historique de la lumière

HISTORIQUE DE
LA LUMIÈRE
Par Emmanuelle Goulet, Alexandre Fortier et Éric Vachon
Activité pédagogique réalisée au Cégep de Sainte-Foy
Primée au concours « Sortir des sentiers battus »
organisé par le Saut quantique en collaboration avec
Merck Frosst Canada & Cie et l’Ordre des ingénieurs du Québec
dans la catégorie : Amener les élèves à situer le contexte
d’émergence et d’établissement des concepts scientifiques

HISTORIQUE DE LA LUMIÈRE
Par Emmanuelle Goulet, Alexandre Fortier et Éric Vachon
Cégep de Sainte-Foy
Note: Lorsqu’il s’agit de termes qui renvoient à des personnes dont le sexe
n’est pas défini ou qui renvoient aux deux sexes, le générique masculin est
utilisé seul, sans aucune discrimination et dans le seul but d’alléger le texte.
Les auteurs autorisent toute utilisation de ce texte ainsi que les annexes à
des fins pédagogiques, pourvu qu’il y ait mention de la source. Cette autori-
sation se limite à cette oeuvre.
Le respect de ces recommandations encouragera les auteurs à partager leur
expérience.

ACTIVITÉ 4
HISTORIQUE
DE LA LUMIÈRE
Introduction
Ce document présente une activité novatrice portant
sur l’historique de la lumière. Elle fut développée
dans le cadre du Certificat de pédagogie en
enseignement collégial (C.E.C.) et testée à deux
reprises dans des groupes de Sciences de la nature
au Cégep de Sainte-Foy à la session d’hiver 2000.
Un grand merci à Mme Élaine René de l’Université
Laval et à M. Pierre Lemieux du Cégep de Sainte-
Foy sans qui cette activité n’aurait vu le jour.
Une activité pédagogique se base sur un modèle
éducatif et reflète la conception de l’apprentissage et
de l’enseignement de ses auteurs. L’activité que
nous présentons est appliquée au domaine de la
physique. Elle véhicule donc également une certaine
idée que ses auteurs ont de la science. Mentionnons
qu’il s’agit d’une activité de conception originale
qui vise, entre autres, à amener les élèves à situer le
contexte d’émergence et d’élaboration des concepts
scientifiques en physique.
Présentation de l’activité
pédagogique
Population visée
La stratégie novatrice vise les élèves du cours
Physique 203-301-78 (OOUT) intitulé Ondes,
optique et physique moderne du programme
Sciences de la nature 200.B0. Elle est réalisable
dans des classes d’environ 40 élèves à condition de
former plusieurs équipes. Afin d’équilibrer la taille
des équipes, un multiple de six élèves est l’idéal si
l’on choisit d’étudier le contenu des six fiches
fournies1avec l’activité.
Description de l’activité
L’activité porte sur l’étude des différents modèles de
la lumière.
Le contenu dit scientifique
Cette intervention pédagogique présente une intro-
duction à l’optique en amenant le concept de
lumière. Ce concept, croyons-nous, en est un qui se
prête bien à une approche historique. Ainsi, l’acti-
vité aborde différentes théories qui, à travers le
temps, ont été adoptées par la communauté scien-
tifique pour proposer un modèle qui explique le
concept de lumière.
La stratégie, le rôle des élèves
et le rôle du professeur
L’activité se déroule en plusieurs parties. D’abord,
le professeur sonde la perception spontanée2des
élèves en regard du concept de lumière. Les élèves
réfléchissent et donnent leur propre définition par
écrit de ce qu’est la lumière. En devoir, ils doivent
ensuite se préparer pour l’activité principale en
lisant une fiche qui est distribuée par le professeur.
Tous les élèves n’ont pas le même document à lire.
La fiche de deux pages résume la position, la contri-
bution et le contexte social propre à un personnage
qui joua un rôle dans l’élaboration d’un des dif-
férents modèles de la lumière au cours de l’histoire.
Au cours suivant (le cours où se déroule l’acti-
vité proprement dite), le professeur commence par
classer avec les élèves les différentes définitions
qu’ils ont données en les regroupant selon les grands
modèles (ondulatoire, corpusculaire, onde-corpus-
cule) qui ont été proposés au cours de l’histoire.
Vient ensuite le moment de former des équipes: les
élèves ayant des fiches identiques se regroupent pour
former les différentes équipes. Pendant cette séance
d’apprentissage coopératif3, leur première mission
est de partager le fruit de leur lecture, de s’expliquer
mutuellement ce qu’ils ont compris et de faire
ressortir les questions qui persistent.
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Activité réalisée au Cégep de Sainte-Foy par Emmanuelle Goulet, Alexandre Fortier et Éric Vachon, éditée par le Saut quantique.
1. Les fiches sont disponibles uniquement en communiquant avec Emmanuelle Goulet à l’adresse électronique : goulet_emmanuelle@
hotmail.com
2. On appelle perception spontanée la manière dont, spontanément (c’est-à-dire en fonction de nos multiples conditionnements) nous
nous représentons une situation.
3. Voir Chamberland et al., 1995.

Dans la deuxième partie du cours, un certain
laps de temps leur est accordé en classe pour un tra-
vail d’équipe qui consiste en la préparation d’un
exposé oral qui sera présenté à leurs collègues
(c’est-à-dire aux équipes qui n’ont pas reçu l’infor-
mation sur ce personnage). L’exposé comporte des
contraintes précises quant à la durée et au contenu à
exploiter. Pendant ce temps de préparation, le pro-
fesseur répond aux questions des élèves en se
promenant d’une équipe à l’autre. Chaque équipe, à
tour de rôle, et en ordre chronologique de l’appari-
tion des divers modèles de la lumière, envoie
ensuite un ou deux représentants à l’avant. L’activité
se termine par un retour sur les grandes lignes de
chaque modèle et sur ce que les élèves ont retenu du
contexte d’émergence de ces théories sur la lumière.
Le matériel nécessaire
Le matériel principal est constitué de six fiches
résumant la position et la contribution de divers per-
sonnages reliés aux modèles de la lumière. D’autres
documents sont aussi utiles, tels un guide écrit pour
aider les élèves à préparer le contenu des exposés
oraux et un résumé chronologique des grandes
lignes de l’historique de la lumière. En vue de la
préparation aux exposés, des crayons à transparent
et des transparents sont remis à chacune des équipes.
De plus, divers livres de physique et dictionnaires
sont apportés en classe pour consultation.
Objectifs pédagogiques
À la fin de cette activité, les élèves devraient être en
mesure de:
• Faire la différence entre source lumineuse,
comportement de la lumière et modélisation de
la lumière;
• Décrire différents modèles de la lumière, ainsi
que leurs limites;
• Énoncer les lois de la réflexion et de la réfrac-
tion4;
De plus, d’autres objectifs sont poursuivis, cette
fois, en vue de permettre à l’élève d’acquérir des
compétences plus générales qui font partie des buts
généraux du programme de Sciences de la nature
(voir la section Relation entre l’activité et le pro-
gramme suivi par les élèves). Ces objectifs ne sont
pas étrangers à la plupart des projets éducatifs des
collèges qui prônent l’autonomie dans l’apprentis-
sage, le développement de l’esprit d’initiative, la
créativité et le respect d’autrui.
Pertinence et originalité de l’activité
D’abord, cette activité veut faire ressortir le côté
humain de la construction de la science. Selon la
position des auteurs de l’activité, la science est plu-
tôt un processus qu’un produit. Suivant cette pers-
pective, il est important de donner l’occasion aux
jeunes de s’immiscer dans le processus qui prend
place dans la construction et l’évolution d’un modèle
en physique. Il faut donc que cette activité puisse sus-
citer la découverte de motivations qui, au cours du
temps, ont influencé les humains dans ce processus.
Ensuite, les élèves eux-mêmes, par le biais de
leur travail d’équipe, doivent faire des choix, élire
des représentants selon leurs propres critères, expli-
quer une théorie à un groupe de pairs, autant d’ac-
tivités qui ont lieu dans la communauté scientifique.
Enfin, il s’agit d’une activité qui peut facilement
être transposée dans un autre domaine: l’histoire du
modèle atomique en chimie, l’histoire du modèle de
l’évolution en biologie, etc.
Relation entre l’activité et
le programme suivi par les élèves
Tel que mentionné précédemment, cette activité
facilite l’atteinte de certains objectifs directement
liés aux buts généraux du programme de Sciences
de la nature:
• Travailler en équipe;
• Communiquer de façon claire et précise;
• Situer le contexte d’émergence et d’élabora-
tion des concepts scientifiques;
• Adopter des attitudes utiles au travail scien-
tifique.
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Activité réalisée au Cégep de Sainte-Foy par Emmanuelle Goulet, Alexandre Fortier et Éric Vachon, éditée par le Saut quantique.
4. Il faut noter qu’il s’agit du premier cours de la session qui touche la lumière proprement dite et que les comportements reliés à l’op-
tique ondulatoire ne seront abordés qu’ultérieurement.

Le lien de l’activité avec le cours dans lequel elle a
lieu touche directement les objectifs pédagogiques
mentionnés auparavant. Certaines notions abordées
dans les fiches constituent un rappel de ce que les
élèves ont déjà appris dans les cours de Mécanique
(OOUR) et d’Électricité et magnétisme (OOUS).
Les élèves qui suivent le cours dans lequel
l’activité a lieu, s’il s’agit du cours Ondes, optique
et physique moderne, sont en dernière ou en avant-
dernière session de cégep. Le travail d’équipe et
l’exposé oral constituent un bon exercice de prépa-
ration à l’activité synthèse de programme qui
regroupe souvent ces deux éléments et qui aura lieu
dans les semaines ou les mois suivant l’activité.
Description du matériel nécessaire
ou fourni
Matériel de l’enseignant
A.1 Classification des modèles de la lumière
A.2 Guide de présentation des exposés (à exposer
sur transparent)
A.3 Formulaire d’évaluation formative des exposés
A.4 Questions d’évaluation des apprentissages
A.5 Livres de référence à apporter en classe
(non fournis avec ce guide)
A.6 Matériel de papeterie à distribuer aux élèves
pour leur présentation (non fourni avec ce
guide)
Matériel des élèves
B.1 Résumé de l’historique de la lumière
B.2 Fiches (veuillez communiquer avec
Emmanuelle Goulet à l’adresse électronique :
goulet_emmanuelle@ hotmail.com)
Explication du matériel
Les fiches
Afin de guider l’étudiant dans sa démarche, on lui
distribue une fiche qui présente de l’information sur
la matière abordée par le cours. Il s’agit d’une
feuille recto-verso. Pour chacune, les mêmes caté-
gories d’information y sont présentées:
• le nom du personnage présenté par la fiche;
• sa nationalité;
• la période pendant laquelle il vécut;
• sa position par rapport aux théories domi-
nantes de son époque;
• sa contribution dans l’évolution du modèle de
la lumière;
• le contexte social dans lequel évolua le person-
nage.
Le contexte social peut aussi bien comprendre les
moyens techniques disponibles à l’époque, le
courant de pensée, l’implication et la popularité du
personnage auprès de ses pairs, les études qu’il a
effectuées ainsi que ses publications et prix. De
plus, chaque fiche illustre le personnage concerné
au moyen d’une photo. En tout, six fiches ont été
conçues, portant chacune sur un personnage, sauf
une, qui décrit plus brièvement deux personnages
qui ont contribué à mesurer la vitesse de la lumière.
Afin de pouvoir les départager facilement, nous
avons choisi d’attribuer une couleur différente à la
fiche de chaque personnage. La bibliographie con-
sultée pour l’élaboration de ces fiches se trouve à la
fin de ce guide pédagogique.
Le matériel en classe
Divers livres de physique sont également accessi-
bles aux étudiants en classe lors du travail en
équipe. De plus, chaque équipe reçoit des transpa-
rents utilisables sur rétroprojecteur ainsi que des
crayons feutres appropriés. On utilise le tableau et le
rétroprojecteur afin de compléter les instructions
verbales pour les élèves. Si désiré, l’on peut aussi
employer une caméra vidéo pour filmer les exposés.
Encadrement pédagogique
Rôle du professeur
Dans cette activité, le professeur joue essentielle-
ment le rôle de ressource et de metteur en scène. En
effet, c’est lui qui organise et supervise chacune des
étapes de l’activité, sans pour autant en être le
principal acteur. Voici une suggestion des étapes à
réaliser avant, pendant et après l’activité. Une
description plus détaillée de chacune des étapes de
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