historique de la lumière
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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 autorisation se limite à cette oeuvre. Le respect de ces recommandations encouragera les auteurs à partager leur expérience. ACTIVITÉ 4 Description de l’activité HISTORIQUE DE LA LUMIÈRE L’activité porte sur l’étude des différents modèles de la lumière. Le contenu dit scientifique 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 SainteFoy 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 fournies1 avec l’activité. Cette intervention pédagogique présente une introduction 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’activité aborde différentes théories qui, à travers le temps, ont été adoptées par la communauté scientifique 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 spontanée2 des 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 contribution et le contexte social propre à un personnage qui joua un rôle dans l’élaboration d’un des différents modèles de la lumière au cours de l’histoire. Au cours suivant (le cours où se déroule l’activité 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-corpuscule) 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 coopératif 3, 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. 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. HISTORIQUE DE LA LUMIÈRE Activité réalisée au Cégep de Sainte-Foy par Emmanuelle Goulet, Alexandre Fortier et Éric Vachon, éditée par le Saut quantique. 41 Dans la deuxième partie du cours, un certain laps de temps leur est accordé en classe pour un travail 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’information sur ce personnage). L’exposé comporte des contraintes précises quant à la durée et au contenu à exploiter. Pendant ce temps de préparation, le professeur 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’apparition 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 personnages 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 ; 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 programme suivi par les élèves). Ces objectifs ne sont pas étrangers à la plupart des projets éducatifs des collèges qui prônent l’autonomie dans l’apprentissage, 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 plutôt un processus qu’un produit. Suivant cette perspective, 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 susciter 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, expliquer une théorie à un groupe de pairs, autant d’activités 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 : • Décrire différents modèles de la lumière, ainsi que leurs limites ; • Travailler en équipe ; • Énoncer les lois de la réflexion et de la réfraction4 ; • Situer le contexte d’émergence et d’élaboration des concepts scientifiques ; De plus, d’autres objectifs sont poursuivis, cette fois, en vue de permettre à l’élève d’acquérir des • Adopter des attitudes utiles au travail scientifique. • Communiquer de façon claire et précise ; 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’optique ondulatoire ne seront abordés qu’ultérieurement. 42 HISTORIQUE DE LA LUMIÈRE Activité réalisée au Cégep de Sainte-Foy par Emmanuelle Goulet, Alexandre Fortier et Éric Vachon, éditée par le Saut quantique. 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). • le nom du personnage présenté par la fiche ; 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 avantdernière session de cégep. Le travail d’équipe et l’exposé oral constituent un bon exercice de préparation 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. • sa contribution dans l’évolution du modèle de la lumière ; 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 • sa nationalité ; • la période pendant laquelle il vécut ; • sa position par rapport aux théories dominantes de son époque ; • le contexte social dans lequel évolua le personnage. 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 consultée pour l’élaboration de ces fiches se trouve à la fin de ce guide pédagogique. A.4 Questions d’évaluation des apprentissages A.5 Livres de référence à apporter en classe (non fournis avec ce guide) Le matériel en classe B.1 Résumé de l’historique de la lumière Divers livres de physique sont également accessibles aux étudiants en classe lors du travail en équipe. De plus, chaque équipe reçoit des transparents 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. B.2 Fiches (veuillez communiquer avec Emmanuelle Goulet à l’adresse électronique : goulet_emmanuelle@ hotmail.com) Encadrement pédagogique Explication du matériel Rôle du professeur A.6 Matériel de papeterie à distribuer aux élèves pour leur présentation (non fourni avec ce guide) Matériel des élèves 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 catégories d’information y sont présentées : Dans cette activité, le professeur joue essentiellement 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 HISTORIQUE DE LA LUMIÈRE Activité réalisée au Cégep de Sainte-Foy par Emmanuelle Goulet, Alexandre Fortier et Éric Vachon, éditée par le Saut quantique. 43 l’activité (incluant le rôle des élèves) se trouve dans la section « Temps nécessaire et déroulement ». Organisation de l’activité L’activité est réalisable en deux périodes de 50 minutes. Toutefois, une plus longue période de temps laisserait une place plus grande aux exposés et favoriserait une meilleure interaction entre les équipes (via des questions) entre chaque exposé. La formation des équipes s’effectue au moment de la distribution des fiches. Elle peut donc se faire au hasard comme elle peut être organisée. Nous suggérons que la composition des équipes se fasse de façon aléatoire, car cela permet à des élèves qui n’ont jamais travaillé ensemble de s’apprivoiser. Ce genre de répartition peut aussi permettre de mettre sur le podium des élèves qui demeurent effacés lorsqu’ils sont avec leurs compagnons habituels. Tableau 1 : Tâches du professeur au cours de l’activité MOMENT TÂCHES DU PROFESSEUR Avant l’activité Se documenter sur l’historique de la lumière et sur chacun des grands modèles de la lumière ainsi que sur les notions qui s’y rattachent (vitesse de la lumière, onde longitudinale, onde transversale, onde électromagnétique, photon, effet photoélectrique, etc.). À la période précédant l’activité Tester les conceptions initiales en demandant à chaque élève de répondre à la question « Qu’est-ce que la lumière ? ». Distribuer les fiches. Après la période précédant l’activité Compiler les définitions de la lumière écrites par les élèves. On peut les classer selon les modèles dominants ou encore en spécifiant si la réponse reçue correspondait plutôt à la définition de source lumineuse ou d’un comportement de la lumière ou encore à un exemple de l’un ou l’autre. Pendant le travail d’équipe Rester disponible pour répondre aux questions; s’assurer que chaque équipe reçoit un temps de consultation équivalent (ou doser en fonction de la difficulté rattachée au personnage). Pendant les exposés Poser quelques questions pour s’assurer de la maîtrise du sujet par les élèves et non seulement de la répétition de ce qui est écrit sur les fiches. Entre les exposés, l’on peut revenir sur les points essentiels ou nommer quelques notions importantes qui auraient été omises par l’équipe présentatrice. Après les exposés Effectuer un retour sur l’historique. Questionner les élèves sur ce qu’ils ont appris ou retenu du contexte d’émergence des modèles de la lumière et des théories scientifiques en général. Prendre en note le nom des élèves qui désirent une évaluation formative de leur exposé (s’il a été filmé). Après l’activité Si l’activité a été filmée, l’on peut consulter la bande vidéo pour procéder à l’évaluation formative des exposés. Procéder à l’évaluation des connaissances et compétences acquises pendant l’activité. 44 HISTORIQUE DE LA LUMIÈRE Activité réalisée au Cégep de Sainte-Foy par Emmanuelle Goulet, Alexandre Fortier et Éric Vachon, éditée par le Saut quantique. Lors de l’activité, l’on évite de perdre du temps si les couleurs des fiches de personnages différents sont distinctes (un seul ton de vert, un seul ton de bleu, etc.). Temps nécessaire et déroulement Temps de préparation Si le professeur désire ajouter des fiches, son temps de préparation augmentera considérablement. Si, par contre, il s’en tient au matériel fourni avec ce document, la durée de préparation ne devrait pas dépasser celle d’un cours normal. En ce qui a trait à la théorie, il doit cependant se préparer autant que pour un cours magistral (sinon plus) puisqu’il peut s’attendre à répondre à diverses questions provenant des élèves. De plus, il doit pouvoir déceler toute erreur grave ou confusion qui peut être dite pendant les exposés, afin d’intervenir rapidement et de corriger toute fausse information. Les élèves, de leur côté, auront à consacrer au moins une demi-heure à la lecture et à la compréhension de leur fiche avant de se présenter au cours. Le reste de leur travail se déroule pendant les deux périodes de 50 minutes consacrées à l’activité. Étapes du déroulement de l’activité Voici maintenant une description des grandes lignes de la stratégie. Elle inclut la raison d’être de chaque étape ainsi que quelques conseils et remarques propres à celle-ci. Pour avoir une idée du temps accordé à chacune des étapes, se référer à l’annexe A. 1. Au cours précédent On recueille les conceptions spontanées des élèves avant qu’ils ne soient mis en contact avec de la nouvelle information qui pourrait biaiser leur réponse. On pose donc la question au cours qui précède l’activité. Il est suggéré de procéder ainsi si l’on désire distribuer les fiches avant la rencontre. Il serait aussi possible de demander la lecture individuelle des fiches au début de l’activité, si le temps le permet. Il est possible que les étudiants soient embêtés par la question « Qu’est-ce que la lumière ? » puisque, jusqu’à maintenant, du moins dans le cours collégial dans lequel l’activité prend place, ils étaient rarement mis dans un tel contexte. Habituellement, les questions portent sur ce qui a été vu en classe. Cette fois, la question porte sur leur propre idée d’un sujet donné 5). Il faut tenter de formuler la question de façon à influencer le moins possible la réponse. Toutefois, le simple fait de demander « Qu’est-ce que la lumière ? » laisse supposer que la lumière est quelque chose. Nous sommes donc conscients que cette question n’est pas parfaite. Toutefois, il s’agit d’une question ouverte puisqu’elle ne cherche pas à orienter la réponse en proposant des choix. 2. Introduction Puisque, d’après notre observation, les élèves ne sont pas habitués à vivre une telle approche dans leurs cours de physique, nous croyons important de leur mentionner les objectifs ainsi que de rappeler que, même s’il ne s’agit pas d’un cours magistral, les connaissances qu’ils en tireront n’en sont pas moins importantes. Après avoir énoncé les objectifs de la rencontre, il s’agit de vérifier les conceptions initiales des élèves sur le sujet. Puisque ces conceptions ont été recueillies au cours précédent, le décalage permet au professeur de les regrouper selon divers thèmes conducteurs qu’il identifie. Ensuite, on peut relier ces conceptions aux différents modèles et thèmes touchant la lumière en les classant par catégorie (sources, comportement, nature) et par modèle (corpusculaire, ondulatoire I, ondulatoire II, etc. voir document A.1). On peut donc donner des exemples et contre exemples de ce qui concerne ou non la NATURE de la lumière. Lors de cette étape, on peut aussi soulever plusieurs questions : • Qu’est-ce qu’une théorie ? • Qu’est-ce qu’un modèle ? • Pourquoi adopter une théorie plutôt qu’une autre ? Il y en a-t-il une meilleure que l’autre ? 5. Cette nouvelle approche, répétons-le, veut suivre le modèle d’apprentissage constructiviste qui cherche à construire les connaissances de l’élève sur ce qui existe déjà dans sa tête. HISTORIQUE DE LA LUMIÈRE Activité réalisée au Cégep de Sainte-Foy par Emmanuelle Goulet, Alexandre Fortier et Éric Vachon, éditée par le Saut quantique. 45 On peut aussi souligner le fait que, parmi les conceptions recueillies, certaines sont plus détaillées et précises que d’autres. Cet exercice vise à faire remarquer aux élèves dont le concept était moins développé qu’il est possible de le détailler davantage, peu importe l’avenue choisie. 3. Apprentissage coopératif La formation des équipes se fait de soi en fonction de la fiche qu’a reçu chaque étudiant au cours précédent. Le fait d’avoir plusieurs absents au cours précédent ou au cours de l’activité peut causer un certain déséquilibre dans la distribution des fiches6. Il faut prévoir des exemplaires supplémentaires. On invite les élèves à se regrouper par personnage et à placer les bureaux de façon à pouvoir facilement communiquer avec les membres de leur équipe. Ensuite, on leur demande de discuter avec les membres de leur équipe de ce qu’ils ont compris de la lecture effectuée en devoir. Ils doivent vérifier s’ils ont compris la même chose et, si ce n’est pas le cas, expliquer leur point de vue aux autres. Si des concepts demeurent confus pour tous, ils doivent les mettre en relief (en vue de les éclaircir plus tard lorsque le professeur fera le tour des équipes ou grâce aux livres mis à leur disposition). En plus du partage de connaissances que cette activité doit susciter, nous souhaitons que, par celle-ci, les élèves se rendent compte de l’impact que peut avoir la préparation au cours : les élèves mieux préparés (qui ont lu préalablement leur fiche avec attention) peuvent probablement participer plus activement à la discussion que les autres. 4. Travail en équipe La tâche de chaque équipe est ensuite annoncée : les élèves doivent préparer une présentation de quatre minutes expliquant le modèle élaboré par le personnage dont l’équipe a hérité. La tâche est expliquée et résumée sur transparent (elle reste affichée en permanence pendant le travail). Ce guide mentionne également le temps disponible, le matériel mis à leur disposition ainsi que les contraintes à respecter (élire un maximum de deux représentants par équipe ainsi qu’un responsable du temps). Le matériel nécessaire à la réalisation de la tâche se trouve sur les fiches qu’ils ont déjà à leur disposition. D’autres sources de références sont aussi disponibles en classe : des livres de physique ainsi que le professeur. Pendant le travail, le rôle du professeur est de superviser, de répondre aux questions et de suggérer aux étudiants de mettre en évidence les concepts qu’ils ont du mal à saisir ou qu’ils aimeraient approfondir. À la moitié de la période allouée au travail d’équipe, on peut également leur demander, en passant dans chaque équipe, si leur(s) représentant(s) ont été élus. Les élèves, eux, ont comme rôle de : • S’expliquer entre eux les notions développées par leur personnage (pour cela, ils peuvent consulter leurs pairs, les livres ainsi que le professeur) ; • Élaborer un plan du contenu qu’ils véhiculeront pendant l’exposé ; • Préparer le matériel nécessaire à l’exposé. 5. Présentation du fruit du travail d’équipe Après la pause, chaque équipe est invitée à présenter le modèle ou la contribution de son personnage. Les élèves ont été avertis d’avance qu’ils auront la responsabilité d’interagir au temps opportun. En effet, en donnant la possibilité à chaque équipe de montrer les limites du modèle qui précède le sien, on cherche à introduire un conflit cognitif 7 chez les étudiants qui croyaient en ce modèle. De plus, cet effort supplémentaire vise à les amener à s’interroger sur la situation de leur personnage dans l’histoire et à maintenir leur intérêt pour les autres présentations. Le professeur peut amorcer la démarche en présentant un des premiers modèles, soit celui qu’adoptaient les philosophes grecs. Chaque équipe vient ensuite à l’avant à tour de rôle. Il faut parfois donner des indices sur l’ordre historique chrono- 6. Notons que nous avions environs 3 absents dans chaque groupe de 40, et le fait d’être un vendredi, dernier jour avant la relâche, a pu expliquer ces absences. 7. Toujours selon les théories constructivistes de l’apprentissage, le conflit cognitif devrait aider l’étudiant à bâtir ses propres connaissances. 46 HISTORIQUE DE LA LUMIÈRE Activité réalisée au Cégep de Sainte-Foy par Emmanuelle Goulet, Alexandre Fortier et Éric Vachon, éditée par le Saut quantique. logique pour que l’équipe se rende compte que son tour de présentation est arrivé. En plus de poser quelques questions clarificatrices pendant les exposés, le professeur doit contrôler le temps. De plus, l’on peut donner quelques informations supplémentaires entre les exposés, lorsque nous jugeons que certains éléments essentiels n’ont pas été expliqués par l’équipe. 6. Retour sur l’activité Enfin, après les présentations de chacune des équipes, un retour collectif est effectué sur l’activité. Il s’agit d’abord de résumer chacun des modèles de la lumière qui vient d’être abordé. Pour ce faire, une feuille contenant un résumé chronologique est distribuée à tous les étudiants (voir document B.1). On peut profiter de l’occasion pour faire le lien avec la recherche actuelle : « Il manque un personnage important parmi ceux que nous avons étudiés : le chercheur qui travaille aujourd’hui et demain (peutêtre vous) ». Cette étape montre que la science est en constante évolution et permet d’amener le concept de processus. Ensuite, on fait le bilan de ce que l’expérience nous a révélé à propos du travail au sein d’une communauté scientifique. Voici une liste de questions que l’on peut alors poser aux élèves en les faisant répondre oralement : • Quels sont les éléments qui peuvent influencer l’élaboration d’un modèle scientifique ? • Quels sont les obstacles qui peuvent survenir dans la recherche scientifique ? • Comment avez-vous élu les représentants de vos équipes ? Évaluation suggérée En plus de l’évaluation formative des exposés, nous pourrions évaluer de façon formative la maîtrise du contenu des fiches grâce à un questionnaire distribué à la fin de la rencontre. En ce qui concerne l’évaluation sommative, elle pourrait porter sur des questions générales (face à l’épistémologie) dont la réponse s’élabore sous la forme d’une rédaction ou encore sur des questions spécifiques à chaque fiche. Alors, un choix d’une question parmi six serait laissé à la discrétion des élèves (voir document A.4). Le nombre de points accordés à cette activité par rapport à l’évaluation totale du cours est laissé à la discrétion du professeur. Bilan et améliorations proposée La stratégie En plus de l’atteinte des objectifs visés, l’activité telle quelle présente une série d’avantages indubitables (voir le tableau 2). En nous basant sur les deux stratégies dominantes de cette activité qui sont l’apprentissage coopératif et le travail en équipe, nous pouvons dire qu’il s’agit d’une activité qui s’inspire d’une perspective à tendance socioconstructiviste. En effet, ces deux stratégies pédagogiques centrées sur l’étudiant font appel à un apprentissage favorisé par la collaboration avec ses pairs8. Les élèves sont donc responsables de leurs propres apprentissages. Toutefois, étant donné que nous leur fournissons des fiches explicatives et leur suggérons les interven- Tableau 2 : Avantages observés de la stratégie • Les consignes sont claires pour les élèves. • Cette activité change la dynamique habituelle du cours. • L’activité permet de mettre en relief des élèves au talent insoupçonné. • Le travail en équipe permet de tisser des liens entre les élèves. • La communication orale permet une meilleure organisation schématique de la pensée des élèves (selon les théories cognitivistes). 8. Voir Chamberland et al., 1995. HISTORIQUE DE LA LUMIÈRE Activité réalisée au Cégep de Sainte-Foy par Emmanuelle Goulet, Alexandre Fortier et Éric Vachon, éditée par le Saut quantique. 47 Tableau 3 : Améliorations envisageables • Faire construire les fiches par les élèves eux-mêmes ou en faire construire d’autres. • Remettre l’ensemble des fiches à tous les élèves. • Développer un moyen de vérifier si les fiches ont été lues à l’avance (et si l’omission de la lecture nuit au travail d’équipe). • Fournir aux élèves un document qui contient des espaces à compléter et dont l’information manquante se trouverait dans les exposés (à compléter pendant ou après les exposés). • Demander aux élèves observateurs de poser des questions à leurs camarades présentateurs lors des exposés (ou après). • Évaluer le succès de la stratégie et l’atteinte des objectifs en passant un questionnaire à la fin de l’activité. • Équilibrer le niveau de difficulté des fiches qui n’est pas le même pour chacun des personnages. (Huygens et Einstein sont plus difficiles alors que Descartes et Newton sont plus faciles). • Améliorer la structure des phrases utilisées dans les fiches et rendre le ton plus nuancé. • Suggérer aux équipes l’attribution de rôles précis à ses membres (un secrétaire, un responsable de la gestion du temps, un animateur, un responsable de la préparation des transparents, etc.) afin que tous jouent un rôle actif dans l’équipe. tions adéquates, l’on pourrait penser à des variantes de cette activité qui fassent intervenir encore davantage les élèves (voir le tableau 3). Les fiches Le contenu même des fiches pourrait être amélioré. On peut aussi songer à inclure d’autres contributions comme celle de Fermat, de Fresnel, de Young ou même à aborder les théories plus modernes liées à la mécanique quantique. De plus, l’on pourrait classer les fiches de façon plus précise selon la chronologie historique ou encore la hiérarchie conceptuelle. D’ailleurs, le même genre d’activité pourrait être réalisé avec des fiches conceptuelles résumant des concepts comme source, propagation, rayon, front d’onde, réflexion, réfraction, distance et temps le plus court, interférence, diffraction, etc. L’application à travers le programme de Sciences de la nature Enfin, une autre possibilité d’amélioration de l’activité a été proposée par divers enseignants lors d’un atelier au congrès de l’APSQ à l’automne 2000. Ces 48 enseignants, provenant de divers cégeps, ont proposé d’appliquer l’activité dans les trois cours de physique du programme Sciences de la nature en explorant l’historique de trois sujets différents se rattachant respectivement à chacun de ces cours. On pourrait demander aux étudiants d’augmenter graduellement leur part de travail dans la conception des fiches d’un cours à l’autre. Par exemple, en Mécanique (OOUR) (premier cours de physique du programme dans le cheminement régulier), l’étudiant pourrait bénéficier d’un exemple du contenu qui se retrouve sur les fiches si le professeur les distribue déjà conçues (comme dans l’activité que nous expliquons dans ce document). Dans le deuxième cours, Électricité et magnétisme (OOUS), la part de l’étudiant à la conception des fiches pourrait être partielle puis, dans le cours Ondes, optique et physique moderne (OOUT), cette dernière pourrait être totalement laissée au soin de l’étudiant (ou des équipes). Il s’agirait là d’un moyen de tisser un lien supplémentaire entre les divers cours du programme tout en favorisant l’autonomie croissante des étudiants. HISTORIQUE DE LA LUMIÈRE Activité réalisée au Cégep de Sainte-Foy par Emmanuelle Goulet, Alexandre Fortier et Éric Vachon, éditée par le Saut quantique. Médiagraphie RESNICK, Robert et David Halliday. Physics, vol. 2, John Wiley & Sons inc., 1992. Livres et revues : RESNICK, Robert et David Halliday. Onde, optique, et physique moderne, Éditions du Renouveau pédagogique Inc. AUGER, André et Carol Ouellet. Vibrations, ondes, optique et physique moderne, Sainte-Foy, Le Griffon d’argile,1989. BENSON, Harris. Physique 3- Ondes, optique et physique moderne, 2e édition, Montréal, Éditions du Renouveau Pédagogique Inc., 1999. RONCHI, Vasco. Histoire de la lumière, Paris, Librairie Armand Colin, 1956. SERWAY, Raymond. Physique III- Optique et physique moderne, collection L’Essentiel, Montréal, Éditions Études Vivantes, 1989. CHAMBERLAND et al. 20 formules pédagogiques, Sainte-Foy, Presses de l’Université du Québec, 1995. TATON, René. Histoire générale des sciences, Paris, Presses universitaires de France, 1966. FOUREZ, Gérard. Alphabétisation scientifique et technique : essai sur les finalités de l’enseignement des sciences, Bruxelles, De Boeck université, 1994. WALDMAN, Gary. Introduction to light, the physics of light, Vision and Color, Prentice-Hall inc, N.J, Englewood Cliffs, 1983. FOUREZ, Gérard. Nos savoirs sur nos savoirs. Paris, Bruxelles, De Boeck université, 1997. Site sur Internet : HUYGENS, Christiaan. Traité de la lumière, Paris, Gauthier-Villars, 1920. Http://www.unil.ch/sc/pages/articles/phys/vulg/ phy_4.htm HISTORIQUE DE LA LUMIÈRE Activité réalisée au Cégep de Sainte-Foy par Emmanuelle Goulet, Alexandre Fortier et Éric Vachon, éditée par le Saut quantique. 49 ANNEXE A Répartition du temps Plan d’action (répartition du temps) 1. Entrée en matière et vérification des conceptions spontanées des élèves (total : 20 min) 1.1 Introduction (5 min) 1.2 Discussion à propos des différentes représentations (3 min) 1.3 Classification des différents modèles proposés (10 min) 1.4 Formation d’équipes (2 min) 2. Travail en équipe (total : 30 min) 2.1 Discussion en équipe à propos des lectures (5 min) 2.2 Annonce du travail d’équipe : consignes, attentes (5 min) 2.3 Travail de préparation en équipe (20 min) 3. Apprentissage coopératif (total : 35 min) 3.1 Présentation de chaque travail au reste de la classe et interventions interactives (7 x 5 minutes (4 minutes + battement) par équipe, incluant une introduction sur les philosophes grecs) 4. Résumé et complément des notions abordées (retour sur les apprentissages) (total : 10 min) 5. Retour sur l’expérience (aspects du travail d’un scientifique) (total : 5 min) 50 HISTORIQUE DE LA LUMIÈRE Activité réalisée au Cégep de Sainte-Foy par Emmanuelle Goulet, Alexandre Fortier et Éric Vachon, éditée par le Saut quantique.
