du temps. Depuis, il existe beaucoup de branches affiliées à cette discipline comme la physique expérimentale et la physique théorique par exemple. La chimie par contre est une science des caractères et des propriétés des corps, de leurs actions mutuelles et des transformations qu’ils peuvent subir. On la divise en chimie pure et en chimie appliquée. Malgré tout, la ligne de démarcation entre la physique et la chimie manque de netteté car certaines branches de ces deux disciplines se confondent. C’est pour cette raison que le terme « SCIENCES PHYSIQUES » parait le plus approprié.
L’histoire de l’évolution des idées en Sciences-Physiques renseigne sur les conditions de production de savoir et les améliorations successives qui se sont produites avant d’arriver à une meilleure compréhension des lois qui gouvernent les phénomènes physiques. La question qui se pose est donc de définir et de caractériser les concepts qui fonctionnent dans la discipline Sciences- Physiques. A cette fin, des éclaircissements sur des termes fréquemment rencontrés au cours de l’étude d’un concept seront apportés.
Concept scientifique
Un concept scientifique désigne les relations que l’on peut trouver dans diverses situations. Il permet à la fois d’expliquer et de prévoir. Il s’exprime par une phrase ou un codage graphique ou mathématique mais se distingue du concept mathématique par l’ensemble des règles et des contraintes permettant de le mettre en correspondance avec les objets de l’univers. Pour cela, le physicien prend en compte un réel qu’il tentera d’expliquer.
Un concept scientifique donné peut être défini selon diverses façons. A titre d’exemple, nous citerons la force : En effet, c’est un concept scientifique, elle peut se trouver dans plusieurs situations comme la force d’un acide, la force électrique, la force mécanique… Parfois, les définitions sont hiérarchisées, ce qui signifie que l’extension du domaine de validité du concept est accompagnée d’une diminution du nombre de caractères qui permet de la définir.
Notion de fait
Les sciences ont pour but de décrire de façon aussi exacte que possible des faits observés ou produits expérimentalement. Or , les faits ne sont jamais évidents et ne s’imposent jamais d’emblée, à vrai dire, ils n’existent pas à priori. Ils n’ont de sens que par rapport à une théorie préexistante. Par exemple, la variation du comportement d’une solution acide par rapport à la dilution n’est pas évidente pour des élèves qui n’ont jamais effectué un quelconque expérience auparavant.
Principe
C’est une loi générale, non démontrée mais vérifiée expérimentalement. De ce fait, les principes sont de nature hypothétique et coordonnent un vaste ensemble de faits. Ils doivent être brefs dans leurs énoncés et ne sont valables que pour des faits bien observés. Cependant, dans l’évolution de la physique, il se trouve que des principes bien établis aient dû être abandonnés. Parmi les principes actuellement acceptés, on peut citer le principe de l’action et de la réaction, le principe de Fermat.
Loi physique
Les lois physiques organisent les faits d’une manière cohérente. Pour les Sciences Physiques, ces lois sont souvent exprimées par des formules mathématiques, elles sont l’expression d’une vérité scientifique.
La loi est d’origine expérimentale et s’applique à un domaine restreint. Son expression ne saurait être définitive car il peut arriver que de nouvelles mesures précises fassent apparaître des différences entre la traduction de l’énoncé et les résultats expérimentaux. On peut rencontrer des exemples comme la loi de Joule, la loi de Mariotte, la loi de Lechatellier…
Théorie
Une théorie rassemble faits et lois en unité cohérente, le plus souvent traduite par un modèle. Elle forme un ensemble de théorèmes et lois organisées, soumis à une vérification expérimentale et qui tente d’établir la vérité d’un système scientifique. Actuellement, tout porte à croire que la théorie précède les faits. Pour qu’un objet soit analysable, il ne suffit pas de se contenter de l’apercevoir, mais il faut encore qu’une théorie soit prête à l’accueillir.
Méthodes des Sciences Physiques
La méthode désigne un ensemble de moyens mis en œuvre pour effectuer un apprentissage. C’est un procédé régulier explicite et que l’on peut reproduire pour atteindre quelque chose de matérielle ou de conceptuelle. Ainsi pour atteindre l’objectif des Sciences Physiques, il y a des méthodes par lesquelles les lois de la physique sont généralement découvertes et établies. Elles sont multiples et peuvent assigner à l’expérience des fonctions et des statuts différents. Il y a ceux qui accordent à l’expérience la plus importante des étapes de leurs démarches et surtout comme point de départ, et il y en a d’autres qui la négligent, du moins dans un premier temps, comme la méthode hypothéticodéductive.
La méthode hypothético-déductive
Selon Bunge (1983), Favre et Rancoule (1993) et Kahn (1995), les grandes lignes de cette méthode scientifique se résument aux étapes qui suivent :
1- Cerner ce qui pose problème dans la connaissance scientifique du moment, et l’énoncer de façon claire et précise.
2- Formuler des hypothèses, c’est-à-dire des solutions anticipées au problème déjà posé. Une hypothèse n’est pas formulée uniquement à partir des faits observés, mais, bien au contraire, grâce à une théorie sous-jacente.
3- Se donner les moyens nécessaires pour la résolution du problème (théories, appareils de mesure, donnés empiriques, techniques…jugés valables). L’expérimentation est une construction de l’esprit, faite de prévisions théoriques et de choix techniques.
4- Tenter de résoudre le problème avec les moyens du bord. En cas d’échec, il faut alors inventer de nouvelles hypothèses et peut-être de nouvelles techniques pour le résoudre.
5- Aboutir à une solution jugée satisfaisante à l’aide des moyens conceptuels et empiriques disponibles.
6- Mettre à l’épreuve la solution trouvée en la confrontant à l’ensemble des théories existantes et en rechercher ses conséquences.
7- Si la mise à l’épreuve aboutit à des résultats non satisfaisants, corriger les hypothèses et les procédés susceptibles d’être à la base de la solution incorrecte, ce qui ouvre à un nouveau cycle de recherche.
Expérience et expérimentation
Le fait d’éprouver personnellement la réalité d’une chose est désigné par l’expérience ; ce terme suppose une construction rationnelle de la part de celui qui la conçoit et la réalise en vue de vérifier ou d’infirmer une hypothèse qu’il aura formulée. L’expérimentation par contre est un processus opératoire plus ou moins complexe sur les plans théoriques et pratiques. C’est une pratique qui consiste à reproduire des phénomènes ou quelques uns de leurs aspects en situations concrètes dans lesquelles l’expérience y est étudiée méthodiquement. L’expérience serait alors une composante de l’expérimentation. (Astolfi, 1989) .
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Table des matières
Introduction
Matériel et méthode
Schéma de l’étude
Critères d’inclusions
Données recueillies
Analyse statistique
Résultats
Discussion
Conclusion
Bibliographie
Tableaux
Annexes
