TP sur les conceptions des lois du mouvement 

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Les instructions officielles

Le contenu des instructions officielles

Afin de poser le cadre théorique, nous nous sommes intéressés dans un premier temps au contenu
des instructions officielles (IO) et par suite à voir si les objectifs des IO peuvent être atteints en classe grâce notamment à ce qui est dit dans les manuels (ce qui constitue le principal support pour introduire de l’EHST pour les professeurs) ainsi que dans les ressources en ligne disponibles à leur intention su r le site d’ EduscolEduscol3
L’article [Fauque, 2006] se finit sur une derni ère partie intitulée « Évolution de la présence de l’HST
dans les programmes officiels de l’enseignement secondaire général, dans le cas particulier des sciences physiques ». Il y est dit que l’HST apparaît dans les programmes officiels suite à la réforme du lycée de 1979. Sa mise en place est accentuée avec les nouveaux programmes de 1993 qui sont accompagnés d’une importante bibliographie selon l’auteure. Pour autant, il est bien précisé que cette introduction d’éléments d’HST dans l’enseignement ne conce rne que la filière Scientifique.
L’histoire des sciences est par la suite intégrée dans les programmes du collège en 2005, particuliè L’histoire des sciences est par la suite intégrée dans les programmes du collège en 2005, particuliè-rement dans les «rement dans les « thèmes de convergencethèmes de convergence ». Il est alors souligné que l’HST peut être utilisé au travers de ». Il est alors souligné que l’HST peut être utilisé au travers de travaux interdistravaux interdisciplinaires. Il n’est donc pas explicité de compétences spécifiques à l’HST mais simple-ciplinaires. Il n’est donc pas explicité de compétences spécifiques à l’HST mais simple-ment dit qu’il est nécessaire d’en introduire dans les cours aussi bien au collège qu’au lycée. Le problème ment dit qu’il est nécessaire d’en introduire dans les cours aussi bien au collège qu’au lycée. Le problème réside dans l’application réelle en cours qui est faite de ceréside dans l’application réelle en cours qui est faite de ces consignes.s consignes.

Travaux en lien direct avec les instructions officiellesTravaux en lien direct avec les instructions officielles

On trouve en lien avec les instructions officielles des travaux permettant de justifier et d’aider à On trouve en lien avec les instructions officielles des travaux permettant de justifier et d’aider à mieux saisir l’intérêt de l’ajout de l’histoire des sciences dans le Secondaire. Cecimieux saisir l’intérêt de l’ajout de l’histoire des sciences dans le Secondaire. Ceci est notamment fait dans est notamment fait dans les travaux de Cécile de Hosson, présents également sur le site d’les travaux de Cécile de Hosson, présents également sur le site d’EduscolEduscol. On trouve en effet dans l’annexe . On trouve en effet dans l’annexe B.1 (p. 2 à 7) de [B.1 (p. 2 à 7) de [Instructions officiellesInstructions officielles, 2008b] un passage dans lequel l’auteure y met en avant l’utilité , 2008b] un passage dans lequel l’auteure y met en avant l’utilité de l’histoirede l’histoire des sciences au travers de divers types d’activitésdes sciences au travers de divers types d’activités : étude de textes originaux, iconographie, : étude de textes originaux, iconographie, récit historiographique (écrit ou oral), réplication d’expériences historiques ou encore étude de contro-récit historiographique (écrit ou oral), réplication d’expériences historiques ou encore étude de contro-verses historiques. Cette dernière idée est justifiée aiverses historiques. Cette dernière idée est justifiée ainsinsi ::
La controverse scientifique en tant que support d’enseignement est intéressante pour deux raisons.
La controverse scientifique en tant que support d’enseignement est intéressante pour deux raisons. D’abord parce qu’elle est le lieu d’un débat dont la transposition en classe pourrait s’avérer efficace D’abord parce qu’elle est le lieu d’un débat dont la transposition en classe pourrait s’avérer efficace d’un point de vue sociod’un point de vue socio–cognitif ; ensuite, parcognitif ; ensuite, parce que le règlement par lequel elle s’achève pourrait ce que le règlement par lequel elle s’achève pourrait inspirer une stratégie didactique particulière. Il s’agit par conséquent de choisir un problème qui, ayant inspirer une stratégie didactique particulière. Il s’agit par conséquent de choisir un problème qui, ayant donné lieu à une polémique dans l’histoire des sciences, donne lieu pareillement à un débat au donné lieu à une polémique dans l’histoire des sciences, donne lieu pareillement à un débat au sein sein de la classe. La pertinence d’une telle transposition va donc se trouver suspendue à la connaissance de la classe. La pertinence d’une telle transposition va donc se trouver suspendue à la connaissance que l’enseignant peut avoir des raisonnements des élèves, et de leur ressemblance éventuelle avec que l’enseignant peut avoir des raisonnements des élèves, et de leur ressemblance éventuelle avec des idées déjà présentes dans l’histoire.des idées déjà présentes dans l’histoire. [[Instructions officiellesInstructions officielles, 2008b, 2008b : 7]: 7]
Cette réflexion est intéressante et paraît légitime. Cependant, ce passage date de 2008 et depuis de nombreuses tentatives ont été réalisées par notamment les éditeurs de manuels qui ont essayé de traiter nombreuses tentatives ont été réalisées par notamment les éditeurs de manuels qui ont essayé de traiter de telles conde telles controverses, avec des résultats discutables. L’histoire de la controverse entre Volta et Galvani troverses, avec des résultats discutables. L’histoire de la controverse entre Volta et Galvani à propos de l’origine du phénomène électrique, traités dans des livres de vulgarisation scientifique et à propos de l’origine du phénomène électrique, traités dans des livres de vulgarisation scientifique et manuels scolaires du Secondaire, en est un bon exemple (cmanuels scolaires du Secondaire, en est un bon exemple (cf. cours de Pierre Teissier sur l’histoire de f. cours de Pierre Teissier sur l’histoire de l’électricité du master d’HST de l’Université de Nantes [Teissier, 2014]). Une même trame y était présente, l’électricité du master d’HST de l’Université de Nantes [Teissier, 2014]). Une même trame y était présente, Volta étant survalorisé et Galvani parfois presque ridiculisé. On doit de plus ajouter à cela les innoVolta étant survalorisé et Galvani parfois presque ridiculisé. On doit de plus ajouter à cela les innom-m-brables anachronismes présents dans les différents textes et le manque total de contextualisation, plaçant brables anachronismes présents dans les différents textes et le manque total de contextualisation, plaçant le discours hors du temps pour ne retenir que des grands hommes, réalisant des expériences jugées cru-le discours hors du temps pour ne retenir que des grands hommes, réalisant des expériences jugées cru-ciales voire miraculeuses.ciales voire miraculeuses.
Tout comme l’étude des controverses, la réplication d’expériences historiques est très compliquée et es controverses, la réplication d’expériences historiques est très compliquée et souvent sujette à débat. Il est en effet facile de trouver «souvent sujette à débat. Il est en effet facile de trouver « ce que l’on cherchece que l’on cherche » dans la reproduction d’une » dans la reproduction d’une expérience connue, et ce d’autant plus que souvent peu d’informatexpérience connue, et ce d’autant plus que souvent peu d’informations sont fournies dans les modes opé-ions sont fournies dans les modes opé-ratoires. Ceci a été mis en avant par des chercheurs d’HST au travers notamment de deux thèses soutenues ratoires. Ceci a été mis en avant par des chercheurs d’HST au travers notamment de deux thèses soutenues ces dernières années à propos de la réplication de l’expérience de Coulomb pour trouver la loi de la force ces dernières années à propos de la réplication de l’expérience de Coulomb pour trouver la loi de la force électroélectrostatique. En effet, en répliquant cellestatique. En effet, en répliquant celle–ci, l’une concluait à l’impossibilité que Coulomb ait obtenu ci, l’une concluait à l’impossibilité que Coulomb ait obtenu des résultats aussi précis et constants à l’aide du dispositif qu’il décrit, tandis que l’autre, avait conclu des résultats aussi précis et constants à l’aide du dispositif qu’il décrit, tandis que l’autre, avait conclu exactement l’inverse. Par ailleurs, l’inaccesexactement l’inverse. Par ailleurs, l’inaccessibilité au matériel original, la compréhension des textes, etc. sibilité au matériel original, la compréhension des textes, etc. impliquent qu’une telle reproduction à l’identique est absolument impossible. Ces différents éléments mis impliquent qu’une telle reproduction à l’identique est absolument impossible. Ces différents éléments mis en commun discréditent toute tentative d’une telle réalisation en classe du Secondairen commun discréditent toute tentative d’une telle réalisation en classe du Secondaire.e.
Les trois autres pistes de travail, à savoir l’étude de textes originaux, d’iconographies, ou la concep-
Les trois autres pistes de travail, à savoir l’étude de textes originaux, d’iconographies, ou la concep-tion de récits historiographiques sont quant à elles tout à fait réalisables en classe du Secondaire. Le tion de récits historiographiques sont quant à elles tout à fait réalisables en classe du Secondaire. Le principal problème lié à ces idées est alors principal problème lié à ces idées est alors la formation du professeur pour que ces activités soient véri-la formation du professeur pour que ces activités soient véri-tablement instructives, bien construites et efficaces dans les processus d’apprentissage des élèves tout en tablement instructives, bien construites et efficaces dans les processus d’apprentissage des élèves tout en leur étant parfaitement adaptées. Or aucune formation obligatoire particulière n’a été leur étant parfaitement adaptées. Or aucune formation obligatoire particulière n’a été dispensée aux en-dispensée aux en-seignants en poste actuellement.seignants en poste actuellement.
Pour autant, nous allons tenter de construire des séances intégrant des passages d’HST. Nous nous baserons donc principalement sur des études documentaires, servant à introduire des concepts en classe baserons donc principalement sur des études documentaires, servant à introduire des concepts en classe entièrentière ou bien une manipulation en TP. Les supports principaux parmi les cinq idées relevées par Cécile e ou bien une manipulation en TP. Les supports principaux parmi les cinq idées relevées par Cécile de Hosson seront donc l’appui sur des textes originaux, ainsi que sur des iconographies. Ces aspects de Hosson seront donc l’appui sur des textes originaux, ainsi que sur des iconographies. Ces aspects seront détaillés par la suite, que ce soit concernant l’seront détaillés par la suite, que ce soit concernant l’application réelle de ces passages d’HST, l’analyse application réelle de ces passages d’HST, l’analyse des activités proposées, ainsi qu’une critique portée sur notre travail afin de porter une réflexion sur notre des activités proposées, ainsi qu’une critique portée sur notre travail afin de porter une réflexion sur notre pratique professionnelle.pratique professionnelle.
Après cette introduction, nous allons donc passer à l’analyse d’articles de sources secondaires traitant icles de sources secondaires traitant de l’utilité et des modalités de l’emploi d’EHST dans les sciences de l’éducation et dans leur pratique de l’utilité et des modalités de l’emploi d’EHST dans les sciences de l’éducation et dans leur pratique professionnelle, en nous focalisant sur le Secondaire.professionnelle, en nous focalisant sur le Secondaire.

Analyse d’articles de recherche en sciences de l’éducationAnalyse d’articles de recherche en sciences de l’éducation

Dans un premier temps, nous traiterons de l’évolution de l’intégration de l’HST dans les cours du Secondaire, et comment les professeurs doivent tenter d’augmenter cette intégration, ses avantages étant Secondaire, et comment les professeurs doivent tenter d’augmenter cette intégration, ses avantages étant certains. Puis sera abordée la question de la formaticertains. Puis sera abordée la question de la formation des professeurs à cette discipline. Enfin, nous on des professeurs à cette discipline. Enfin, nous ferons une transition entre cette théorie et les activités mises en pratique dans nos classes grâce à l’article ferons une transition entre cette théorie et les activités mises en pratique dans nos classes grâce à l’article traitant des traitant des microworldsmicroworlds et la première activité sur l’évolution des lois du mouvement.et la première activité sur l’évolution des lois du mouvement.

Évolution de l’intégration de la HST dans les programmes du Secondairetion de l’intégration de la HST dans les programmes du Secondaire

L’article [Fauque, 2006] présente les débuts de l’enseignement de l’HST à des enseignants pour qu’ils l’intègrent dans leurs cours du secondaire. Il y est souligné quel’intègrent dans leurs cours du secondaire. Il y est souligné que :
Le fait que l’histoire des sciences et des techniques contribue à la culture moderne est accepté et l’histoire des sciences et des techniques contribue à la culture moderne est accepté et défendu par un grand nombre de pays. Son enseignement et sa diffusion étaient déjà fortement défendu par un grand nombre de pays. Son enseignement et sa diffusion étaient déjà fortement recommandés dès la Libération. Dans la première conférence générale de l’UNrecommandés dès la Libération. Dans la première conférence générale de l’UNESCO, en 1946, il a été ESCO, en 1946, il a été souligné l’importance de l’histoire des sciences “projet d’importance cardinale pour l’histoire de la souligné l’importance de l’histoire des sciences “projet d’importance cardinale pour l’histoire de la culture humaine” culture humaine” [Fauque, 2006[Fauque, 2006 : 5]: 5]
La prise de conscience de l’utilité de l’HST dans la formation des élèves est donc précoce dans les nc précoce dans les instances selon l’auteure. Cependant, elle souligne que la formalisation dans les textes officiels sera bien instances selon l’auteure. Cependant, elle souligne que la formalisation dans les textes officiels sera bien plus tardive, et bien que ce soit le cas actuellement, ces consignes sont très peu respectées par la grande plus tardive, et bien que ce soit le cas actuellement, ces consignes sont très peu respectées par la grande majorité des profesmajorité des professeurs du Secondaire (ce que nous verrons par la suite). Toutefois, l’auteure reconnaît seurs du Secondaire (ce que nous verrons par la suite). Toutefois, l’auteure reconnaît que de plus en plus d’enseignants ont pris conscience de l’impact de l’HST sur l’assimilation des notions que de plus en plus d’enseignants ont pris conscience de l’impact de l’HST sur l’assimilation des notions et contenus chez les élèves et l’ont intégré au sein des cours et contenus chez les élèves et l’ont intégré au sein des cours de matières scientifiques dans le Secondairede matières scientifiques dans le Secondaire
On trouve alors dans la suite de l’article des recommandations de H. Gié sur l’intégration de l’HST dans les cours de Physiquedans les cours de Physique–Chimie, la place qu’elle doit avoir et ses véritables buts. C’est ainsi qu’il est Chimie, la place qu’elle doit avoir et ses véritables buts. C’est ainsi qu’il est didit qu’il fautt qu’il faut ::
choisir des exemples significatifs, ne pas négliger la chronologie, faire en sorte de citer tout au long de son enseignement les noms des auteurs des découvertes scientifiques, et la chronologie succincte les enseignement les noms des auteurs des découvertes scientifiques, et la chronologie succincte les concernant, procéder à l’examen concernant, procéder à l’examen de textes scientifiques originaux ou de seconde main, guider les élèves de textes scientifiques originaux ou de seconde main, guider les élèves par des questions appropriées. Il recommande aussi la lecture attentive du document d’accompagnement par des questions appropriées. Il recommande aussi la lecture attentive du document d’accompagnement qui propose une petite initiation à l’histoire des sciences pour les professeurs, qqui propose une petite initiation à l’histoire des sciences pour les professeurs, qui sont le plus souvent ui sont le plus souvent novices dans le domaine. On y souligne l’évolution non linéaire des idées et le rôle de l’expérience dans novices dans le domaine. On y souligne l’évolution non linéaire des idées et le rôle de l’expérience dans cette évolution. Le hasard peut intervenir, mais il ne suffit pas. Il faut un regard préparé à voir. Plus largement cette évolution. Le hasard peut intervenir, mais il ne suffit pas. Il faut un regard préparé à voir. Plus largement l’observatl’observation ne précède pas nécessairement la théorie. Cette dernière détermine souvent les expériences ion ne précède pas nécessairement la théorie. Cette dernière détermine souvent les expériences à mener.à mener. [Fauque, 2006[Fauque, 2006 : 7]: 7] Plusieurs faits ressortent de ce paragraphe. Premièrement, bien que l’article date de 2006, il est sousremièrement, bien que l’article date de 2006, il est sous–entendu que les enseignants ne sont pas formés à l’inclusion de l’HST dans leurs séquences pédagogiques. entendu que les enseignants ne sont pas formés à l’inclusion de l’HST dans leurs séquences pédagogiques. On constate aussi qu’ils ne sont pas plus formés à l’épistémologie, comme le montre la fin duOn constate aussi qu’ils ne sont pas plus formés à l’épistémologie, comme le montre la fin du paragraphe, paragraphe, où on essaie d’écarter l’idée de sérendipitéoù on essaie d’écarter l’idée de sérendipité4 dans la «dans la « découverte scientifiquedécouverte scientifique » et où on montre la néces-» et où on montre la néces-sité des vasité des va–etet–vient entre modélisation de la théorie et expérimentation afin d’écarter une démarche scien-vient entre modélisation de la théorie et expérimentation afin d’écarter une démarche scien-tifique dogmatique et coupée du contexte historique et sociologique.tifique dogmatique et coupée du contexte historique et sociologique.
Le dernier point à soulever de cette citation est le fait qu’il est principalement recommandé de traiter nt à soulever de cette citation est le fait qu’il est principalement recommandé de traiter l’HST au travers des noms, dates et découvertes. Or ceci ne saurait être que trop superficiel et parcellaire, l’HST au travers des noms, dates et découvertes. Or ceci ne saurait être que trop superficiel et parcellaire, ce qui contribue aux images faussées qui ressortent du ce qui contribue aux images faussées qui ressortent du traitement de «traitement de « faitsfaits » d’HST dans les manuels et » d’HST dans les manuels et autres médias. Si l’étude de l’HST pourrait permettre aux élèves de se construire une culture scientifique autres médias. Si l’étude de l’HST pourrait permettre aux élèves de se construire une culture scientifique et historique plus générale, autant que cela soit traité rigoureusement avec tout un panel élargi det historique plus générale, autant que cela soit traité rigoureusement avec tout un panel élargi de réfé-e réfé-rences en lien avec ce qui est décrit. Car son objectif prioritaire reste d’aider à surmonter des obstacles rences en lien avec ce qui est décrit. Car son objectif prioritaire reste d’aider à surmonter des obstacles épistémologiques.épistémologiques.

L’HST et les sciences de l’éducationL’HST et les sciences de l’éducation

Dans cet objectif, nous allons désormais étudier ce qui est dit à propos du lien à faire entre sciences e entre sciences de l’éducation et HST. On trouve ainsi dans [Gooday, Lynch, Wilson, Barsky 2008de l’éducation et HST. On trouve ainsi dans [Gooday, Lynch, Wilson, Barsky 2008 : 322] le fait qu’utiliser : 322] le fait qu’utiliser l’HST permet de faire mieux saisir l’intérêt pédagogique, et ce aul’HST permet de faire mieux saisir l’intérêt pédagogique, et ce au–delà des études en sciences, voire audelà des études en sciences, voire au–delà du cercle académique hdelà du cercle académique habituel.abituel.
Il ressort principalement que l’étude de l’HST dans les études scientifiques permet de faire comprendre aux étudiants comment la recherche en sciences est menée. L’histoire des techniques pour les prendre aux étudiants comment la recherche en sciences est menée. L’histoire des techniques pour les formations en physique appliquée et ingénierie performations en physique appliquée et ingénierie permet de voir l’importance de l’aspect sociomet de voir l’importance de l’aspect socio–économique économique dans le développement technologique. De plus, il ressort aussi l’aspect de l’interdisciplinarité dans le but dans le développement technologique. De plus, il ressort aussi l’aspect de l’interdisciplinarité dans le but de se perfectionner dans sa discipline, et la rendre plus intéressante et concrète.de se perfectionner dans sa discipline, et la rendre plus intéressante et concrète.
Les auteurs soulignent ensuite qu’étudier l’HST montre le véritable aspect des sciences, à savoir rs soulignent ensuite qu’étudier l’HST montre le véritable aspect des sciences, à savoir quelque chose de complexe à construire, contrairement à ce qui est largement répandu (p. 324), à savoir quelque chose de complexe à construire, contrairement à ce qui est largement répandu (p. 324), à savoir une science en constant progrès découlant d’une théorie à l’autune science en constant progrès découlant d’une théorie à l’autre de manière mécanique. re de manière mécanique.
Les auteurs expliquent ensuite plus en détail l’intérêt majeur de l’étude de l’HST selon eux :: Arguably most important is the understanding of the broader processes of science that studying its history
Arguably most important is the understanding of the broader processes of science that studying its history can uniquely offer. The key can uniquely offer. The key role of history here is characterizing the complexities of how science role of history here is characterizing the complexities of how science changeschanges. . So many science textbooks unhelpfullySo many science textbooks unhelpfully——and above all inaccuratelyand above all inaccurately——cultivate a rather static image of cultivate a rather static image of scientific disciplines, as if they were completed with comprehensive certainscientific disciplines, as if they were completed with comprehensive certainty. It is perhaps not difficult to ty. It is perhaps not difficult to understand how this gross oversimplification might arise as the result of a pedagogical need to “tidy up” understand how this gross oversimplification might arise as the result of a pedagogical need to “tidy up” the presentation of science to meet the needs and capacities of students. But faced with the textbook the presentation of science to meet the needs and capacities of students. But faced with the textbook spectacle of spectacle of such an apparently unalterable monolith, is it any wonder that students can have difficulty such an apparently unalterable monolith, is it any wonder that students can have difficulty conceiving how they might ever contribute to science? By contrast, studying the history of science as a conceiving how they might ever contribute to science? By contrast, studying the history of science as a process process of perpetual flux and innovation can cultivate theirof perpetual flux and innovation can cultivate their expectations of how they might contribute to expectations of how they might contribute to future forms of its change, especially by interactions with medicine and technology. Moreover, if student future forms of its change, especially by interactions with medicine and technology. Moreover, if student expectations are better attuned to openexpectations are better attuned to open–endedness in the character of science, they can more readily endedness in the character of science, they can more readily appappreciate the incompleteness and fallibility of models and theories they regularly (and thus perplexingly) reciate the incompleteness and fallibility of models and theories they regularly (and thus perplexingly) have to discard as they encounter each new stage of their curriculum. Much more of science thus becomes have to discard as they encounter each new stage of their curriculum. Much more of science thus becomes comprehensible through study of its historycomprehensible through study of its history——andand in ways that cannot easily be addressed by scientists in ways that cannot easily be addressed by scientists working working within a timewithin a time–pressured science curriculum.pressured science curriculum.5 [Gooday, Lynch, Wilson et[Gooday, Lynch, Wilson et Barsky 2008Barsky 2008 : 326]: 326]
Ce passage résume bien le but de l’HST dans la démarche scientifique de manière générale. L’HST permet de mettre les sciences dans leur contexte historique et sociologique, de voir l’importance de la permet de mettre les sciences dans leur contexte historique et sociologique, de voir l’importance de la société sur cellessociété sur celles–ci et en sens invci et en sens inverse, et de voir que tous ces processus ne sont nullement fixes et ne erse, et de voir que tous ces processus ne sont nullement fixes et ne suivent pas qu’une seule ligne directrice.suivent pas qu’une seule ligne directrice.

Table des matières

1 Introduction gén érale 
1.1 Présentation de la thématique
1.2 Choix du thème
1.3 Construction du sujet de recherche
2 Cadre théorique 
2.1 Les instructions officielles
2.1.1 Le contenu des instructions officielles
2.1.2 Travaux en lien direct avec les instructions officielles
2.2 Analyse d’articles de recherche en sciences de l’éducation
2.3 Évolution de l’intégration de la HST dans les programmes du Secondaire
2.5 L’HST et les s ciences de l’éducation
2.6 La formation des enseignants en HST
2.7 Lien entre théorie et pratique : exemple des microworlds et historique des théories du mouvement
3 Présentation d’activités proposées à des classes de Seconde 
3.1 TP sur les conceptions des lois du mouvement
3.1.1 Présentation de la séance
3.1.2 Analyse de la séance
3.1.3 Proposition d’une nouvelle activité
3.2 Activité sur l’histoire de l’aspirine
3.2.1 Présentation de l’activité
3.2.2 Analyse de l’activité
3.3 Activité sur l’étymologie des noms d’éléments
3.3.1 Présentation de l’activité
3.3.2 Analyse de l’activité
4 Conclusion 
5 Annexe A Énoncé de l’activité sur les conceptions des lois du mouvement 
6 Annexe B Énoncé de l’activité sur l’histoire de l’aspirine 
7 Annexe C Énoncé du TD sur l’étymologie des éléments chimiques 
8 Bibliographie

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